CN102725853A - 接触式太阳能电池及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种接触式太阳能电池，所述接触式太阳能电池在前侧和后侧具有用于所述太阳能电池的电接触的接触位置。通过安装在前侧或后侧的导体使所述太阳能电池产生的电流流过所述太阳能电池。根据本发明，以所述接触位置在该太阳能电池的前表面投影中不重叠的方式，将所述太阳能电池的这些接触位置布置在前侧或后侧。

Description

接触式太阳能电池及其制造方法
本发明涉及一种接触式太阳能电池，该太阳能电池在前侧和后侧具有用于该太阳能电池的电接触的接触位置。通过安装在前侧或后侧的导体使该太阳能电池产生的电流流过该太阳能电池。根据本发明，以所述接触位置在该太阳能电池的前表面投影中不重叠的方式，将所述太阳能电池的这些接触位置布置在前侧或后侧。
普通太阳能电池1与扁平线2、3连接，以便传输电流(例如见图1)。这些线焊接到电池的专门配置的接触位置上。两个相反电极的成直线地布置的(通常连续地配置的)的接触位置以一个位于另一个上方的方式布置，使得能够在电池的两侧同时制造焊接连接部4、5，在太阳能电池的前表面投影中，焊接连接部4、5以一个重叠在另一个上方的方式布置(见图2)。
当温度发生变化时，尤其在焊料固化之后的冷却期间，由于热膨胀系数的差异，在导体材料和电池材料之间产生应力。这些应力尤其在溶解温度约为220°C的无铅焊料的情况下会产生问题。
根据现有技术的其它实施方式，也能够在整个接触长度上通过助焊剂连接预焊接的扁平线或电池。通过接触、辐射、热空气、感应或其它公知方法获得焊接处理的供热。从电池的一侧进行供热，在电池的两侧同时制造焊接连接部。这些连接部以点的方式形成(图2)或连续地形成(图3)，但在所有的情况下，连接部都是一个位于另一个之上(US 4,562,637)。
因此，电池在结合位置处受到来自两侧的应力，且这两侧的应力叠加在一起。由此，在处理期间或在系统的使用期间，该位置处的材料破坏的风险增加。
为了减少应力，提出在电池之间设置应力消除元件(DE 4330282C2，DE 3942031C1，DE 4104160A1)，然而这些应力消除元件没有降低电池内部的应力但明显增加了复杂度。
因此，基于现有技术，本发明的目的在于提供一种接触式太阳能电池，该电池能够使由太阳能电池的接触引起的机械应力最小化。通过接触式太阳能电池有关的权利要求1的特征以及太阳能电池的制造方法有关的权利要求7的特征实现了上述目的，且各个从属权利要求分别提出了有益改良。
本发明提出了一种具有前侧和后侧的接触式太阳能电池，所述前侧具有至少一个第一接触位置，所述后侧具有至少一个第二接触位置，所述前侧的第一接触位置和所述后侧的第二接触位置分别以导电的方式连接到至少一个第一导体或至少一个第二导体，所述第一接触位置和所述第二接触位置的面在所述太阳能电池的前侧投影中不相交。
由此，上面提出的技术方案将连接部以点的方式错位地布置在两侧(例如见图4)。以此方式，应力分布在接触位置的整个长度上，从而避免了来自电池两侧的应力叠加。
本发明能够产生以下出人意料的效果：通过以上述方式将接触位置布置在太阳能电池上以及通过以上述方式将各个导体结构连接到各个侧，能够显著减小由导体的接触引起的机械应力的压迫。
通过减少应力，在太阳能模块制造期间扩大了净空(clearance)。能够使用无铅焊料或更大横截面的电池连接部。
由此，在优选实施例中，太阳能电池构造成使得前侧和后侧分别具有至少两个连接位置，优选地分别具有2~20个连接位置，更优选地分别具有6~14个连接位置。
同样，有利的是，接触位置成直线地布置。
由此，有利地是，用于接触太阳能电池的接触位置的导体是扁平线，从而在前侧和/或后侧上使用的导体有利地是扁平线。
此外，有利的是，在太阳能电池的前侧投影中，分别布置在太阳能电池的前侧和后侧上的导体成对地重叠。因此，在此实施例中，布置在前侧和后侧上的导体(或成对地分别布置在前侧和后侧上的多个导体)在太阳能电池的前侧表面的投影方向上重叠，然而用于在太阳能电池上固定导体的接触位置并不重叠。因此，实现了前侧或后侧上的各个导体的相互接触。
因此，接触区域分别具有2~30mm2的面积，优选地具有4~20mm2的面积，更优选地具有6~18mm2的面积。
同样，本发明提供了一种接触式太阳能电池的制造方法，在所述制造方法中，将至少一个第一导体以导电的方式连接在至少一个接触位置处，所述至少一个第一导体所连接的接触位置位于所述太阳能电池的前侧；及将至少一个第二导体以导电的方式连接在至少一个接触位置处，所述至少一个第二导体所连接的接触位置位于所述太阳能电池的后侧。所述接触位置的面在所述太阳能电池的前侧投影中不相交。
由此，优选地，通过将导体焊接到接触位置来实现导电连接(即，太阳能电池的接触或导体连接和接触位置连接的制造)。本发明的有益方法涉及在前侧和后侧上制造接触部。诸如焊接、胶合或粘合等其它已知的连接方法也同样包含在本发明中。
另外，有利的是，在一个操作步骤中同时实现至少一个第一导体与至少一个接触位置的接触以及至少一个第二导体与至少一个接触位置的接触。更有利的是，在同时实现导体在前侧上的接触和导体在后侧上的接触的情况下，仍然从太阳能电池的一侧进行焊接所需的供热，这样能够确保分别仅在电池的一侧上制造连接部。
而且，由此，有利地是，在焊接方法中，通过在焊接之前部分地覆盖助焊剂及随后通过焊接来实现部分接触。
随后将说明本发明的太阳能电池及其制造方法的可能实施例，但这并不是将本发明限制为这些具体实施例。
连接位置的选择性制造方法的一种可能性是在电池或电池连接器上选择性地涂敷助焊剂。由此，仅在覆盖有助焊剂的位置处制造焊接连接部。而没有覆盖焊料的位置将热量传输到电池的后侧，在焊料固化之后不形成机械连接。
或者，还可以将焊料选择性地涂敷到电池或电池连接器上。而且，也可以想到的是，电池安装有错位接触位置，这些接触位置对应于图4中接触位置4和5的布置。
将参考后文的随附的附图详细说明本发明，但这不应理解为通过附图来限制本发明。
图1表示现有技术中两个导体2和3的已知布置，其中，导体2和3布置在太阳能电池1的前侧以及后侧上。可以看到，导体2和3在太阳能电池的前侧(即布置有导体结构2的一侧)的投影方向上重叠地布置，即，导体2和3在该投影方向上以一个位于另一个上方的方式布置。
图2表示现有技术中两个导体2和3在太阳能电池1上的已知接触类型。导体2和3在太阳能电池的前侧投影图中以图1所示的方式布置，即在投影图中以一个位于另一个上方的方式布置。由此，安装在太阳能电池1前侧的导体2的接触部4或者安装在太阳能电池1后侧的导体3的接触部5同样在投影图中以一个位于另一个上方的方式布置。例如在太阳能电池的焊接期间由所使用材料的不同热膨胀系数引起的应力可能导致材料破坏。
图3表示现有技术中导体2和3在太阳能电池1上的另一种接触方式，接触部4和5连续配置在整个太阳能电池。而且，保持了由条形导体2和3在太阳能电池上的焊接导致的机械应力，且无法有效降低。
如图4所示，通过本发明的接触类型，显然能够降低机械应力。由此，以下述方式通过接触位置4和5实现接触：这些接触位置以彼此错位的方式布置，即，它们在太阳能电池的前侧投影图中不重叠或不相交。由此，条形导体2和3呈现出图1所示的布置方式，即在太阳能电池的前侧投影中重叠。

Claims (11)

1.一种接触式太阳能电池，其具有前侧和后侧，所述前侧具有至少一个第一接触位置(4)，所述后侧具有至少一个第二接触位置(5)，所述前侧和所述后侧的所述接触位置(4、5)各自以导电的方式连接到至少一个第一导体(2)或至少一个第二导体(3)，
其特征在于：
所述接触位置(4、5)的面在所述太阳能电池的前侧投影中不相交。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池，其特征在于，所述前侧和所述后侧各自具有至少两个接触位置(4、5)，优选地具有2~20个接触位置(4、5)，更优选地具有6~14个接触位置(4、5)。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池，其特征在于，所述接触位置(4、5)成直线地布置。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述导体(2)和/或所述导体(3)是扁平线。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，在所述太阳能电池的前侧投影中，所述导体(2)和所述导体(3)各自成对地重叠。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的太阳能电池，其特征在于，所述接触位置(4、5)各自具有2~30mm2的面积，优选地具有4~20mm2的面积，更优选地具有6~18mm2的面积。
7.一种太阳能电池的制造方法，在所述制造方法中，将至少一个第一导体(2)以导电的方式连接在至少一个第一接触位置(4)处，所述至少一个接触位置(4)位于所述太阳能电池的前侧；及将至少一个第二导体(3)以导电的方式连接在至少一个接触位置(5)处，所述至少一个接触位置(5)位于所述太阳能电池的后侧，
其特征在于：
所述接触位置(4、5)的面在所述太阳能电池的前侧投影中不相交。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少一个导体(2)和/或所述至少一个导体(3)焊接至所述至少一个接触位置(4)和/或所述至少一个接触位置(5)。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在一个操作步骤中同时形成所述至少一个第一导体(2)与所述至少一个接触位置(4)的接触以及所述至少一个第二导体(3)与所述至少一个接触位置(5)的接触。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于，通过在焊接方法中在焊接之前部分地覆盖焊料并随后通过焊接来实现部分接触。
11.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其特征在于，通过在连接方法中将可连接材料相应地错位布置在所述电池上来实现部分接触。
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