CN102412317B - 电极焊接结构、背电极太阳能电池模块及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电极焊接结构、具有该电极焊接结构的背电极太阳能电池模块及太阳能电池模块制作方法。该电极焊接结构包含两个焊接件，用以电连接两个半导体单元，例如太阳能电池单元。该焊接件的一端部先对应焊接于该半导体单元的一电极焊接垫，该焊接件的另一端再彼此焊接。因此，该两个半导体单元的对应的电极利用该两个焊接件分段焊接，有助于该焊接件对该电极焊接垫的对位，以及于有多组对应的电极电连接的情形时，也有利于无损地分割该两个半导体单元。

Description

电极焊接结构、背电极太阳能电池模块及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种半导体单元的电极焊接结构及其电极焊接方法，尤其是涉及一种采用多段式焊接的电极焊接结构及其电极焊接方法。

背景技术

随着太阳能电池光电转换效率的提升，太阳能电池已足作为电子装置的电源设计选项之一。目前太阳能电池模块通常包含多个形成于一基材上的太阳能电池单元，这些太阳能电池单元需串接以能提供所需的电压及电流。以背电极太阳能电池为例，目前多使用一直条状金属片，设置于相邻太阳能电池单元之间并焊接至该相邻太阳能电池单元上多个对应设置的电极焊接垫。由于实际产品设计不一定使用整数个太阳能电池单元，因此常需要切割太阳能电池单元。但现有太阳能电池单元间的电极焊接多仅使用一个金属条，故在切割太阳能电池单元时，势必须将此金属条一并切割。由于太阳能电池单元与金属条的材料性质不同，常于切割过程中引起太阳能电池单元碎裂，而无法使用；此外，由于金属条具有相当的韧性，故在切割过程中金属条受到拉扯而可能脱离部分电极焊接垫，而无法使用。

发明内容

鉴于现有技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种电极焊接结构，利用二段焊接件以分段焊接对应设置于两个半导体单元的两个电极焊接垫，使得于切割该半导体单元时，其切割路径能避开该焊接件，以避免或减少半导体单元碎裂及焊接件脱落的问题。

本发明的电极焊接结构用以电连接一第一半导体单元及一第二半导体单元，该第一半导体单元包含一第一电极焊接垫，该第二半导体单元包含一第二电极焊接垫，该第二电极焊接垫与该第一电极焊接垫相互对应配置。该电极焊接结构包含一第一焊接件及一第二焊接件，该第一焊接件的一端部焊接于该第一电极焊接垫，该第二焊接件的一端部焊接于该第二电极焊接垫，该第二焊接件远离该第二电极焊接垫的另一端部与该第一焊接件远离该第一电极焊接垫的另一端部焊接。由此，该第一焊接件及该第二焊接件仅位于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫间，故当该第一半导体单元及该第二半导体单元需切割时，其切割路径能轻易地避开该第一焊接件及该第二焊接件，解决现有技术中因金属条也被切割而造成碎裂、脱落等问题。

本发明的另一目的在于提供一种背电极太阳能电池模块，采用本发明的电极焊接结构，故当该背电极太阳能电池模块需裁切时，其切割路径能避开该焊接件，以避免或减少太阳能电池单元碎裂及焊接件脱落的问题。

本发明的背电极太阳能电池模块包含一第一太阳能电池单元、一第二太阳能电池单元、一第一焊接件及一第二焊接件。该第一太阳能电池单元包含一第一电极焊接垫，该第二太阳能电池单元包含一第二电极焊接垫，该第二电极焊接垫与该第一电极焊接垫相互对应配置。该第一焊接件的一端部焊接于该第一电极焊接垫，该第二焊接件的一端部焊接于该第二电极焊接垫，该第二焊接件远离该第二电极焊接垫的另一端部与该第一焊接件远离该第一电极焊接垫的另一端部焊接。由于该背电极太阳能电池模块具有本发明的电极焊接结构，故如同前述，当该第一太阳能电池单元及该第二太阳能电池单元需切割时，其切割路径能轻易地避开该第一焊接件及该第二焊接件，解决现有技术中因金属条也被切割而造成碎裂、脱落等问题。

本发明的另一目的在于提供一种太阳能电池模块制作方法，利用二段焊接件以分段焊接对应设置于二太阳能电池单元的二电极焊接垫，使得于切割该半导体单元时，其切割路径能避开该焊接件，以避免或减少半导体单元碎裂及焊接件脱落的问题。

本发明的太阳能电池模块制作方法包含：准备一第一太阳能电池单元及一第二太阳能电池单元，该第一太阳能电池单元包含一第一电极焊接垫及第三电极焊接垫，该第二太阳能电池单元包含一第二电极焊接垫及第四电极焊接垫；准备一第一焊接件并将该第一焊接件焊接于该第一电极焊接垫，并且准备一第三焊接件并将该第三焊接件焊接于该第三电极焊接垫；准备一第二焊接件并将该第二焊接件同时放置于该第一焊接件及该第二电极焊接垫上，并且准备一第四焊接件并将该第四焊接件同时放置于该第三焊接件及该第四电极焊接垫上；将该第二焊接件焊接于该第二电极焊接垫，并将该第四焊接件焊接于该第四电极焊接垫；以及定义一切割路径，贯穿该第一太阳能电池单元及该第二太阳能电池单元，且该第一电极焊接垫、该第二电极焊接垫、该第一焊接件及该第二焊接件位于该切割路径的一侧，且该第三电极焊接垫、该第四电极焊接垫、该第三焊接件及该第四焊接件位于该切割路径的另一侧，沿该切割路径分割该第一太阳能电池单元及该第二太阳能电池单元。由此，该第一焊接件及该第二焊接件能各自独立焊接至该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫，此有利于焊接作业上的对位及焊接操作，也有助于减少残留于该第一焊接件及该第二焊接件内的应力。焊接完后，该第一焊接件及该第二焊接件仅位于该第一电极焊接垫及该第二电极焊接垫间；对该第三焊接件及该第四焊接件亦同。故于该第一太阳能电池单元及该第二太阳能电池单元切割时，其切割路径能轻易地避开各焊接件，解决现有技术中因金属条也被切割而造成碎裂、脱落等问题。

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明

图1为根据本发明的一较佳实施例的背电极太阳能电池模块的俯视图；

图2为图1中背电极太阳能电池模块沿线X-X的剖视图；

图3为根据本发明的一实施例的背电极太阳能电池模块的剖视图；

图4为图1中太阳能电池单元切割后的示意图；

图5为根据本发明的另一较佳实施例的背电极太阳能电池模块的俯视图；

图6为根据本发明的另一实施例的背电极太阳能电池模块切割后的示意图；

图7为根据本发明的一较佳实施例的电极焊接方法的流程图；

图8至图12为根据图7中流程图的背电极太阳能电池模块电极焊接的示意图。

主要元件符号说明

1、2、3背电极太阳能电池模块

12基材14、16太阳能电池单元

14a、14b、16a、16b部分的太阳能电池单元

18、38电极焊接结构20切割路径

22、23封装热熔胶层24背板

25透光玻璃

142、144、146、162、164、166电极焊接垫

182、183、184、185、186、187、188、189、382、384焊接件

386凹凸结构

1822、1824、1842、1844、1862、1864、1882、1884端部

1826、1848凸部1828、1846凹部

S100～S200实施步骤

具体实施方式

请参阅图1，其为根据本发明的一较佳实施例的背电极太阳能电池模块1的俯视图。背电极太阳能电池模块1包含一基材12、一第一太阳能电池单元14、一第二太阳能电池单元16及一电极焊接结构18。第一太阳能电池单元14包含一第一电极焊接垫142，第二太阳能电池单元16包含一第二电极焊接垫162，第一电极焊接垫142与第二电极焊接垫162相互对应配置。电极焊接结构18包含一第一焊接件182及一第二焊接件184。第一焊接件182的一端部1822焊接于第一电极焊接垫142，第二焊接件184的一端部1842焊接于第二电极焊接垫162，且第二焊接件184远离第二电极焊接垫162的另一端部1844与第一焊接件182远离第一电极焊接垫142的另一端部1824焊接。

请并参阅图2，其为背电极太阳能电池模块1沿图1中线X-X的剖视图。第一焊接件182包含一第一对位部，即一凸部1826于端部1824，第二焊接件184包含一第二对位部，即一凹部1846于端部1844，第一焊接件182与第二焊接件184通过凸部1826与凹部1846对位后焊接。在本实施例中，第一焊接件182与第二焊接件184通过凸部1826与凹部1846连接，可增加第一焊接件182与第二焊接件184间的接触面积；又，凸部1826与凹部1846的轮廓相吻合，也可增加第一焊接件182与第二焊接件184的对位精度，且进一步增加第二焊接件184与第二电极焊接垫162的对位精度。另外，在实作上，凸部1826与凹部1846可由冲压形成，并且其轮廓不以半圆球形为限。

请参阅图3，其为根据本发明的一实施例的背电极太阳能电池模块2的剖视图，其剖面位置与图2相同。在本实施例中，背电极太阳能电池模块2结构大致与背电极太阳能电池模块1相同，不同之处主要在于第一焊接件183的第一对位部为一凹部1828于端部1824，第二焊接件185的第二对位部为一凸部1848于端部1844，第一焊接件183与第二焊接件185通过凹部1828与凸部1848对位后焊接，同样能实现第一焊接件183与第二焊接件185间对位精度及接触面积的效果。关于背电极太阳能电池模块2各部件其他说明请参阅关于背电极太阳能电池模块1的说明，不另赘述。补充说明的是，本发明不以前述实施例为限，在实作上，该第一焊接件与该第二焊接件间的连接，也得单纯以平面接触后焊接，而无需前述凹凸结构。另外，在前述实施例中，为克服第一焊接件182、183与第二焊接件184、185间因叠置而造成的高度断差，第二焊接件184、185结构上分别呈现阶梯状，但本发明不以此为限；例如改由第一焊接件182、183形成阶梯状以克服前高度断差，又或第一焊接件182、183与第二焊接件184、185均形成阶梯状，甚至当前述度断差造成的影响仍可容忍时，第一焊接件及第二焊接件也可皆不形成阶梯状。

请回头参阅图1。前文已说明对应的第一电极焊接垫142与第二电极焊接垫162间的焊接结构。在背电极太阳能电池模块1的实施例中，第一太阳能电池单元14尚包含一第三电极焊接垫144，第二太阳能电池单元16尚包含一第四电极焊接垫164，第四电极焊接垫164与第三电极焊接垫144相互对应配置，电极焊接结构18更包含一第三焊接件186及一第四焊接件188。同样地，第三焊接件186的一端部1862焊接于第三电极焊接垫144，第四焊接件188的一端部1882焊接于第四电极焊接垫164，且第四焊接件188远离第四电极焊接垫164的另一端部1884与第三焊接件186远离第三电极焊接垫144的另一端部1864焊接。关于第三焊接件186及第四焊接件188的其他说明请参阅关于第一焊接件182及第二焊接件184的说明，不另赘述。补充说明的是，在实作上，第三焊接件186及第四焊接件188间的焊接结构不以与第一焊接件182及第二焊接件184间的焊接结构完全相同为限。

由于实际产品的背电极太阳能电池模块不一定使用整数个太阳能电池单元，因此在实作上，背电极太阳能电池模块1的第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16需进行切割。由于本发明的电极焊接结构18的特性，在实作切割时，可定义贯穿第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16的切割路径20(以虚线表示于图1中)位于第一电极焊接垫142与第三电极焊接垫144之间以及第二电极焊接垫162与第四电极焊接垫164之间。第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16切割后分成两组，一组是第一太阳能电池单元14的一部分14a、第二太阳能电池单元16的一部分16a、第一焊接件182及第二焊接件184，另一组是第一太阳能电池单元14的另一部分14b、第二太阳能电池单元16的另一部分16b、第三焊接件186及第四焊接件188，其示意图如图4所示。因此，切割刀具能避开金属质的构件(焊接件182、184、186、188及电极焊接垫142、144、162、164)，而仅需切割相近性质的构件(第一太阳能电池单元14、第二太阳能电池单元16及基材12)，故切割较易控制，且切割效果较佳，进而解决现有技术中因金属条也被切割而造成碎裂、脱落等问题。

请参阅图5，其为根据本发明的另一较佳实施例的背电极太阳能电池模块3的俯视图。背电极太阳能电池模块3与背电极太阳能电池模块1结构上大致相同，不同之处主要在于因背电极太阳能电池模块3无需切割，故背电极太阳能电池模块3的电极焊接结构38的第一焊接件382也焊接于第三电极焊接垫144，第二焊接件384也焊接于第四电极焊接垫164，由此提升第一太阳能电池单元14与第二太阳能电池单元16间电极焊接的结构强度。在本实施例中，第一焊接件382与第二焊接件384间通过多组凹凸结构386(以虚线表示其位置于图5中)对位后焊接。关于第一焊接件382及第二焊接件384的其他说明请参阅关于第一焊接件182及第二焊接件184的说明，不另赘述。相较于前述实施例，背电极太阳能电池模块3利用多组凹凸结构386更能提升第一焊接件382与第二焊接件384的对位精度，且也进一步增加第二焊接件384与第二电极焊接垫162及第四电极焊接垫164的对位精度。

请参阅图6，其为根据本发明的另一实施例的背电极太阳能电池模块切割后的示意图。在本实施例中背电极太阳能电池模块切割后的结构大致与图4所示者相似，主要不同之处在于第三焊接件187同时焊接于第一太阳能电池单元14的部分14b的两个电极焊接垫144、146，而第四焊接接189则同时焊接于第二太阳能电池单元16的部分16b的两个电极焊接垫164、166。由于本实施例中背电极太阳能电池模块切割位置不在电极焊接垫144、146之间，也不在电极焊接垫164、166之间，故第三焊接件187及第四焊接189分别同时焊接于焊接垫144、146及焊接垫164、166，有助于第一太阳能电池单元14的部分14b与第二太阳能电池单元16的部分16b间电极连接的结构强度。

补充说明的是，在前述实施例中，太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16形成于同一基材12上，但本发明不以此为限。此外，前述实施例以太阳能电池单元为例，但本发明不以此为限；在实作上，本发明的电极焊接结构也得适用其他半导体单元。

请参阅图7，其为根据本发明的一较佳实施例的太阳能电池模块制作方法的流程图。为便于说明，下文将以背电极太阳能电池模块1为例，有关背电极太阳能电池模块1的各部件的说明，请参阅前文说明，不另赘述。如步骤S100所示，本发明的太阳能电池模块制作方法首先准备形成于基材12上的第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16，如图8所示。其中，因图8为侧视剖面图，故仅显示第一电极焊接垫142及第二电极焊接垫162。

接着，如步骤S120所示，该太阳能电池模块制作方法准备第一焊接件182并将第一焊接件182焊接于第一电极焊接垫142，如图9所示；并准备第三焊接件186并将第三焊接件186焊接于第三电极焊接垫144。其中，第三焊接件186与第三电极焊接垫144的焊接情形与第一焊接件182与第一电极焊接垫142的焊接情形相同，故可直接参考图9所示的焊接结构。

接着，如步骤S140所示，该太阳能电池模块制作方法准备第二焊接件184并将第二焊接件184同时放置于第一焊接件182及第二电极焊接垫162上，如图10所示；并准备第四焊接件188并将第四焊接件188同时放置于第三焊接件186及第四电极焊接垫164上。其中，第四焊接件188的放置情形与第二焊接件184的放置情形相同，故可直接参考图10所示的放置结构。由于第一焊接件182包含凸部1826，第二焊接件184号含凹部1846，因此实作上于步骤S140中，利用凸部1826与凹部1846对位以将第二焊接件184放置于第一焊接件上182；接着利用凸部1826与凹部1846的对位以将第二焊接件184放置于第二电极焊接垫162。同理，第四焊接件188也通过凹凸结构对位放置，不另赘述。补充说明的是，在图3中背电极太阳能电池模块2的结构中，虽然凸部1848位于第二焊接件185上，而凹部1828位于第一焊接件183上，但是第二焊接件185仍可利用凸部1848与凹部1828的对位以将第二焊接件185放置于第一焊接件183上，不另赘述。

如图7中步骤S160所示，该太阳能电池模块制作方法接着将第二焊接件184焊接于第二电极焊接垫162，如图11所示；且将第四焊接件188焊接于第四电极焊接垫164。其中，第四焊接件188与第四电极焊接垫164的焊接情形与第二焊接件184与第二电极焊接垫162的焊接情形相同，故可直接参考图11所示的焊接结构。

在本实施例中，为保护电连接结构及提升整体结构强度，该太阳能电池模块制作方法接着实施一层压制作工艺，使得背电极太阳能电池模块1于基材12两侧各包含一封装热熔胶层22、23，一背板24通过封装热熔胶层22黏着于基材12上，一透光玻璃25通过封装热熔胶层23黏着于基材12上，其剖面结构如图12所示。由于该层压制作工艺中，有加热、甚至加压的操作，因此当第一焊接件182与第二焊接件184本身无需额外焊料即可焊接。例如第一焊接件182及第二焊接件184分别为一披覆锡合金的金属带，该电极焊接方法即能于该层压制作工艺中，将第一焊接件182与第二焊接件184焊接及将第三焊接件186与第四焊接件188焊接，如步骤S180所示。其中，前述锡合金可为锡铅、锡银、锡银铜或替换为其他适于焊接的合金；此外，前述锡合金或其他适于焊接的合金需配合该层压制作工艺的加热温度来选用。补充说明的是，在实作上，若无法于该层压制作工艺中将第一焊接件182与第二焊接件184焊接时，则第一焊接件182与第二焊接件184宜于该层压制作工艺之前先行焊接；关于第三焊接件186与第四焊接件188间的焊接，亦同。

由于背电极太阳能电池模块1可能应需要而进行切割，故在实作上，该太阳能电池模块制作方法进一步定义切割路径20，如图1所示，切割路径20贯穿第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16，使得第一电极焊接垫142、第二电极焊接垫162、第一焊接件182及第二焊接件184位于切割路径20的一侧，且第三电极焊接垫144、第四电极焊接垫164、第三焊接件186及第四焊接件188位于切割路径20的另一侧；接着，该电极焊接方法沿切割路径20分割第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16，如步骤S200所示。第一太阳能电池单元14及第二太阳能电池单元16切割后分成两组，如图4所示。关于前述切割的其他说明，可参阅前文关于图4的说明，不再赘述。另外，前述虽以背电极太阳能电池模块1为例以对图7的流程图进行说明，但本发明的电极焊接方法于图6中背电极太阳能电池模块也有适用，也不另赘述。

如前所述，本发明利用二段焊接件以分段焊接对应设置于二半导体单元的二电极焊接垫，除有利于焊接件与焊接垫的对位外，在有切割半导体单元的需要时，切割路径的设定能轻易地避开该第一焊接件及该第二焊接件，使得切割刀具仅需切割相近性质的构件(即半导体单元及其基材)，故切割较易控制，且切割效果较佳，进而解决现有技术中因金属条也被切割而造成碎裂、脱落等问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (2)

1.一种电极焊接结构，用以电连接一第一半导体单元及一第二半导体单元，该第一半导体单元包含第一电极焊接垫及第三电极焊接垫，该第二半导体单元包含第二电极焊接垫及第四电极焊接垫，该第二电极焊接垫与该第一电极焊接垫相互对应配置，该第四电极焊接垫与该第三电极焊接垫相互对应配置，该电极焊接结构包含：

第一焊接件，该第一焊接件的一端部焊接于该第一电极焊接垫，且也焊接于该第三电极焊接垫；以及

第二焊接件，该第二焊接件的一端部焊接于该第二电极焊接垫，且也焊接于该第四电极焊接垫，并该第二焊接件远离该第二电极焊接垫的另一端部与该第一焊接件远离该第一电极焊接垫的另一端部焊接，

其中该第一焊接件包含第一对位部，该第一对位部为凹部或凸部，该第二焊接件包含第二对位部，相应的，该第二对位部为凸部或凹部，该第二焊接件与该第一焊接件通过该第一对位部与该第二对位部对位后焊接。

2.一种背电极太阳能电池模块，包含：

第一太阳能电池单元，包含第一电极焊接垫及第三电极焊接垫；

第二太阳能电池单元，包含第二电极焊接垫及第四电极焊接垫，该第二电极焊接垫与该第一电极焊接垫相互对应配置，该第四电极焊接垫与该第三电极焊接垫相互对应配置，该第一太阳能电池单元及该第二太阳能电池单元形成于同一基材上；

第一焊接件，该第一焊接件的一端部焊接于该第一电极焊接垫，且也焊接于该第三电极焊接垫；以及

第二焊接件，该第二焊接件的一端部焊接于该第二电极焊接垫，且也焊接于该第四电极焊接垫，并该第二焊接件远离该第二电极焊接垫的另一端部与该第一焊接件远离该第一电极焊接垫的另一端部焊接，

其中该第一焊接件包含第一对位部，该第一对位部为凹部或凸部，该第二焊接件包含第二对位部，相应的，该第二对位部为凸部或凹部，该第二焊接件与该第一焊接件通过该第一对位部与该第二对位部对位后焊接。