CN105304742A - 太阳能串联电池组和太阳能串联电池组制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能串联电池组，包括：太阳能电池单元，其某一表面上设置一层电介质层，电介质层上并排排列大量指状电极，以指状电极纵向为参照，单个指状电极横向间隔最大指状宽度排列，且穿透电介质层与太阳能电池单元的半导体区连接；其他太阳能电池单元；和用于将太阳能电池单元与其他太阳能电池单元电性连接的一金属连接片，其以连接片纵向为参照，与指状电极交叉排列。连接片分为一个或多个连接段，按照整体连接片宽度直接放置在电介质层上，或者平放在母线上，该母线垂直于连接片纵向间隔一个母线宽度，该母线宽度小于或原则上等于最大指状宽度。本发明还涉及太阳能串联电池组制造方法。
Description
技术领域
该发明涉及一种太阳能串联电池组和太阳能串联电池组的制造方法。属于太阳能电池领域。太阳能串联电池组展示了一种尚未正式公开发表的多个太阳能电池单元串联的技术情况，其中，在一个太阳能电池单元的某个表面上设置一层电介质层，在电介质层上并排排列大量指状电极。以指状电极的纵向方向为参照，单个指状电极以最大指宽为间距依次横向排列，并穿透电介质层与太阳能电池单元的半导体区连接。
母线与指状电极交叉排列，母线沿着指状电极-纵向并排排列，间距为母线宽度，其远远大于最大指宽。太阳能串联电池组进一步展示了金属连接片，通过金属连接片，太阳能电池单元至少与另外一个太阳能电池单元电性连接，且该金属连接片在太阳能电池单元表层上，沿着连接片纵向方向与指状电极交叉排列在母线上，且与指状电极在母线之上电性连接，特别是通过焊接。
背景技术
在生产太阳能串联电池组的过程中，电介质层常常因为受到母线和指状电极的压力而发生损伤。而且母线材料含有银金属，含银导致所设置的母线宽度成本极高，且消耗大量的半固态银金属材料。当连接片没有完全与母线对齐的时候，最终会导致母线产生阴影效应，降低太阳能电池单元的有效作用系数。
发明内容
本发明的目的是，提供一种太阳能串联电池组和以低价成本制造太阳能串联电池组的方法。而且还应当避免损伤电介质层和降低不必要的阴影效应。
本发明的目的将通过符合权利要求中所述特征的太阳能串联电池组和符合权利要求中所述特征的制造太阳能串联电池组的方法来实现。
连接片是由一个或者多个连接段沿着整体连接片宽度直接放置于电介质层之上，或者平放在母线之上，该母线垂直于连接片纵向，间距为一个母线宽度，该母线宽度小于或者原则上等于最大指状宽度。换句话说，要不然就完全看不到母线，要不然本质上母线的纵向与连接片的纵向一致，或者交叉，或者母线设计的非常窄，也就是一个非常小的母线宽度，最大值为最大指状宽度。最后一种情况，还可以降母线额外制作成第二种情况中所展示的虚线状态，该内容会在后续文字中继续进行阐述。
通过节省母线以及减小母线宽度可以降低材料消耗，从而降低太阳能串联电池组的成本。而且也可以避免损伤电介质层。另一个本质上优势是，通过母线设计明显减少阴影损耗，因此，由本太阳能串联电池组构成的太阳能电池板可以输出更大的功率。
特别是电介质层可以通过处理形成钝化层和/或防反射层。电介质层可以由多层组成。指状电极穿透电介质层与下面铺设的半导体区，特别是太阳能电池单元的发射极区相连。如果已经准备了母线，也同样可以穿透电介质层。这种情况下，指状电极和母线通过半固态金属和相应的烧制处理进行作业，特别是需要同时作业，也就是说要在同一道工序进行作业。另一种方式是母线仅仅设置在电介质层上。这种情况下，指状电极通过半固态金属和相应的烧制处理进行作业，而母线同样由半固态金属制成，只不过是在电介质层上进行干燥。
本发明中“沿着整个连接片宽度直接放置于电介质层之上”的形式具有重要意义，在连接段和电介质层之间无其他结构，特别是无导电性或金属性结构，特点是连接片的连接段平放于电介质层之上。如果连接片的连接段不直接平放于电介质层之上，将会在电介质层与连接片之间存在缝隙，例如空气缝隙。
母线宽度小于或等于最大指状宽度。在此，母线数量大于或等于零。当母线宽度为零的时候，母线数量为零。如果准备了母线，每个太阳能电池单元的母线数量特指为二，三，四或五。母线长度特指延长到超过一个太阳能电池单元的总长度。
如果准备了母线，优先将指状电极的一部分放置在母线上。该指状电极段不会穿透电介质层。放置于母线上的指状电极段，在生产过程中不会损伤到电介质层。如果已经完成了将指状电极排列放置在母线上，该元件之间达到良好的附着性。无论何种情况，连接片与指状电极的固定部分，特别是通过焊接方式，足以在太阳能电池单元和连接片之间产生足够强的附着性。因此，也可能将母线宽度控制在小于或等于最大指状宽度。那么母线仅仅是提供额外的附着强度。
在一个先行实施例中，连接段所属连接片直接放置在电介质层之上和/或者所属连接片平放于母线之上的情况下，连接段沿着连接片纵向的长度至少占连接片长度的30％，50％，60％，80％，85％或者90％。
连接片的一部分连接段沿着整体连接片宽度直接放置于电介质层之上，其他连接段平放于母线之上，母线垂直于连接片纵向，间距一个母线宽度，该母线宽度小于或者原则上等于最大指状宽度。这种情况下，母线呈现的特征形态不是实线形态，而是点状线，虚线或者点虚线的形态。特点是，母线与每个连接片通过辅助材料连接，优先使用焊接方式。
连接片应与多个或者原则上应与所有指状电极焊接。这种情况下，指状电极的指状宽度呈现出向连接片方向增加的形态。因此可以产生一个较大的接触面积。这种情况中的指状电极的电阻值向连接片方向降低，这是一个优势，因为通过指状电极的电流在同方向上增大。如果已经准备了母线，同样的，应将连接片和母线通过焊接相连。
由其是母线和指状电极由不同的材料构成。制造指状电极的半固态金属含有90％的银，而母线材料含有约60％的银。
优先使用母线宽度为100μm。较高优先使用的母线宽度为80μm。更高优先使用的母线宽度为50μm。该母线宽度已经足够为连接片和指状电极之间的连接提供额外支持，从而保障连接片和太阳能电池单元之间的良好的连接性能。
指状宽度特指范围为30μm和100μm。指状宽度可以在指状电极纵向的方向上进行变化。特别是如果指状宽度发生变化，与之相关的连接片及母线也随之变化。在一个先行实施例中，指状宽度在30μm至100μm的范围内变化，最大指状宽度达到100μm，最小指状宽度达到30μm，在指状电极纵向的方向上，每个指状电极的指状宽度向着连接片及母线的方向增加。这种形态对于指状电极和连接片的连接是一种优势。指状高度，也就是垂直于指状宽度和指状电极纵向，向上高出电介质层的尺寸，特定范围为10至40μm，优先使用20μm。两个相邻并排排列的指状电极之间的距离，特定范围为1或1.5至3.0mm。
在一个先行实施例中，母线沿着连接片纵向呈现出实线，虚线，点状线或者点虚线的形态。母线以这些形态为连接器和指状电极的连接提供保障，但是在非实线形态下不具备导电性。母线向着连接片纵向方向延伸。连接片放置于母线之上，但是呈现出实线形态，虽然其本质上比既有母线要宽。特别是在指状电极各段之间，平放于母线之上，与母线焊接。通过这种方式，指状电极的各段与连接片都平放于母线之上，各元件之间达到最好作用。如果拆除的话，必须使用较大拉拔力。
母线与连接段相连的部分，通过电介质层与其下方太阳能电池单元的半导体区隔离。母线与太阳能电池单元的半导体区并不电性连接。
在一个先行实施例中，母线与连接段相连的部分与太阳能电池单元的半导体区电性连接。母线穿透电介质层。如果指状电极和母线都与太阳能电池单元的半导体区相连，则指状电极和母线需用单打印方式(Singleprintverfahren)通过半固态金属和后续烧制处理工艺进行特殊生产。
在一个先行实施例中，在太阳能电池单元表面上，以连接片纵向为参照，横向并排总共两个，三个，四个或者五个用于将该太阳能电池单元与其他太阳能电池单元电性连接的金属连接片，且与指状电极电性连接。
本发明进一步涉及到一个太阳能串联电池组的制造方法，包括下述步骤：
-准备一太阳能电池单元，在其某个表面上设置电介质层，在电介质层上，以指状电极纵向为参照，横向并排排列多个指状电极，间隔距离为最大指状宽度，且穿透电介质层与太阳能电池单元的半导体区相连；
-准备另一太阳能电池单元；
-在太阳能电池单元表面上，以连接片纵向为参考，与指状电极交叉排列放置如下所述的金属连接片，该金属连接片分为一个或多个连接段：
a)沿着连接片整体宽度直接平放在电介质层上，或者
b)平放于设置在太阳能电池单元表面上的母线之上，该母线垂直于连接片纵向，间距为一个母线宽度，该母线宽度小于或者原则上等于最大指状宽度；
和
-该太阳能电池单元通过金属连接片与其他太阳能电池单元电性连接。
通过相当小的母线宽度来节省及控制母线，可以节约并减少消耗母线材料，以实现太阳能串联电池组的低成本生产。
在将电介质层和指状电极设置在太阳能电池单元上的预制准备中，首先将电介质层制作在太阳能电池单元上。然后母线(可选)和指状电极压在太阳能电池单元的电介质层上。在此，可选用半固态银金属，例如含银量60％，先放置在太阳能电池单元的电介质层上，用于制造母线(可选)，例如通过丝网印刷。其他半固态银金属，例如含银量90％，如果准备了，特别是预先在指状电极纵向方向上以固定间距并排，进行烧制处理，用于制造指状电极。
当压制母线的时候，同时或后续制造指状电极。
有一种方案是，在压制母线之后，也就是使用双打印方式，单独压制指状电极。通过这种方法可以避免在压制指状电极的时候损伤电介质层。这种情况下，因为母线量比指状电极少，干燥工艺更简单，使用更少能源和/或者时间即可达到效果。制造母线的半固态材料，特别是不能渗透过电介质层，也就是说选择标准是，母线能够设置在电介质层之上，以便电介质层能够将母线和太阳能电池单元的半导体区隔离。与之无关的是，不管母线是否受到压力，其他半固态银金属在进行烧制处理的时候渗透过电介质层到太阳能电池单元表面，因此这种方法制造的指状电极与太阳能电池单元的半导体区连接。
第二种方案是，同时压制指状电极和母线，也就是说使用单打印方式，在压制母线的时候，同时压制指状电极。制造母线用的半固态材料和制造指状电极用的半固态材料可以一样，也可以不同，在进行烧制处理工序的时候，半固态材料渗透过电介质层到达太阳能电池单元表面，通过这种方法生产的母线和指状电极均与太阳能电池单元的半导体区连接。
指状电极需特殊生产，其与指状电极纵向交叉的指状宽度是可变的，以便每条指状电极均可呈现最大指状宽度段，例如100μm，和最小指状宽度段，例如30μm。
在太阳能串联电池组制造方法中，可以使用焊接和/胶合技术，用于连接片和指状电极的连接。连接片放置在太阳能电池单元表面之上的方式，使连接片能与指状电极的最大指状宽度段相连。
附图说明
本发明可以参照以下附图中所阐述的实施例进行说明。图示内容为：
图1所示为符合技术情况的一个带母线的太阳能电池单元；
图2所示为一个带焊点的指状电极与一个连接片相连；
图3所示为根据本发明实施例图示一个带焊点的指状电极和母线；
图4a所示为图3所示的排列沿面IV-IV方向的截面图，其中连接片作为太阳能串联电池组的组成部分；
图4b所示为带连接片的太阳能串联电池组的局部截面图；和
图5所示为图示多个与指状电极2交叉排列且不同实施方法的母线5。
具体实施方式
图1所示为符合技术情况的一个带母线的太阳能电池单元1。该太阳能电池单元1展示在太阳能电池单元的一个表面10上设置电介质层(未图示)，在电介质层上并排排列大量指状电极2。
图2所示，一个指状电极2带焊点6，与一个连接片(未图示)相连。以一个指状电极纵向LF为参照，该指状电极2横向显示一个最大指状宽度bF。该指状电极2在纵向LF方向上显示可变的指状宽度。在焊点6区域内，指状宽度限定最大指状宽度bF。在两个焊点6之间的区域，指状宽度减小，以便指状电极2在两个焊点6的中心位置达到最小指状宽度。在最小指状宽度和最大指状宽度bF之间的指状电极段向母线的方向呈现出增长的状态。
图3所示，根据本发明一个实施例图示一个带焊点6的指状电极2和母线。在图3中所示的指状电极2，与图2中所示指状电极2一致，此外还图示了母线宽度为bB的母线5，平行于一个连接片纵向LV设置。连接片纵向LV实质上垂直于指状电极纵向LF。母线宽度bB，实质上垂直于最大指状宽度bF，当前情况下小于最大指状宽度bF。在母线5和指状电极2上焊接6了此处未图示的连接片，焊接形式为焊点和焊锡层。此处母线5以点虚线的形式平行于连接片纵向LV。
图4a所示，图3所示的排列沿面IV-IV方向的截面图，其中连接片4作为太阳能串联电池组的组成部分。该太阳能串联电池组显示，在一个太阳能电池单元1的某个太阳能电池单元表面10上，设置电介质层3和一个指状电极2。指状电极2穿透电介质层3，与太阳能电池单元1的表面10相连。在电介质层3上，进一步设置母线5。在母线5和指状电极2上，焊接部分6以焊点或者焊锡层的方式排列。沿着连接片的纵向LV设置连接片4，其至少要与一块其他的太阳能电池单元1(未图示)电性连接。连接片分为两个连接段41和42。连接段41直接设置于电介质层3的上方，并与其保留空气间隙。另一连接段42通过焊接部分6设置于母线5上。指状电极1和母线5在不同的生产工序先后制造，也就是双打印方式(Dualprintverfahren).
图4b所示，带连接片的太阳能串联电池组的局部截面图。在图4b中所示的太阳能串联电池组局部部分与在图4a中所示的太阳能串联电池组局部部分相符，不同之处在于，母线5穿透电介质层3，且与太阳能电池单元表面10相连。此处，指状电极2和母线5将以单打印方式(Singleprintverfahren)制造。
图5所示，图示多个与指状电极2交叉排列且不同实施方法的母线5。图5提供了不同形态的母线5的视觉图例。图5左侧的母线5显示出点虚线形态。相邻右侧放置的母线5显示出虚线形态。图5中间放置的母线5显示出点状线形态。其相邻右侧的母线5也显示出虚线形态，其中与指状电极2交叉的单个虚线段长度较大，将已描述的母线5以虚线段的形态呈现，且放置的间距较大。图5右侧放置的母线5显示出实线形态。当母线5显示实线形态的时候，同时也作为指状电极和连接片之间的汇流母线，且可以作为太阳能电池单元和连接片之间的增附剂，其他图示的母线5为太阳能电池单元和连接片提供保障。
附图标记列表：
1太阳能电池单元
10太阳能电池单元表层
2指状电极
3电介质层
4连接片
41连接段
42另一连接段
5母线
6焊接
LV连接片-纵向
LF指状电极-纵向
bB母线-宽度
bF最大-指状宽度
Claims (11)
1.太阳能串联电池组，包括：
-在一太阳能电池单元(1)的某一表面(10)上设置一层电介质层(3)，以指状电极纵向(LF)为参照，在电介质层上并排排列多个指状电极(2)，单个指状电极(2)横向排列间距为最大指状宽度(bF)，并穿透电介质层(3)与太阳能电池单元(1)的半导体区相连；
-另一太阳能电池单元；和
-一用于将太阳能电池单元(1)与其他太阳能电池单元电性连接的金属连接片(4)，金属连接片(4)沿着连接片纵向(LV)与指状电极(2)交叉放置于太阳能电池单元表面(10)之上，且与指状电极(2)电性连接，其特征在于，连接片(4)分为一段或多段连接段(41；42)，其：
a)沿着连接片整体宽度直接放置于电介质层(3)之上，或者
b)平放在一母线(5)上，该母线垂直于连接片纵向，间隔一个母线宽度(bB)，母线宽度小于或者原则上等于最大指状宽度。
2.如权利要求1所述的太阳能串联电池组，其特征在于，连接段(41；42)至少占连接片纵向(LV)上的连接片长度的30％，50％，60％，80％，85％或者90％。
3.如权利要求1或权利要求2所述的太阳能串联电池组，其特征在于，连接片(4)的连接段(41)部分，沿着整体连接片宽度直接放置在电介质层(3)的上面，且另一连接段(42)平放于一条母线(5)上，该母线垂直于连接片纵向(LV)，间隔一个母线宽度(bB)，该母线宽度小于或原则上等于最大指状宽度(bF)。
4.如前述任一权利要求所述的太阳能串联电池组，其连接片(4)与多个或者原则上应与所有指状电极(2)焊接。
5.如权利要求4所述的太阳能串联电池组，其特征在于，指状电极(2)的指状宽度向着连接片(4)的方向增大。
6.如前述任一权利要求所述的太阳能串联电池组，其母线(5)的母线宽度(bb)最大值为100μm，80μm或者50μm。
7.如前述任一权利要求所述的太阳能串联电池组，母线(5)沿着连接片纵向(LV)以实线，虚线，点状线，点虚线的形式表示。
8.如前述任一权利要求所述的太阳能串联电池组，其母线(5)与其他连接段(42)相连的部分通过电介质层(3)与其下方的太阳能电池单元(1)的半导体区隔离。
9.如前述权利要求1至7任一权利要求所述的太阳能串联电池组，其母线(5)与其他连接段(42)相连的部分穿透电介质层(3)，与电介质层之下的太阳能电池单元(1)的半导体区电性连接。
10.如前述任一权利要求所述的太阳能串联电池组，在其太阳能电池单元表面(10)上，以连接片纵向(LV)为参照，与指状电极(2)交叉放置共二个，三个，四个或者五个用于将太阳能电池单元(1)与其他太阳能电池单元进行电性连接的金属连接片(4)，且与指状电极(2)电性连接。
11.如太阳能串联电池组制造方法，包括如下步骤：
-准备一太阳能电池单元(1)，在太阳能电池单元(1)某个表面(10)上设置一层电介质层(3)，以指状电极纵向(LF)为参照，在电介质层上并排排列多个指状电极(2)，使单个指状电极(2)横向间隔为最大指状宽度(bF)排列，并穿透电介质层(3)与太阳能电池单元(1)的半导体区连接；
-准备另一太阳能电池单元；
-在太阳能电池单元表面(10)上，以连接片纵向(LV)为参考，与指状电极(2)交叉排列放置如下所述的金属连接片(4)，该金属连接片(4)分为一个或多个连接段(41，42)，其：
a)沿着整个连接片宽度直接平放于电介质层(3)之上，或者
b)平放于设置在太阳能电池单元表面(10)上的母线(5)之上，该母线垂直于连接片纵向，间距一个母线宽度(bb)，该母线宽度小于或者原则上等于最大指状宽度(bF)；
和
-太阳能电池单元(1)通过金属连接片(4)与其他太阳能电池单元电性连接。
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