CN104919597A - 用于太阳能电池串的高效配置 - Google Patents

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内森·P·贝克特
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Abstract

用于太阳能电池串的高效配置包含以重叠叠瓦模式布置的串联太阳能电池。前表面和后表面金属化图案可以提供进一步效率增加。需要替代能源来满足全球不断增长的能量需求。在许多地理区域中，太阳能资源足以通过提供用太阳能(例如光伏)电池产生的电力部分地满足所述需求。

Description

用于太阳能电池串的高效配置
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月13日提交的标题是“用于太阳能电池串的高效配置(HighEfficiency Configuration For Solar Cell String)”的美国专利申请第13/801,432号、2012年12月6日提交的标题也是“用于太阳能电池串的高效配置”的美国临时申请第61/734,239号以及2012年11月8日提交的标题也是“用于太阳能电池串的高效配置”的美国专利申请第13/672,386号的优先权益，所述申请中的每一者都以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明大体上涉及太阳能电池和其在聚光太阳能收集器中的用途。
背景技术
需要替代能源来满足全球不断增长的能量需求。在许多地理区域中，太阳能资源足以部分地满足所述需求，其是通过提供用太阳(例如光伏)电池产生的电力。
发明内容
本文中公开太阳能电池的高效布置。如本文中所公开的太阳能电池和太阳能电池串在聚光光伏系统中可以是尤其有价值的，在所述聚光光伏系统中镜面或透镜将日光聚集到光伏电池上达到比一个“太阳(sun)”大的光强度。
在一个方面中，太阳能电池包含具有矩形或实质上为矩形的前表面和后表面的硅半导体二极管结构，所述前表面和后表面具有由太阳能电池的第一和第二相对定位的长边与太阳能电池的两个相对定位的短边所界定的形状。在操作中，前表面将被光照亮。所述太阳能电池包含安置在前表面上的导电前表面金属化图案。这一金属化图案包括多个平行于太阳能电池的短边实质上在所述短边的长度上延伸的指形件。导电后表面金属化图案安置在后表面上。
在一些变化形式中，前表面金属化图案不包括任何将指形件互连以从太阳能电池的前表面收集电流的母线。在所述变化形式中，后表面金属化图案可能不具有任何习知地制备以用于到太阳能电池的焊料连接的接触垫。或者，后表面金属化图案可以包括例如邻近于太阳能电池的长边定位并且平行于太阳能电池的长边实质上在所述长边的长度上延伸的接触垫，或两个或两个以上邻近于所述长边定位并且平行于所述长边布置的分离接触垫。
在一些变化形式中，前表面金属化图案仅包含单个母线，其邻近于第一长边定位并且平行于第一长边实质上在第一长边的长度上延伸。前金属化图案的指形件附接到母线上并且通过母线互连。在所述变化形式中，后表面金属化图案可能不具有任何接触垫。或者，后表面金属化图案可以包括例如邻近于第二长边定位并且平行于第二长边实质上在所述第二长边的长度上延伸的接触垫，或两个或两个以上邻近于所述第二长边定位并且平行于所述第二长边布置的分离接触垫。举例来说，这些接触垫可以具有垂直于长边测量的与母线宽度大致匹配的宽度。在这些变化形式中的任一者中，前表面金属化图案可以包括旁路导体，所述旁路导体具有垂直于其长轴的与母线宽度相比较窄的宽度，所述母线互连两个或两个以上指形件以提供从两个或两个以上互连指形件中的每一者到母线的多个电流路径。举例来说，旁路导体可以邻近于母线定位并且平行于母线延伸。
在一些变化形式中，前表面金属化图案包含两个或两个以上邻近于第一长边定位的分离接触垫。前金属化图案的指形件中的每一者都附接并且电连接到接触垫中的至少一者上。在所述变化形式中，后表面金属化图案可能不具有任何接触垫。或者，后表面金属化图案可以包括例如邻近于第二长边定位并且平行于第二长边实质上在所述第二长边的长度上延伸的接触垫，或两个或两个以上邻近于所述第二长边定位并且平行于所述第二长边布置的分离接触垫。举例来说，这些接触垫可以具有垂直于长边测量的与前表面金属化图案中的接触垫的宽度大致匹配的宽度。在这些变化形式中的任一者中，前表面金属化图案可以包括旁路导体，所述旁路导体具有垂直于其长轴的与前表面金属化接触垫的宽度相比较窄的宽度，所述前表面金属化接触垫互连两个或两个以上指形件以提供从两个或两个以上互连指形件中的每一者到接触垫中的一或多者的多个电流路径。
在以上变化形式中的任一者中，太阳能电池可以包含任何合适的硅半导体二极管结构。举例来说，太阳能电池可以包含带有本征薄层的异质结(HIT)结构。
在以上变化形式中的任一者中，举例来说，太阳能电池长边的长度与太阳能电池短边的长度的比率可以大于或等于约三。
聚光太阳能收集器可以包含以上变化形式中的任一者的太阳能电池和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到太阳能电池上的光学元件。
在另一方面中，太阳能电池串至少包含第一硅太阳能电池和第二硅太阳能电池。第一硅太阳能电池包含将被光照亮的前表面、后表面以及安置在所述前表面上的导电前表面金属化图案。第二硅太阳能电池包含将被光照亮的前表面、后表面以及安置在所述后表面上的导电后表面金属化图案；第一和第二硅太阳能电池定位成第二硅太阳能电池的后表面的边缘与第一硅太阳能电池的前表面的边缘重叠。第一硅太阳能电池的前表面金属化图案的一部分被第二硅太阳能电池隐藏并且用导电结合材料结合到第二硅太阳能电池的后表面金属化图案的一部分以串联电连接第一与第二硅太阳能电池。
第一与第二硅太阳能电池中的任一者或两者可以是例如上文概括的硅太阳能电池的变化形式中的任一者。在所述变化形式中，举例来说，硅太阳能电池的重叠边缘可以由太阳能电池的长边界定，并且所述边缘可以彼此平行布置。如果第一硅太阳能电池的前表面金属化图案包括旁路导体，那么所述旁路导体可以被第二硅太阳能电池隐藏或未被其隐藏。
第一和第二硅太阳能电池可以在太阳能电池的重叠部分处用导电焊料彼此结合。作为焊料的替代方案，太阳能电池可以替代地用例如导电膜、导电膏、导电环氧树脂(例如填充有导电银的环氧树脂)、导电带或另一合适的导电粘合剂彼此结合。可以选择这些焊料替代方案(例如)以提供与将由导电焊料结合所提供的机械顺从性相比更高的机械顺从性。将太阳能电池彼此结合的导电结合材料还可以将前表面金属化图案的指形件互连以执行母线的集流功能。太阳能电池上的前表面金属化图案可以由此不具有任何所述母线。
聚光太阳能收集器可以包含以上变化形式中的任一者的太阳能电池串和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述串上的光学元件。
在另一方面中，太阳能接收器包含金属衬底和安置在所述金属衬底上的两个或两个以上太阳能电池的串联串(其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠)。邻近的太阳能电池重叠对可以在其重叠的区域中通过在太阳能电池中的一者的前表面与另一太阳能电池的后表面之间的导电结合而电连接。举例来说，导电结合可以是在一个太阳能电池的前表面上的金属化图案与另一太阳能电池的后表面上的金属化图案之间。太阳能电池可以是例如硅太阳能电池，包括上文概括的硅太阳能电池的变化形式中的任一者或下文描述的背接触硅太阳能电池的变化形式中的任一者，或类似地经配置成那些变化形式中的任一者但利用不同于硅或除了硅以外的另一材料系统的太阳能电池。在太阳能电池之间的导电结合可以例如通过上文概括的方法中的任一者形成。举例来说，太阳能电池可以安置在粘附到金属衬底上的层压堆叠中。
在一些变化形式中，金属衬底是线性伸长的，太阳能电池中的每一者都是线性伸长的，并且太阳能电池串以沿着金属衬底的长轴的行布置，所述太阳能电池的长轴垂直于金属衬底的长轴定向。这一太阳能电池行可以是在衬底上的唯一太阳能电池行。
在一些变化形式中，太阳能电池串联串是第一太阳能电池串，并且太阳能接收器包含两个或两个以上太阳能电池的第二串联串(其布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠)。第二太阳能电池串也安置在金属衬底上。机械顺从电互连件可以将在第一太阳能电池串一端处的太阳能电池的后表面电耦接到在第二太阳能电池串一端处的太阳能电池的前表面。举例来说，互连可以是在一个太阳能电池的前表面上的金属化图案与另一太阳能电池的后表面上的金属化图案之间。在第一太阳能电池串末端处的太阳能电池可以重叠在第二太阳能电池串末端处的太阳能电池并且隐藏机械顺从电互连件以使其不能从太阳能电池的前(照亮)表面侧看到。在所述变化形式中，金属衬底可以是线性伸长的，太阳能电池中的每一者都可以是线性伸长的，并且第一和第二太阳能电池串可以沿着金属衬底的长轴的行成直线布置，所述太阳能电池的长轴垂直于金属衬底的长轴定向。
聚光太阳能收集器可以包含以上变化形式中的任一者的太阳能接收器和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述接收器上的光学元件。
在另一方面中，太阳能电池串包含布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠并且通过在邻近太阳能电池的重叠区域中产生的太阳能电池之间的电连接串联的第一组太阳能电池、布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠并且通过在邻近太阳能电池的重叠区域中产生的太阳能电池之间的电连接串联的第二组太阳能电池，以及将第一组太阳能电池串联地电耦接到第二组太阳能电池的机械顺从电互连件。举例来说，机械顺从电互连件可以将在第一组太阳能电池一端处的太阳能电池的后表面电耦接到在第二组太阳能电池一端处的太阳能电池的前表面。举例来说，互连可以是在一个太阳能电池的前表面上的金属化图案与另一太阳能电池的后表面上的金属化图案之间。举例来说，机械顺从电互连件可以用通过上文概括的方法中的任一者产生的导电结合而结合到太阳能电池上。
太阳能电池可以是例如硅太阳能电池，包括上文概括的硅太阳能电池的变化形式中的任一者或下文描述的背接触硅太阳能电池的变化形式中的任一者，或类似地经配置成那些变化形式中的任一者但利用不同于硅或除了硅以外的另一材料系统的太阳能电池。在重叠太阳能电池之间的电连接可以例如用通过上文概括的方法中的任一者产生的导电结合产生。
第一和第二组太阳能电池可以单个行形式成直线布置。在所述变化形式中，举例来说，在两组太阳能电池之间的间隙(两组太阳能电池在其中通过所述机械顺从电互连件而互连)可以具有小于或等于约五毫米的宽度。同样在所述变化形式中，机械顺从电互连件可以包含金属条带，所述金属条带垂直于太阳能电池行的长轴定向并且电耦接到在第一组太阳能电池一端处的太阳能电池上的后表面并且电耦接到在第二组太阳能电池一端处的太阳能电池上的前表面。
在以上变化形式中的任一者中的机械顺从电互连件可以包含经图案化有缝隙或开口(例如)以增加其机械顺从性的金属条带。
在以上变化形式中的任一者中，在第一组太阳能电池末端处的太阳能电池可以重叠在第二组太阳能电池末端处的太阳能电池并且隐藏机械顺从电互连件以使其不能从太阳能电池串的前表面侧看到。
聚光太阳能收集器可以包含以上变化形式中的任一者的太阳能电池串和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述串上的光学元件。
在另一方面中，太阳能电池串至少包含第一太阳能电池和第二太阳能电池。第一太阳能电池包含将被光照亮的前表面、后表面以及(任选地)安置在所述前表面上的导电前表面金属化图案。第二太阳能电池包含将被光照亮的前表面、后表面以及安置在所述后表面上的导电后表面金属化图案。太阳能电池串还至少包含第一机械顺从电互连件。第一和第二太阳能电池定位成第二太阳能电池的后表面的边缘与第一太阳能电池的前表面的边缘重叠。机械顺从电互连件结合到第一太阳能电池的前表面被第二太阳能电池隐藏的部分并且结合到第二太阳能电池的后表面的一部分以串联电连接第一与第二太阳能电池。在这一布置中，第二太阳能电池隐藏机械顺从电互连件以使其不能从第一太阳能电池的前表面侧看到。举例来说，互连可以是在一个太阳能电池的前表面上的金属化图案与另一太阳能电池的后表面上的金属化图案之间。
第一与第二太阳能电池中的任一者或两者可以是例如上文概括的硅太阳能电池的变化形式中的任一者或下文描述的背接触硅太阳能电池的变化形式中的任一者，或类似地经配置成那些变化形式中的任一者但利用不同于硅或除了硅以外的另一材料系统的太阳能电池。在所述变化形式中，举例来说，太阳能电池的重叠边缘可以由太阳能电池的长边界定，并且所述边缘可以彼此平行布置。如果第一太阳能电池包含包括旁路导体的前表面金属化图案，那么所述旁路导体可以被第二太阳能电池隐藏或未被其隐藏。
举例来说，机械顺从电互连件可以用通过上文概括的方法中的任一者产生的导电结合而结合到太阳能电池上。导电结合可以将第一太阳能电池上的前表面金属化图案的指形件互连(如果其存在)以执行母线的集流功能。在太阳能电池上的前表面金属化图案可以由此不具有任何所述母线。
机械顺从电互连件可以包含例如平坦金属条带、弯曲金属条带或弯曲以形成环的金属条带。机械顺从电互连件可以包含经图案化以增加其机械顺从性的金属条带。
太阳能电池串可以包含第二机械顺从电互连件和第三太阳能电池，所述第三太阳能电池具有将被光照亮的前表面、后表面以及安置在所述后表面上的导电后表面金属化图案。第二和第三太阳能电池定位成第三太阳能电池的后表面的边缘与第二硅太阳能电池的前表面的边缘重叠。机械顺从电互连件结合到第二太阳能电池的前表面被第三太阳能电池隐藏的部分并且结合到第三太阳能电池的后表面的一部分以串联电连接第二与第三太阳能电池。举例来说，互连可以是在第二太阳能电池的前表面上的金属化图案与第三太阳能电池的后表面上的金属化图案之间。举例来说，机械顺从电互连件可以用通过上文概括的方法中的任一者产生的导电结合而结合到太阳能电池上。导电结合可以将第二太阳能电池的前表面金属化图案的指形件互连以执行母线的集流功能。在太阳能电池上的前表面金属化图案可以由此不具有任何所述母线。
聚光太阳能收集器可以包含以上变化形式中的任一者的太阳能电池串和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述串上的光学元件。
在另一方面中，太阳能接收器包含衬底、粘附到所述衬底上的导热封装层、安置在所述导热封装层上的太阳能电池串、安置在所述太阳能电池串上的透明封装层以及安置在所述透明封装层上的透明顶部薄片。导热封装层包含颜料。太阳能电池可以是例如上文概括的硅太阳能电池的变化形式中的任一者或下文描述的背接触硅太阳能电池的变化形式中的任一者，或类似地经配置成那些变化形式中的任一者但利用不同于硅或除了硅以外的另一材料系统的太阳能电池。
导热封装层可以反射入射在其上的实质部分的太阳辐射。在所述变化形式中，举例来说，导热封装层可以是白色的。此外，在所述变化形式中，太阳能电池可以是HIT太阳能电池，其中反射封装层经布置以将未被吸收而穿过HIT电池到达反射层的太阳辐射反射向HIT电池。或者，导热封装层可以吸收入射在其上的实质部分的太阳辐射。在所述变化形式中，举例来说，导热封装层可以是黑色的。举例来说，透明顶部薄片可以具有小于或等于约0.01克/米-天的湿气渗透率。太阳能电池串可以包含多个布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠的太阳能电池。
聚光太阳能收集器可以包含以上变化形式中的任一者的太阳能接收器和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述接收器上的光学元件。
在另一方面中，背接触硅太阳能电池包含将被光照亮的前表面、后表面、一或多个在所述后表面上的与硅二极管结的n-导电型侧电接触的n-触点、一或多个在所述后表面上的与硅二极管结的p-导电型侧电接触的p-触点以及一或多个导电通孔。导电通孔从后表面到前表面穿过太阳能电池以在靠近前表面的边缘处提供一或多个到p-触点或n-触点的电连接。
前表面和后表面可以具有对应的矩形或实质上为矩形的形状，所述形状由两个相对定位的长边与两个相对定位的短边界定，通孔的上端沿着前表面的长边布置。在一些所述变化形式中，n-触点包含多个并排布置并且平行于后表面的短边延伸的n-指形件，p-触点包含多个并排布置并且平行于后表面的短边延伸的p-指形件，并且n-指形件与p-指形件互相交叉(interdigitate)。在其它变化形式中，n-触点包含多个并排布置并且彼此平行延伸的n-指形件，所述延伸以与后表面的短边成一定角度进行以使得每一n-指形件的相对末端在平行于长边的方向上偏移与n-指形件之间的间距相等的距离，p-触点包含多个并排布置并且彼此平行延伸的p-指形件，所述延伸以与后表面的短边成一定角度进行以使得每一p-指形件的相对末端在平行于长边的方向上偏移与p-指形件之间的间距相等的距离，并且n-指形件与p-指形件互相交叉。
在其它变化形式中，通孔的上端可以沿着前表面的短边布置，并且n-指形件和p-指形件可以类似地如上文所概括经配置，除了平行于后表面的长边或与其成角度延伸。在又其它变化形式中，背接触太阳能电池可以是实质上方形的，其中通孔和指形件类似于上文所概括经布置到太阳能电池的一对侧面上并且平行于太阳能电池的一对侧面或与其成角度延伸。
在以上变化形式中的任一者中，背接触太阳能电池可以包含在前表面上的使通孔的上端电互连的母线或多个接触垫。
聚光太阳能收集器可以包含以上变化形式中的任一者的背接触太阳能电池和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到太阳能电池上的光学元件。
在另一方面中，太阳能电池串包含第一背接触硅太阳能电池，其包含将被光照亮的前表面、后表面、一或多个在后表面上的与二极管结的n-导电型侧电接触的n-触点、一或多个在后表面上的与二极管结的p-导电型侧电接触的p-触点，以及第二背接触硅太阳能电池，其包含将被光照亮的前表面、后表面、一或多个在后表面上的与二极管结的n-导电型侧电接触的n-触点以及一或多个在后表面上的与二极管结的p-导电型侧电接触的p-触点。第一和第二背接触硅太阳能电池经定位成第二背接触硅太阳能电池的后表面的边缘重叠第一背接触硅太阳能电池的前表面的边缘并且串联电连接。
背接触硅太阳能电池可以是例如上文概括的背接触硅太阳能电池变化形式中的任一者。
在一些变化形式中，第一背接触硅太阳能电池包含一或多个导电通孔，所述导电通孔从太阳能电池的后表面到其前表面穿过太阳能电池以将第一背接触硅太阳能电池的p-触点或n-触点电互连到在第二背接触硅太阳能电池后表面上的具有相反极性的触点。导电通孔的上端可以定位(例如)在第一背接触硅太阳能电池的前表面被第二背接触硅太阳能电池重叠的区域中。导电通孔可以通过一或多个在第一背接触硅太阳能电池前表面与第二背接触硅太阳能电池后表面之间的导电结合电连接到在第二硅太阳能电池后表面上的触点。举例来说，导电结合可以通过上文概括的方法中的任一者而产生。第一背接触硅太阳能电池可以任选地包含在其前表面上的母线或多个接触垫，所述母线或多个接触垫使通孔的上端彼此电互连并且通过一或多个导电结合电连接到在第二背接触硅太阳能电池后表面上的触点。
在其它变化形式中，机械顺从电互连件将在第一背接触硅太阳能电池后表面上的p-触点或n-触点电连接到在第二背接触硅太阳能电池后表面上的具有相反极性的电触点。举例来说，机械顺从电互连件可以用通过上文概括的方法中的任一者产生的导电结合而结合到太阳能电池上。
聚光太阳能收集器可以包含上文所描述的变化形式中的任一者的太阳能电池串和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到太阳能电池上的光学元件。
在另一方面中，太阳能接收器包含衬底和安置在所述衬底上的两个或两个以上太阳能电池的串联串(其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠)。太阳能电池的线性热膨胀系数与衬底的线性热膨胀系数相差大于或等于约5×10-6或大于或等于约10×10-6或大于或等于约15×10-6或大于或等于约20×10-6。
举例来说，太阳能电池可以是硅太阳能电池。太阳能电池可以是例如上文概括的硅太阳能电池的变化形式中的任一者，包括HIT和背接触硅太阳能电池的变化形式，或类似地经配置成那些变化形式中的任一者但利用不同于硅或除了硅以外的另一材料系统的太阳能电池。
在串中的邻近的太阳能电池重叠对可以在其重叠的区域中通过在太阳能电池中的一者的前表面与另一太阳能电池的后表面之间的导电结合而串联电连接。举例来说，所述导电结合可以通过上文概括的方法中的任一者而形成。或者，邻近的太阳能电池重叠对可以在其重叠的区域中通过在太阳能电池中的一者的前表面与另一太阳能电池的后表面之间的机械顺从电互连件而串联电连接。举例来说，机械顺从电互连件可以用通过上文概括的方法中的任一者产生的导电结合而结合到太阳能电池上。
举例来说，衬底可以是金属衬底。举例来说，衬底可以是铝衬底。
在一些变化形式中，金属衬底是线性伸长的，太阳能电池中的每一者都是线性伸长的，并且太阳能电池串以沿着衬底的长轴的行布置，所述太阳能电池的长轴垂直于衬底的长轴定向。在所述变化形式中，太阳能电池串可以是第一太阳能电池串，并且太阳能接收器还可以包含安置在衬底上的两个或两个以上太阳能电池的第二串联串(其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠)和串联电连接第一与第二串的机械顺从电互连件。在第二串中的太阳能电池的线性热膨胀系数还可以与衬底的线性热膨胀系数相差大于或等于约5×10-6或大于或等于约10×10-6或大于或等于约15×10-6或大于或等于约20×10-6。第二串可以定位成与第一串成直线。举例来说，在第二串中的太阳能电池重叠对可以彼此结合或如上文对于第一串所概括以其它方式互连。
聚光太阳能收集器可以包含上文概括的变化形式中的任一者的太阳能接收器和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述接收器上的光学元件。
在另一方面中，一种将太阳能电池层压到衬底上的方法包含布置多个太阳能电池以形成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠的太阳能电池串联串、将太阳能电池串以层的堆叠形式安置在衬底上，以及施加不大于约0.6大气压的压力以将层的堆叠与衬底压在一起。压力可以是例如小于或等于约0.4大气压。压力可以是例如在约0.2大气压与约0.6大气压之间。方法可以包含将衬底、层的堆叠或衬底和层的堆叠加热到在约130℃与约160℃之间的温度，同时施加压力。这一方法可以与上文概括的太阳能电池的变化形式中的任一者和重叠太阳能电池串联串的变化形式中的任一者一起使用。
在另一方面中，一种制备太阳能电池串的方法包含将多个太阳能电池布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦方式重叠并且在经选择以串联所述太阳能电池的位置在邻近太阳能电池的重叠部分之间安置有未固化导电环氧树脂。所述方法还包含施加压力以迫使太阳能电池的重叠末端彼此抵靠，同时升高太阳能电池的温度以使导电环氧树脂固化以形成在太阳能电池之间的导电结合。在一些变化形式中，在使导电环氧树脂固化之后，将太阳能电池串安置在衬底上的层的堆叠中，所述层的堆叠接着被层压到衬底上。在其它变化形式中，在使导电环氧树脂固化之前将太阳能电池串安置在衬底上的层的堆叠中。接着将所述堆叠层压到衬底上。在层压过程期间使导电环氧树脂固化(在压力下)。这一方法可以与上文概括的太阳能电池的变化形式中的任一者一起使用。
在上文概括的重叠太阳能电池串中的任一者中，邻近太阳能电池之间的重叠量可以沿着所述串变化以使得在整个所述串中每一太阳能电池的前表面未被邻近太阳能电池重叠的面积大小以与太阳能电池的电性能相匹配的方式变化。举例来说，可以选择每一太阳能电池的不同照亮(即未被重叠)面积大小以补偿在电池之间的固有性能差异从而当在同等照明下时匹配每一电池的电流输出。
上文概括的重叠太阳能电池串中的任一者可以经定位以用于在太阳能收集器中操作，其中所述串经定向以使得对于前表面的一部分被另一太阳能电池重叠的每一太阳能电池，重叠的前表面部分与未覆盖的前表面部分相比更靠近地球赤道。在串呈这一定向的情况下，上部重叠太阳能电池的暴露边缘定向成远离地球赤道。
上文概括的硅太阳能电池的变化形式中的任一者可以由例如单晶或多晶硅形成或包含例如单晶或多晶硅。
所属领域的技术人员在结合首先简短描述的随附图式参考本发明的以下更详细的描述时将更显而易知本发明的这些和其它实施例、特征和优点。
附图说明
图1A示出用于太阳能电池的实例前表面金属化图案的示意图。
图1B示出实例后表面金属化图案的示意图，所述实例后表面金属化图案可以例如用于具有图1A的前表面金属化图案的太阳能电池。
图1C示出用于背接触太阳能电池的实例后表面金属化图案的示意图，其中到二极管结两侧的接触都是在后表面上进行并且其中通孔从后表面到前表面穿过电池以在前表面的边缘处提供到二极管结一侧的电连接。
图1D示出用于背接触太阳能电池的实例前表面金属化图案，其中通孔从后表面到前表面穿过电池以提供从二极管结的一侧到沿着前表面边缘的母线的电连接。
图1E示出实例背接触太阳能电池的透视图，所述实例背接触太阳能电池使用分别是图1C和图1D的实例前表面和后表面金属化图案。
图1F示出用于背接触太阳能电池的另一实例后表面金属化图案，其中到二极管结两侧的接触都是在后表面上进行并且其中通孔从后表面到前表面穿过电池以在前表面的边缘处提供到二极管结一侧的电连接。
图2示出示意性说明实例太阳能接收器的一个末端的片段视图，所述实例太阳能接收器包含以重叠方式布置在线性伸长衬底上的串联太阳能电池串。每一太阳能电池都具有图1A中所说明的前表面金属化图案。
图3A示出示意性截面图，其说明在图2中示出的太阳能电池串中的邻近太阳能电池的重叠。
图3B示出说明邻近背接触太阳能电池的重叠的示意性截面图，在重叠太阳能电池的后表面之间的电互连是用柔性电互连件进行。
图4示出实例太阳能电池串的示意图，所述太阳能电池串包括通过导电机械顺从互连件电连接到第二组重叠太阳能电池的第一组重叠太阳能电池。
图5A示出用于图4中所说明的太阳能电池串的实例机械顺从互连件的示意图。
图5B示出另一实例机械顺从互连件的示意图，所述机械顺从互连件可以例如代替图5A中所示出的互连件使用。
图6A到6C示出示意性截面图，其说明重叠太阳能电池串联串的额外实例。
图7A和7B分别示出重叠太阳能电池的另一实例串联串的正视图和后视图。
图8A和8B分别示出重叠太阳能电池的另一实例串联串的正视图和后视图。
图9示出重叠太阳能电池的另一实例串联串的后视图。
图10示出实例层压堆叠的片断示意图，所述实例层压堆叠包含安置在衬底上并且粘附到衬底上的太阳能电池。
图11示出实例旁路二极管柔性电路的示意图，所述实例旁路二极管柔性电路可以例如与如本说明书中所描述的叠瓦太阳能电池一起使用。
具体实施方式
以下详细描述应参考图式阅读，其中在所有不同的图中相同的参考标号都是指相同的元件。图式(其未必按比例)描绘选择性实施例并且不打算限制本发明的范围。详细描述以举例的方式而不以限制的方式来说明本发明的原理。这一描述将明确地使所属领域的技术人员能够制造并使用本发明，并且描述了本发明的若干实施例、修改、变化形式、替代方案以及用途，包括目前被认为是进行本发明的最佳模式者。
除非上下文另外明确指示，否则如本说明书和所附权利要求书所用的单数形式“一个(种)(a/an)”和“所述”包括复数个指示物。此外，术语“平行”打算意指“平行或实质上平行”并且涵盖与平行几何形状的微小偏差，而不是要求本文所描述的任何平行布置完全平行。术语“垂直的”打算意指“垂直或实质上垂直”并且涵盖与垂直几何形状的微小偏差，而不是要求本文所描述的任何垂直布置完全垂直。
本说明书公开用于太阳能电池串以及太阳能电池(例如光伏打电池)的高效配置，和可以用于所述串的用于太阳能电池的导电互连件。如下文进一步描述，高效配置串可以有利地在聚光太阳能收集器中使用，在所述聚光太阳能收集器中，太阳辐射用反射器、透镜或其它光学组件聚集到太阳能电池上。举例来说，所述收集器可以将光聚集到太阳能电池上以提供大于或等于约七个“太阳”的照明。
图1A示出在实例太阳能电池10的前表面上的导电前表面金属化图案的示意图。太阳能电池10的前表面是矩形或实质上为矩形。在合适的情况下，其它形状也可以使用。前表面金属化图案包括母线15，其邻近于太阳能电池10的长边中的一者的边缘定位并且平行于所述长边实质上在长边的长度上延伸，和指形件20，其垂直附接到母线上并且彼此平行地并且平行于太阳能电池10的短边实质上在所述短边的长度上延伸。
太阳能电池10包含上面安置前表面金属化图案的半导体二极管结构。后表面金属化图案安置在太阳能电池10的后表面上，如例如图1B所示和下文所进一步描述。半导体结构可以是例如常规晶体硅二极管结构，其包含n-p结，其中上面安置前表面金属化的顶部半导体层例如具有n型或p型导电性。也可使用任何其它合适的材料系统中的任何其它合适的半导体二极管结构。
现在参考图1B，在太阳能电池10的后表面上的导电后表面金属化图案包含背触点25和背接触垫30，所述背接触垫30邻近于太阳能电池10的长边中的一者的边缘定位并且平行于所述长边实质上在所述长边的长度上延伸。图1B示出太阳能电池10的背侧，就如同其是通过太阳能电池10的前表面被观看。如图1A与图1B的比较所示，背接触垫30和前表面母线15沿着太阳能电池10的相对长边定位。
太阳能电池10上的前表面和后表面金属化图案为半导体二极管结构提供电触点，在太阳能电池10被光照射时其中产生的电流可以通过所述电触点提供到外部负载。另外，所说明的前表面和后表面金属化图案允许两个所述太阳能电池10以重叠几何形状定位，其长边彼此平行并且太阳能电池中的一者的背接触垫30重叠另一太阳能电池的前表面母线15并且物理地并且电连接到所述前表面母线。如下文进一步描述，这一模式可以类似于将屋顶叠瓦的方式持续来建构串联电连接的两个或两个以上重叠太阳能电池10的串。所述布置在下文中称为(例如)串联重叠太阳能电池。
在所说明的实例中，太阳能电池10具有约156毫米(mm)的长度、约26mm的宽度以及由此约1:6的纵横比(短边的长度/长边的长度)。六个所述太阳能电池可以在标准的156mm×156mm尺寸硅晶片上制备，接着被分离(切块)以提供如所说明的太阳能电池。在其它变化形式中，八个具有约19.5mm×156mm的尺寸和由此约1:8的纵横比的太阳能电池10可以由标准硅晶片制备。更一般化地，太阳能电池10可以具有例如约1:3到约1:20的纵横比并且可以由标准大小晶片或由具有任何其它合适的尺寸的晶片制备。如下文进一步解释，如所说明的具有长和窄纵横比的太阳能电池可以有利地在聚光光伏太阳能收集器(其中太阳辐射被聚集到太阳能电池上)中使用。
再次参考图1A，在所说明的实例中，太阳能电池10上的前表面金属化图案还包含平行于母线15延伸并且从母线15隔开的任选的旁路导体40。旁路导体40使指形件20互连而以电方式绕过可能形成于母线15与旁路导体40之间的裂缝。可以在靠近母线15的位置处切断指形件20的所述裂缝可以以其它方式将太阳能电池10的区域与母线15分离。旁路导体提供在所述切断指形件与母线之间的替代电路径。旁路导体40可以具有例如小于或等于约1mm、小于或等于约0.5mm或约0.05mm与约0.5mm之间的宽度。所说明的实例示出旁路导体40，其平行于母线15定位、在母线的约全长上延伸并且使每一指形件20互连。这种布置可以是优选的但不是必需的。如果存在，那么旁路导体不必平行于母线延伸并且不必在母线的全长上延伸。此外，旁路导体使至少两个指形件互连，但不必使所有指形件互连。举例来说，可以使用两个或两个以上短旁路导体代替更长的旁路导体。可以使用旁路导体的任何合适的布置。所述旁路导体的用途在标题为“具有补偿破裂或预防破裂的金属化的太阳能电池(Solar Cell With MetallizationCompensating For Or Preventing Cracking)”并且于2012年2月13日提交的美国专利申请第13/371,790号中更详细地描述，所述专利申请以全文引用的方式并入本文中。
图1A的实例前表面金属化图案还包括任选的末端导体42，其使指形件20在其与母线15相对的较远末端处互连。举例来说，导体42的宽度可以与指形件20的宽度大约相同。导体42使指形件20互连而以电方式绕过可能形成于旁路导体40与导体42之间的裂缝，并且从而为太阳能电池10可能以其它方式被所述裂缝电绝缘的区域提供到母线15的电流路径。
前表面金属化图案的母线15、指形件20、旁路导体40(如果存在)以及末端导体42(如果存在)可以例如由习知用于所述目的并且例如通过常规丝网印刷方法沉积的银膏形成。或者，这些特征可以由电镀铜形成。还可以使用任何其它合适的材料和方法。母线15可以具有垂直于其长轴的例如小于或等于约3mm的宽度，并且在所说明的实例中具有约1.5mm的宽度。指形件20可以具有例如约10微米到约100微米的宽度。在所说明的实例中，前表面金属化图案包括沿着母线15的约154mm长度均匀间隔的约125个指形件。其它变化形式可以使用例如沿着具有大约相同(约154mm)长度的母线15均匀间隔的小于约125个、约150个、约175个、约200个、约225个、约125个到约225个或大于约225个指形件。大体而言，母线的宽度和指形件的宽度、数量和间距可以视聚集在太阳能电池上的太阳辐射的强度而变化。典型地，在太阳能电池上的更高聚光度的太阳辐射需要更多和/或更宽的指形件以容纳在太阳能电池中产生的所得更高电流。在一些变化形式中，指形件可以具有与在远离母线处相比在靠近母线处更大的宽度。
再次参考图1B中示出的实例后表面金属化图案，举例来说，背触点25可以是习知沉积的铝触点，并且其可以实质上覆盖太阳能电池10的后表面。或者，背触点25可以未被金属化而离开太阳能电池10的后表面的岛状物或其它部分。作为又一替代方案，背触点25可以包含类似于前表面金属化图案中的指形件的指形件，其彼此平行地并且平行于太阳能电池10的短边实质上在所述短边的长度上延伸。还可以使用背触点25的任何其它合适的配置。背接触垫30可以例如由习知用于所述目的并且例如通过常规丝网印刷方法沉积的银膏形成。或者，触点25和/或背接触垫30可以由电镀铜形成。还可以使用任何其它合适的材料和方法来形成背触点25和背接触垫30。背接触垫30可以具有垂直于其长轴的例如小于或等于约3mm的宽度，并且在所说明的实例中具有约2mm的宽度。背接触垫30可以具有例如与前母线15的宽度匹配或大致匹配的宽度。在所述情况下，背接触垫30可以具有例如为母线15宽度的约1到约3倍的宽度。
太阳能电池10可以是HIT(带有本征薄层的异质结)硅太阳能电池。在所述情况下，HIT电池可以使用例如上文关于图1A所描述的前表面金属化图案或本文所描述的那些前表面金属化图案的任何变化形式。HIT电池可以使用例如上文关于图1B所描述的后表面金属化图案或本文所描述的那些后表面金属化图案的任何变化形式。HIT电池后表面金属化图案可以包含类似于图1A的前表面金属化图案中的那些指形件的指形件(例如银指形件)。在所述情况下，后表面金属化图案的指形件可以安置在透明导电氧化物(TCO)层上，所述层接着安置在半导体二极管结构的后表面上。或者，HIT电池的后表面金属化图案可以包含安置在TCO层上的薄铜层，所述薄铜层接着安置在半导体二极管结构的后表面上。举例来说，铜层可以通过电镀沉积。举例来说，在这一变化形式或先前变化形式中的TCO可以是氧化铟锡或包含氧化铟锡。还可以使用任何其它合适的后表面金属化图案。
对于在如本文所描述的太阳能电池串中使用的HIT电池，薄铜层后表面金属化图案可以以低电阻处理高电流密度并且因此产生在背触点处的低I2R损耗。然而，未被吸收而穿过HIT电池的光典型地被铜层吸收，从而产生光损耗。后表面金属化图案包含沉积在TCO层上的指形件的HIT电池可以定位成其后表面在反射表面(例如白色表面)上或在反射表面上方。未被吸收而穿过HIT电池的光可以从而被反射回到HIT电池中、经过指形件并且通过TCO、被吸收在HIT电池中并且产生额外电流。然而，指形件中的I2R损耗可能大于薄铜层后表面金属化变化形式的I2R损耗。后表面金属化图案的选择大体而言视当HIT电池在所需聚光度水平下(例如，在大于或等于约七个“太阳”下)被照射时哪个所述图案表现最佳而定。
现在参考图2，实例太阳能接收器45包含以重叠方式布置在线性伸长的衬底50上的串联太阳能电池10的串。在太阳能接收器45中的每一太阳能电池10都具有分别在图1A和1B中说明的前表面和后表面金属化图案。图3A示出说明太阳能接收器45中的邻近太阳能电池的重叠的截面图。如图3A中示出，对于每一对重叠太阳能电池，一个太阳能电池的底部接触垫30与另一太阳能电池的前表面母线15重叠。在串的一个末端处的暴露前表面母线15和在串的另一末端处的暴露底部接触垫30可以用于按需要将串电连接到其它电组件。在图2中说明的实例中，旁路导体40被邻近电池的重叠部分隐藏。或者，包含旁路导体40的太阳能电池可以类似于如图2和图3A所示在不覆盖旁路导体的情况下重叠。
太阳能电池10的重叠对的前表面母线15与底部接触垫30可以使用任何合适的导电结合材料彼此结合。合适的导电结合材料可以包括例如常规导电回流焊料和导电粘合剂。合适的导电粘合剂可以包括例如互连膏、导电膜和可从日立化学(Hitachi Chemical)和其它供应商获得的各向异性导电膜，以及可从宾夕法尼亚州格伦罗克(Glen RockPennsylvania)的粘合剂研究公司(Adhesives Research Inc.)和其它供应商获得的导电带。合适的导电粘合剂还可以包括填银导电环氧树脂或其它导电环氧树脂。在一些变化形式中，可以选择所述导电粘合剂(例如)以在约-40℃与约115℃之间的温度范围内保持柔性、具有小于或等于约0.04欧姆-厘米的电阻率、展现大于或等于约20％的断裂伸长率、具有可分配粘度或具有前述特征的任何组合。
图3A的说明用负号(-)标记前母线15并且用加号(+)标记底部接触垫30来分别指示到太阳能电池中的n型和p型导电层的电接触。这一标记不打算为限制性的。如上文所指出，太阳能电池10可以具有任何合适的二极管结构。
再次参考图2，太阳能接收器45的衬底50可以是例如铝或其它金属衬底、玻璃衬底或由任何其它适合的材料形成的衬底。太阳能电池10可以以任何合适的方式附接到衬底50上。举例来说，太阳能电池10可以用中间粘合剂、封装剂和/或安置在太阳能电池10与金属衬底表面之间的电绝缘层而层压到铝或其它金属衬底50上。衬底50可以任选地包含通道，液体可以通过所述通道流动以从太阳能接收器45提取热并且从而冷却太阳能电池10，在此情况下衬底50可以优选的是挤压金属衬底。太阳能接收器45可以使用例如层压结构、衬底配置以及其它接收器组件或特征，所述接收器组件或特征如在标题为“用于聚光太阳光伏-热系统的接收器(Receiver for Concentrating SolarPhotovoltaic-Thermal System)”并且于2009年11月19日提交的美国专利申请第12/622,416号中所公开，所述专利申请以全文引用的方式并入本文中。尽管在所说明的实例中，衬底50是线性伸长的，但还可以使用任何其它合适的用于衬底50的形状。
如图2所示，接收器45可以仅包括单个沿着其长度延伸的太阳能电池行。或者，接收器45可以包括沿着其长度延伸的两个或两个以上平行的太阳能电池行。
如本文中所公开的重叠串联太阳能电池串和包括所述串的线性伸长接收器可以用于例如太阳能收集器，所述太阳能收集器平行于太阳能电池串、沿着接收器的长度将太阳辐射聚集到线性焦点。可以有利地使用如本文中所公开的串联重叠太阳能电池串的聚光太阳能收集器可以包括例如在标题为“聚光太阳能收集器(Concentrating Solar EnergyCollector)”并且于2010年5月17日提交的美国专利申请第12/781,706号中所公开的太阳能收集器，和在标题为“聚光太阳能收集器(Concentrating Solar Energy Collector)”并且于2013年1月14日提交的美国专利申请第13/740,770号中所公开的太阳能收集器。这些专利申请中的每一者都以全文引用的方式并入本文中。所述聚光太阳能收集器可以例如使用长窄平面镜，所述平面镜经布置成近似于将太阳辐射聚集到接收器上的线性焦点的抛物线槽。
再次参考图1A和1B，尽管所说明的实例示出各自实质上在太阳能电池10的长边的长度上以均一宽度延伸的前母线15和背接触垫30，但这可以是有利的但不是必要的。举例来说，前母线15可以被两个或两个以上分离接触垫代替，所述分离接触垫可以是例如沿着太阳能电池10的一侧彼此成直线布置。所述分离接触垫可以任选地通过在其之间延伸的更薄导体互连。可能存在用于前表面金属化图案中的每一指形件的独立(例如小)接触垫，或每一接触垫可以连接到两个或两个以上指形件上。背接触垫30可以类似地被两个或两个以上分离接触垫代替。如图1A中示出，前母线15可以是连续的，并且背接触垫30由如刚刚所描述的分离接触垫形成。或者，前母线15可以由分离接触垫形成，并且背接触垫30如图1B中所示形成。作为又一替代方案，前母线15与背接触垫30两者都可以被两个或两个以上分离接触垫代替。在这些变化形式中，在其它情况下将通过前母线15、背接触垫30或通过前母线15和背接触垫30执行的集流功能可以代替地通过用于在上文所描述的重叠配置中将两个太阳能电池10彼此结合的导电材料来执行或部分地执行。
尽管图1B和图3A示出邻近于太阳能电池10的后表面的长边定位的背接触垫30，但接触垫30可以具有在太阳能电池后表面上的任何合适的位置。举例来说，下文进一步描述的图6A到6C、7B以及8B示出实例太阳能电池10，其各自具有靠近太阳能电池后表面的中心定位并且平行于太阳能电池的长轴延伸的接触垫30。
此外，太阳能电池10可能在前表面金属化图案中不具有前母线15并且仅包括指形件20，或在后表面金属化图案中不具有背接触垫30并且仅包括触点25，或不具有前母线15并且不具有背接触垫30。同样在这些变化形式中，在其它情况下将通过前母线15、背接触垫30或通过前母线15和背接触垫30执行的集流功能可以代替地通过用于在上文所描述的重叠配置中将两个太阳能电池10彼此结合的导电材料来执行。
不具有母线15或母线15被分离接触垫代替的太阳能电池可以包括旁路导体40或不包括旁路导体40。如果母线15不存在，那么旁路导体40可以经布置以绕过形成于旁路导体与前表面金属化图案导电地结合到重叠太阳能电池的部分之间的裂缝。
到目前为止，已经将太阳能电池10描述为具有向二极管结的相对侧提供电接触的前表面和后表面金属化图案。或者，太阳能电池10可以是背接触太阳能电池，其中在太阳能电池后表面上的一组触点与二极管结的一侧电接触，并且在太阳能电池后表面上的另一组触点与二极管结的另一侧电接触。当常规地部署所述太阳能电池时，典型地不与太阳能电池的前表面进行电接触。这一背接触几何形状通过消除将阻挡光的前表面金属化而有利地增加入射在太阳能电池的有效部分上的光量。所述背接触太阳能电池可例如从太阳能公司(SunPower Inc.)获得。
当用于如本文所描述的太阳能电池叠瓦串时，所述背接触太阳能电池可以进一步包括导电通孔，所述导电通孔从太阳能电池的后表面到其前表面穿过所述太阳能电池以在前表面的边缘处提供一或多个到二极管结一侧的电连接。当太阳能电池用邻近的类似经配置的太阳能电池以叠瓦方式布置时，在一个电池的边缘处的前表面电连接与在另一电池上的后表面触点重叠并且可以与其电连接以串联电连接两个重叠的背接触太阳能电池。
图1C到1E示意性地描绘实例全背接触(all-back-contact)太阳能电池10，其经配置用于在重叠(即叠瓦)太阳能电池的串联串中使用。图1C和图1E中示出的实例后表面金属化图案包括平行于并且邻近于太阳能电池的长边延伸的任选的p-线22、多个连接到p-线上并且平行于太阳能电池的短边延伸的p-指形件24、平行于并且邻近于太阳能电池的另一长边延伸的任选的n-线26，以及多个连接到n-线上、平行于太阳能电池的短边延伸并且与p-指形件24互相交叉的n-指形件28。在n-指形件和p-指形件下方并且被n-指形件和p-指形件接触的半导体结构的区域对应地经n型或p型掺杂以形成二极管结。
如图1C到1E中所见，实例背接触太阳能电池10还包括导电通孔32，所述导电通孔穿过太阳能电池10以提供从太阳能电池10后表面上的n-线26和n-指形件28到平行于并且邻近于太阳能电池前表面上的太阳能电池的长边延伸的任选母线34的电接触。图1D描绘太阳能电池10的前表面，就如同那一前表面是通过太阳能电池的后表面被观看。如图1C到1E的比较所示，在所说明的实例中，母线32和n-线26沿着太阳能电池的同一长边定位，同时p-线22沿着相对长边定位。以此方式配置的太阳能电池可以定位成在一个太阳能电池后表面上的p-线22与在邻近太阳能电池前表面上的母线重叠并且与其电连接以串联连接太阳能电池。在这一布置中，母线34被重叠太阳能电池的有效部分覆盖。因此，不存在阻挡来自太阳能电池有效区域的光的暴露前表面金属化。
或者，以上描述中的极性n和p可以交换以使得通孔32提供从太阳能电池10后表面上的p-触点到前表面上的母线34的电接触。以此方式配置的太阳能电池可以定位成在一个太阳能电池后表面上的n-线与在邻近太阳能电池前表面上的母线重叠并且与其电连接以串联连接两个太阳能电池。
尽管所说明的实例对于每一在后表面上的将电连接到前表面上的指形件示出一个通孔，但可能存在比指形件更多或更少的通孔，只要将连接到前表面上的指形件以每一指形件都电连接到一或多个通孔的方式在后表面上互连即可。尽管母线34显示为实质上在太阳能电池10的长边的长度上以均一宽度延伸，但这可以是有利的但不是必要的。举例来说，母线34可以被两个或两个以上分离接触垫代替，所述分离接触垫可以是例如沿着太阳能电池10的一侧彼此成直线布置。所述分离接触垫可以任选地通过在其之间延伸的更薄导体互连。对于每一通孔可能存在在前表面上的独立(例如小)接触垫，或每一接触垫可以连接到两个或两个以上通孔。母线34还可以不存在。p-线22和/或n-线26可以类似地被两个或两个以上分离接触垫代替，或可以不存在。一些变化形式不具有在通孔的前表面末端处的母线34，或不具有在通孔的后表面末端处的互连导体(例如p-线或n-线)，或不具有在通孔的上表面末端处的母线34并且也不具有在通孔的后表面末端处的互连导体。在母线34、p-线22和/或n-线26是由分离接触垫形成或不存在的变化形式中，在其它情况下将通过这些特征执行的集流功能可以代替地通过用于在上文所描述的重叠配置中将两个太阳能电池结合在一起的导电材料来执行。
为了通过上文所描述的通孔缩短重叠背接触太阳能电池之间的电流路径，可能需要配置和/或布置太阳能电池以使得每一通孔在一个末端处与一个太阳能电池的后表面上的(n或p)指形件的末端对准并且在其其它末端处与邻近的重叠太阳能电池的后表面上的具有相反极性的(p或n)指形件的末端对准。在指形件如图1C中所示经配置的情况下，通孔可以通过定位重叠太阳能电池以使得一个通孔相对于另一通孔沿着其重叠长边以等于指形件之间的间距的距离平移而以此方式经对准。或者，举例来说，指形件可以如图1F中所示经配置以使得其成角度跨越太阳能电池后表面延伸，以使得每一指形件的相对末端都沿着太阳能电池的长边偏移与指形件之间的间距相等的距离。以此方式配置的太阳能电池可以被重叠成其短边齐平以提供与重叠太阳能电池上的指形件的所需通孔对准。尽管图1F示出包括p-线22和n-线26的后表面金属化图案，但其任一者或其两者可以不存在。
举例来说，通孔32可以由此使两个重叠的背接触太阳能电池指形件与指形件、指形件与线(例如，母线、p-线或n-线)或线与线互连。
通孔32的形成可以整合到用于全背接触太阳能电池的常规制造方法中。通孔的洞可以例如通过常规激光钻孔来形成并且可以例如用通过任何合适的常规方法沉积的任何合适的常规导电材料来填充。举例来说，导电材料可以是电镀金属或印刷导电金属膏。
背接触太阳能电池还可以在不使用上文所描述的通孔的情况下在太阳能电池的串联重叠串中使用。举例来说，参考图3B的截面图，两个所述重叠背接触太阳能电池可以通过机械顺从电互连件90而串联电连接，所述机械顺从电互连件使太阳能电池中的一者上的背触点与另一太阳能电池上的具有相反极性的背触点互连。
本文中公开的重叠串联太阳能电池串和包括所述串的线性伸长接收器可以以与常规布置相比更高的效率操作，尤其是在集中照明下时。在一些变化形式中，本文中公开的重叠太阳能电池串可以提供例如比类似的常规布置太阳能电池串多≥15％的输出功率。
将晶片切块以提供具有更小面积的太阳能电池减小在太阳能电池中产生的电流“I”并且可以从而减小由太阳能电池内部的电阻“R”和在串中的太阳能电池之间的连接中的电阻所产生的“I2R”功率损耗。然而，常规串联太阳能电池串需要在邻近太阳能电池之间的间隙。对于具有给定物理长度的串，所述间隙的数量随着使太阳能电池变得更短而增加。每一间隙都减小由串产生的功率，从而至少部分地消除可能在其它情况下由使用更小面积的太阳能电池所产生的优势。此外，当所述常规串在聚光太阳能收集器中使用时，由间隙产生的功率损耗增加。
与常规太阳能电池串相比，本文中公开的串联重叠太阳能电池串不具有在太阳能电池之间的间隙。在所述串中的太阳能电池可以因此被切成更小的面积以减小I2R损耗而不由于间隙而累积功率损耗。举例来说，可以有利地使用具有长度跨越标准晶片的最长侧的太阳能电池，如在本文中的多个图中所描绘的太阳能电池10中，因为所述太阳能电池可以定向成其最长侧面垂直于串的长轴以提供在线性焦点聚光太阳能收集器中的更宽的聚焦区。(使聚焦区更宽放松了对聚光太阳能收集器中的光学元件的容差，并且可以促进平面镜的有利使用)。对于常规太阳能电池串，太阳能电池的短边的最优长度接着将部分地通过I2R功率损耗与由于电池之间的间隙的损耗之间的平衡来决定。对于本文中公开的重叠太阳能电池串，可以选择太阳能电池的短边的长度(并且由此选择太阳能电池的面积)以将I2R损耗减小到所需水平而无需担心由于间隙的损耗。
常规太阳能电池典型地使用两个或两个以上平行前表面母线，所述前表面母线遮蔽太阳能电池的底层部分并且由此减小由每一太阳能电池产生的功率。这一问题被典型地与母线更宽、在常规串中用于在串中将太阳能电池的前表面母线电连接到邻近太阳能电池的后表面触点上的铜条带加剧。在所述常规串中的铜条带典型地跨越太阳能电池的前表面、平行于串并且上覆母线而延伸。当所述常规太阳能电池在聚光太阳能收集器中使用时，由母线和铜条带的遮蔽而产生的功率损耗增加。相反，本文中公开的太阳能电池可以在其前表面上仅使用单个母线(如所说明)或不使用母线，并且不需要跨越太阳能电池的照射前表面延伸的铜条带。此外，在如本文中所公开的重叠太阳能电池串中，在每一太阳能电池上的前表面母线(如果存在)可能被重叠太阳能电池的有效表面区域隐藏，除了在串的一个末端处。与常规配置相比，本文中公开的太阳能电池和太阳能电池串可以由此显著减小由于前表面金属化对太阳能电池的底层部分的遮蔽而产生的损耗。
I2R功率损耗的一个组成部分是由于通过前表面金属化中的指形件的电流路径。在常规布置太阳能电池串中，在太阳能电池前表面上的母线平行于串的长度定向，并且指形件垂直于串的长度定向。在所述常规串中的太阳能电池内的电流主要垂直于串的长度沿着指形件流动以到达母线。在所述几何形状中所需的指形件长度可以是足够长的以导致指形件中的显著I2R功率损耗。相反，在本文中公开的太阳能电池的前表面金属化中的指形件平行于太阳能电池的短边并且平行于串的长度定向，并且太阳能电池中的电流主要平行于串的长度沿着指形件流动。在这一布置中所需的指形件长度可以比常规电池所需的指形件长度更短，由此减小功率损耗。
I2R功率损耗的另一组成部分是由于在邻近太阳能电池之间的通过常规铜条带互连件的电流路径的长度。在本文中公开的重叠配置中的邻近太阳能电池之间的电流路径可以比在常规布置中的电流路径更短，由此减小I2R损耗。
本文中公开的太阳能电池金属化图案和/或重叠电池几何形状可以有利地与安置在金属衬底上的晶体硅太阳能电池一起使用，例如如在图2的接收器45中。然而，所属领域的一般技术人员可以发现这是出人意料的。如果例如使用常规回流焊料形成，那么在如本文中所公开的串中的重叠太阳能电池的前表面母线与后表面接触垫之间的结合可以与由常规地附有接片的太阳能电池串中的铜条带接片(tabbing)所提供的在邻近太阳能电池之间的电连接相比显著更为刚性。因此，与铜条带接片相比，在所述串中的邻近太阳能电池之间的焊料连接可以提供显著更小的应力消除以适应硅太阳能电池的热膨胀系数(CTE)与金属衬底的热膨胀系数之间的失配。所述失配可以是相当大的。举例来说，晶体硅具有约3×10-6的CTE，并且铝具有约23×10-6的CTE。因此，所属领域的一般技术人员可以预期安置在金属衬底上的所述重叠硅太阳能电池串通过硅太阳能电池的破裂而失效。这一预期对于在聚光太阳能收集器中使用的所述重叠太阳能电池串而言将甚至为更强烈的(在所述聚光太阳能收集器所述重叠太阳能电池串可以在更大温度范围内循环)，并且因此与在非聚光太阳能收集器中所典型经受的应力相比经受来自与衬底的热膨胀失配的更大应力。
然而，与所述预期相反，本发明人已经确定串联重叠硅太阳能电池串可以用常规回流焊料彼此结合、附接到铝或其它金属衬底上并且在集中太阳辐射下可靠地操作。所述串可以具有例如大于或等于约120mm、大于或等于约200mm、大于或等于约300mm、大于或等于约400mm或大于或等于约500mm或在约120mm与约500mm之间的长度。
此外，本发明人还已经确定焊料替代品，例如上文所描述的那些焊料替代品，包括导电带、导电膜、互连膏、导电环氧树脂(例如填银导电环氧树脂)以及其它类似的导电粘合剂(例如)可以用于将太阳能电池彼此结合以在金属衬底上形成甚至更长的串联重叠太阳能电池串。在所述变化形式中，将重叠电池结合在一起的导电结合材料经选择为机械顺从的，其意指粘合材料易于弹性变形(有弹性的)。(机械顺从性与硬度相反)。确切地说，在所述串中的太阳能电池之间的导电结合经选择为与太阳能电池10相比更为机械顺从，并且与可能以其它方式在重叠太阳能电池之间使用的常规回流焊料连接相比更为机械顺从。所述在重叠太阳能电池之间的机械顺从导电结合在不破裂的情况下变形、从邻近太阳能电池分离或以其它方式在由太阳能电池10与衬底50之间的热膨胀失配所产生的应力下失效。因此，机械顺从结合可以向互连重叠太阳能电池串提供应力消除，从而适应在太阳能电池10与衬底50之间的CTE失配并且预防串失效。在(例如硅)太阳能电池与衬底的CTE之间的差异可以是例如大于或等于约5×10-6、大于或等于约10×10-6、大于或等于约15×10-6或大于或等于约20×10-6。安置在具有不匹配CTE的衬底上的所述串联重叠硅太阳能电池串可以具有例如大于或等于约1米、大于或等于约2米或大于或等于约3米的长度。
仍此外，本发明人已经开发机械顺从电互连件，其可以用于使两个或两个以上串联重叠太阳能电池串互连以形成更长的串联太阳能电池串。所得更长的串可以安置在金属衬底或其它衬底上并且在集中太阳辐射下可靠地操作。现在参考图4，串联太阳能电池的实例串55包含串联重叠太阳能电池10的第一组60，其通过机械顺从导电互连件70电并且物理地连接到串联重叠太阳能电池10的第二组65上。额外所述互连件70位于串55的末端处以允许额外组的串联重叠太阳能电池被附加到串55的任一末端上来延伸串的长度。或者，位于串的末端处的互连件70可以用于将串连接到其它电组件或外部负载。在组60和65内的重叠太阳能电池可以用如上文所描述的导电回流焊料或用导电粘合剂，或以任何其它合适的方式彼此结合。
在用机械顺从互连件70互连的两组串联重叠太阳能电池10的邻近末端之间的间距可以是例如小于或等于约0.2mm、小于或等于约0.5mm、小于或等于约1mm、小于或等于约2mm、小于或等于约3mm、小于或等于约4mm或小于或等于约5mm。
在图4中示出的机械顺从电互连件的变化形式还在图5A中更详细地示出。具有类似特征的机械顺从电互连件70的另一变化形式在图5B中示出。现在参考图5A和图5B以及图4，实例机械顺从电互连件70是带状的并且具有长且窄的纵横比，其长度大致等于或大于太阳能电池10的长边的长度。每一互连件70都包含两组突片75，其中每一组突片都定位在互连件的长轴的相对侧上。如图4中示出，互连件70可以定位在两个串联重叠太阳能电池串之间，其在一侧上的突片75与在一个重叠太阳能电池串的末端太阳能电池的前表面上的母线15进行电接触，并且其在另一侧上的突片75与在另一重叠太阳能电池串的末端电池的后表面上的接触垫30进行电接触。突片75可以用如上文所描述的常规导电焊料、导电粘合剂或通过任何其它合适的方法附接到母线15或接触垫30上。
在图4的实例中，在串55的末端处的互连件70除了突片75之外还各自包括在一个末端处的旁路二极管分接头80。旁路二极管分接头80为旁路二极管提供连接点。在所说明的实例中，旁路二极管85经配置以在串55中的太阳能电池失效的情况下绕过两组串联重叠太阳能电池。或者，具有旁路二极管分接头80的互连件70可以在串中以任何所需的间隔使用以绕过一组、两组或更多组串联重叠太阳能电池。可以经布置以被旁路二极管绕过的太阳能电池的最大数目是通过旁路二极管的性能特征来确定。旁路二极管可以经配置以绕过例如大致25个太阳能电池10，所述太阳能电池可以分布在任何所需数量的串联重叠太阳能电池的串联组中。举例来说，每一旁路二极管都可以经配置以绕过约25个太阳能电池，所有所述太阳能电池都是单组串联重叠太阳能电池的一部分。尽管在所说明的实例中，旁路二极管是用互连件70连接到串上，但还可以使用替代的配置。举例来说，旁路二极管可以通过电连接到一个太阳能电池的底部金属化图案的导体(不同于互连件70)并且通过电连接到另一太阳能电池的前表面上的母线的另一导体(不同于互连件70)而连接到串上。可能不与在串联重叠太阳能电池组的末端处，但代替地在其之间的某处的太阳能电池进行所述连接。
现在参考图11，旁路二极管85可以安装到柔性电路87上，所述柔性电路包含夹在两个绝缘薄片之间的两个物理分离的电触点92。绝缘薄片经图案化以暴露两个触点附接二极管的邻近区域93以使所述触点电互连，并且暴露触点的区域97从而允许柔性电路经电连接以绕过太阳能电池串的一部分。触点92中的每一者经成形或图案化以增加其机械顺从性。确切地说，触点92包括较窄颈部和椭圆成形的区域，其使得触点极为顺从。触点92可以例如由焊料涂布金属(例如铜)条带形成。绝缘薄片可以例如由聚酰亚胺形成。柔性电路87可以另外包含底部粘合层，柔性电路可以通过所述底部粘合层附接到支撑太阳能电池串的衬底上。
再次参考图4、图5A以及图5B，互连件70是机械顺从的。确切地说，其比太阳能电池10更为机械顺从并且比在重叠太阳能电池10的母线15与背接触垫30之间的焊料连接更为机械顺从。互连件70还可以比由如上文所描述的导电粘合剂所形成的重叠太阳能电池之间的结合更为机械顺从。互连件70在不破裂、从邻近太阳能电池分离或以其它方式在由太阳能电池10与衬底50之间的热膨胀失配产生的应力下失效的情况下变形。因此，互连件70可以向重叠太阳能电池的互连组提供应力消除，从而适应在太阳能电池10与衬底50之间的热膨胀失配并且预防串失效。
在所说明的实例中，每一互连件70都是焊料涂布金属(例如铜)条带，所述条带已经成形或图案化以增强其机械顺从性。确切地说，图5A的所说明的互连件70包括中心部分，所述中心部分具有一系列两个或两个以上在其末端处互连的扁平椭圆形式。每一扁平椭圆都包括一对在椭圆的相对扁平侧面上的突片75以与如上文所描述的太阳能电池进行接触。扁平椭圆使得每一互连件70都在平行于和垂直于互连件的长轴的方向上极为顺从(“有弹性的”)。在所说明的实例中，形成椭圆的壁的金属条具有大致1.5mm的宽度W1，但可以使用任何合适的宽度。图5B的所说明的互连件70包括一系列槽，所述槽平行于互连件的长轴沿金属条带的中心向下延伸。槽同样使得这一变化形式的互连件极为顺从。互连件70可以例如由高导电性材料(例如铜)形成，和/或由具有低热膨胀系数的材料(如因瓦合金(Invar)(镍-铁合金)和可伐合金(Kovar)(镍-钴-铁合金))形成。每一金属条带都可以夹在材料的薄绝缘薄片之间以形成柔性电路，其中绝缘薄片经图案化以暴露金属条带打算与太阳能电池进行电接触的部分(例如突片75)。举例来说，绝缘薄片可以由聚酰亚胺形成。
任何其它合适的材料和配置也可以用于使两个重叠太阳能电池串联串互连的互连件70。举例来说，互连件70可以与下文关于图6A到6C、7A、7B、8A、8B或9描述的机械顺从互连件90中的任一者类似或相同。此外，两个或两个以上互连件70可以类似于如下文描述的图7A和7B中所示并联布置以使两组串联重叠太阳能电池互连。
尽管上文中关于包括前表面母线15和背接触垫30的太阳能电池10描述互连件70的用途，但所述互连件70可以与本文所描述的太阳能电池10的变化形式中的任一者组合使用。在不具有母线15、背接触垫30或其两者的变化形式中，例如可以使用如上文所描述的导电粘合剂将互连件70结合到太阳能电池10上。
与互连件70类似或相同的机械顺从电互连件也可以在串联太阳能电池串中的每一太阳能电池之间，或在太阳能电池串联串的三个太阳能电池或更长的邻接部分中的每一太阳能电池之间使用。举例来说，如图6A到6C、7A、7B、8A、8B和9中示出，重叠太阳能电池串联串中的每一对重叠太阳能电池10都可以通过机械顺从互连件90物理地并且电连接，所述机械顺从互连件中的每一者都使太阳能电池的前表面金属化与邻近太阳能电池的后表面金属化互连。所述串不同于常规附有接片的串，其至少是由于在所说明的串中的邻接太阳能电池重叠，并且是由于互连件90结合到太阳能电池10的前表面的位置可能被重叠太阳能电池隐藏而不被照射。机械顺从互连件90可以用例如如上文所描述的常规导电焊料、导电粘合剂、粘合膜或胶带或通过任何其它合适的方法附接到太阳能电池10上。
互连件90是机械顺从的。确切地说，其比太阳能电池10更为机械顺从并且比在重叠太阳能电池10的母线15与背接触垫30之间的焊料连接更为机械顺从。互连件90还可以比由如上文所描述的导电粘合剂所形成的重叠太阳能电池之间的结合更为机械顺从。互连件90在不破裂、从邻近太阳能电池分离或以其它方式在由太阳能电池10与其所附接的衬底之间的热膨胀失配产生的应力下失效的情况下变形。因此，互连件90可以向重叠太阳能电池的互连组提供应力消除，从而适应在太阳能电池10与衬底之间的热膨胀失配并且预防串失效。
互连件90可以例如由高导电性材料(例如铜)形成，和/或由具有低热膨胀系数的材料(例如因瓦合金和可伐合金)形成。举例来说，互连件90可以是焊料涂布铜条带或包含焊料涂布铜条带。或者，互连件90可以是夹在聚酰亚胺层(例如，卡布顿(Kapton)膜)或其它绝缘层之间的铜条带或包含所述铜条带，夹层经图案化以在将结合到太阳能电池的位置处暴露所述铜条带。除了本文中公开的材料和配置之外，任何其它合适的材料和配置都可以用于互连件90。
图6A到6C示出实例截面图，其说明用机械顺从电互连件90使重叠太阳能电池10的串互连。如在这些实例中所说明，互连件90可以具有平坦截面轮廓(图6A)、弯曲截面轮廓(图6B)或环形截面轮廓(图6C)。还可以使用任何其它合适的截面轮廓。与平坦截面轮廓相比，弯曲或环形截面轮廓可以增加机械顺从性。
在图6A到6C中和在随后的图中所说明的实例中，背接触垫30远离太阳能电池10的边缘、靠近后表面的中间定位。这不是必要的。接触垫30可以定位在太阳能电池后表面上的任何合适的位置处。举例来说，接触垫30可以邻近于太阳能电池10的重叠边缘定位，如图1B中示出，或邻近于与重叠边缘相对的边缘定位。
图7A和7B分别示出串联重叠太阳能电池的实例串的正视图和后视图。如这些图中所示，两个或两个以上互连件90可以彼此并联布置以使邻近的重叠太阳能电池互连。在所说明的实例中，互连件90具有条带形式，其长轴垂直于邻近太阳能电池的重叠边缘定向。作为另一实例(未示出)，平行互连件90可以具有两个或两个以上彼此成直线布置的条带的形式，其长轴平行于邻近太阳能电池的重叠边缘定向。
图8A和8B分别示出串联重叠太阳能电池的另一实例串的正视图和后视图。图9示出串联重叠太阳能电池的另一实例串的后视图。如图8A、8B和9中示出，互连件90可以具有条带形式，所述条带平行于邻近太阳能电池的重叠边缘的长度定向并且沿着所述长度延伸。
图8A和8B中说明的实例互连件90与图4和图5中说明的互连件70类似或相同。在图8A和8B中所说明的变化形式中，每一互连件90都包括两组突片75，每一组突片都定位在互连件的长轴的相对侧上。所述互连件90可以定位在两个重叠太阳能电池之间，其在一侧上的突片75与在太阳能电池中的一者的前表面上的母线15进行电接触，并且其在另一侧上的突片75与在另一太阳能电池的后表面上的接触垫30进行电接触。同样如图8A和8B中所说明，互连件90可以任选地包括旁路二极管分接头80，所述旁路二极管分接头为旁路二极管提供经配置以在太阳能电池中的一者失效的情况下绕过一或多个太阳能电池的连接点。
在图9中所说明的实例互连件90具有矩形条带的形式，所述矩形条带经图案化有增加其机械顺从性的缝隙或开口95。所说明的互连件90还包括将结合到太阳能电池上的接触垫100。所述互连件90可以例如是夹在聚酰亚胺层(例如，卡布顿膜)或其它绝缘层之间的铜条带或包含所述铜条带，夹层经图案化以在接触垫100的位置处暴露所述铜条带。
尽管上文中关于包括前表面母线15和背接触垫30的太阳能电池10描述互连件90的用途，但所述互连件90可以与本文所描述的太阳能电池10的变化形式中的任一者组合使用。在不具有母线15、背接触垫30或其两者的变化形式中，例如可以使用如上文所描述的导电粘合剂将互连件90结合到太阳能电池10上。
现在参考图10，太阳能电池10的串可以在粘附到衬底上的层压堆叠105中安置在衬底50上。层压堆叠可以包含例如安置在太阳能电池与衬底之间的导热封装层110、安置在导热封装层上的透明封装层115以及安置在透明封装层115上的透明顶部薄片120。太阳能电池10典型地在透明封装层115与导热封装层110的边界处安置在透明封装层115内。
导热封装层110包含一或多种材料，所述材料经选择以促进从太阳能电池10到衬底50的热传递和/或以粘附到衬底50、太阳能电池10以及透明封装层115。举例来说，封装剂层110中的材料可以经选择以粘附到铝或铝基合金。导热封装层110可以具有例如约0.1毫米到约2.0毫米的厚度。
在所说明的实例中，导热封装层110包含第一导热粘合剂层125、介电层130以及第二导热粘合剂层135。介电层130典型地在与周围粘合层相比更高的温度下熔化，并且因此为太阳能电池10与衬底50之间的物理和电接触提供屏障，所述屏障经受得住下文进一步描述的层压过程，层压堆叠105是通过所述层压过程结合到衬底50上。粘合层125可以包含例如一或多种导热聚烯烃并且可以具有例如约0.1毫米到约2.0毫米的厚度。介电层130可以包含例如一或多种含氟聚合物。含氟聚合物可以选自例如包括但不限于聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯四氟乙烯以及其混合物的群组。介电层130可以具有例如约0.1毫米到约2.0毫米的厚度。粘合层135可以包含例如一或多种导热聚烯烃并且可以具有例如约0.1毫米到约2.0毫米的厚度。
任何其它合适的材料和配置可以用于导热封装层110和上文所描述的其组成层125、130和135。举例来说，在一些变化形式中，介电层130不存在。在所述变化形式中，封装层115可以是例如单个导热聚烯烃层。
导热封装层110可以实质上反射入射在其上的太阳辐射。举例来说，在封装层110中的材料可以包括使封装层110呈现白色的颜料。所述反射封装层110可以减小由层压堆叠105吸收的热，其可以有利地改良太阳能电池10操作的效率。另外，如果太阳能电池10是具有包含指形件的后表面金属化的HIT太阳能电池(如上文所描述)，那么所述反射封装层可以将未被吸收而穿过HIT太阳能电池的光反射回到太阳能电池中，在所述太阳能电池中所述光可以被吸收以产生额外电流，从而增加太阳能电池操作的效率。或者，导热封装层110可以实质上吸收入射在其上的太阳辐射。举例来说，在封装层110中的材料可以包括使封装层110呈现黑色的颜料。所述吸收封装层110可以增加被层压堆叠105吸收并且接着转移到衬底50的热，如果所述收集的热具有商业价值，那么这可以是有利的。
再次参考图10，透明封装层115可以包含例如透明聚烯烃、透明聚酰亚胺或其混合物，并且可以具有例如约0.1毫米到约2.0毫米的厚度。任何其它合适的材料和厚度都可以用于透明封装层115。
透明顶部薄片120可以包含例如一或多种透明含氟聚合物。含氟聚合物可以选自例如包括但不限于聚氟乙烯(PVF)、乙烯四氟乙烯以及其混合物的群组。举例来说，透明顶部薄片120可以经选择以具有小于或等于约0.01克/米-天的湿气渗透率。透明顶部薄片120可以具有例如约0.1毫米到约1.0毫米的厚度。任何其它合适的材料和厚度都可以用于透明顶部薄片120。
在层压堆叠105中的太阳能电池10可以是本文中公开的太阳能电池中的任一者或包含本文中公开的太阳能电池中的任一者，并且可以以本文中公开的串联重叠太阳能电池串的配置中的任一者布置。然而，任何其它合适的太阳能电池和串配置也可以安置在层压堆叠105中。举例来说，尽管图10中的太阳能电池10显示为以叠瓦模式重叠，但安置在堆叠105中的太阳能电池可以代替地以非重叠方式配置并且常规地附有接片。
层压堆叠105的组成层可以定位在衬底50上并且接着在常规层压机中被结合到衬底50上，所述结合例如在高温下并且伴以针对将层压堆叠105与衬底50压在一起的压力施加进行。在这一层压过程期间，可以将衬底50和/或层压堆叠105的温度升高(例如)到约130℃与约160℃之间。举例来说，如果层压堆叠105中的太阳能电池以非重叠方式配置，那么在层压过程期间施加的压力可以是约1.0大气压。然而，本发明人已经确定如果层压堆叠105中的太阳能电池以重叠方式配置，例如如本文中所描述，那么在层压过程期间施加的最大压力可以优选的是小于或等于约0.6大气压、小于或等于约0.5大气压、小于或等于约0.4大气压、小于或等于约0.3大气压或在约0.2大气压与约0.6大气压之间。
在重叠太阳能电池是用导电环氧树脂(例如填银导电环氧树脂)彼此结合的变化形式中，例如，可以优选地使环氧树脂固化同时施加压力以迫使太阳能电池彼此抵靠。以此方式在压力下使导电结合固化可以减小导电结合的厚度，从而减小太阳能电池之间的电流路径并且因此减小太阳能电池串中的I2R损耗。在一种方法中，在压力下使导电结合固化以提供重叠太阳能电池串联串，随后将所述串层压到衬底上。在这一方法中，导电结合可以在例如约150℃到约180℃的温度下并且在例如约0.1大气压到约1.0大气压，或约0.1大气压到约0.5大气压，或约0.1大气压到约0.2大气压的压力下经固化。在另一方法中，导电结合在类似于上文所描述的层压过程的层压过程期间在压力下经固化。在这一方法中，导电结合可以在例如约140℃到约170℃的温度下，并且在例如约0.1大气压到约1.0大气压，或约0.3大气压到约1大气压，或约0.5大气压到约1.0大气压的压力下固化。大体而言，导电环氧树脂经固化的温度越高，结合越导电。
在一些变化形式中，安置在重叠太阳能电池串联串下方的衬底和/或一或多个层压层经配置以具有与叠瓦太阳能电池串的下侧形状相符的表面。举例来说，金属衬底可以经图案化以具有含锯齿截面的表面，所述锯齿截面与叠瓦太阳能电池串的下侧的形状相符。或者或另外，一或多个安置在衬底与太阳能电池之间的介电薄片可以经布置或图案化以提供所述相符的表面。举例来说，所述介电薄片可以以叠瓦模式重叠从而提供与叠瓦太阳能电池的下侧相符的上表面。用相符的支撑表面支撑叠瓦太阳能电池串可以改良太阳能电池与衬底之间的热接触。
包含如本文所描述的重叠太阳能电池串联串的太阳能收集器可以优选地定向成太阳能电池的暴露边缘(例如图3A中的边缘12)远离赤道。在叠瓦太阳能电池以此方式定向的情况下，入射在电池上的太阳辐射将仅照射电池的上表面而不照射暴露边缘。这可以增加收集器将入射太阳辐射转化成电力的效率，因为入射在太阳能电池的暴露边缘上的太阳辐射可能未被有效地转化成电。
即使在电池具有基本上相同的设计时，太阳能电池的性能特征也可以在太阳能电池之间变化。因此，两个具有相同设计的被同样照射的太阳能电池可能产生两个不同量级的电流。然而，在串联太阳能电池串中，所有电池都必须处理相同电流。在串中的电池的性能之间的失配减小串的总效率。这一问题可以用如本文所描述的重叠太阳能电池串联串容易地解决。在上文所描述的变化形式中的任一者中，每一太阳能电池未被邻近太阳能电池重叠的面积都可以经选择以与串中的所有其它太阳能电池的电性能(例如电流)相匹配或实质上匹配。也就是说，在邻近电池之间的重叠可以经调节以改变每一太阳能电池的照射面积以使得每一太阳能电池的电性能与其它太阳能电池的电性能实质上相匹配。这可以改良串的总效率。
本发明是说明性的而非限制性的。所属领域的技术人员根据本发明将显而易知其它修改，并且所述其它修改打算处于所附权利要求书的范围内。

Claims (139)

1.一种太阳能接收器，其包含：
衬底；和
安置在所述衬底上的两个或两个以上太阳能电池的串联串，其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠；
其中所述太阳能电池的线性热膨胀系数与所述衬底的线性热膨胀系数相差大于或等于约20×10-6。
2.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池是硅太阳能电池。
3.根据权利要求2所述的太阳能接收器，其中所述硅太阳能电池中的至少一些包含带有本征薄层的异质结HIT结构。
4.根据权利要求2所述的太阳能接收器，其中所述硅太阳能电池中的至少一些是背接触太阳能电池。
5.根据权利要求4所述的太阳能接收器，其中所述背接触太阳能电池中的至少一些包含导电通孔，所述导电通孔穿过所述太阳能电池以在所述太阳能电池的前表面的重叠部分中提供到所述太阳能电池的后表面上的触点的电连接。
6.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其中太阳能电池的邻近重叠对在其重叠的区域中通过所述太阳能电池中的一者的前表面与另一太阳能电池的后表面之间的导电结合而串联电连接。
7.根据权利要求6所述的太阳能接收器，其中所述导电结合是用导电环氧树脂形成。
8.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其中每一太阳能电池都包含将被光照射的前表面，并且整个所述串中每一太阳能电池的所述前表面未被邻近太阳能电池重叠的面积大小以与所述太阳能电池的电性能相匹配的方式变化。
9.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其中：
所述太阳能电池中的每一者都是硅太阳能电池，其具有矩形或实质上为矩形的前表面和后表面，所述前表面和后表面具有由所述太阳能电池的第一和第二相对定位的长边与所述太阳能电池的两个相对定位的短边所界定的形状，所述前表面将被光照射；
每一太阳能电池都包含导电前表面金属化图案，所述导电前表面金属化图案安置在所述前表面上并且包含多个平行于所述短边实质上在所述短边的长度上延伸的指形件，和平行于并且邻近于所述第一长边延伸并且与所述指形件的末端互连的母线或多个接触垫；且
每一太阳能电池都包含导电后表面金属化图案，所述导电后表面金属化图案安置在所述后表面上并且包含一或多个平行于并且邻近于所述第二长边延伸的接触垫。
10.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其经定位以用于在太阳能收集器中操作，其中所述串经定向以使得对于前表面的一部分被另一太阳能电池重叠的每一太阳能电池，所述重叠的前表面部分与未覆盖的前表面部分相比更靠近地球赤道，从而将所述太阳能电池的暴露边缘定向成远离地球赤道。
11.根据权利要求1所述的太阳能接收器，其中所述衬底是金属衬底。
12.根据权利要求11所述的太阳能接收器，其中所述衬底是铝衬底。
13.根据权利要求11所述的太阳能接收器，其中：
所述金属衬底是线性伸长的；
所述太阳能电池中的每一者都是线性伸长的；且
所述太阳能电池串以沿着所述衬底的长轴的行布置，所述太阳能电池的长轴垂直于所述衬底的所述长轴定向。
14.根据权利要求13所述的太阳能接收器，其中：
所述太阳能电池中的每一者都是硅太阳能电池，其具有矩形或实质上为矩形的前表面和后表面，所述前表面和后表面具有由所述太阳能电池的第一和第二相对定位的长边与所述太阳能电池的两个相对定位的短边所界定的形状，所述前表面将被光照射；
每一太阳能电池都包含导电前表面金属化图案，所述导电前表面金属化图案安置在所述前表面上并且包含多个平行于所述短边实质上在所述短边的长度上延伸的指形件和平行于并且邻近于所述第一长边延伸并且与所述指形件的末端互连的母线或多个接触垫；且
每一太阳能电池都包含导电后表面金属化图案，所述导电后表面金属化图案安置在所述后表面上并且包含一或多个平行于并且邻近于所述第二长边延伸的接触垫。
15.根据权利要求14所述的太阳能接收器，其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中通过在一个太阳能电池的所述前表面母线或接触垫与另一太阳能电池的所述一或多个后表面接触垫之间的导电结合而串联电连接。
16.根据权利要求15所述的太阳能接收器，其经定位以用于在太阳能收集器中操作，其中所述串经定向以使得对于前表面的一部分被另一太阳能电池重叠的每一太阳能电池，所述重叠的前表面部分与所述未覆盖的前表面部分相比更靠近地球赤道，从而将所述太阳能电池的暴露边缘定向成远离赤道。
17.根据权利要求15所述的太阳能接收器，其中每一太阳能电池都包含将被光照射的前表面，并且整个所述串中每一太阳能电池的所述前表面未被邻近太阳能电池重叠的面积大小以与所述太阳能电池的电性能相匹配的方式变化。
18.根据权利要求13所述的太阳能接收器，其中所述串联太阳能电池串是第一太阳能电池串；
其包含安置在所述衬底上的两个或两个以上太阳能电池的第二串联串，其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠；以及
串联电连接所述第一与第二串的机械顺从电互连件；
其中所述第二串中的太阳能电池的线性热膨胀系数与所述衬底的线性热膨胀系数相差大于或等于约20×10-6，所述第二串中的所述太阳能电池中的每一者都是线性伸长的，并且所述第二太阳能电池串以沿着所述衬底的长轴的行布置，所述太阳能电池的长轴垂直于所述衬底的所述长轴定向，所述第二串与所述第一串成直线。
19.根据权利要求18所述的太阳能接收器，其中：
所述机械顺从电互连件结合到位于所述第一串的一端的第一太阳能电池的前表面的一部分并且结合到位于所述第二串的一端的第二太阳能电池的后表面的一部分，并且所述第二太阳能电池将机械顺从电互连件隐藏以使其不能从所述第一太阳能电池的前表面侧看到。
20.根据权利要求18所述的太阳能接收器，其中：
所述太阳能电池中的每一者都是硅太阳能电池，其具有矩形或实质上为矩形的前表面和后表面，所述前表面和后表面具有由所述太阳能电池的第一和第二相对定位的长边与所述太阳能电池的两个相对定位的短边所界定的形状，所述前表面将被光照射；
每一太阳能电池都包含导电前表面金属化图案，所述导电前表面金属化图案安置在所述前表面上并且包含多个平行于所述短边实质上在所述短边的长度上延伸的指形件和平行于并且邻近于所述第一长边延伸并且与所述指形件的末端互连的母线或多个接触垫；且每一太阳能电池都包含导电后表面金属化图案，所述导电后表面金属化图案安置在所述后表面上并且包含一或多个平行于并且邻近于所述第二长边延伸的接触垫。
21.根据权利要求20所述的太阳能接收器，其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中通过在一个太阳能电池的所述前表面母线或接触垫与另一太阳能电池的所述一或多个后表面接触垫之间的导电结合而串联电连接。
22.根据权利要求21所述的太阳能接收器，其中所述导电结合由导电填银环氧树脂形成。
23.根据权利要求21所述的太阳能接收器，其经定位以用于在太阳能收集器中操作，其中所述串经定向以使得对于前表面的一部分被另一太阳能电池重叠的每一太阳能电池，所述重叠的前表面部分与所述未覆盖的前表面部分相比更靠近地球赤道，从而将所述太阳能电池的暴露边缘定向成远离地球赤道。
24.根据权利要求21所述的太阳能接收器，其中每一太阳能电池都包含将被光照射的前表面，并且整个所述串中每一太阳能电池的所述前表面未被邻近太阳能电池重叠的面积大小以与所述太阳能电池的电性能相匹配的方式变化。
25.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求1所述的太阳能接收器和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述接收器上的光学元件。
26.一种太阳能电池串，其包含：
多个串联太阳能电池，其布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠；
其中每一太阳能电池都包含将被光照射的前表面，并且整个所述串中每一太阳能电池的所述前表面未被邻近太阳能电池重叠的面积大小以与所述太阳能电池的电性能相匹配的方式变化。
27.根据权利要求26所述的太阳能电池串，其中所述匹配电性能是当所有太阳能电池都被同等地照射时在每一太阳能电池中所产生的电流。
28.根据权利要求26所述的太阳能电池串，其中所述太阳能电池是硅太阳能电池。
29.根据权利要求28所述的太阳能电池串，其中所述硅太阳能电池中的至少一些包含带有本征薄层的异质结HIT结构。
30.根据权利要求28所述的太阳能电池串，其中所述硅太阳能电池中的至少一些是背接触太阳能电池。
31.根据权利要求30所述的太阳能电池串，其中所述背接触太阳能电池中的至少一些包含导电通孔，所述导电通孔穿过所述太阳能电池以在所述太阳能电池的前表面的重叠部分中提供到所述太阳能电池的后表面上的触点的电连接。
32.根据权利要求26所述的太阳能电池串，其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中通过所述太阳能电池中的一者的前表面与另一太阳能电池的后表面之间的导电结合而串联电连接。
33.根据权利要求26所述的太阳能电池串，其经定位以用于在太阳能收集器中操作，其中所述串经定向以使得对于前表面的一部分被另一太阳能电池重叠的每一太阳能电池，所述重叠的前表面部分与未覆盖的前表面部分相比更靠近地球赤道，从而将所述太阳能电池的暴露边缘定向成远离地球赤道。
34.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求26所述的太阳能电池串和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述接收器上的光学元件。
35.一种背接触硅太阳能电池，其包含：
将被光照射的前表面；
后表面；
一或多个在所述后表面上的n-触点，其与硅二极管结的n-导电型侧电接触；
一或多个在所述后表面上的p-触点，其与所述硅二极管结的p-导电型侧电接触；以及
一或多个导电通孔，其从所述后表面到所述前表面穿过所述太阳能电池以在靠近所述前表面的边缘处提供一或多个到所述p-触点或所述n-触点的电连接。
36.根据权利要求35所述的背接触太阳能电池，其包含在所述前表面上的使所述通孔的上端电互连的母线或多个接触垫。
37.根据权利要求35所述的背接触太阳能电池，其中所述前表面和后表面具有对应的矩形或实质上为矩形的形状，所述形状由两个相对定位的长边与两个相对定位的短边界定；并且所述通孔的上端沿着所述前表面的长边布置。
38.根据权利要求37所述的背接触太阳能电池，其中：
所述n-触点包含多个并排布置并且平行于所述后表面的所述短边延伸的n-指形件；
所述p-触点包含多个并排布置并且平行于所述后表面的所述短边延伸的p-指形件；且
所述n-指形件与所述p-指形件互相交叉。
39.根据权利要求38所述的背接触太阳能电池，其包含在所述前表面上的使所述通孔的上端电互连的母线或多个接触垫。
40.根据权利要求37所述的背接触太阳能电池，其中：
所述n-触点包含多个并排布置并且彼此平行地延伸的n-指形件，所述延伸以与所述后表面的所述短边成一定角度进行以使得每一n-指形件的相对末端在平行于所述长边的方向上偏移与n-指形件之间的间距相等的距离；
所述p-触点包含多个并排布置并且彼此平行地延伸的p-指形件，所述延伸以与所述后表面的所述短边成一定角度进行以使得每一p-指形件的相对末端在平行于所述长边的方向上偏移与p-指形件之间的间距相等的距离；
所述n-指形件与所述p-指形件互相交叉。
41.根据权利要求40所述的背接触太阳能电池，其包含在所述前表面上的使所述通孔的上端电互连的母线或多个接触垫。
42.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求35所述的背接触太阳能电池和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述太阳能电池上的光学元件。
43.一种太阳能电池串，其包含：
第一背接触硅太阳能电池，其包含将被光照射的前表面、后表面、一或多个与二极管结的n-导电型侧电接触的在所述后表面上的n-触点、一或多个与所述二极管结的p-导电型侧电接触的在所述后表面上的p-触点；以及
第二背接触硅太阳能电池，其包含将被光照射的前表面、后表面、一或多个与二极管结的n-导电型侧电接触的在所述后表面上的n-触点、一或多个与所述二极管结的p-导电型侧电接触的在所述后表面上的p-触点；
其中所述第一和第二背接触硅太阳能电池经定位成所述第二背接触硅太阳能电池的所述后表面的边缘重叠所述第一背接触硅太阳能电池的所述前表面的边缘并且串联电连接。
44.根据权利要求43所述的太阳能电池串，其中：
所述第一背接触硅太阳能电池包含一或多个导电通孔，所述导电通孔从所述太阳能电池的后表面到其前表面穿过所述太阳能电池以将所述第一背接触硅太阳能电池的所述p-触点或所述n-触点电互连到在所述第二背接触硅太阳能电池的所述后表面上的具有相反极性的触点，所述导电通孔的上端位于所述第一背接触硅太阳能电池的所述前表面被所述第二背接触硅太阳能电池重叠的区域中。
45.根据权利要求44所述的太阳能电池串，其中所述导电通孔通过一或多个导电结合电连接到在所述第二硅太阳能电池的所述后表面上的所述触点，所述导电结合在所述第一背接触硅太阳能电池的所述前表面与所述第二背接触硅太阳能电池的所述后表面之间。
46.根据权利要求45所述的太阳能电池串，其包含母线或多个接触垫，所述母线或多个接触垫在所述第一背接触硅太阳能电池的所述前表面上，电互连所述通孔的上端并且通过所述一或多个导电结合电互连到在所述第二背接触硅太阳能电池的所述后表面上的所述触点。
47.根据权利要求45所述的太阳能电池串，其中所述导电结合是用导电环氧树脂形成的。
48.根据权利要求43所述的太阳能电池串，其中一或多个柔性互连件将在所述第一背接触硅太阳能电池的所述后表面上的所述p-触点或所述n-触点电连接到在所述第二背接触硅太阳能电池的所述后表面上的具有相反极性的电触点。
49.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求43所述的太阳能电池串和一或多个经布置以将太阳辐射聚集到所述太阳能电池上的光学元件。
50.一种太阳能接收器，其包含：
衬底；
粘附到所述衬底的导热封装层；
安置在所述导热封装层上的太阳能电池串；
安置在所述太阳能电池串上的透明封装层；以及
安置在所述透明封装层上的透明顶部薄片；
其中所述导热封装层包含颜料。
51.根据权利要求50所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层反射入射在其上的实质部分的太阳辐射。
52.根据权利要求51所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池中的至少一些是包含带有本征薄层的异质结HIT结构的硅太阳能电池。
53.根据权利要求50所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层吸收入射在其上的实质部分的太阳辐射。
54.根据权利要求50所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层是黑色的。
55.根据权利要求50所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层是白色的。
56.根据权利要求50所述的太阳能接收器，其中所述透明顶部薄片具有小于或等于约0.01克/米-天的湿气渗透率。
57.根据权利要求50所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池串包含多个太阳能电池，所述太阳能电池布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠。
58.一种制备太阳能电池串的方法，其包含：
将多个太阳能电池布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦方式重叠并且在经选择以串联所述太阳能电池的位置在邻近太阳能电池的重叠部分之间安置有未固化的导电环氧树脂；以及
施加压力以迫使所述太阳能电池的重叠末端彼此抵靠，同时升高所述太阳能电池的温度以使所述导电环氧树脂固化以形成在所述太阳能电池之间的导电结合。
59.根据权利要求58所述的方法，其包含：
在使所述导电环氧树脂固化之后，将所述太阳能电池串以层的堆叠形式安置在衬底上；以及
将所述堆叠层压到所述衬底上。
60.根据权利要求58所述的方法，其包含：
在使所述导电环氧树脂固化之前，将所述太阳能电池串以层的堆叠形式安置在衬底上；以及
在使所述导电环氧树脂固化时将所述堆叠层压到所述衬底上。
61.一种将太阳能电池层压到衬底上的方法，所述方法包含：
布置多个太阳能电池以形成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠的串联太阳能电池串；
将所述太阳能电池串以层的堆叠形式安置在所述衬底上；以及
施加不大于约0.6大气压的压力以将所述层的堆叠与所述衬底压在一起。
62.根据权利要求61所述的方法，其中所述压力小于或等于约0.4大气压。
63.根据权利要求61所述的方法，其中所述压力在约0.2大气压与约0.6大气压之间。
64.根据权利要求61所述的方法，其包含将所述衬底、所述层的堆叠或所述衬底和所述层的堆叠加热到约130℃与约160℃之间的温度。
65.一种太阳能电池，其包含：
具有矩形或实质上为矩形的前表面和后表面的硅半导体二极管结构，所述前表面和后表面具有由所述太阳能电池的第一和第二相对定位的长边与所述太阳能电池的两个相对定位的短边所界定的形状，所述前表面将被光照射；
导电前表面金属化图案，其安置在所述前表面上并且包含多个平行于所述短边实质上在所述短边的长度上延伸的指形件；以及
安置在所述后表面上的导电后表面金属化图案。
66.根据权利要求65所述的太阳能电池，其中所述前表面金属化图案不包括与所述指形件互连的母线。
67.根据权利要求66所述的太阳能电池，其中所述后表面金属化图案包含邻近于所述第二长边定位并且平行于所述第二长边实质上在所述第二长边的长度上延伸的接触垫。
68.根据权利要求66所述的太阳能电池，其中所述后表面金属化图案包含两个或两个以上邻近于所述第二长边定位并且平行于所述第二长边布置的分离接触垫。
69.根据权利要求65所述的太阳能电池，其中所述前表面金属化图案仅包含单个母线，所述母线邻近于所述第一长边定位并且平行于所述第一长边实质上在所述第一长边的长度上延伸，并且其中所述指形件附接到所述母线上并且通过所述母线互连。
70.根据权利要求69所述的太阳能电池，其包含旁路导体，所述旁路导体具有垂直于其长轴并且与所述母线的宽度相比较窄的宽度，互连两个或两个以上指形件以提供从所述两个或两个以上互连指形件中的每一者到所述母线的多个电流路径。
71.根据权利要求70所述的太阳能电池，其中所述旁路导体邻近于所述母线定位并且平行于所述母线延伸。
72.根据权利要求69所述的太阳能电池，其中所述后表面金属化图案包含邻近于所述第二长边定位并且平行于所述第二长边实质上在所述第二长边的长度上延伸的接触垫。
73.根据权利要求72所述的太阳能电池，其中垂直于所述长边测量的所述后表面接触垫的宽度与垂直于所述长边测量的所述母线的宽度大致匹配。
74.根据权利要求69所述的太阳能电池，其中所述后表面金属化图案包含两个或两个以上邻近于所述第二长边定位的分离接触垫。
75.根据权利要求65所述的太阳能电池，其中所述前表面金属化图案包含两个或两个以上邻近于所述第一长边定位的分离接触垫，并且其中每一指形件都电连接到所述接触垫中的至少一者。
76.根据权利要求75所述的太阳能电池，其中所述后表面金属化图案包含邻近于所述第二长边定位并且平行于所述第二长边实质上在所述第二长边的长度上延伸的接触垫。
77.根据权利要求75所述的太阳能电池，其中所述后表面金属化图案包含两个或两个以上邻近于所述第二长边定位的分离接触垫。
78.根据权利要求65所述的太阳能电池，其中所述太阳能电池的长边长度与所述太阳能电池的短边长度的比率大于或等于三。
79.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求65所述的太阳能电池和经布置以将太阳辐射聚集到所述太阳能电池上的光学元件。
80.一种太阳能电池串，其包含：
第一硅太阳能电池，其具有将被光照射的前表面、后表面以及安置在所述前表面上的导电前表面金属化图案；以及
第二硅太阳能电池，其具有将被光照射的前表面、后表面以及安置在所述后表面上的导电后表面金属化图案；
其中所述第一和第二硅太阳能电池被定位成所述第二硅太阳能电池的所述后表面的边缘与所述第一硅太阳能电池的所述前表面的边缘重叠，并且所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的一部分被所述第二硅太阳能电池隐藏并且其与所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的一部分结合以串联电连接所述第一与第二硅太阳能电池。
81.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案包含多个垂直于所述第一硅太阳能电池的所述前表面的所述重叠边缘定向的指形件。
82.根据权利要求81所述的太阳能电池串，其中所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案包含旁路导体，所述旁路导体互连两个或两个以上指形件以提供从所述两个或两个以上互连指形件中的每一者到所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的与所述第二硅太阳能电池结合的所述部分的多个电流路径。
83.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中：
所述第一和第二硅太阳能电池具有与其前表面和后表面相同或实质上相同的形状，所述形状为矩形或实质上为矩形并且是由两个相对定位的长边与两个相对定位的短边界定；且
所述硅太阳能电池的所述重叠边缘是由所述太阳能电池的长边界定。
84.根据权利要求83所述的太阳能电池串，其中所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案包含多个平行于所述第一硅太阳能电池的所述短边定向的指形件。
85.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中用导电焊料将所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的所述部分结合到所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的所述部分。
86.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中用导电膜将所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的所述部分结合到所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的所述部分。
87.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中用导电膏将所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的所述部分结合到所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的所述部分。
88.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中用导电带将所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的所述部分结合到所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的所述部分。
89.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中用导电粘合剂将所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的所述部分结合到所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的所述部分。
90.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中用提供与由导电焊料结合所提供的机械顺从性相比更高机械顺从性的导电结合材料将所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的所述部分结合到所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的所述部分。
91.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中
用互连所述前表面金属化图案的指形件以执行母线的集流功能的导电结合材料将所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案的所述部分结合到所述第二硅太阳能电池的所述后表面金属化图案的所述部分；且
所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案不包括母线。
92.根据权利要求80所述的太阳能电池串，其中：
所述第一硅太阳能电池的所述前表面金属化图案包括邻近于所述第一硅太阳能电池的所述前表面的所述重叠边缘定位并且平行于所述边缘实质上在那一边缘的长度上延伸的母线或多个接触垫；且
在所述第一硅太阳能电池的所述前表面上的所述母线或多个接触垫被所述第二硅太阳能电池隐藏并且结合到在所述第二硅太阳能电池的所述后表面上的所述金属化图案以串联电连接所述第一与第二硅太阳能电池。
93.根据权利要求92所述的太阳能电池串，其中在所述第一硅太阳能电池上的所述前表面金属化图案包括附接到所述母线或多个接触垫上的指形件。
94.根据权利要求92所述的太阳能电池串，其中在所述第一硅太阳能电池上的所述前表面金属化图案包括旁路导体，所述旁路导体具有垂直于其长轴并且与所述母线或接触垫宽度相比较窄的宽度，互连两个或两个以上指形件以提供从所述两个或两个以上互连指形件中的每一者到所述母线或多个接触垫的多个电流路径。
95.根据权利要求94所述的太阳能电池串，其中所述旁路导体被所述第二硅太阳能电池隐藏。
96.根据权利要求94所述的太阳能电池串，其中所述旁路导体未被所述第二硅太阳能电池隐藏。
97.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求80所述的太阳能电池串和经布置以将太阳辐射聚集到所述串上的光学元件。
98.一种太阳能接收器，其包含：
金属衬底；以及
安置在所述金属衬底上的两个或两个以上太阳能电池的串联串，其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠。
99.根据权利要求98所述的太阳能接收器，其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中通过在所述太阳能电池中的一者的前表面上的金属化图案与在另一太阳能电池的后表面上的金属化图案之间的导电结合而电连接。
100.根据权利要求98所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池是硅太阳能电池。
101.根据权利要求98所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池安置在粘附到所述金属衬底上的层压堆叠中。
102.根据权利要求98所述的太阳能接收器，其中：
所述金属衬底是线性伸长的；
所述太阳能电池中的每一者都是线性伸长的；且
所述太阳能电池串以沿着所述金属衬底的长轴的行布置，所述太阳能电池的长轴垂直于所述金属衬底的所述长轴定向。
103.根据权利要求102所述的太阳能接收器，其中所述接收器仅具有单个太阳能电池行。
104.根据权利要求98所述的太阳能接收器，其中所述串联太阳能电池串是第一太阳能电池串；
其包含两个或两个以上太阳能电池的第二串联串，其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠，所述第二太阳能电池串安置在所述金属衬底上。
105.根据权利要求104所述的太阳能接收器，其包含机械顺从电互连件，所述机械顺从电互连件将在所述第一太阳能电池串一端处的太阳能电池上的后表面金属化图案电耦接到在所述第二太阳能电池串一端处的太阳能电池上的前表面金属化图案。
106.根据权利要求105所述的太阳能接收器，其中：
所述金属衬底是线性伸长的；
所述太阳能电池中的每一者都是线性伸长的；且
所述第一和第二太阳能电池串以沿着所述金属衬底的长轴的行成直线布置，所述太阳能电池的长轴垂直于所述金属衬底的所述长轴定向。
107.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求98所述的太阳能接收器和经布置以将太阳辐射聚集到所述接收器上的光学元件。
108.一种太阳能电池串，其包含：
第一组太阳能电池，其布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠并且通过在邻近太阳能电池的重叠区域中产生的在太阳能电池之间的电连接而串联连接；
第二组太阳能电池，其布置成邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠并且通过在邻近太阳能电池的所述重叠区域中产生的在太阳能电池之间的电连接而串联连接；以及
将所述第一组太阳能电池串联地电耦接到所述第二组太阳能电池的机械顺从电互连件。
109.根据权利要求108所述的太阳能电池串，其中所述机械顺从电互连件将在所述第一组太阳能电池一端处的太阳能电池上的后表面金属化图案电耦接到在第二组太阳能电池一端处的太阳能电池上的前表面金属化图案。
110.根据权利要求108所述的太阳能电池串，其中所述第一组和第二组太阳能电池以单行形式成直线布置，并且在所述两组太阳能电池之间的所述两组太阳能电池在其中通过所述机械顺从电互连件互连的间隙具有小于或等于约五毫米的宽度。
111.根据权利要求108所述的太阳能电池串，其中所述机械顺从电互连件包含具有链接扁平椭圆形式的金属条带。
112.根据权利要求108所述的太阳能电池串，其中：
所述第一和第二组太阳能电池以单行形式成直线布置；且
所述机械顺从电互连件包含金属条带，所述金属条带垂直于所述太阳能电池行的长轴定向并且电耦接到在所述第一组太阳能电池一端处的太阳能电池上的后表面金属化图案并且电耦接到在所述第二组太阳能电池一端处的太阳能电池上的前表面金属化图案。
113.一种聚光太阳能收集器，其包含根据权利要求108所述的太阳能电池串和经布置以将太阳辐射聚集到所述串上的光学元件。
114.一种太阳能接收器，其包含：
线性伸长的衬底；
安置在所述衬底上的成平行于所述衬底的长轴的行的两个或两个以上太阳能电池的第一串，其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠并且其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中串联电连接；
安置在所述衬底上的成平行于所述衬底的所述长轴的行的两个或两个以上太阳能电池的第二串，其中邻近太阳能电池的末端以叠瓦模式重叠并且其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中串联电连接，所述第二串与所述第一串成直线布置；以及
柔性电路，其位于所述第一串一端处的第一太阳能电池与所述第二串的邻近末端处的第二太阳能电池之间并且将其电连接以串联电连接所述第一与第二串；
其中所述太阳能电池的线性热膨胀系数与所述衬底的线性热膨胀系数相差大于或等于约20×10-6。
115.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池是硅太阳能电池。
116.根据权利要求115所述的太阳能接收器，其中所述硅太阳能电池中的至少一些包含带有本征薄层的异质结HIT结构。
117.根据权利要求115所述的太阳能接收器，其中所述硅太阳能电池中的至少一些是背接触太阳能电池。
118.根据权利要求117所述的太阳能接收器，其中所述背接触太阳能电池中的至少一些包含导电通孔，所述导电通孔穿过所述太阳能电池以在所述太阳能电池的前表面的重叠部分中提供到所述太阳能电池的所述后表面上的触点的电连接。
119.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中通过所述太阳能电池中的一者的前表面与另一太阳能电池的后表面之间的导电结合而串联电连接。
120.根据权利要求119所述的太阳能接收器，其中所述导电结合是用导电环氧树脂形成的。
121.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其中每一太阳能电池都包含将被光照射的前表面，并且整个所述串中每一太阳能电池的所述前表面未被邻近太阳能电池重叠的面积大小以与所述太阳能电池电流匹配的方式变化。
122.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其中所述柔性电路结合到所述第一太阳能电池的前表面的一部分并且结合到所述第二太阳能电池的后表面的一部分，并且所述第二太阳能电池将所述柔性电路隐藏以使其不能从所述第一太阳能电池的前表面侧看到。
123.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其经定位以用于在太阳能收集器中操作，其中所述串经定向以使得对于前表面的一部分被另一太阳能电池重叠的每一太阳能电池，所述重叠的前表面部分与未覆盖的前表面部分相比更靠近地球赤道，从而将所述太阳能电池的暴露边缘定向成远离地球赤道。
124.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其中所述衬底是金属衬底。
125.根据权利要求124所述的太阳能接收器，其中所述衬底是铝衬底。
126.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其中所述柔性电路包含夹在薄绝缘薄片之间的金属条带，所述金属条带被图案化以增加其机械顺从性，并且所述绝缘薄片经图案化以暴露所述金属条带的与所述第一和第二太阳能电池串进行电接触的部分。
127.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池中的每一者都是线性伸长的并且定向成其长轴垂直于所述衬底的长轴。
128.根据权利要求127所述的太阳能接收器，其中：
所述太阳能电池中的每一者都是硅太阳能电池，其具有矩形或实质上为矩形的前表面和后表面，所述前表面和后表面具有由所述太阳能电池的第一和第二相对定位的长边与所述太阳能电池的两个相对定位的短边所界定的形状，所述前表面将被光照射；
每一太阳能电池都包含导电前表面金属化图案，所述导电前表面金属化图案安置在所述前表面上并且包含多个平行于所述短边实质上在所述短边的长度上延伸的指形件和平行于并且邻近于所述第一长边延伸并且与所述指形件的末端互连的母线或多个接触垫；且
每一太阳能电池都包含导电后表面金属化图案，所述导电后表面金属化图案安置在所述后表面上并且包含一或多个平行于并且邻近于所述第二长边延伸的接触垫。
129.根据权利要求128所述的太阳能接收器，其中邻近的太阳能电池重叠对在其重叠的区域中通过在一个太阳能电池的所述前表面母线或接触垫与另一太阳能电池的所述一或多个后表面接触垫之间的导电结合而串联电连接。
130.根据权利要求129所述的太阳能接收器，其经定位以用于在太阳能收集器中操作，其中所述串经定向以使得对于前表面的一部分被另一太阳能电池重叠的每一太阳能电池，所述重叠的前表面部分与所述未覆盖的前表面部分相比更靠近地球赤道，从而将所述太阳能电池的暴露边缘定向成远离赤道。
131.根据权利要求129所述的太阳能接收器，其中每一太阳能电池都包含将被光照射的前表面，并且整个所述串中每一太阳能电池的所述前表面未被邻近太阳能电池重叠的面积大小以与所述太阳能电池电流匹配的方式变化。
132.根据权利要求129所述的太阳能接收器，其中所述柔性电路包含夹在薄绝缘薄片之间的金属条带，所述金属条带经图案化以增加其机械顺从性，并且所述绝缘薄片经图案化以暴露所述金属条带的与所述第一和第二太阳能电池串进行电接触的部分。
133.根据权利要求114所述的太阳能接收器，其包含安置在所述衬底与所述太阳能电池之间并且包含颜料的导热封装层。
134.根据权利要求133所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层反射入射在其上的实质部分的太阳辐射。
135.根据权利要求134所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池中的至少一些是包含带有本征薄层的异质结HIT结构的硅太阳能电池，每一HIT太阳能电池都包含后表面金属化图案，未被所述太阳能电池吸收的太阳辐射可以穿过所述后表面金属化图案以入射在所述封装层上，并且所述封装层经布置以通过所述后表面金属化图案将所述入射太阳辐射反射回到所述太阳能电池中。
136.根据权利要求133所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层吸收入射在其上的实质部分的太阳辐射。
137.根据权利要求133所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层是黑色的。
138.根据权利要求133所述的太阳能接收器，其中所述导热封装层是白色的。
139.根据权利要求138所述的太阳能接收器，其中所述太阳能电池中的至少一些是包含带有本征薄层的异质结HIT结构的硅太阳能电池，每一HIT太阳能电池都包含后表面金属化图案，未被所述太阳能电池吸收的太阳辐射可以穿过所述后表面金属化图案以入射在所述封装层上，并且所述封装层经布置以通过所述后表面金属化图案将所述入射太阳辐射反射回到所述太阳能电池中。
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