CN107004729A - 用于级联光伏结构的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种串形成系统。串形成系统可以至少包括自动把一组光伏结构的带布置成级联形式的第一电池提升机构和第二电池提升机构。在操作期间，控制器可以使第一电池提升机构把第一带从第一平台提升，并且可以使第二电池提升机构把第一平台上的第一带之后的第二带从第一平台提升。然后，控制器可以启动第一电池提升机构的第一偏移致动器或者第二电池提升机构的第二偏移致动器，从而把第二带的前边缘放置在第一带的后边缘之上。

Description

用于级联光伏结构的系统和方法
其它申请的交叉引用
本申请要求2014年12月5日提交的、美国临时专利申请No.62/088,509、律师案卷号P103-1PUS、名称为“SYSTEM,METHOD,AND APPARATUS FOR AUTOMATIC MANUFACURING OFSOLAR PANELS”；2015年4月6日提交的、美国临时专利申请No.62/143,694、律师案卷号P103-2PUS、名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR PRECISION AUTOMATION OF MANUFACURINGSOLAR PANELS”；以及2015年9月25日提交的、美国非临时专利申请No.14/866,776、律师案卷号P103-4NUS、名称为“SYSTEMS AND METHODS FOR CASCADING PHOTOVOLTAICSTRUCTURES”的权益，其公开通过引用出于所有目的而被全部包含于此。
本申请涉及2014年12月8日提交的、美国专利申请No.14/563,867、律师案卷号P67-3NUS、名称为“HIGH EFFICIENCY SOLAR PANEL”；以及2014年10月8日提交的、美国专利申请No.14/510,008、律师案卷号P67-2NUS、名称为“MODULE FABRICATION OF SOLAR CELLSWITH LOW RESISTIVITY ELECTRODES”；它们的公开出于所有目的通过引用而全部包含于此。
技术领域
本公开涉及太阳能面板制造，包括级联太阳能电池以便于自动制造太阳能面板。
定义
“太阳能电池”或“电池”是能够把光转换成电的光伏结构。电池可以具有任何尺寸和任何形状，并且可以从各种材料制成。例如，太阳能电池可以是制作在硅晶片上的光伏结构或者在基地材料(例如玻璃、塑料或能够支持光伏结构的任何其它材料)上的一个或多个薄膜，或者是它们的组合。
“太阳能电池带”、“光伏带”、或“带”是一部分或一段光伏结构，例如太阳能电池。一个太阳能电池可以被分割成多个带。带可以具有任何形状和任何尺寸。带的宽度和长度可以彼此相同或不同。带可以通过进一步分割以前分割过的带形成。
“级联”是太阳能电池或带的一种物理布置，它们通过其边缘上或边缘附近的电极电耦接。有许多方式来物理连接相邻的光伏结构。一种方式是在相邻结构的边缘处或边缘附近使它们物理重叠(例如一个边缘在正极侧，另一个边缘在负极侧)。这种重叠处理有时被称作“叠瓦”。两个或更多个级联的光伏结构或带可以被称作“级联串”或更简单地称作串。
“指状线”、“指状电极”和“指状件”是指光伏结构的用于收集载流子的伸长的、导电(例如金属的)电极。
“总线条”、“总线线路”或“总线电极”指光伏结构的用于聚集由两个或更多个指状线收集的电流的伸长的、导电(例如金属的)电极。总线条通常比指状线宽，并且能够被沉积或以其它方式位于光伏结构上或光伏结构内的任意位置。单个光伏结构可以具有一个或多个总线条。
“光伏结构”可以指太阳能电池、一段、或太阳能电池带。光伏结构不限于通过特定方法制作的器件。例如，光伏结构可以是基于晶体硅的太阳能电池、薄膜太阳能电池、基于无定型硅的太阳能电池、基于多晶硅的太阳能电池，或者它们的带。
背景技术
光伏技术(被用于制造太阳面板)方面的进展帮助太阳能在希望减少碳排放和减少每月能源成本的人群中获得大量吸引力。但是，面板通常手工制作，这是耗时且易于出错的过程，使得大量生产可靠的太阳能面板的成本高昂。
太阳能面板通常包括一串或多串完整的太阳能电池。在一个串中的相邻的太阳能电池可以按照级联布置的方式彼此重叠。例如，在2014年10月8日提交的名称为“ModuleFabrication of Solar Cells with Low Resistivity Electrodes”的美国专利申请No.14/510,008中描述了形成太阳能面板的连续多串的太阳能电池，其公开通过引用全部包含于此。生产具有级联电池布置的太阳能面板可以减小由于带之间的互连导致的电阻，并且可以增加能够适配到太阳能面板中的太阳能电池的数目。
制造这种面板的一种方法包括依次连接相邻电池的总线条并且把它们组合。一种类型的面板(如上述专利申请中所述)包括通过把完整的太阳能电池分割成带而形成的一系列级联的带，然后把这些带级联以形成一个或多个串。
把太阳能电池精确且一致地分割成串并且当形成级联布置时带或电池的对准对于确保正确的电连接和物理连接是至关重要的，但是如果手动执行，难以大量可靠地实现这种对准。
发明内容
本发明的实施例涉及用于通过利用协调一致的自动的电子-机械系统准确自动级联面板组件的系统和方法，以制造级联的太阳能面板。
描述了若干实施例，以允许本领域技术人员理解本说明书覆盖的总体主题内容。为了便于阅读，该部分并没有覆盖全部可能的变形和/或实施例。因此，该发明内容不应当被理解为对本发明的范围的限制。
本发明的一个实施例提供了一种能够自动地把一组带布置成级联形式的串形成系统。串形成系统可以包括控制器，其可以控制多个致动器和机械系统。在操作期间，控制器可以启动第一电池提升机构的第一提升致动器，使得第一电池提升机构可以从第一平台提升第一带。控制器还可以启动第二电池提升机构的第二提升致动器，使得第二电池提升机构可以从第一平台提升第一平台上的第一带之后的第二带。然后控制器可以启动第一电池提升机构的第一偏移致动器或第二电池提升机构的第二偏移致动器，以使第一带和第二带朝着第二平台移动的同时把第二带的前边缘放置在第一带的后边缘之上。
在该实施例的一个变型例中，第二带可以与第一带重叠大约2毫米。
在该实施例的一个变型例中，第一电池提升机构和第二电池提升机构可以各自包括能够维持对带的吸力保持的至少一个吸盘。
在该实施例的一个变型例中，第一电池提升机构可以把第一带提升到第一高度，并且第二电池提升机构可以把第二带提升到比第一高度更高的第二高度。
在该实施例的一个变型例中，控制器可以启动第一提升致动器和第二提升致动器，使得它们可以把第一带和第二带放置在第二平台上，其中第二带的前边缘可以被放置在第一带的后边缘之上。
在该实施例的一个变型例中，当把第二带的前边缘放置在第一带的后边缘之上时，控制器可以启动第一偏移致动器，以把第一电池提升机构朝向第二电池提升机构移动，并且把第一带放置在第二带之下。
在该实施例的一个变型例中，当把第二带的前边缘放置在第一带的后边缘之上时，控制器可以启动第二偏移致动器，以使第二电池提升机构朝向第一电池提升机构移动，并且把第二带放置在第一带之上。
附图说明
图1A示出了根据本发明的一个实施例的串形成系统。
图1B示出了根据本发明的一个实施例的在被分割成多个带之前的光伏结构的一个例子。
图1C示出了根据本发明的一个实施例的升起一组级联带的吸盘的放大视图。
图2A示出了根据本发明的一个实施例的光伏结构。
图2B示出了根据本发明的一个实施例的在被切割之前的光伏结构的横截面视图。
图2C示出了根据本发明的一个实施例的在光伏结构被切割之后的三个带的级联布置。
图2D示出了根据本发明的一个实施例的在光伏结构的前表面上的示例性导电网格和空白空间图案。
图2E示出了根据本发明的一个实施例的在光伏结构的后表面上的示例性导电网格和空白空间图案。
图2F示出了根据本发明的一个实施例的多个带，其是沿着一组槽分离光伏结构的结果。
图3示出了根据本发明的一个实施例的用于处理光伏结构以产生串的一系列步骤。
图4示出了根据本发明的一个实施例的串产生通道。
图5示出了根据本发明的一个实施例的示例性控制设备。
图6给出了根据本发明的一个实施例的例示用于以级联布置方式布置条以形成串的方法的流程图。
图7A示出了根据本发明的一个实施例的串形成系统。
图7B示出了根据本发明的一个实施例的在升起一组带之后的串形成系统。
图7C示出了根据本发明的一个实施例的使带重叠以形成级联形式的串形成系统。
图7D示出了根据本发明的一个实施例的级联形式的带。
图8A示出了根据本发明的一个实施例的放置在平坦表面上的一个串组件。
图8B示出了根据本发明的一个实施例的被布置成形成串组件的多个带。
图8C示出了根据本发明的一个实施例的具有交替高度的一组带。
图8D示出了根据本发明的一个实施例的由具有交替高度的带形成的串。
在附图中，相似的附图标记表示相同的附图元素。
具体实施方式
给出下面的描述以使得本领域技术人员能够制作并使用实施例，并且在特定应用及其要求的上下文中提供该描述。本领域技术人员应当清楚所公开的实施例的各种修改，并且本文所定义的一般原理可以应用到其它实施例和应用中，而不脱离本公开的精神和范围。因此，本发明不限于所示出的实施例，而应当根据与本文公开的原理和特征一致的最宽的范围。
概要
串形成系统被设置为自动把多个光伏结构带布置成形成串的级联布置，而不显著损坏光伏结构。串形成系统可以在自动化的组装线内运行，该自动化的组装线可以制造包括多串级联带的完整的太阳能面板。
该串形成系统能够从切割台获得带，并且在一些实施例中，能够把这些带布置成级联的布置同时把这些带朝着保持带的平坦表面(例如退火平台)传送。如果一串级联的带放置在平坦的表面上，则串形成系统能够通过在串的末端附近放置新的级联的带布置来扩展该串。太阳能面板组装线的后续阶段可以把多个这样的串组合，以生产太阳能面板。
图1A例示了根据本发明一个实施例的串形成系统102。串形成系统102可以包括能够提起并且移动带的一个或多个机械臂。例如，机械臂104、106和108可以各自包括一组吸盘(例如吸盘112)，其能够通过对带的表面(例如，带114、116和118的朝上的表面)施加吸力来保持到带上。吸力允许带被附接到吸盘。使用吸盘可以避免机械夹具的需要，后者可能损伤带的电极和/或光伏结构。在一些实施例中，吸力可以被施加到带的基层(例如带114、116和118的朝上的层)，以避免对带的薄发射极层施加力。这允许串形成系统102阻止对带的发射极层造成显著损伤。
机械臂104、106和108可以被安装在底座110上，底座110可以例如沿着轨道(未示出)横向滑动，以把带114、116和118从保持托盘移动到退火平台120。在一些实施例中，底座110还可以耦接到致动器(未示出)，致动器能够使串形成系统102符合目标高度，例如通过把串形成系统102升高或降低到接近保持托盘的高度。这能够允许串形成系统102把机械臂104、106和108抬起到足够的高度，以从可能升高到退火平台120上方的保持托盘拾取一组带。本领域技术人员应当理解，虽然图1A示出了退火平台120作为保持电池的表面，但是任何表面可以替代退火平台进行使用。
机械臂104、106和108可以各自包括一组致动器，该组致动器允许机械臂沿着X和/或Y轴移动带，而与其它机械臂保持的带无关。例如，机械臂106可以包括能够提升中心带116的致动器，机械臂104和108可以分别包括能够提升和偏移侧带114和118的致动器。一旦带114、116和118沿着X轴位于目标放置位置上方，机械臂104、106和108就能够沿着Y轴降低带，使它们放置在平台120上。带的最终放置位置可以使带114与带112的尾部边缘重叠足够的距离，使得它们的总线条重叠例如大约2mm。
在一个变型例中，移动机械臂104、106、108的致动器可以是电机，其能够由一组电机控制器启动。在另一个变型例中，致动器可以是气动致动器或液压致动器。串形成系统102可以包括一组气动泵或液压泵，其能够产生用于把各致动器移动到目标位置所需的气体压力或液体压力。串形成系统102还可以包括一组软管(未示出)，用于把气体压力或液体压力传递给机械臂104、106和108上的致动器。
图1B示出了根据本发明一个实施例的被分割成多个带之前的光伏结构的一个示例。该示例中的光伏结构128可以包括N型轻掺杂的晶体硅(c-Si)基极层130、本征隧穿层132、N型重掺杂的非晶硅(a-Si)表面场层134、透明导电氧化物(TCO)层136、以及前侧总线条138。在后侧，该结构可以包括本征隧穿层140、P型a-Si发射极层142、TCO层144、以及后侧总线条146。由P型a-Si发射极层140、本征隧穿层140和N型c-Si基极层130形成的后侧隧穿结可以把基极层130产生的多数载流子传输走。由N型重掺杂的a-Si表面场层134、本征隧穿层132和基极层130形成的前侧隧穿结可以把基极层130产生的少数载流子传输走，从而减少基极层130中的载流子复合的量。隧穿层132和140可以使基极层130和两个重掺杂的a-Si层之间的界面钝化，同时仍然允许由基极层130产生的载流子利用隧穿效应进入这些a-Si层。
基极层130和发射极层142之间的隧穿结是移除多数载流子的地方。因此，优选保持对该界面的损伤(例如由于划片槽148、处理光伏结构128或者沿着槽148切割光伏结构以产生带152和1549(例如通过产生切割150)而导致的损伤)较小。例如，对带152和154的下表面的任何冲击都可能产生沿着TCO层144、a-Si层142、和/或隧穿层140的划痕或微裂痕。因此优选通过使用在带152和154的上表面(例如在TCO136)施加吸力的一组吸盘来提升带152和154。在2012年8月31日提交的、名称为“BACK JUNCTION SOLAR CELL WITH TUNNELOXIDE”的美国专利申请No.13/601,441中提供了一种示例性光伏结构的更多细节，其公开通过引用全部包含于此。
图1B所示的示例性光伏结构128包括N型轻掺杂的c-Si基极层。通常，基极层可以是N型或P型掺杂的、或未掺杂的，并且可以由各种材料制成，包括c-Si、a-Si、多晶硅、或非硅材料。还可以使用基于不同材料的各种器件结构和设计来构建光伏结构。例如，光伏结构可以是基于晶片的光伏结构，或者薄膜光伏结构，其尺寸和形状可能与普通晶片的尺寸和形状不同。本发明的优选实施例提供一种能够按照级联布置组装带152和154而不会对总线条138和146或者对基极层和发射极层之间的界面产生显著损伤的系统。具体地说，当带152和154处于级联布置中时，带154的总线条146能够与带152的总线条138电接触。导电浆料可以把总线条138和146粘合在一起，以保持级联布置。
一些传统的太阳能面板包括单串串联连接的未切割的光伏结构。如美国专利申请No.14/563,867中所述，更希望具有多个(例如3个)串，每个串包括级联的带，并且把这些串并联连接。这种多个并联串的面板构造在减小内部电阻的情况下提供同样的输出电压。通常，光伏结构可以被分割成n个带，面板可以包含n个串，每个串具有的带的数目与传统的单串面板中的普通光伏结构的数目相同。这种构造能够确保每个串输出大致相同的电压，向传统面板那样。然后，n个串可以被并行连接以形成面板。因此，面板的电压输出可以与传统的单串面板的电压输出相同，同时面板的总内部电阻可以是串的电阻的1/n(注意，由多个带构成的串的总电阻是由相同数目的未分割的光伏结构构成的串的总电阻的一小部分)。因此，通常，n越大，面板的总内部电阻越低，能够从面板提取的能量越多。但是，需要权衡的是，随着n增大，把串互连所需的连接的数目也增加，这增大了接触电阻的量。另外，n越大，单个光伏结构需要被分割成的带越多，这增加了相关联的生产成本并且由于在单个面板中使用更大量的带而降低了总体可靠性。
确定n的另一种考虑是电极和形成该电极的光伏结构之间的接触电阻。该接触电阻越大，就可能需要越大的n，以有效减小面板的总内部电阻。因此，对于特定类型的电极，可能需要不同的n值来在减小的总面板内部电阻中取得足够收益，从而抵消增大的生产成本和减小的可靠性。例如，传统的银浆料或基于铝的电极可以要求n大于4，因为丝网印刷和把银浆料烧制到光伏结构的过程不产生电极和下面的光伏结构之间的理想电阻。在本发明的一些实施例中，电极(包括总线条和指状线)可以使用物理气相沉积(PVD)和电镀铜作为电极材料的组合来制备。所得到的铜电极可以表现出比铝或丝网印刷的银浆料电极更低的电阻。因此，可以采用更小的n来得到减小的面板内部电阻的优点。在一些实施例中，n被选择为3，这小于具有银浆料电极或其它类型电极的光伏结构通常所需的n值。相应地，在单个光伏结构上可以划出两个槽，以允许其被分割成三个带。
除了降低接触电阻，电镀的铜电极还可以提供对微小裂痕的更好容忍度，微小裂痕可以在切割过程中出现。这种微小裂痕可能对银浆料电极光伏结构产生不利影响。另一方面，即使光伏结构中存在微小裂痕，电镀的铜电极也可以保持光伏结构表面上的导电性。铜电极对微小裂痕更高的容忍度允许人们使用更薄的硅晶片来制造光伏结构。因此，要在光伏结构上划出的槽可以比在较厚晶片上划出的槽更浅，这进而有助于增大划片处理的产量。在2011年8月29日提交的、名称为“SOLAR CELL WITH ELECTROPLATED GRID”的美国专利申请No.13/220,532提供了使用铜电镀来在光伏结构上形成低电阻电极的更多细节，其公开通过引用全部包含于此。
图1C示出了根据本发明一个实施例的吸盘提升一组级联的带的放大视图。每个机械臂可以包括多个吸盘，这些吸盘一起可以在带的上表面分配足够的吸力，以提升带。例如，机械臂104可以包括至少三个吸盘，每个吸盘可以对沿着带114的上表面的不同点施加吸力。在一些实施例中，机械臂104可以包括四个吸盘(例如吸盘160)，它们可以被布置成两个平行的行，其中每行两个吸盘，从而在细长的带的每个角附近提供近似相等的吸力。
串形成系统102可以级联布置的方式把带114、116和118放置在平台120上，使得带114的下表面上的总线条与带122的上表面上的总线条162电接触。例如，回想带122可以具有沿着总线条162沉积的导电浆料。该导电浆料可以是粘合剂，其可以把带114和带122粘合到一起以防止分开，并且还可以具有导电性质，该导电性质能够允许电流经由导电浆料在总线条162和带114的下表面上的总线条之间流动。
在一些实施例中，带114上的总线条可以被焊接到总线条162。但是，通过导电浆料连接总线条的一个技术优点在于其可以允许串更柔韧。一旦被部署，太阳能面板在24小时时段期间要经历“热循环”，因为温度每天始终是变化的。热循环可能对级联的带的结构施加压力。导电浆料能够允许串经受住可能由热循环导致的结构应力
在一些实施例中，总线条可以具有内部沟道，该内部沟道在总线条的内侧能够形成凹陷的表面，并且可以充当容纳粘性粘合剂的容器。在一个实施例中，总线条可以具有多个槽，这些槽可以在光伏结构的表面上形成总线条时经由掩膜形成。每组槽可以被放置在总线条内指状线与总线条相交的位置处。每个槽可以充当容纳导电浆料的容器。当两个带“级联”时，每个总线条内沟道和/或槽可以形成外壳，其可以把导电浆料保持在总线条的边界内，并且可以防止从侧面溢出。
图2A示出了根据本发明的一个实施例的光伏结构200。光伏结构200可以包括三个光伏带202.1、202.2、和202.3，它们可以是具有表现出低接触电阻的电镀的铜电极的光伏结构200的结果。每个带可以包括多个基本平行的指状线，例如布置在X方向上的指状线206。这些指状线可以收集由光伏结构产生的载流子，并且允许这些载流子朝着总线条移动。总线条可以是布置在Y方向的任何导电元件，例如金属带，通常比指状线宽。然后总线条可以聚集由指状线收集的电流。每个带可以包括位于相对的边缘的两个总线条，每个表面一个总线条。例如，带202.1在上表面可以具有总线条204.1，在下表面具有总线条205.1。类似地，带202.2可以在上表面和下表面分别具有总线条204.2和205.2，并且带202.3可以在上表面和下表面分别具有总线条204.3和205.3。在一个实施例中，可以在总线条204.1和204.2附近并且沿着总线条204.1和204.2对光伏结构200进行划片，这允许光伏结构沿着这些槽被后续切割成三个带。可以向任意表面添加额外的总线条以减小电阻。
图2B示出了根据本发明一个实施例的在被切割之前的光伏结构200的横截面视图。两个划片槽可以分别位于总线条204.1和205.2之间以及总线条204.2和205.3之间。这些槽对应于切割位置。在后续的切割处理中，整个光伏结构可以被分割成例如三个带202.1、202.2和202.3。
图2C示出了根据本发明一个实施例的在切割光伏结构之后的三个带的级联布置。在该示例中，三个带202.1、202.2和202.3可以级联方式布置，使得一个带的正极侧的总线条与相邻带的负极侧的总线条重叠并且电耦接。在两个相面对的总线条之间可以施加导电浆料，以促进低电阻接触和物理粘合。因为没有使用导电接片或导电线，这种级联布置可以减小由于带之间的互连导致的串联电阻，并且能够提高面板的填充因子。
图2D示出了根据本发明的一个实施例的在光伏结构的前表面上的示例性的导电网格和空白空间图案。在图2D所示的示例中，导电网格220可以由任何导电材料制成，包括金属和非金属材料。导电网格220可以包括三个子网格，例如子网格221。光伏结构在相邻的子网格之间还可以包括空白空间(即，没有被电极覆盖的空间)，例如空白空间225。空白空间提供了可以进行划片和切割的区域。因为空白空间没有被任何导电材料覆盖，所以可以在不接触电极的情况下进行划片和切割。每个子网格可以用作对应的带的前侧网格。因此，这种子网格和空白空间的构造可以允许光伏结构被分割成三个带。通常，各个子网格可以具有各种类型的图案。例如，子网格可以具有两个总线条(而不是一个总线条)，或者布置在带的中心的单个总线条。在图2D所示的例子中，子网格可以各自具有布置在边缘的单个总线条图案，这允许各个带被级联。图2E示出了根据本发明一个实施例的在光伏结构后表面上的示例性的导电网格和空白空间图案。在这个示例中，后表面网格230可以包括三个子网格。在一个实施例中，后侧子网格可以对应于前侧子网格。因此，带的后侧也可以吸收光来产生电能，从而允许太阳能面板按照双面方式运行。在图2D和2E所示的实施例中，前侧子网格和后侧子网格可以具有类似的图案，除了前侧边缘总线条和后侧边缘总线条位于带的相对的边缘附近。换言之，带的前侧上的总线条可以位于一个边缘附近，位于后侧上的总线条可以位于相对的边缘附近。另外，在后侧上的空白空间的位置可以与前侧上的空白空间的位置对准，使得导电网格线不干扰后续的切割处理。
在图2D和2E所示的实施例中，每个子网格可以包括沿着对应的带的长边延伸的边缘总线条，以及在与带的短边基本平行的方向上延伸的平行的多个指状线。例如，在图2D中，子网格221可以包括边缘总线条222和多个指状线，例如指状线223和224。没有被任何导电材料覆盖的空白空间可以被布置在两个相邻的子网格之间，以便于后续的划片和切割处理。注意，在图2D中，指状线的末端可以被导线连接以形成“回路”。这种类型的“回路的”指状线图案可以减小在长时间使用后指状线从光伏结构剥离的可能性。例如，如图2D所示，指状线223和224被导线226连接，以形成具有圆角的回路。可选地，指状线可以接合的部分可以比剩余的指状线都宽，以提供更好的耐用性和防止脱落。其它的指状线图案(例如未循环的直线或具有不同形状的回路)也是可能的。
如图2D所示，在加阴影的矩形中示出的带形空白空间225，可以把子网格221与其相邻的子网格分开，如阴影的矩形中所示。空白空间的宽度(例如空白空间225)被选择，从而为划片处理提供充分的区域以便划片处理，而不会导致对于附近的电极的显著伤害，但是仍然足够窄，使得电极可以到达每个带的边缘并且提供载流子的低电阻收集。在便于更好的容错的划片操作的更宽的空白空间和导致更有效的电流收集的更窄的空白空间之间可能存在折衷。在一个实施例中，空白空间的宽度可以为0.5mm和2mm之间。在另一个实施例中，这种空白空间的宽度可以为1mm。
如上所示，为了防止损坏光伏结构的发射极结，可以在对应于表面场层的表面上执行划片操作。例如，如果发射极结在光伏结构的前侧，则划片可以在光伏结构的后侧进行。另一方面，如果发射极结在光伏结构的后侧，则划片可以在光伏结构的前侧进行。图2F示出了根据本发明一个实施例的多个带252.1、252.2和252.3，它们是沿着一组槽分离光伏结构得到的。每个带可以包括在相对的边缘的两个总线条，每侧一个总线条。例如，条252.1可以分别在前侧和后侧包含分开的总线条254.1和254.2。
串形成系统
图3示出了根据本发明的一个实施例的用于处理光伏结构以产生串的步骤的序列。在这个实施例中，传送器310能够把光伏结构移动到划片系统302，划片系统302能够沿着每个光伏结构的总线条划出一个或多个槽。然后，传送器310可以把光伏结构移动到粘合剂分配系统304，粘合剂分配系统304可以把导电粘合剂浆料分配到带的总线条上，使得在切割后这些带可以按照级联布置的方式接合在一起。
在应用导电粘合剂浆料之后，可以通过机械臂(未示出)经由可能集成到机械臂的吸盘装置从传送器310拾取光伏结构。机械臂能够在把光伏结构朝向切割系统306移动的同时通过维持吸力而保持光伏结构。机械臂在把光伏结构放置到切割系统306的加载系统上之前，可以把光伏结构旋转大约90度。加载系统还可以包括一个缓冲器，在被移动到切割系统306之前，光伏结构可以存储在缓冲器中。
切割系统306可以从加载系统接收光伏结构，并且能够沿着由划片工具302形成的槽把光伏结构分割成多个带。在光伏结构被分割成多个(例如3个)带之后，串布置系统308可以提起这些带，并且按照级联布置的方式布置这些带，同时把这些带移动到退火平台312。串布置系统308可以使三个级联的带的前边缘重叠带串314的后边缘，从而扩展串314。
图3中所示的操作的序列是制作级联的串的许多方式之一。例如，应用导电粘合剂浆料的步骤可以在划片之前或者在切割之后进行。此外，可以使用各种装置和系统来实现图3中所示的功能。
图4示出了根据本发明的一个实施例的串产生路径。串形成系统402可以从保持托盘404拾取一组带，并且确定这些带是否已经通过电测试。例如，保持托盘404可以停留在切割台上，切割台可以包括切割装置，并且可以包括测试装置，测试装置可以测试带的电性质，从而确定它们是否在切割处理期间或之前就损坏了。如果这些芯片中的任何一个没有通过测试，则串形成系统402可以通过把这些带放置到抛弃托盘414中而抛弃整个光伏结构(例如，三个带)。
在一些实施例中，串形成系统402可以在带位于保持托盘404同时或者在把带朝向退火平台416移动的同时测试带的电性质。例如，每个机械臂可以具有探针，该探针可以向正在被测试的带上的总线条施加预定电压，并且同样的探针或另一种探针可以执行电流测量以测试该带。然后，可以基于由探针测量的电流来识别有缺陷的带。如果测量的穿过带的电流小于预定的最小电流(当沿着总线条形成微小的裂痕或者当光伏结构变得受损伤时)，则认为带是有缺陷的。
在一个实施例中，带可以被放置在接地的表面(例如，保持托盘404)上，其可以与带上的另一个总线条(例如在带的底表面上的总线条)接触。电流可以从带的上表面上的总线条流向其它总线条以及流向接地面。在另一个变形例中，每个机械臂还可以包括接地的探针，该接地探针可以把带的另一个总线条(例如，在带的上表面或下表面上的另一个总线条)接地。在该变形例中，机械臂在朝向退火平台416移动级联的带的同时，机械臂可以测试带。
如果带通过测试，则串形成系统402可以提升、偏移并且对准各个带，以形成级联的带组件，并且可以把级联的带组件放置在退火平台416上以形成或扩展串418。例如，串形成系统402可以安装在轨道406上，轨道406自身可以安装在另一个轨道410上。为了从保持托盘404拾取带，致动器412可以使串形成系统402沿着轨道410朝着保持托盘404移动(例如横向地)，并且致动器408可以使串形成系统402沿着轨道406移动(例如，上升)，使得其吸盘被提升到保持托盘404上方。串形成系统402然后可以通过使其机械臂朝着带缓缓降低并且启动泵以在吸盘处产生吸力，来拾取带。
一旦带被固定到吸盘的下表面，串形成系统402上的致动器408和/或机械臂的致动器可以把带升高到保持托盘404上方。然后，致动器412可以使串形成系统402沿着轨道410朝着平台416上的目标位置移动，并且致动器408可以使串形成系统402符合平台416，例如通过降低串形成系统402直到带基本上接近平台416。然后，串形成系统402可以扩展串420，例如，通过把级联的串布置的一个总线条重叠在串418的末端的另一个总线条上。
在一些变形例中，串形成系统402可以在使串朝着它们在平台416上的目标放置位置移动的同时创建级联的串布置。可替换地，串形成系统402可以每次一个带地朝着平台416移动各个单个串，例如通过降低带来创建级联的串布置同时每次一个带地形成或扩展串418。
在一些实施例中，退火平台416可以使串418移动(例如横向地)通过目标退火装置的两个热处理面之间，其可以对串418的两个带重叠的区域施加热量。目标退火装置420可以包括一组热处理条，每个热处理条可以具有基本平的接触面。在一些实施例中，热处理条可以被布置成在平台416上方的一组条以及在平台416下方的一组条。串418可以被放置在表面上，该表面具有一些列开口，这些开口允许热处理条从表面下方接触串。热处理条可以被定位成使得他们可以靠近串，它们可以对串的两侧两个带重叠的区域周围施加热量。在一些实施例中，热处理条可以在高达160摄氏度固化带的重叠区域。热量可以导致两个重叠的总线条中的浆料固化。
在一些实施例中，导电浆料可以是树脂的形式，其可以包括一种或多种导电颗粒。导电颗粒可以涂覆有保护层，该保护层在浆料被热固化时能被蒸发掉，并且从而导致树脂内部悬浮的导电颗粒之间的导电性。
图5示出了根据本发明的一个实施例的示例性控制装置500。装置500可以包括基于计算机的或电子控制系统，其可以操作串形成系统以创建和扩展一串级联的带。例如，装置500可以包括多个模块，它们可以经由有线或无线通信信道彼此通信。装置500可以使用一个或多个集成电路实现，并且可以包括比图5所示的模块更少或更多的模块。此外，装置500可以集成到计算机系统中，或者作为能够与其它计算机系统和/或机构通信的单独的机构。
装置500可以包括处理器502、存储器504和贮存装置506。存储器504可以包括易失性存储器(例如RAM)，作为托管存储器并且被用于存储一个或多个存储器池。在一些实施例中，贮存装置506可以存储操作系统，以及用于监视和控制串产生过程的指令。
装置500还可以包括致动器控制模块508、探针测试模块510、位置计算模块512、平台控制模块514、以及退火控制模块516。致动器控制模块508可以启动机械臂上的一组致动器，以把机械臂移动到切割台上的带保持托盘。探针测试模块510可以使用切割台和/或机械臂上的一组测试探针对带进行探针测试。如果带没有通过探针测试，则致动器控制模块508可以操纵机械臂以把带移动到抛弃托盘。否则，致动器控制模块508可以操纵机械臂把带朝着上表面具有级联的串的退火平台移动。
位置计算模块512可以在平台把串朝着敷设站移动的同时周期性地重新计算级联的串和/或单个带相对于串产生路径上的固定点的更新的位置。例如，位置计算模块512可以基于串形成系统沿着轨道的位置以及机械臂的吸盘相对于串形成系统的位置来计算机械臂上的带的位置。此外，位置计算模块512可以基于通过视觉系统拍摄的图像、对应的时间戳以及平台的速度来计算带在退火平台上的位置。
平台控制模块514可以启动一组致动器，其可以导致平台表面把级联的串朝着敷设站移动，敷设站把多串级联的带组合以形成太阳能面板。退火控制模块516可以控制一组热处理条沿着与级联的带之间的接触表面执行目标的退火，从而使得导电浆料退火。
图6给出了根据本发明的一个实施例的把带布置成级联的布置方式以形成串的流程图。在操作期间，控制串形成系统的计算机系统可以确定在切割台的保持托盘中是否有带(操作602)。如果托盘中没有带，则计算机系统可以等待预定时间段(操作604)，然后返回操作602以检查保持托盘。
另一方面，如果托盘中存在带，则计算机系统可以控制带形成系统从保持托盘拾取带(操作606)，并且可选的可以确定带的探针测试结果(操作608)。回想在一些实施例中，切割台可以包括探针测试器，其测试单个带的各种电性质。在一些实施例中，串形成系统可以包括一组测试探针，它们可以在带位于保持托盘上的同时或者在从保持托盘上拾取带之后对单个带进行测试。
如果计算机系统确定带没有通过探针测试(操作610)，则计算机系统可以配置串形成系统把带朝着抛弃托盘移动，并且把带抛弃在抛弃托盘中(操作612)。在一些实施例中，在操作606期间，计算机系统可以使串形成系统拾取带，例如通过启动吸力泵以在一组吸盘上产生负气压。这种负气压可以在带的上表面产生吸力保持，其可以把带压在吸盘的下表面。为了把带抛弃到抛弃托盘中，计算机系统在带被提升到抛弃托盘上方时可以停止保持给定带的吸盘的负气压，和/或可以启动压力泵以在吸盘处产生正气流。
否则，如果带已经通过了探针测试，则计算机系统可以操作串形成系统把带布置成级联布置(操作614)，并且可以同时或在单独的操作中把串形成系统朝着退火平台移动(操作616)。
计算机系统还可以确定在平台上是否存在部分串(操作618)。如果存在部分串，则计算机系统可以操作串形成系统把级联的串布置(其正由串形成系统执行)放置在平台上，以开始一个新的串(操作620)。否则，计算机系统可以操作串形成系统把级联的串布置的前面的总线条与平台上的串的末尾的总线条重叠(操作622)。
然后，计算机系统可以确定平台上的串是否可以完成(操作624)。如果串尚未达到目标长度或者没有包括预定数量的带，则计算机系统可以返回到操作602以向串的级联布置添加一个或多个带。否则，计算机系统可以启动平台以使串朝着敷设站移动(操作626)，并且处理可以结束。在一些实施例中，计算机系统可以在执行操作602-624以形成串的同时使平台把串朝着敷设站移动。此外，在把串朝着敷设站移动的同时，平台可以把串移动通过目标退火装置，其能够在两个带重叠的区域周围对串进行加热，从而使重叠的带之间的导电浆料固话。
图7A示出了根据本发明的一个实施例的串形成系统700。串形成系统700可以包括在左侧的机械臂708、在右侧的机械臂706、以及在机械臂706和708之间的机械臂704。每个机械臂可以具有一个或多个吸盘，其可以从保持托盘712(例如切割台的输出托盘)提升带。
在一个实施例中，每个机械臂能够在垂直方向和/或水平方向移动。每个机械臂可以经由向带的表面施加保持力的吸盘把带从托盘712提升。吸盘可以具有匹配的提升，以把保持力均匀地分布在带的上表面，这可以防止对带造成显著损伤。例如，在带的表面上的均匀的保持力可以防止由于扭力而使带扭曲，否者这将损坏带的光伏结构或者损坏带的表面上的铜总线条或指状线。对应的机械臂可以提升其保持的带到达预定高度，并且因此可以创建级联形式(例如阶梯状形式)。
图7B示出了根据本发明的一个实施例的在提升一组带之后的串形成系统700。机械臂708可以把带728提升到高于托盘712的侧壁的高度，机械臂708可以把带724提升到比带728的高度更高的高度，机械臂706可以把带726提升到比带724的高度更高的高度。
串形成系统700可以多种方式控制机械臂的移动。在一个实施例中，通过固件控制机械臂沿着X轴和Y周的移动，其可以控制每个机械臂从第一三维坐标移动到第二三维作为。在另一个实施例中，串形成系统700可以装配有视觉系统，其可以测量每个机械臂相对于另一个机械臂或任何其它参考点的距离，并且可以向能够指导机械臂的移动的控制模块提供近乎实时的反馈。在另一个实施例中，除了移动控制的其它方法外，可以使用上述方法的任何组合，以指导机械臂的移动并且实现期望的精度水平。
机械臂704、706和708可以各自包括一个致动器(例如致动器708)，其可以是带在Y方向上符合预定的高度，例如通过升高或降低带。在一些实施例中，机械臂704可以在X方向(相对于串形成系统700)中把带保持在固定位置，同时机械臂706和708可以各自包括另一个致动器(例如致动器720)，其可以使带在X方向横向偏移。例如，在一个实施例中，机械臂708可以包括一个或多个致动器720，每个致动器可以包括气动或液压缸，其可以在X方向推或拉吸盘710。在另一个实施例中，致动器720可以包括电马达，其可以伸展或收缩一个凸轮，该凸轮使吸盘在X方向上偏移。机械臂706和708还可以包括至少一组线性球轴套，其可以稳定机械臂706和708的横向移动。
在一个实施例中，机械臂706和708朝向机械臂704移动预定距离，直到带重叠为止。在一个实施例中，该预定距离可以是大约2毫米，该预定距离可以对应于每个带上的总线条的宽度。
图7C示出了根据本发明的一个实施例的对带724、726和728进行重叠以形成级联形式的串形成系统700。具体地说，串形成系统700可以启动致动器720，致动器720能够使得机械臂706沿着方向732朝向带724移动带728，并且可以启动另一个致动器721，致动器721可以使得机械臂706把带726沿着方向730朝向带724移动。
当通过适当的距离(例如距离740)把带重叠时，串形成系统700可以启动每个机械臂704、706和708的致动器(例如致动器718)，从而例如通过降低把带724移动到基本平坦的表面上。把带放置在表面上可以使得每个总线条上的导电浆料接合重叠的带的总线条，然后这就形成了级联的带组件。
在一个变型例中，串形成系统700可以通过在机械臂下把每个单独的带放置到平坦表面的位置来形成级联的带形式。例如，机械臂708可以首先把带728放置在平坦表面，以与平坦表面上的串组件重叠，然后，在敷设装置740的平坦表面上，机械臂704可以把带724重叠在带728上。然后，机械臂706可以把带726放置在该平坦表面上，使得带726可以平坦表面上按照重叠距离740与串组件重叠。在另一个变型例中，带被提在平台表面的上方(例如，当从切割台进行传送时)的同时，串形成系统700可以形成级联的形式。串形成系统700的机械臂然后可以提升带，知道相对于平台表面上的串组件实现预定量的重叠。串形成系统700然后可以把级联的带放置在该平台表面，以扩展串的长度。
在一个实施例中，串形成系统700可以具有更多个机械臂，使得在一个循环中可以形成整个串。在该实施例中，机械臂可以提升带，当带被提升的同时创建级联的形式，移动带以实现适当的重叠量，以及把带放置在平坦表面以形成串。在另一个实施例中，该处理可以被分割成多个子处理，使得两个或更多个带可以被提升并且对准，以形成部分级联的串，并且部分级联的串然后可以被提升和与另一个部分串对准，以形成完整的级联的串。
图7D示出了根据本发明的一个实施例的级联形式的带724、726和728。每三个带可以被形成一个级联的带组件，并且可以被放置在平坦表面上的另一个级联的带组件上。重复该处理过程可以扩展一串级联的带。
图8A示出根据本发明的一个实施例的放置在平坦表面806上的一个串组件802。另一个级联的串组件804也可以被放置在串组件802上面，以形成更长的串。如图8A所示，级联的串组件804还可以按照重叠距离808与串组件802重叠。
图8B示出根据本发明的一个实施例的被布置成形成串组件820的多个带。
图8C示出根据本发明的一个实施例的具有另一种高度的一组带。取代连续阶梯状的形式，串形成系统可以把带850级联，使得它们可以在一个表面的两个边缘重叠。这种构造可能需要不同的导电网格图案，其中每个带在一侧具有两个总线条，从而与交替升高的构造相容。
例如，级联的组件852可以包括三个带，使得两个外侧的带被接合到在中间的带的上表面上的总线条。在一个实施例中，串形成系统可以把级联的组件852放置到平坦表面858上，使得级联的组件852的两个外侧的带可以与放置在平坦表面858上的带854和856重叠。
在另一个实施例中，带形成系统可以通过一次向串添加偶数个级联的带来构建串。例如，串形成系统可以布置级联的组件中的两个带，该级联的组件的前部的带的高度高于级联的组件的尾部的带的高度。前部的带可以在其下表面包括总线条，使得暴露出的总线条可以被接合到平坦表面上的串的面朝上的总线条。一旦级联的组件被添加到串中，级联的组件的尾部的带就可以放置在平坦表面上，其中在其尾部边缘具有位于面朝上的表面上的暴露的总线条。然后下一个级联的组件可以被接合到该暴露的总线条。
图8的示出了根据本发明的一个实施例的由具有交替高度的带形成的串870。交替高度构造的一个优点是串在一端不需要接片。假定串的相对的极需要从一侧访问，则可以消除接片的必要性。
在该具体实施方式中描述的数据结构和代码可以被存储在计算机可读存储介质中，该计算机可读存储介质可以是能够存储由计算机系统使用的代码和/或数据的任意装置或介质。计算机可读存储介质可以包括，但不限于，易失性存储器、非易失性存储器、磁存储装置和光存储装置，例如盘驱动器，磁带、CD(压缩盘)、DVD(数字多功能盘或数码视频盘)，或已知或未来发展的能够存储计算机可读介质的其它介质。
本具体实施方式部分描述的方法和处理过程可以被实现为代码和/或数据，其可以被存储在如上所述的计算机可读存储介质中。当计算机系统读取并执行存储在计算机可读存储介质上的代码和/或数据时，计算机系统可以执行实现为数据结构和代码的方法和处理过程，并且存储在计算机可读存储介质中。
此外，上述方法和处理过程可以被包括在硬件模块中。例如，硬件模块可以包括，但不限于，应用专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)、以及已知或未来发展的其它可编程逻辑器件。当启动硬件模块时，该硬件模块可以执行该硬件模块中包含的方法和处理过程。
给出本发明实施例的上述描述仅用于例示和描述。它们并非穷尽性的，也无意把本发明限制到所公开的形式。因此，对于本领域技术人员，许多修改和变型是清楚的。另外，上述公开不希望限制本发明。本发明的范围由所附的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
第一电池提升机构，可操作以从第一平台提升第一带；
第二电池提升机构，可操作以从第一平台提升第一平台上位于第一带之后的第二带；以及
控制机构，可操作以控制第一电池提升机构和第二电池提升机构，从而把第二带的前边缘放置在第二带的后边缘上。
2.根据权利要求1所述的装置，其中第二带与第一带重叠大约2毫米。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制机构还可操作以控制第一电池提升机构和第二电池提升机构，从而把第一带和第二带放置在第二平台上，其中第一带的前边缘与第二平台上放置的第三带的后边缘重叠，从而扩展包含第三带的串。
4.根据权利要求1所述的装置，其中第一电池提升机构和第二电池提升机构各自包括至少一个吸气机构，该吸气机构可操作以维持对带的吸力保持。
5.根据权利要求1所述的装置，其中第一电池提升机构把第一带提升到第一高度，以及其中第二电池提升机构把第二带提升到比第一高度更高的第二高度。
6.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制机构还可操作以把第一带和第二带放置到第二平台上，其中第二带的前边缘被放置在第一带的后边缘上。
7.根据权利要求1所述的装置，其中第二电池提升机构是静止的，以及其中第一电池提升机构朝向第二电池提升机构移动，从而把第一带放置在第二带下面。
8.根据权利要求1所述的装置，其中第一电池提升机构是静止的，以及其中第二电池提升机构朝向第一电池提升机构移动，从而把第二带放置在第一带上面。
9.根据权利要求1所述的装置，其中第一平台和第二平台对应于传送带的表面区域。
10.根据权利要求1所述的装置，其中第一平台包括一个或多个太阳能电池托盘。
11.一种用于级联太阳能电池的系统，该系统包括：
第一机械臂，被构造成至少在第一方向上移动，其中第一机械臂至少在一端包括吸盘并且被构造成向表面施加保持力；以及
第二机械臂，被构造成至少在第一方向上移动，其中第二机械臂至少在一端包括吸盘并且被构造成向表面施加保持力；
其中第一机械臂从表面提升第一太阳能电池，第二机械臂从所述表面提升第二太阳能电池，并且第一机械臂和第二机械臂使第二太阳能电池在提升的同时对准，从而与第一太阳能电池部分地重叠，以及其中第一机械臂和第二机械臂在第二太阳能电池与第一太阳能电池部分地重叠的同时把第一太阳能电池和第二太阳能电池放置在所述表面上。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述第一机械臂和第二机械臂把第一太阳能电池和第二太阳能电池放置在所述表面上，第一太阳能电池与放置在第二表面上的第三太阳能电池部分地重叠，从而扩展包括第三太阳能电池的串。
13.根据权利要求11所述的系统，其中第二机械臂还被构造成在水平方向上移动，以及其中第二机械臂在垂直方向上提升第二太阳能电池达到比第一太阳能电池更高的高度，并且使第二太阳能电池水平地朝向保持第一太阳能电池的第一机械臂移动。
14.根据权利要求11所述的系统，其中第一方向是基本垂直的；
其中第一机械臂还被构造成在基本水平的方向上移动；以及
其中第一机械臂在第一方向上把第一太阳能电池提升到低于第二太阳能电池的高度，并且把第一太阳能电池基本上水平地朝向保持第二太阳能电池的第二机械臂移动。
15.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统还包括测量模块，其测量第一机械臂和第二机械臂的移动。
16.一种方法，包括：
通过控制器启动第一电池提升机构的第一提升致动器，其中第一电池提升机构可操作以从第一平台提升第一带；
启动第二电池提升机构的第二提升致动器，其中第二电池提升机构可操作以从第一平台提升在第一平台上的第一带之后的第二带；以及
启动第一电池提升机构的第一偏移致动器或者第二电池提升机构的第二偏移致动器，从而把第二带的前边缘放置在第一带的后边缘之上。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括：
控制第一电池提升机构和第二电池提升机构的致动器，从而把第一带和第二带放置在第二平台上，其中第一带的前边缘与放置在第二平台上的第三太阳能电池的后边缘重叠，从而扩展包括第三带的串。
18.根据权利要求16所述的方法，还包括：通过第一电池提升机构或第二电池提升机构内的吸盘维持对带的吸力保持。
19.根据权利要求16所述的方法，还包括：通过第一电池提升机构把第一太阳能电池提升到第一高度，以及通过第二电池提升机构把第二太阳能电池提升到第二高度。
20.根据权利要求16所述的方法，还包括：
启动第一提升致动器和第二提升致动器，以把第一带和第二带放置在第二平台上，其中第二带的前边缘位于第一带的后边缘之上。
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