CN103548152A - 光伏电池连接片以及用于形成光伏电池连接片的方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种光伏电池连接片包括：前接触部分，其具有第一构形；和后接触部分，其具有第二构形；其中所述第一构形与所述第二构形具有彼此不相似的复杂形状。一种用于形成光伏电池连接片的系统和方法包括：馈送机构，用于送线；第一成形工具，用于将所述线修整和成形为连接片；和安置工具，其被构造以匹配所述连接片的构形并将所述连接片安置和附接到光伏电池上。在所述系统和方法中，连接片可具有复杂构形或形状，这将影响入射光和/或连接片的机械或其它特性。

Description

光伏电池连接片以及用于形成光伏电池连接片的方法和系统

对相关申请的交叉引用

本申请要求在2011年3月31日提交的美国临时专利申请61/470,400的优先权权益，该临时专利申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开内容一般涉及光伏电池。更具体地，本公开内容涉及用于形成光伏电池连接片（tab）的方法和系统。

背景技术

典型的光伏电池具有光敏基底并将光转化为能量。也已知为连接片的导体附接到光伏电池并典型地由扁线或带线制成。扁线从卷轴拉出、弄直、扁化、和预张紧，然后被切割至一定长度，以形成单独的连接片。在一些情况下，Z形弯曲部可在带线中形成以适应从一个电池的前部到相邻电池的后部的过渡。传统实践导致在覆盖于光伏电池的前侧上的表面积与由连接片截面确定的光伏电池串的净串联电阻之间进行折衷。随着带的宽度增大至更小程度并随着带的厚度增大，光伏电池的被遮蔽的表面区域的量增大，这将会为了减小串联电阻而牺牲光学效率。例如，具有2mm连接片的156毫米（mm）电池具有约2.56％的光被阻挡，但可具有相当大的串联电阻。将连接片增大至3mm可将串联电阻减小约33％，但被阻挡的面积增大50％。

使用传统的烧透（fire-through）金属化处理可用于在光伏电池上形成前金属接触部。在电池前部上金属化成形接触部仅有更宽区域以适应更宽的连接片，可在处理过程中促使局部加热，这可能增大分流的程度，即，形成半导体结受损之处。另一方面，通过增大厚度以减小连接片电阻的影响在于：增大电池串的总厚度，这可能使随后的层叠处理更困难并引起电池上的额外机械应力。常见地，钎焊接触部通过将先前施加于带线的焊料排出而形成。这种焊料典型地施加于所述线的两侧，导致厚度增大，同时超过一半的该材料未使用，因为其处于不与电池接触的表面上。由于无铅焊料包含相当大量的银，因而这是令人不满的花费。通常，为了适应所供应的带线的宽度的差异，电池的前接触部被制成为至少与带线等宽或略微更宽，这在电池效率上略有损失。另外的问题是：连接片在任何将连接片附接到电池的热学方法过程中经历热学膨胀和收缩，这由于热学膨胀和收缩的差异而可导致施加于电池的应力。这通常通过在制条－制串过程中将所述线预张紧而减缓，但这通常被认为是较差的解决方案，其中由于太阳能电池厚度减小而导致效率降低。

典型地，连接片由扁线形成；不过，另一选项可为：形成线具有带面的顶表面，使得入射光以足以通过全内反射在模块内被捕获的角度反射并且反射到电池的活效区域上（例如，由Ulbrich供应的光俘获带）。然而，这种选项可对将连接片附接到后接触部具有不利影响，其中所述面无法实现光学目的但提供了更难以附接到电池后接触部的表面。另外，这种方式导致连接片沿其整个长度加厚，以形成各面，而同时保持所希望的电导体截面，其中仅有前接触部分起作用。

因此，希望提供将会克服传统系统和方法的至少一些问题并对光伏电池连接片成形进行改进的系统和方法、以及所述连接片本身。

发明内容

本公开内容描述一种用于形成光伏电池连接片的方法，将提供的益处可包括：减少遮挡；减少串联电阻；增大光俘获；减少银和锡的使用。

根据在此的第一方面，提供一种光伏电池连接片，包括：前接触部分，其具有第一构形；和后接触部分，其具有第二构形；其中，所述第一构形或所述第二构形是可以彼此不相似的复杂（complex）形状。

这意在针对前接触部分或后接触部分提供复杂构形，将实现各种益处，例如包括：更窄的前接触部宽度可提供更高的效率；更窄的前接触部提供更强的光俘获以及更高的效率，并减小连接片可见度。第一和第二构形也可被构造为针对处理、安置或类似操作而提供更高的机械性能，例如，硬度、定位特征、更高的维度容许量，所有这些可有助于提高处理生产率；较细的后接触部分可实现更高的层叠处理生产率；非槽式的后接触部分可提供改进的接触部成形。

在特别的情况下，所述第一构形可包括：被构造为以预定方式影响入射光的角面（angular facet）。在此情况下，角面可被构造为斜向地反射入射光；构造为反射入射光而使其落在电池活效部分上以产生光电流；构造为减小可见反射的入射光的量，由此使连接片可见度降低；以纵向、横向或复杂样式构造为凸脊（峰）和槽（谷）；构造为连接片的露出侧，而连接片与电池接触的相反侧则具有大致扁平的表面或这些特征的一些组合或其它本领域技术人员在阅读本公开内容后将会知悉的特征。

在另一特定情况下，所述第二构形可不包括角面。

在又一特定情况下，光伏电池连接片中，所述连接片可仅一个侧涂锡。在此情况下，所述连接片被构造为使得：所述连接片的涂锡侧与一个电池的前接触区域接触并且与另一电池的后接触区域接触。

在再一特定情况下，光伏电池连接片可为渐缩的。在此情况下，所述渐缩部被设置到所述连接片的前接触部分、所述连接片的后接触部分、或所述连接片的前接触部分和后接触部分。作为特定示例，连接片的宽度可约在1mm至1.4mm之间。

在又一特定情况下，第一构形和/或第二构形可被构造为影响连接片的机械、处理或其它特性。例如，所述第一或第二构形可被构造为增大所述连接片的侧向硬度；构造为使所述连接片的后接触部分细于所述前接触部分；构造为使所述后接触部分适合于利用点焊而附接；构造为提供横向特征部，以利于在模块层叠（lamination）处理中将空气排空。

预计，构造连接片构形可提供一些改进，例如包括：通过机械工具对准和保持连接片的特征；结果形成的太阳能电池模块的效率提高；与传统商业供应线相比，所形成的连接片的维度差异减小；在将连接片附接到电池的过程中分散电池上的压应力的变形区；在热附接过程中减缓热膨胀；或有利于所形成的连接片的馈送和/或安置。

在一些上述情况下，连接片的前接触部分可被抛光，以增大前接触部分的反射系数。抛光可在光伏电池连接片或模块组件的各种适合部位处进行。

根据在此的另一方面，提供一种用于形成光伏电池连接片的系统，包括：馈送机构，用于送线；第一成形工具，用于将所述线修整和成形为连接片；和安置工具，其被构造以匹配所述连接片的构形并将所述连接片安置和附接到光伏电池上。安置工具有时可被称为制条机或制条机/制串机，其可包括标准的制条机/制串机、已被改造以接纳具有复杂构形的连接片的制条机/制串机，或者被设计为适应具有复杂构形的连接片的新的工具。

在特定情况下，所述系统可进一步包括：第二成形工具，其具有修整和成形模，用于产生渐缩形以用于所述连接片。在此情况下，所述第一成形工具和所述第二成形工具可以是相同的成形工具。成形工具可例如包括：旋转压模；冲床；冲压模；级进压模；或其它本领域技术人员可理解的适合的成形工具。

在另一特定情况下，所述系统可被构造为使得：多个连接片通过完全相同的（duplicate）工具被并行地处理。

在又一情况下，所述系统可进一步包括：加工装置，用于释放所形成的连接片中的应力。应力释放可例如通过以下方式提供：快速热处理；可变张紧；另外的热成形；或其它本领域技术人员可理解的适合的成形方法/工具。

应理解，在一些情况下，所述系统可以不直接连接到安置工具，但所形成的连接片可收集到输出介质中用于此后传输到光伏电池的安置工具和组件。

根据在此的进一步的方面，提供一种用于形成光伏电池连接片的方法，包括：将线形成为具有复杂构形的连接片，所述连接片与制条/制串设备对准；和在馈送到所述制条/制串设备时切取一定长度的所述线。

在特别情况下，所述线可被辊压成形。在另一特别情况下，所述线可在保持卡具中被压力成形。应理解，也可采用其它成形方法。

在进一步的特定情况下，所述复杂构形包括：前接触部分，其具有第一构形；和后接触部分，其具有第二构形；其中，所述第一构形与所述第二构形不相似。

通过结合附图阅读以下对具体实施例的描述，本公开内容的其它方面和特征对于本领域技术人员而言将变得显见。

附图说明

现在将仅示例性地参照附图描述本公开内容的实施例。

图1A和1B是光伏电池串的例示性的前视图和后视图。

图2显示出光伏电池的截面图。

图3例示出具有成形连接片的光伏电池串。

图4A和4B显示出具有成形连接片的光伏电池的截面。

图5例示出具有渐缩形连接片的光伏电池。

图6例示出连接片的可行构造。

图7例示出具有多个脊的连接片。

图8例示出参照光学关系的光伏电池的截面。

图9是用于形成光伏电池连接片的系统和方法的流程图。

具体实施方式

通常，本公开内容提供用于形成光伏（PV）电池连接片的方法和系统以及电池连接片本身。在组装扁平片光伏或太阳能模块的过程中，多组的PV电池串联连接以提供串联串（string）。多个串于是可组合，以形成更大的串联串和/或并联/串联结构，所述串联串和/或并联/串联结构集成为太阳能模块。PV电池通过导体被连接，所述导体通常被称为连接片，所述连接片典型地在一端连接到PV电池的前接触部并在另一端连接到PV电池的后接触部。通过在被称为制条（tabbing）和制串（stringing）的过程中对一系列的多个电池重复这种结构，形成多串电池。在此过程施加的机器已知为制条机－制串机或者组合的制条机和制串机（CTS）。

制造PV电池时的一个考虑是：一串中的所有电池将在电学光学性能上密切匹配以实现更好的性能。虽然本公开内容一般涉及传统的单晶硅或多晶硅太阳能电池，不过在此描述的连接片、方法和系统同样适用于其他类型的太阳能电池，该类型的太阳能电池具有大致平坦的形式并相互连接以形成PV模块中的电池阵列，一个示例就是被构建在金属箔上的铜铟镓硒化物（CIGS）电池。

图1A和1B例示出部分完成的光伏电池串的示例，其中，图1A中例示出前视图，图1B中例示出后视图。多个电池100连接以形成串联的电池串。传统上，至少一个连接片102跨越至少两个电池100，并在一端附接到电池100的前接触部且在另一端附接到相邻电池100的后接触部，例外的是所述串中的第一个和最后一个连接片，其仅在一端连接到电池且在另一端在后续处理中可连接到汇流线。典型地，可使用较少数量的连接片，例如2、3、4个。所完成的串典型地可包括6至12个或更多的串联电池100。连接片的数量通常与电池的宽度相关。

典型的光伏电池100通过由线形成的连接片102制成，所述线典型地从卷轴拉出、弄直、扁化、预张紧，然后被切至一定长度以形成独立的连接片。而且可形成Z形弯曲部，以适应从一个电池前部到相邻电池后部的过渡。典型地，使用两个或更多个平行的连接片102在相邻电池100之间形成相互连接。连接片102常会通过钎焊连接到光伏电池前部和后部上的金属接触部，在此部位，钎焊料从钎焊料板上排到（scavenge）所述线上。可替代地，可以在此过程中添加钎焊料，或者可以替代性地使用导电性粘接剂。

由于连接片102常由反射性较好的材料制成，因而一些被连接片102反射的光被导出模块之外并损失掉。传统连接片102的扁平构形已显示出在馈送、形成或附接过程中易于扭曲或卷曲，这可能导致连接片102相对于电池接触部未对准，从而可导致电池的活效部分被遮挡，由此导致串失配错误和废弃串。

图2例示出包括在诸如图1中所示串之类的串中的单一的光伏电池100的一部分的截面图，其中具有所应用的连接片102。光伏电池100包含被设计为连接到连接片102的前接触部106和后接触部110。如图所示，在光伏电池100的任一侧上的连接片102的宽度与根据传统方式的在前、后部上的宽度相等，因此通过连接片的期望导电性而确定被前接触连接部遮蔽（occlude）的活效区域。可见，同时使用将相邻电池相连的连接片的顶表面和底表面以分别形成与一个电池的后接触部的连接部102b和与相邻电池的前接触部的连接部102a。光伏电池进一步包含电池指108，电池指108背向前接触部106发散。典型地，更多数量的连接片102使得用于将电流从电池的活效区域导向所述连接片的接触指的长度减小。光伏电池的后侧包含后表面区（BSF）112，BSF112典型地可为导电性的、反射性的膜，被设计以收集电流和捕获光。在本文中的系统和方法的实施例中，连接片形成为使得附接到电池前部的部分102a与附接到电池后部的部分102b可以在宽度、高度、构形、截面、或这些属性的某些组合方面有所不同。另外，连接片可按照一定方式形成而使得仅有一个表面可用于形成与一个电池的后接触部和相邻电池的前接触部的接触部。

图3例示出光伏电池200的串。从图3中可见，连接片204被造形，并在示例中具有的宽度在构形连接片204附接到电池200前表面之处更窄。如此图中所示，连接片204已经形成的形状意在减少光学损失并使连接片204的可见度减小。除了在连接片覆盖电池前表面之处减小连接片宽度以外，所述连接片可有利地以一定方式形成，以增强光俘获、增大截面、提高机械硬度和直度、提供机械对准特征，等等，如在本文中所述或者如本领域技术人员阅读本专利文件后应理解的那样。

图4A是图3中所示的单一的光伏电池200的一部分的截面例示图，其中，造形的连接片204a在一端附接到光伏电池200前侧上的前接触部206，另一个连接片204b在另一端附接到电池200后侧处的后接触部210。光伏电池200进一步包括连接到前接触部206的电池指208。至少一个后接触部210可附接到后表面区（BSF）212。每个连接片204可连接到分立的前接触部或后接触部，因此用于PV电池的连接片的数量可与PV电池的接触部的数量直接相关。所形成的连接片204a包括各种峰216和谷218。另外的特征可包括在前接触部分的底侧上的细小的间隙以适应原材料的差异，并可包括提供变形（crush）区的小的内部空隙以进一步适应材料差异。竖直的特征，例如峰216和谷218，在安置过程中为机械记录所述连接片204而提供可行的地标。此外，连接片204的宽度可更好地控制，也就是说，比所提供的未成形带线更少变化，并可被制成为小于电池接触部的宽度。所形成的连接片的这些方面意在使连接片与电池接触部的不对准情况减少和使连接片伸出前接触部边缘的可能性减少或最小化。为清楚起见，形成所述连接片的带线显示为松散卷绕，不过所述连接片优选地可被压缩为更紧凑的卷绕形式。还可看到，带线的相同表面用于同时连接电池204a的前接触部和相邻电池204b的后接触部；因此，带线的仅一个表面必须被电镀或涂锡。

图4B例示出可替代的造形的连接片214的截面，其具有更大数量的峰216和谷218。各种不同形状都是可想到的，并可通过对诸如峰216和谷218之类的角面被并入所述连接片中之处进行改造而形成。如前所述，为清楚起见而显示出开放的连接片构形；不过，所述连接片可压缩为更紧凑的卷绕形式。图4B中显示出单一的折叠，而图4A例示出更高程度的折叠；不过，根据带线厚度，可执行进一步的弯转（turn）或造形（contour）。单次折叠能够在允许任何诸如峰216和谷218之类的额外褶皱之前将前接触部宽度减小至原材料宽度的大约一半。

褶皱的数量可为一个或多个，取决于各种因素。特别地，总高度应保持小于施加于PV电池的封装物的厚度。另一方面，希望保持足够的开放容积装容弯转边缘的相当一部分体积，这可有利于硬度和传导性。当使用封装物膜时，典型的封装物厚度可在0.45mm至0.75mm的范围内。虽然连接片的前接触部可伸出到封装物中，不过优选地，后部可不从电池后部显著伸出，意在允许封装物用作绝缘物，并且可以不需要间隔织构和/或允许减小所用封装物的厚度。在传统的方式中，156mm的PV电池可典型地由三个连接片连接，每个连接片具有约1.5mm至2mm的宽度。通过使用所形成的具有峰216和谷218的连接片，连接片204、214的宽度可减小至约1mm至1.4mm。形成峰216和谷218还可增大连接片204、214的侧向硬度，并可提供在将连接片204、214附接到PV电池200的过程中可用于将连接片204、214定位和保持就位的特征，这将减少或消除连接片与前接触部不对准这种常见处理缺陷的出现。

形成所述连接片而使得顶表面倾斜，如果倾斜足够，则可通过典型地由玻璃制成的模块窗的内部反射而俘获光，从而使由所述连接片反射的光的一部分随后由玻璃窗反射到电池的活效表面上。倾度或倾角可约为窗材料临界角度加上对于第一表面织构和/或散射阳光的容差，从而针对在玻璃窗和封装物边界处的折射进行调节。这样通过增加到达电池活效区域的光量和使所述连接片针对旁观者的可见度减小而提供额外的益处。

用于形成PV电池造形连接片204、214的方法在制造太阳能模块的过程中可以作为在线操作而应用。所述连接片可在将带线馈送到制条和制串的操作时形成。在传统的处理中，带线可在被馈送的同时被弄直、施加预应力、扭结（Z形弯曲）。这种用于形成PV造形连接片的方法意在对处理过程增加进一步的成形操作，这将在下文中更详细描述。

另一方面在于，供料可在其涂锡或电镀之后形成。辊压成形是用于改造线性材料、特别是片料和线的形状的处理。用于形成PV电池造形连接片的方法意在减少由于安置在PV电池顶部上的连接片而导致的光学损失。由于由带线制成的造形连接片204的顶表面220被向下弯转，因此带线的仅这个顶表面220涂锡或电镀以协调与电池接触部206的相互连接。用于造形连接片的带线的宽度可更宽，或者可以因成形操作而不同，所供应的带线的宽度的变化对于成形后的前接触部的宽度可具有较小影响。

典型地，连接片可通过钎焊或导电粘接剂而附接到PV电池的后接触部，接触部被提供以允许连接到BSF。一种可替代方案使用相对较细的带线，并将其直接点焊（例如通过使用激光）到BSF212，而不需要后接触部210。点焊可为适合的方式，因为连接片201、214的后接触部分的形状可能不包含峰和谷，因而可能会显著不同于前接触部分；特别地，连接片的后接触部分可被制成为针对焊接或其它附接处理导电的构形。在形成连接片时，带线可宽于用于传统连接片的带线，因此可在不增大后接触部和连接片厚度的情况下减少连接片的串联电阻和Z弯曲部的机械强度。

大多数撞击到传统连接片的水平顶表面的光从模块反射；不过，如果表面倾斜，则将会通过在玻璃窗表面处的内反射至使光可完全反射（全内反射）的角度而捕获更多的光。发生全内反射的倾角可约等于玻璃窗临界角度的一半加上表面织构和散射阳光的容差。内反射参照图8更详细描述。在以玻璃作为窗材料的情况下，全内反射发生的倾角可约为21度，约为玻璃临界角度的一半，或稍稍更大些以适应常用的织构化玻璃和/或散射光。由于散射阳光典型地在15度角内最强，因而可使用约7.5度的容差。在此区域中形成带线可包括：形成成角度的表面。在此情况下，由于可能部分地通过处理工具实现成形，因而这种额外的造形能够与材料处理和钎焊处理要求兼容。

通过使用造形连接片，前接触部的宽度可减小。减小的前接触部宽度可以更少地遮蔽（occlusion）活效区域，并可减少在接触烧制（contact firing）过程中形成分流（shunt）的可能性。当希望减小前连接片的高度时，可使用具有更多数量较小峰216的更盘旋的（convoluted）形式。通常，在前封装材料中比在后封装体中存在更可用的深度，在后封装体处，典型地，玻璃窗垫（mat）或其它隔离物可被计入到封装物的厚度中。可使用更复杂的造形以减小前或顶连接片的最大高度，不过，这可能会增大用于形成所述连接片的成形工具的复杂度。为便于穿透前接触部分，连接片的前接触部分还可形成有横向的槽或释放特征部，以利于在层叠（lamination）过程中去除空气和促进封装物流动。

传统上，连接片接触区域是直线形的。直线形状可能不是优选的几何形状，这是因为梯形形状已经显示针对相同的总体前接触区域形成更小的串联电阻。可能优选的是，与增大的电流密度成比例地增大所述连接片沿其长度的截面。

如果所述连接片在成形操作过程中也被修整并形成为渐缩形，则可实现更呈梯形的形状，如图5中所示。在成形操作过程中形成渐缩形的优点可为：截面可在两个维度上调整，而传统方式则局限于一个维度（宽度）。

图5例示出连接片324，其沿前侧部分的长度渐缩并附接到光伏电池300。这些渐缩的连接片324可覆盖与传统连接片102相同的面积，不过还可实现减小的有效串联电阻，这是因为，线截面沿与电流密度相同的方向增大。这意在通过结合用于利用线料大量馈送而形成连接片的方法来提高性能。形成渐缩连接片324的方法可以与造形连接片204、214的形成方式相结合。传统的连接片具有恒定宽度，其已经显示并不适宜，因为线的规格并不从一端到另一端随电流增大。所述连接片沿其长度而改变截面，意在在不增大所用表面积的情况下提高电流承载能力。

图6是另一种可行构造的造形连接片224，其可通过简单加工而形成。传统的连接片具有固定的线性构形并可被认为是二维结构。图6显示的造形连接片224中，连接片的前接触部分226为三维结构。根据需要可加工出更复杂的结构。连接片224可包括扁平后接触区部228和Z形弯曲区部230。连接片224可被进一步加工，以允许提供一些横向特征部，例如峰和谷或者凸脊和折缝。在此示例中，通过在凸脊232上间歇地形成折缝234，提供针对空气去除和封装物流动的释放部。如图所示，连接片224意在增强性能，例如通过减少光学和串联电阻的损失而增强，即使是当应用于传统PV电池时。该示例显示出如何与原材料、带线以及所增加的凸脊的总宽度相比而减少前接触区域的宽度，其中凸脊具有斜面以增强反射光俘获。提供横向特征部可提高层叠处理的生产率。该示例显示出两个平行的峰或凸脊232，其具有横向的凹陷或折缝234；不过，凸脊232的数量可有所不同，并可通过具体应用而确定。折缝234的形状和取向也可有所不同。改变这些特征，意在增强光捕获、减少遮挡、有利于层叠。

所形成的连接片224还可包含分立的或不同的前接触部226和后接触结构228，这是因为所述结构在高度以及宽度上可以不同。针对简单的线性结构和/或具有单独预切的连接片和/或具有恒定厚度的连接片，这种方式可以是有利的。另外的益处可为：所述区部的宽度受控于成形工具，由于带线宽度可能在其长度上不同和针对不同卷轴而不同，因而成形工具可实现更恒定的带线宽度。料的宽度差异可通过在边缘向下弯转的区域中留出一些释放部而进行适应。这部分的连接片224可折叠为薄的扁平形状。

在一些情况下，前接触部分通过成形操作被施加预应力或被预张紧。后接触部分可通过施加张力而被施加预应力，而前接触部分在成形压模中接合或者其可通过辊压成形而被施加预应力。能够具有宽的后接触区部，可实现所述线的更大的总截面，这可减小串联电阻并使连接还可能更牢固，这是因为在此区域中的材料的量可增大。而且，在上弯曲部中的竖直硬度增大，可减小电池边缘处分流的风险。也可不使用后接触部，这是因为可能存在与激光烧制（laser-fired）后接触电池技术的协同，其中通过介电钝化或表面处理层而烧制铝。

所形成的连接片包括盘旋顶点，例如在渐缩连接片中形成的凸脊232和折缝234。如图6中所示凸脊232或多或少地平行于连接片的长轴延伸。优选的是，相对较大的斜度、优选为超过21度的斜度，可实现在这些凸脊232的侧部上，使得反射光将会被捕获。为了针对斜向入射光而减少接触部边缘附近的遮挡，在连接片224的前接触部分的边缘附近可包括向下斜度。这种结构意在避免由于结构高度增大而导致遮挡损失过度增大。这些特征可被仅提供到连接片224的具有功能性目的的部分。这种布置可以允许在不影响连接片224附接到PV电池后部的情况下保持所述结构。这种结构进一步可用于提高前接触部的硬度，这可有助于实现电池接触部的优化对准。而且，这种结构提供独特的特征，例如凸脊232本身和/或插入的折缝234，其可通过加工工具而接合，例如钳子和压具，由此实现更好的安置控制。

凸脊和折缝的数量可根据所用加工工具和用于PV电池时所希望的数量而增加或减少，并可沿所形成连接片的长度包括可变数量的凸脊和折缝。而且，这些峰提供在减小宽度的同时增大电导体或连接片的截面的方式。图6的凸脊样式显示出重复性样式。这些横向特征部的一个因素是有利于层叠，不过其也可按某种方式起作用以利于将连接片结合到电池。与不具有横向特征部的连接片、特别是造形连接片的其它方法相比，提供这些特征部可提高层叠处理生产率，其中减少当空气被滞留在所述谷中、在所述凸脊之间时或者当通过所述谷的封装物塑性流动不足时（如先前在图4A和4B中所示）可能出现的空隙和其它脱层。与具有连续的凸脊结构的连接片相比，这种成形的连接片224意在减少连接片224的内部谷中的空气滞留和脱气（out-gassing）。

图7例示出单一的渐缩的成形的连接片324，其中，随着连接片324渐缩为连续变窄的构形，多个凸脊332聚拢，这样提供渐缩形和造形的组合益处。在此示例中，渐缩的连接片324具有多个凸脊332合并为更少的凸脊，遵循渐缩形从后接触区部328经由Z形弯曲区部330至前区部326。凸脊332的数量和渐缩形的量可有所不同，并可包括另外的如前所述的横向特征部。预计的益处在于，利用减小的接触面积和增大的光俘获而减小光学损失，另外更有效地减小串联电阻或者可替代地减小光学损失以保持串联电阻恒定。模块效率的增加可超过约2.5％。

连接片形状可通过斜度可变的辊压模或者其它级进模形成。横向折缝，例如图6中所示折缝，未示出，但也可采用。有利地可采用折缝以易于凸脊和谷在合并和分支处的过渡。这可能需要更复杂的具有移动部件的压模组或者大直径旋转压模（当使用辊压模时）而且，在形成渐缩形之前的切除（excising）材料可能导致一些废料。这是更复杂的形状；不过，如果使用旋转压模或冲压模来形成所述形状，则在形成具有或不具有渐缩形的所述形状时可能存在类似的难度。

如果附加渐缩部，则后接触部分可实际上更宽。从卷形式到扁平形式的过渡提供了Z形弯曲部330的牢固的上弯曲部，其比扁平带的情况具有更小的局部弯曲，而下弯曲部则大致相同。另外，上弯曲部的竖直硬度增大可减小在电池边缘处分流的风险。

图8例示出对引入光410改向的连接片402的截面。连接片402的倾斜表面所具有的斜度可为PV电池400的玻璃窗404的临界角度的至少一半加上针对玻璃窗404的表面织构和/或散射光俘获的额外容差。封装物406位于前玻璃窗404与PV电池400之间。优选的是，连接片402的倾斜表面的斜度不超过当引入光显著离轴（off-axis）或具有高度倾斜的入射光（412）角度时可能开始导致不希望出现的遮挡的角度。另外，优选的造形可取决于应用，例如，固定安装或追踪安装（tracker installation）。在固定安装情况下，可能希望的是：针对略有不同的状况（例如30度入射）进行优化。阳光对向覆盖（subtend）约0.53弧度；不过，在实际上，主要散射分量填充了大得多的夹角，典型地最大至15度的半最大值全宽（FWHM）。如果使用良好的追踪器（tracker），则轴向增益对于峰或半天（mid-day）响应或全天响应是重要的。

以其临界角度（对传统太阳能玻璃而言约为41.5度）或更大角度撞击玻璃窗404的光被全反射，而接近临界角度的光大多由于两倍于玻璃窗404的厚度而以侧向位移被反射，使其落到连接片402的一侧或另一侧。由于太阳能玻璃窗常被织构化，因而反射光414可被更宽地发散。在一些情况下，玻璃窗可具有抗反射涂层，这将增大所述临界角度，例如对于特氟隆玻璃膜而言增大至约48度。由于反射光与入射角度呈镜像，因而约为玻璃窗临界角度至少一半的表面倾角意在使常规入射的光通过全内反射被完全捕获。

在连接片402边缘处的遮挡应被认为用于固定安装，其中倾斜入射光的遮挡可能存在问题。通常地，超过65度左右入射的阳光，根据对PV模块的光学性能而典型地由于光学损失而无效。当在玻璃窗和封装物中折射之后，入射光的角度减小而使得：连接片的倾斜表面的在约36度以下的任何实用斜度都是适合的，只要避免遮挡下面的PV电池活效区域即可。

所述连接片可由带线利用级进辊压模形成，其中所述线在制条和制串操作过程中从供应卷轴拉出，图9中例示出其中一个示例。可替代地，这种方法可以在将片料分裂为带的转化（conversion）过程中执行或者在将圆线辊压为扁线的成形处理过程中执行。在此情况下，连接片可按照部分或完全成形的形式从卷轴馈送，由此减小制条－制串加工设备的复杂度。

所述方法将在光学损失与电阻损失之间提供更好的平衡，这是因为给定规格的扁线可被构造为具有显著更低的光学损失。所述方法和对应的连接片意在：

－通过卷绕的减少和来自倾斜表面的有益反射而减少遮挡；

－通过在减少正常遮挡损失的同时使用更宽带线而减少串联电阻；

－通过提高硬度和使用表面造形进行引导的可能性而减少连接片不对准情况；

－通过使用渐缩的接触区域而进一步减小串联电阻。

用于形成连接片的方法可在所述转化过程中和在脱卷（de-reeling）（500）和弄直502之后对带线的顶表面涂锡。另一可替代方案使用圆线作为给料。使用圆线的优点可为：与通常通过片材料剪切或分裂而成的带线相比，按这种方式生产的扁化线在其边缘处具有可忽略的毛刺，例如，在所形成的连接片的后接触部的边缘处。这种方式可延伸到包括另外的辊压成形以实现所希望的构形。当从扁线形成连接片时，需要进一步的辊压和压缩，不过，与通过实线（solidwire）相比，渐缩的形式可更易于实现，例如通过冲切实现。当从圆线形成连接片时，可能预计会利用另外的应力诱导脆化。虽然成形操作很可能通过转化器（材料供应器）进行，不过其也可在线执行，例如合并到制条机－制串机工具的馈送机构中。所述成形操作之后，在必要时可进行快速退火步骤，例如使所成形的连接片通过管状石英加热器、激光线源或甚至火焰，以释放由于成形操作引起的一些应力和/或通过回流（reflow）表面电镀或涂锡而提高造形表面的反射系数。如果在成形操作之后进行涂锡，则可典型地涉及使连接片通过钎焊池（solder fountain）。

所述方法然后可使用成形工具对扁线或带线成形、修整和/或渐缩（504,506）以形成连接片的几何形状。如果形成更直线状的连接片，则所述方法使用标准宽度且无渐缩操作的带线，并可使用成形工具以形成（504）峰和谷。使连接片渐缩的方法包括：将材料大量馈送到制条和制串操作中，并允许截面沿两个维度有所不同。形成渐缩部（506）的能力需要成形工具复杂度略微增大，并在形成渐缩部时修整去除多余材料的情况下可形成一些废料。所述方法可在两个维度改变截面，这可产生更好的结果，优选地所述截面成比例于纵向位置。渐缩的形状可通过辊压模、更小的可变斜度辊压模、级进成形压模和/或冲压模而形成。

通过机械成形所述连接片（504），连接片的宽度、特别是在前接触区部的宽度，可受控于成形工具，这可实现针对不同带线供应卷轴的更恒定的连接片宽度。可替代地，材料可按照基本成品的形式施加于制条机－制串机，在此情况下，更简单的标定和切割操作可能就足够了。另外，连接片材料的大量馈送，例如卷轴馈送，可为优选的，以馈送单独的零件，特别是在高速自动化中，其中，当前馈送速率典型地约为每小时3700连接片（例如，每小时1200电池的净生产能力，其中每个电池3个连接片）。在其它方式中，单独的冲切零件可按盘馈送，这可能更难以根据部件损坏、成本和馈送速率进行处理。

使用窄的或渐缩的连接片的一种限制可为：需要具有对应前接触部形状的PV电池。在不使用专用PV电池的情况下，使用直线形状在仅用于减小串联电阻和增强光捕获时可为有利的。另外，略微减小的宽度可增大针对连接片与电池接触部略微不对准的容许量。

所述方法通过根据所希望的造形制成峰、凸脊、谷和/或折缝而形成连接片（504）。连接片的成形可在使连接片渐缩（506）的基础上另外地或可替代地进行。在从制条机－制串机中的供应卷轴上切除一定长度的线时形成多区部的带线。各区部可被辊压成形，该过程用于改造线形材料的形状，同时馈送所述线和/或在保持卡具中压力成形。带线通过在所述材料线性地馈送通过成形工具时对该材料进行级进弯曲、折叠和压缩而被转化为所希望的构造。这些步骤在材料中形成一个或多个褶皱，其具有倾斜的反射表面而在线的边缘下弯转，这不仅使构形进一步变窄而且使电镀表面处于结果形成的构形的底侧，使得该表面变得可钎焊。在形成连接片之后，所述方法可包括对连接片进行诸如应力释放（508）、抛光（510）、预加应力（512）之类的步骤。复杂的冷成形形状可通过级进成形而被至少部分地应力释放。由于所形成的连接片的一种可能优点是提供通过反射的光应用，因而所形成的表面的反射系数可通过抛光而提高，抛光可通过磨光所述表面而实现，例如通过软磨光轮、或通过回流电镀实现，例如通过热喷气流实现。这种处理也可用于去除由于钎焊处理导致的焊剂残余物。通常，针对因钎焊处理而形成的热应力而制备连接片，其中沿长度方向轻轻拉伸材料，典型地通过使用力和/或最终长度作为极限而牵拉材料。

在盘旋和扁平构形之间的过渡部限定用于连接相邻电池的前接触部（造形的）和后接触部（扁平的）的连接片部分，同时有利于在此过渡部之处或其近处形成Z形弯曲部（514）。这种过渡部可利用具有移动部件的压模而形成，其中移动部件的位置可变化以形成平滑过渡。虽然线被压缩为窄的宽度并在前接触区部中具有增大的侧向结构，不过所述线可被制成为在后接触区部中相对较薄和较宽，使得带线可被点焊（例如使用激光）到后表面区，这样可以不需要后接触部。

虽然线由于冷成形可能存在一些应力，不过如果保持至少最小弯曲半径，则成形操作可强化结果形成的结构。成形材料可被压缩至最终形状；通常，提供一些去除多余材料（冲流）的途径，但在一些情况下凸脊和/或弯转边缘的小的分离可提供空间以俘获任何多余材料。在使用时，除了成形机构以外，还提供工具以通过按可控张力拉伸而部分地释放材料应力。此外，Z形弯曲部被冷成形为连接片，且总长度通过将连接片从整体材料上分离而确定。

一旦连接片被形成为所希望的造形和/或在顶部上形成渐缩部，则连接片将准备附接（516）到PV电池。连接片可在安置（520）在PV电池之前被切断（518）。连接片可通过制条机－制串机机器被连接到PV电池的接触部。连接片在安置过程中可通过多种方式操控，所希望的是保持与电池前接触部的良好对准。对于成形的连接片，峰和谷（优选地为谷）的样式可用于利用工具中具有的对应特征部而使连接片针对工具对中。类似地，在诸如热、喷气或激光焊接、紫外（UV）或热固化、或其它类似方法的附接过程中将连接片保持就位的卡具（hold-down）可被成形以保持连接片的侧向位置。虽然通过连接片成形而引入的另外的结构将有助于阻止可能导致不对准的卷缩，不过优选地可存在焊接过程中可能发生的英寸级（inch-worming）容许量；不过，只要角度构形和纵横比足够小，这应不是问题。在安置之后，连接片然后被结合（522）到PV电池。

当在线执行时，这种方法允许按需将给料形成为所需的构造。这种对制条和制串处理的改造，通过减少与汇流线相关的遮挡损失和/或减少汇流接触部串联电阻而提供一种提高电池/模块效率的简单方式。这种改造包括：选择性地形成带线，其中附接到PV电池的前接触部以提高其光学和/或功能属性。所述成形过程意在包括一些或所有的以下步骤：

－将带线变窄以实现更少的遮挡；

－形成角面以形成倾斜反射以针对遮挡减少光损失量；

－在不增大遮挡的情况下增大带线的截面以减小串联电阻；和/或

－形成渐缩的接触区域以减小串联电阻。

虽然优选在在线操作过程中形成连接片，不过也可存在优选离线或分立操作的情况。这样可将形成连接片的方式的有效性延伸到现有的制条机－制串机设备。多种转化器有能力在分裂和卷轴操作过程中辊压成形片材料。这些转化器提供使用预成形连接片的选项。预张紧、Z形弯曲成形和切除在制条－制串处理过程中仍可执行。另外的需求是：制条机－制串机能够通过使用传感器、观察系统等而自动使其操作同步于预成形样式。可选地，分立的系统可用于将成形的连接片供应到传统的制条机－制串机机器。

光电流在传统连接片中由于前接触部和连接片的遮挡而有所损失。接触区域可被减小；不过，串联电阻将增大，除非带线也被形成为更厚，这会导致模块整体变厚。另外，当接触部被形成为更宽以例如减小串联电阻时，在接触烧制过程中与金属化区域过热相关的分流更有可能。在典型的具有两个3mm连接片的156mm电池中，这种遮挡损失约为3.85％。可替代地，如果连接片减小至2mm，则遮挡损失约为2.55％，但截面减小则串联电阻增大50％。典型地，三个更窄的连接片用于156mm电池。如果三个1.5mm连接片用于156mm电池，则遮挡损失约为2.88％，但截面增大（与两个2mm连接片相比增大12.5％）而且所述指中的电阻损失减小约33％。

形成连接片的方法包括：在前接触区域中成形带线，压缩宽度并同时保持截面，成形为促进封装物移动但不会影响后侧接触结构或处理的造形。封装物可在前接触部上移动但封装物不会后接触部上移动，在后接触部处，封装物提供功能性隔离，并典型地受限于网筛或其它过滤器以确保保持最小厚度。这种增大的连接片厚度可被部分地补偿，这是因为，在后接触区部中带线可能仅需在一侧上涂锡。根据所形成的形状，对于给定宽度的带线而言，接触部宽度可减小至少一半。例如，3mm宽的带线可形成为约1.4mm宽的前接触区部。

用于形成连接片的系统是可想到的，并且会包括：当所述线从卷轴上拉出并被制备用于制条/制串操作中时修整和成形带线的成形工具；具有可变斜度的修整和成形压模以在基本上为织物（web）处理过程中形成渐缩形的成形工具；馈送机构，其具有对准特征部以当使用离线成形时卷轴馈送具有预成形造形的带线；和安置/卡具/焊接工具，其被构造以匹配带线造形以进行改进的对准。

对产品性能的预期或预计的影响包括：

－串联电阻减小20％，连接片贡献减小40％、典型地50％或更多；

－使用传统电池时模块效率增大约2～3％（绝对），或者根据实施细节可能更多；

－制条机/制串机产量增大约0.5％，主要通过针对接触部不对准、边缘短路、在附接过程中的热和机械应力等等减小连接片而实现。

在前述中，为了解释的目的，提出了多个细节以提供对实施例的透彻理解。不过，对于本领域技术人员而言应显见的是，这些具体细节可能并非必需。在其它情况下，公知结构可按结构示意图形式显示以避免混淆。例如，关于在此所述实施例的各元件是否实现为软件例程、硬件电路、固件、或它们的组合，并未提供具体细节。

本公开内容中的实施例或者其中的元件可体现为在机器可读介质（也被称为计算机可读介质、处理器可读介质、或在其中实现有计算机可读程序的计算机可用介质）中存储的计算机程序产品。计算机可读介质可为任何适合的实体的、非易失性的介质，包括磁性的、光学的、或电学的存储介质，包括磁盘、光盘只读存储器（CD-ROM）、存储装置（易失性或非易失性的）、或类似存储机构、机器可读介质可包含各种指令组、码序列、配置信息、或其它数据，这些当被执行时使处理器执行根据本公开内容的实施例的方法中的各步骤。本领域普通技术人员应认识到，对实现所述实施方案而言必要的其它指令和操作也可存储在机器可读介质上。存储在机器可读介质上的指令可由处理器或其它适合处理装置执行，并可与电路系统协同以执行所述任务。

上述实施例将仅作为示例。对于特定实施例，在不背离仅由所附权利要求书限定的范围的情况下，本领域技术人员可进行改变、改造和变化。

Claims (24)

1.一种光伏电池连接片，包括：

前接触部分，其具有第一构形；和

后接触部分，其具有第二构形；

其中，所述第一构形与所述第二构形不相似。

2.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述第一构形包括复杂形状，意在以预定方式影响入射光。

3.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述第一构形包括：被构造为以预定方式影响入射光的角面。

4.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述第二构形不包括角面。

5.如权利要求3所述的光伏电池连接片，其中，

所述角面被构造为斜向地反射入射光。

6.如权利要求3所述的光伏电池连接片，其中，

所述角面被构造为反射入射光而使得：入射光落在所述电池的活效部分上以产生光电流。

7.如权利要求3所述的光伏电池连接片，其中，

所述角面被构造为减少入射光的可见反射量，由此使所述连接片的可见度减小。

8.如权利要求3所述的光伏电池连接片，其中，

所述角面被构造为脊和槽，所述脊和槽采用纵向、横向或复杂的样式。

9.如权利要求3所述的光伏电池连接片，其中，

所述角面被构造为所述连接片的露出侧，而所述连接片的相反侧与所述电池形成接触并具有大致平坦表面。

10.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述连接片的仅一个侧涂锡。

11.如权利要求10所述的光伏电池连接片，其中，

所述连接片被构造为使得：所述连接片的涂锡侧与一个电池的前接触区域接触并且与另一电池的后接触区域接触。

12.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述连接片是渐缩的。

13.如权利要求12所述的光伏电池连接片，其中，

所述渐缩部被设置到所述连接片的前接触部分、所述连接片的后接触部分、或所述连接片的前接触部分和后接触部分。

14.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述第一构形被构造以增大所述连接片的侧向硬度。

15.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述第二构形被构造以使所述连接片的后接触部分细于所述前接触部分。

16.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述第二构形被构造以使所述后接触部分适合于利用点焊而附接。

17.如权利要求1所述的光伏电池连接片，其中，

所述第一构形或第二构形被构造以提供横向特征部，以利于在模块层叠处理中将空气排空。

18.一种用于形成光伏电池连接片的系统，包括：

馈送机构，用于送线；

第一成形工具，用于将所述线修整和成形为连接片；和

安置工具，其被构造以匹配所述连接片的构形并将所述连接片安置和附接到光伏电池上。

19.如权利要求18所述的系统，进一步包括：

第二成形工具，其具有修整和成形模，用于产生渐缩形以用于所述连接片。

20.如权利要求19所述的系统，其中，

所述第一成形工具和所述第二成形工具是相同的成形工具。

21.如权利要求18所述的系统，其中，

多个连接片通过完全相同的工具被并行地处理。

22.如权利要求18所述的系统，进一步包括：

加工装置，用于释放所形成的连接片中的应力。

23.一种用于形成电池连接片的方法，包括：

将线形成为具有复杂构形的连接片，所述连接片与制条/制串设备对准；和在馈送到所述制条/制串设备时切取一定长度的所述线。

24.如权利要求23所述的方法，其中，所述复杂构形包括：

前接触部分，其具有第一构形；和

后接触部分，其具有第二构形；

其中，所述第一构形与所述第二构形不相似。

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