CN107393993A - 用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特征的方法和结构 - Google Patents

用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特征的方法和结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了用于连接多个太阳能电池的方法和经改进的互连件。所述方法包括：将互连件对准到具有焊盘的多个太阳能电池，其中所述互连件具有主体和从其延伸的突出部，并且其中所述突出部中的每一个具有向下凹入部，以使得所述突出部定位在太阳能电池中间的所述焊盘上方；以及通过将压紧销压在所述互连件的所述主体上来将所述互连件钉在工作表面上，以使得所述互连件突出部的下表面保持平行于所述焊盘的上表面，并且使得所述突出部中的每一个的所述凹入部平坦地接触所述焊盘。所述方法还可包括悬臂式突出部从所述主体向下延伸，从而在所述突出部下表面和所述焊盘上表面之间提供受控弹簧力。

Description

用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特征 的方法和结构
本申请是基于申请日为2013年9月23日、申请号为2013800563363(国际申请号为PCT/US2013/061231)、发明创造名称为“用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特征的方法和结构”的中国专利申请的分案申请。
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2012年9月28日提交的标题为“METHODS AND STRUCTURES FORFORMING AND IMPROVING SOLDER JOINT THICKNESS AND PLANARITY CONTROL FEATURESFOR SOLAR CELLS”(用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特征的方法和结构)的美国临时专利申请No.61/707，851的优先权，该专利申请的公开内容全文以及所有方面以引用方式并入本文。
技术领域
本文中所述主题的实施例总体涉及包括太阳能电池、光伏模块和相关联电子部件的光伏组件。更具体地讲，本发明的一个或多个实施例涉及电连接多个太阳能电池来为安装到光伏模块中作准备。
背景技术
太阳能电池是用于将太阳辐射转换为电能的众所周知的装置。可使用一个或多个互连件将若干个太阳能电池电连接在一起以形成太阳能电池阵列。可使用各种工艺和封装材料将太阳能电池阵列封装到光伏(PV)模块中。
用于改进与电连接太阳能电池有关的制造工艺的技术是有益的，因为这些工艺是标准光伏(PV)模块制作过程的本质部分。这些技术可防止太阳能电池在焊点形成期间破裂、避免焊料残留物导致污染并且改进焊点在太阳能电池上的定位精度。
发明内容
本文公开的发明中的至少一者的一个方面包括认识到，虽然将互连件与太阳能电池电连接的薄膜焊料区域可因热疲劳或其他机制的影响而失效，但可通过修改用于将互连件与太阳能电池电连接的方法和/或硬件来减小失效率。例如，在一些已知的太阳能电池阵列中，互连件可借助焊接技术电连接到太阳能电池，其中焊接技术产生楔形焊料层，该层的一部分很薄。对失效太阳能电池阵列的检查已显示，焊料层的失效似乎是源自楔形焊料层的这些薄区域。
本文公开的发明中的至少一者的一个方面包括认识到，通过在薄焊料层周围形成更厚焊料层可帮助防止该薄焊料层失效。例如，通过以更厚焊料层来环绕薄焊料层，可减少、减慢或消除可能源自同一焊料层的裂纹的生长。
根据本文公开的实施例中的至少一个，用于连接太阳能电池的方法可包括将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位，每个太阳能电池具有多个焊盘。该方法还可包括将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中第一互连件具有主体和从其延伸的突出部，并且其中突出部中的每一个具有向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。该方法还可包括通过将压紧销压在第一互连件的主体上来将第一互连件钉在工作表面上，以使得互连件突出部的下表面保持实质上平行于焊盘的上表面，并且使得突出部中的每一个的凹入部实质上平坦地接触焊盘中的一个。
在一些实施例中，用于连接太阳能电池的方法可包括将焊膏形成为液态，使其均匀地散布在互连件突出部和焊盘之间的凹入部周边周围，从而在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间形成电连接。在另一个实施例中，该方法可包括允许每个太阳能电池上的焊盘沿着两个相对边缘形成两行，每行焊盘对应于并且电耦接到太阳能电池的正电极或负电极，并且其中将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤包括将第一太阳能电池的第一电极的焊盘靠近第二太阳能电池的相对电极的焊盘定位。在又一个实施例中，将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤可包括将第一太阳能电池的焊盘靠近并且垂直于第二太阳能电池的焊盘定位。
在又一个实施例中，将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤可包括将第一太阳能电池的焊盘靠近并且平行于第二太阳能电池的焊盘定位。在一些实施例中，该方法还可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池之前，在多个焊盘上沉积焊膏。在又一个实施例中，该方法还可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池之前，在互连件突出部的下表面上预先涂敷焊膏。
在另一个实施例中，将第一互连件钉在工作表面上的步骤允许在突出部的下表面和焊盘的上表面之间形成0-1牛顿范围内的接触力。在又一个实施例中，该方法还可包括将第三太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位，其中使用第二互连件来将第三太阳能电池连接到第二太阳能电池，从而形成具有第一太阳能电池、第二太阳能电池和第三太阳能电池以及第一互连件和第二互连件的多个电连接的太阳能电池。在另外一个实施例中，该方法可包括任何数目个太阳能电池和互连件以形成电连接的太阳能电池组成的太阳能电池阵列。
用于连接多个太阳能电池的另一种方法可包括将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位，每个太阳能电池包括多个焊盘，其中将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤包括将第一太阳能电池的焊盘靠近并且垂直于第二太阳能电池的焊盘定位。该方法还可包括将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中第一互连件具有主体和从其向下延伸的悬臂式突出部，并且其中突出部中的每一个具有中心定位在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。该方法还可包括通过将压紧销压在第一互连件的主体上来将第一互连件钉在工作表面上，以使得互连件突出部的下表面保持实质上平行于焊盘的上表面，并且使得突出部中的每一个的凹入部实质上平坦地接触焊盘中的一个。该方法还可包括将焊膏形成为液态，使其均匀地散布在互连件突出部和焊盘之间的凹入部周边周围，从而在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间形成电连接。在一些实施例中，将焊膏形成为液态的步骤包括使用感应焊接将焊膏形成为液态。在其他实施例中，该方法还可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池之前，在多个焊盘上沉积焊膏。
用于连接多个太阳能电池的又一种方法可包括将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位，每个太阳能电池具有多个焊盘，其中将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤包括将第一太阳能电池的焊盘靠近并且平行于第二太阳能电池的焊盘定位。该方法还可包括将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中第一互连件具有主体和从其向下延伸的悬臂式突出部，并且其中突出部中的每一个具有中心定位在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。该方法还可包括通过向下压住第一互连件的主体来将第一互连件钉在工作表面上，以使得互连件突出部的下表面保持实质上平行于焊盘的上表面，并且使得突出部中的每一个的凹入部实质上平坦地接触焊盘中的一个。该方法还可包括将焊膏形成为液态，使其均匀地散布在互连件突出部和焊盘之间的凹入部周边周围，从而在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间形成电连接。在一些实施例中，该方法可包括将焊膏形成为液态，包括使用热焊接将焊膏形成为液态。在其他实施例中，该方法可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池之前，在互连件突出部的下表面上预先涂敷焊膏。
在一些实施例中，多个电连接的太阳能电池可包括相邻于第二太阳能电池的第一太阳能电池，每个太阳能电池具有焊盘。多个电连接的太阳能电池还可包括对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池的互连件，其中第一互连件具有主体和从主体延伸的多个突出部，并且其中突出部中的每一个具有向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。在一些实施例中，向下凹入部的高度可以为在10-50微米的范围内。在其他实施例中，突出部的厚度为在50-150微米的范围内。在其他实施例中，突出部的宽度为在2-10毫米的范围内。在其他实施例中，突出部的长度为在2-10毫米的范围内。
在一些实施例中，凹入部可以是选自圆形凹入部、椭圆形凹入部、三角形凹入部、正方形凹入部、多边形凹入部、矩形凹入部、边缘倒圆矩形凹入部、微凹凹入部、部分挖空凹入部、冲出凹入部和凹面凹入部的凹入部。在其他实施例中，互连件突出部可以是从互连件的主体向下延伸的悬臂式突出部。在其他实施例中，多个突出部从该主体的单个侧面延伸。在其他实施例中，每个太阳能电池上的焊盘沿着两个相对边缘形成两行，并且每行焊盘对应于并且电耦接到太阳能电池的正电极或负电极，并且其中第一太阳能电池的第一电极的焊盘靠近第二太阳能电池的相对电极的焊盘。
在一些实施例中，第一太阳能电池的焊盘靠近并且平行于第二太阳能电池的焊盘。在其他实施例中，第一太阳能电池的焊盘靠近并且垂直于第二太阳能电池的焊盘。在其他实施例中，可在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上沉积焊膏。在其他实施例中，可在互连件突出部的下表面上预先涂敷焊膏。
在一些实施例中，多个太阳能电池可以是选自背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池的多个太阳能电池。在其他实施例中，可将第三太阳能电池连接到第二太阳能电池，其中使用第二互连件来将第三太阳能电池连接到第二太阳能电池，从而形成具有第一太阳能电池、第二太阳能电池和第三太阳能电池以及第一互连件和第二互连件的多个电连接的太阳能电池。
根据另一个实施例，多个电连接的太阳能电池可包括相邻于第二太阳能电池的第一太阳能电池，每个太阳能电池具有焊盘，并且其中第一太阳能电池的焊盘靠近并且垂直于第二太阳能电池的焊盘。多个电连接的太阳能电池可包括对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池的第一互连件，其中第一互连件具有主体和从主体向下延伸的多个悬臂式突出部，其中突出部中的每一个包括中心定位在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。在一些实施例中，可在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上沉积焊膏。在其他实施例中，多个太阳能电池可选自背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池。
根据另一个实施例，多个电连接的太阳能电池可包括相邻于第二太阳能电池的第一太阳能电池，每个太阳能电池具有焊盘，并且其中第一太阳能电池的焊盘靠近并且平行于第二太阳能电池的焊盘。多个电连接的太阳能电池还可包括对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池的第一互连件，其中第一互连件包括主体和从主体的单个侧面向下延伸的多个悬臂式突出部，其中突出部中的每一个包括中心定位在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。在一些实施例中，可在互连件突出部的下表面上预先涂敷焊膏。在其他实施例中，多个太阳能电池可选自背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池。
在其他实施例中，用于制造互连件的方法可包括使用标准机加工工艺形成具有主体和多个突出部的互连件。该方法还可包括冲压互连件突出部的边缘以形成向下凹入部，该向下凹入部具有在凹陷区域内的上表面和在突出部的挤出区域上的下表面。该方法还可包括向突出部的下表面涂敷焊膏。在一些实施例中，可将焊膏丝网印刷到凹入部的下表面上。在其他实施例中，在将焊膏涂敷在凹入部的下表面上之后，突出部可弯曲以形成从第一互连件的主体向下延伸的悬臂式突出部。在其他实施例中，凹入部可形成为选自圆形凹入部、椭圆形凹入部、三角形凹入部、正方形凹入部、多边形凹入部、矩形凹入部、边缘倒圆矩形凹入部、微凹凹入部、部分挖空凹入部、冲出凹入部和凹面凹入部的凹入部。
附图说明
结合以下图考虑时，可通过参考具体实施方式和权利要求得到对主题的更完整理解，其中在所有这些图中，相似参照编号指代类似元件。
图1是在用于电连接多个太阳能电池的标准操作中使用的自动太阳能电池串焊机的示意性横截面表示；
图2是根据用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的多个太阳能电池的示意性平面图；
图3和图4是图2的根据用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的多个太阳能电池的示意性平面图；
图5是图4的根据用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的多个太阳能电池的示意性透视图；
图6-图8是图2-5的根据用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的互连件突出部的示意性横截面表示；
图9是根据用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的继图2-8的操作之后多个电连接的太阳能电池的示意性平面图；
图10和图11是根据实施例的多个太阳能电池的示意性平面图；
图12是图11的根据实施例的多个太阳能电池的示意性透视图；
图13-图16是图10-12的根据实施例的互连件突出部的示意性横截面表示；
图17是根据实施例的继图10-16的操作之后多个电连接的太阳能电池的示意性平面图；
图18是根据本发明另一个实施例的多个太阳能电池的示意性平面图；
图19和图20是图18的根据本发明另一个实施例的多个太阳能电池的示意性平面图；
图21是图20的根据本发明另一个实施例的多个太阳能电池的示意性透视图；
图22-图25是图18-21的根据另一个实施例的互连件突出部的示意性横截面表示；
图26是根据另一个实施例的继图18-25的操作之后多个电连接的太阳能电池的示意性平面图；
图27是根据用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的互连件的示意性透视图；
图28是图27的根据用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的互连件的示意性横截面表示；
图29是根据实施例的用于电连接多个太阳能电池的互连件的示意性透视图；
图30和图31是图29的根据实施例的互连件的示意性横截面表示；
图32是根据另一个实施例的用于电连接太阳能电池的互连件的示意性平面图；
图33是根据又一个实施例的用于电连接太阳能电池的互连件的示意性平面图；
图34和图35是图33的根据又一个实施例的互连件的示意性横截面表示；
图36是根据另外一个实施例的用于电连接太阳能电池的互连件的示意性平面图；
图37是根据实施例的用于电连接太阳能电池的不同互连件突出部的示意性透视图；以及
图38是根据实施例的用于电连接太阳能电池的不同互连件突出部的横截面表示；
图39-图42是示出根据实施例的电连接太阳能电池的方法的流程图。
具体实施方式
以下具体实施方式本质上仅为示例性，并且并非意图限制本主题的实施例或这些实施例的应用和使用。如本文中所使用，词语“示例性”意思是“充当例子、示例或图解”。未必将本文中描述为示例性的任一实施方案理解为是比其他实施方案优选或有利。此外，并非意图受限于前述技术领域、背景技术、发明内容或以下具体实施方式中呈现的任一所表达或所暗示理论。
此外，以下描述中还可仅为了参考的目的而使用某些术语，因此这些术语并非意图进行限制。例如，诸如“上部”、“中间”、和“下部”的术语是指附图中提供参考的方向。诸如“正面”和“背面”的术语描述在一致但任意的参照系内组件的某些部分的取向和/或位置，通过参考描述所讨论组件的文字和相关的附图可以清楚地了解这些取向和/或位置。此类术语可以包括上面具体提及的词语、它们的衍生词语以及类似意义的词语。类似地，术语“第一”、“第二”和其他这些涉及结构的数字术语并不暗示顺序或次序，除非上下文明确指示。
下文公开了用于连接太阳能电池的方法、系统和硬件。
图1示出在电连接多个太阳能电池的标准工艺中使用的已知自动太阳能电池串焊机。自动太阳能电池串焊机100可包括：外壳130，其用于容纳电连接多个太阳能电池所需的不同设备；传送机132，其用于装载131、处理和卸载133多个太阳能电池；焊膏涂敷器134，其具有用于在第一太阳能电池102和第二太阳能电池104上分配焊膏116的分配器管136；视觉检查系统138，其用于检查焊膏116完整性；机械臂140，其用于将互连件120定位在第三太阳能电池105和第四太阳能电池106的焊盘上；以及一组压紧销150，其用于将互连件120向下钉到第五太阳能电池107和第六太阳能电池108的焊盘，其中压紧销150还包括焊接机构152以将焊膏116加热成液态117。在操作期间以及在焊接过程之后，使焊膏117冷却并形成焊点118。作为使用以上设备进行处理的结果，形成了多个电连接的太阳能电池110。多个太阳能电池110可由传送机132从外壳130卸载133。
图2-5示出用于电连接多个太阳能电池的标准工艺中的操作。操作包括将第一太阳能电池102相邻于第二太阳能电池104定位，每个太阳能电池具有多个正焊盘112和负焊盘114，其中焊盘112,114中的每一个适于接纳焊膏116。可在涂敷焊膏116之前使用相机和对准卡盘来对准多个太阳能电池103。操作还可包括放置互连件120使其与第一太阳能电池102的焊盘112和第二太阳能电池104的焊盘114对准。互连件120具有主体122和定位在焊盘112,114上方的突出部124，如图3所示。操作还可包括将一组压紧销150定位在突出部124上方,以便为在突出部124上施加接触力作准备，如图4和图5所示，其中图5绘出图4的示意性透视图。
图6-8示出延续用于电连接多个太阳能电池的标准工艺的互连件突出部的横截面表示。为清楚起见，仅示出单个互连件突出部120、第二太阳能电池104、压紧销150和工作表面142，其中下文所论述的操作适用于上述所有类似结构。
操作还可包括在互连件突出部124上方对准压紧销150，其中突出部124具有定位在第二太阳能电池104的焊盘上表面119上方的下表面129。可将焊膏116设置在突出部下表面129和焊盘上表面119之间，其中工作距离190将下表面129与上表面119分开。
操作还可包括使压紧销在向下方向154降低，使突出部下表面129钉到焊盘上表面119上。压紧销150可用于将热156传导到焊膏116上，从而将焊膏116加热为液态117。当焊膏处于液态117时，压紧销150产生的接触力可进一步将互连件突出部下表面129钉到焊盘上表面119，其中突出部124以楔形向下弯曲，接触太阳能电池104，如图7所示。
操作还包括使焊膏117冷却，从而形成焊点118。在标准操作方法的一些变型中，使用标准焊接工艺来将焊膏形成为液态117。压紧销150产生的作用在互连件突出部124上的接触力通过使压紧销150在向上方向155升高而释放，如图8所示。
图9示出在执行图2-8中所述标准工艺之后的多个电连接的太阳能电池。多个电连接的太阳能电池110包括第一太阳能电池102和第二太阳能电池104，具有主体122和突出部124的互连件120通过焊点118电连接太阳能电池102,104两者。
上述电连接太阳能电池的标准方法形成薄焊点，并且可产生楔形焊点。参见图7和图8，处于液态117的焊膏可在突出部124的下表面129和焊盘114的上表面119之间不均匀流动，使得所形成的焊点118可以是薄焊点。薄焊点可无力抵抗机械应变、可具有短热疲劳寿命，并且因此而较均匀形成的焊点更加频繁地易于失效。由于焊膏在熔融时具有相对低的粘度，因此其通常不单独用作结构缝。
对上述自动太阳能电池串焊机100来说，在上述标准工艺期间，以可重复的小间隙和平坦度公差快速处理和固持零件也是具有挑战性的。由于压紧销150直接作用于互连件突出部124并且在每个焊盘112,114上方，因此压紧销150接触力或对准的细微变化可导致各种缺陷。
例如，如果压紧销150产生的接触力很低，则焊膏116,117中的空间或气泡可最终在焊点118内形成微空隙。微空隙可增加焊点的电阻，从而减小从太阳能电池收集的总电流。过高的接触力可增加焊盘112,114上的接触压力，从而导致焊盘破裂并且损坏太阳能电池。替代技术包括在压紧销150、互连件突出部120和焊盘112,114之间采取手动对准。然而，对于更窄或更小的突出部，操作人员可能不再能够将压紧销精确并且可重复地定位到所需公差，因此需要更昂贵的高级对准工具。
由于压紧销150需要对销顶端的精细对准控制、精巧并且受控的压紧力和频繁清洁，因此需要在光伏(PV)模块制造中使用经改进的解决方案。替代解决方案可包括改动自动化工具以保持零件的严格对准、受控接触力和平坦度。此解决方案可导致吞吐量出现明显瓶颈，并且需要复杂的处理机构，这将花费额外资金。
图10-12示出电连接多个太阳能电池的方法。该方法可包括将第一太阳能电池202相邻于第二太阳能电池204定位，每个太阳能电池具有多个焊盘212,214，并且将第一太阳能电池202的焊盘212靠近并且垂直于第二太阳能电池204的焊盘214定位。第一太阳能电池202和第二太阳能电池204的对准类似于图2的标准操作中的第一太阳能电池102和第二太阳能电池104的对准。
该方法还可包括将第一互连件220对准到第一太阳能电池202和第二太阳能电池204，其中第一互连件220具有主体222和从其延伸的突出部224，并且其中突出部中的每一个具有向下凹入部226，以使得突出部224定位在第一太阳能电池202和第二太阳能电池204两者的正焊盘212和负焊盘214上方，如图10所示。该方法还可包括将一组压紧销250定位在突出部224上方，以便为在互连件主体222上施加接触力作准备，如图11和图12所示，其中图12绘出图11的示意性透视图。
参见图13-16，其示出延续图10-12的用于电连接多个太阳能电池的方法的互连件突出部的横截面表示。类似于上文所述，仅示出单个互连件突出部220、第二太阳能电池204、压紧销250和工作表面242，其中下文所论述的操作适用于上述所有类似结构。
该方法还可包括在互连件主体222上方对准压紧销250，其中互连件突出部下表面229平行于太阳能电池204的焊盘上表面219定位，如图13所示。在一些实施例中，互连件突出部可稍微成角度，诸如在图14中那样，其中互连件突出部是从第一互连件220的主体向下延伸的悬臂式突出部225。第一工作距离280,282可将主体222与工作表面242分开，并且第二工作距离290,292可将突出部224,225与焊盘上表面219分开。
该方法还可包括通过将压紧销250在向下方向254降低，使压紧销250压在主体222上，来将第一互连件220钉在工作表面242上，以使得突出部下表面229保持实质上平行于焊盘上表面219，并且使得凹入部226实质上平坦地接触焊盘上表面219，如图15所示。该方法还可包括使用压紧销250来传导热256以将焊膏216形成为液态217。
在一些实施例中，可使用任何标准焊接工艺(诸如热焊接或感应焊接)来形成处于液态217的焊膏。当焊膏处于液态217时，突出部224,225可为在第三工作距离294处，其中压紧销250产生的接触力可进一步允许互连件突出部224,225朝向太阳能电池204向下移动。
如图15所示，随着下表面229向下移动，焊膏217向外挤压，从而在下表面229的周边周围形成增厚区域。使用此过程，焊膏217的此增厚区域可大部分、实质上或连续与直接设置在太阳能电池204下表面229和上表面219之间的焊膏217的薄得多的部分的周边接触。这样，在冷却后，所产生的增厚焊料可提供材料源以流入在疲劳产生的形变期间形成的滑移面中，从而抑制直接位于太阳能电池204下表面229和上表面219之间的经冷却焊料层的薄部分的裂纹生长。在凹陷部分226在下表面229处为圆形的实施例中，焊膏217的增厚区域可以是大致圆环形或环形。在资源部分226的下表面229具有不同形状(诸如，正方形、矩形、星形)的其他实施例中，液体焊膏217可在与这些形状相关联的轮廓周围流动，从而还在下表面229的对应形状周围形成焊膏217的大部分、实质上或连续增厚区域。
该方法还可包括使焊膏217冷却从而形成焊点218，类似于上文所述。该方法可包括通过使压紧销250在向上方向255升高来释放在压紧销250和互连件主体222之间的接触力，其中突出部224,225距离焊盘上表面219第四工作距离296，如图16所示。
在其他实施例中，图14的互连件突出部225在互连件220的主体222通过压紧销250压在工作表面242上的过程中提供受控弹簧力，从而最小化第三工作距离。在其他实施例中，与上述标准方法的压紧销150产生的接触力相比，悬臂突出部225提供更精细的压紧力，从而防止焊盘破裂和太阳能电池204损坏。在其他实施例中，减小悬臂突出部225的尺寸可提供抵抗焊盘上表面219上的接触应力的挠性，从而也防止太阳能电池破裂。在其他实施例中，将压紧销250钉在互连件220的主体222上允许在突出部下表面229和焊盘上表面219之间形成0-1.0牛顿范围内的接触力。在其他实施例中，向下凹入部226的深度限定了焊料弯月面，其中向下凹入部226控制助焊剂的扩散。
图17示出在执行图10-16的方法之后的多个电连接的太阳能电池的示意性透视图。多个电连接的太阳能电池210包括第一太阳能电池202和第二太阳能电池204，具有主体222和突出部224的互连件220通过焊点218电连接太阳能电池202,204两者。在另一个实施例中，电连接多个太阳能电池210包括电连接选自背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池的多个太阳能电池210。
参见图18-21，其示出电连接多个太阳能电池的其他方法。这些方法的一些实施例可包括将第一太阳能电池302相邻于第二太阳能电池304定位，每个太阳能电池具有多个正焊盘312和负焊盘214。该方法还可包括将第一太阳能电池302的焊盘312靠近并且平行于第二太阳能电池304的焊盘314定位。在一些实施例中，可在涂敷焊膏316之前使用相机和对准卡盘来对准多个太阳能电池303。该方法还可包括将第一互连件320对准到第一太阳能电池302和第二太阳能电池304，其中第一互连件具有主体322和悬臂式突出部324，突出部324中的每一个具有中心定位在突出部边缘附近的向下凹入部326，如图19所示。该方法还可包括将一组压紧销350定位在主体322上方，以便为在主体322上施加接触力作准备，如图20和图21所示，其中图21绘出图20的示意性透视图。
图22-25示出延续图18-21的电连接太阳能电池的方法的互连件突出部的横截面表示。类似于上文所述，仅示出单个互连件突出部320、第二太阳能电池304、压紧销350和工作表面342，其中下文所论述的操作适用于上述所有类似结构。该方法还可包括在互连件主体322上方对准压紧销350，其中互连件突出部下表面329平行于焊盘上表面319定位，如图22所示。在一些实施例中，互连件突出部可稍微成角度，诸如在图23中那样，其中互连件突出部是从第一互连件320的主体向下延伸的悬臂式突出部325。如上所述，第一工作距离380,382可将主体322与工作表面342分开，并且第二工作距离390,392可将突出部324,325与焊盘上表面319分开。
该方法还可包括通过将压紧销350在向下方向354降低，使压紧销350压在主体322上，来将第一互连件320钉在工作表面342上，以使得突出部下表面329保持实质上平行于焊盘上表面319，并且使得凹入部326实质上平坦地接触焊盘上表面219，如图24所示。该方法还可包括使用压紧销350来传导热356以将预先形成的焊膏316熔化成液态317。
在类似于上文所述的一些实施例中，可使用任何标准焊接工艺(诸如热焊接或感应焊接)来形成处于液态317的焊膏。当焊膏处于液态317时，突出部224,225可在第三工作距离394处，其中压紧销350产生的接触力可进一步允许向下凹入部326与太阳能电池204接触。该方法还可包括使焊膏317冷却从而形成焊点318。该方法还可包括通过使压紧销350在向上方向355升高来释放在压紧销350和互连件主体322之间的接触力，其中突出部324,325距离焊盘上表面319第四工作距离396，如图25所示。
在一些实施例中，图23的互连件突出部325在互连件320的主体322通过压紧销250压在工作表面342上的过程中提供受控弹簧力，从而最小化第三工作距离394，类似于上文所述。在其他实施例中，与上述标准方法的压紧销150产生的接触力相比，悬臂突出部325提供更精细的压紧力，从而防止焊盘破裂和太阳能电池304损坏。在其他实施例中，减小悬臂突出部325的尺寸可提供抵抗焊盘上表面319上的接触应力的挠性，从而也防止太阳能电池破裂。在其他实施例中，将压紧销350钉在互连件320的主体322上允许在突出部下表面329和焊盘上表面319之间形成0-1.0牛顿范围内的接触力。在其他实施例中，向下凹入部326的深度限定了焊料弯月面，其中向下凹入部326控制助焊剂的扩散。
图26示出在执行图18-25的方法之后的多个电连接的太阳能电池的示意性透视图。多个电连接的太阳能电池310可包括第一太阳能电池302和第二太阳能电池304，具有主体322和突出部324的互连件320通过焊点318电连接太阳能电池302,304两者。在其他实施例中，连接多个太阳能电池310包括连接选自背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池的多个太阳能电池310。
参见图27和图28，其示出在电连接多个太阳能电池的标准工艺中使用的互连件。互连件120可包括主体122和多个突出部124。
图29示出在图2-17的电连接多个太阳能电池的方法中使用的互连件。在一些实施例中，该互连件可具有在50-200毫米范围内的长度261和在5-20毫米范围内的宽度269。在其他实施例中，该互连件可由选自铜、银、金和铝的金属制成。在一个实施例中，该互连件可具有镍或锡的薄涂层。互连件220包括主体222和从主体延伸的多个突出部224，并且其中突出部中的每一个具有向下凹入部226。在一个实施例中，突出部224的宽度260可以为在2-10毫米的范围内，并且该突出部的长度262可以为在2-10毫米的范围内。在其他实施例中，突出部263之间的距离可以为在5-50毫米的范围内。
参见图30和图31，其示出图29的互连件突出部的横截面表示。图30示出根据图13的实施例的具有突出部224的互连件220，并且图31示出根据图14的实施例的具有突出部225的互连件220。在一些实施例中，互连件可具有在50-150微米范围内的厚度268，并且互连件突出部可具有在50-150微米范围内的厚度264。在其他实施例中，凹入部的宽度267可以为在2-10毫米的范围内。在其他实施例中，凹入部可具有在10-50微米范围内的上部空腔厚度265和在10-50微米范围内的下部厚度266。
图32示出图29-31的互连件的实施例。互连件270可具有主体272、突出部274、向下凹入部276和浮雕特征278。在一些环境中，互连件270可以是用于电连接由SunPower制造的太阳能电池的互连件。在其他实施例中，互连件270可用于电连接选自背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池的多个太阳能电池。
参见图33，其示出在图18的电连接多个太阳能电池的方法中使用的互连件。在一个实施例中，互连件320可具有在50-200毫米范围内的长度361和在8-20毫米范围内的宽度369。在其他实施例中，互连件320可由选自铜、银、金和铝的金属制成。在一个实施例中，该互连件可具有镍或锡的薄涂层。互连件320包括主体322和从主体322延伸的多个突出部324，并且其中突出部324中的每一个具有向下凹入部326。
在一些实施例中，突出部324的宽度360可以为在2-10毫米的范围内，并且该突出部的长度362可以为在2-10毫米的范围内。在其他实施例中，突出部363之间的距离可以为在5-50毫米的范围内。
参见图34和图35，其示出图33的互连件突出部的横截面表示。图30示出根据图22的实施例的具有突出部324的互连件320，并且图23示出根据图14的实施例的具有突出部325的互连件320。在一些实施例中，互连件320可具有在50-150微米范围内的厚度368，并且互连件320突出部324可具有在50-150微米范围内的厚度364。在其他实施例中，凹入部326的宽度367可以为在2-10毫米的范围内。在其他实施例中，凹入部326可具有在10-50微米范围内的上部空腔厚度365和在10-50微米范围内的下部厚度366。
图36示出图33-35的互连件的实施例。互连件370可具有主体372、突出部374,379、挤出特征375、向下凹入部376、浮雕特征377和对准特征378。在一些环境中，互连件370可以是用于电连接由SunPower 制造的太阳能电池的互连件。在其他实施例中，互连件370可用于电连接选自背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池的多个太阳能电池。
图37示出根据上述发明的实施例的示意性透视图。在一些实施例中，向下凹入部226,326可以是圆形凹入部400、椭圆形凹入部402、三角形凹入部404、正方形凹入部406、多边形凹入部408、矩形凹入部410和边缘倒圆矩形凹入部412。在其他实施例中，突出部224,324可改为在突出部224,324的下表面上具有挤出部414，在后面的图38的434中也如此。
参见图38，其示出图37的多个向下凹入部的横截面表示。在一些实施例中，向下凹入部226,326可以是部分挖空凹入部420、整齐挖空凹入部422、微凹凹入部424、凹面凹入部426、正方形或矩形凹入部428、部分挖空边缘倒圆矩形凹入部430和边缘倒圆矩形凹入部432。在其他实施例中，突出部224,324可改为在突出部224,324的下表面上具有挤出部434。
图39示出用于电连接多个太阳能电池的方法的实施例的流程图。如上所述，第一操作500可包括提供第一太阳能电池202和第二太阳能电池204。第二操作502可包括将第一太阳能电池202相邻于第二太阳能电池204定位，每个太阳能电池具有多个焊盘212,214。第三操作504可包括将第一互连件220对准到第一太阳能电池202和第二太阳能电池204，其中第一互连件220具有主体222和从其延伸的突出部224，并且其中突出部224中的每一个具有向下凹入部226，以使得突出部224的下表面229定位在第一太阳能电池202和第二太阳能电池204两者的焊盘212,214的上表面219上方。最后操作506可包括通过将压紧销250压在第一互连件220的主体222上来将第一互连件220钉在工作表面242上，以使得互连件突出部224的下表面229保持实质上平行于焊盘212,214的上表面219，并且使得突出部224中的每一个的凹入部226实质上平坦地接触焊盘212,214中的一个。在一些实施例中，最后操作506可包括以足够的力向下压主体222以导致液体焊料从凹入部226的下表面朝向凹入部226的周边向外流动，从而收集在凹入部226的下表面周边周围的第二层焊料中。
参见图40，其示出用于电连接多个太阳能电池的另一个实施例的流程图。第一操作510可包括提供第一太阳能电池202和第二太阳能电池204。第二操作512可包括将第一太阳能电池202相邻于第二太阳能电池204定位，每个太阳能电池具有沿着两个相对边缘沿形成两行的多个焊盘212,214，并且每行焊盘212,214对应于并且电耦接到太阳能电池202,204的正电极或负电极，并且其中第一太阳能电池202的第一电极的焊盘212靠近第二太阳能电池204的相对电极的焊盘214定位。第三操作514可包括将第一互连件220对准到第一太阳能电池202和第二太阳能电池204，其中第一互连件220具有主体222和从其延伸的突出部224，并且其中突出部224中的每一个具有向下凹入部226，以使得突出部226的下表面219定位在第一太阳能电池202和第二太阳能电池204两者的焊盘212,214的上表面319上方。第四操作516可包括通过将压紧销250压在第一互连件220的主体222上来将第一互连件220钉在工作表面242上，以使得互连件突出部224的下表面229保持实质上平行于焊盘212,214的上表面219，并且使得突出部224中的每一个的凹入部实质上平坦地接触焊盘212,214中的一个。最后操作518可包括将焊膏216形成为液态217，使其均匀地散布在互连件突出部224和焊盘212,214之间的凹入部226周围，从而在第一太阳能电池202和第二太阳能电池204之间形成电连接。另外，如上文关于操作506所述，最后操作518可包括以足够的力向下压主体222以导致液体焊料从凹入部226的下表面朝向凹入部226的周边向外流动，从而收集在凹入部226的下表面周边周围的第二层焊料中。
图41示出用于电连接多个太阳能电池的又一个实施例的流程图。如上所述，第一操作520可包括提供第一太阳能电池202和第二太阳能电池204。第二操作522可包括将第一太阳能电池202相邻于第二太阳能电池204定位，每个太阳能电池具有多个焊盘212,214，其中第一太阳能电池202的焊盘212靠近并且垂直于第二太阳能电池204的焊盘214定位。第三操作524可包括将第一互连件220对准到第一太阳能电池202和第二太阳能电池204，其中第一互连件220具有主体222和从其向下延伸的悬臂式突出部225，并且其中突出部225中的每一个具有中心定位在突出部225边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部226，以使得突出部225的下表面229定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘212,214的上表面219上方。第四操作526可包括通过向下压第一互连件220的主体222来将第一互连件220钉在工作表面242上，以使得互连件突出部225的下表面229保持实质上平行于焊盘212,214的上表面219，并且使得突出部225中的每一个的凹入部226实质上平坦地接触焊盘212,214中的一个。最后操作528可包括将焊膏217形成为液态，使其均匀地散布在互连件突出部225和焊盘212,214之间的凹入部226周围，从而在第一太阳能电池202和第二太阳能电池204之间形成电连接。在一个实施例中，悬臂式突出部225可替代地是上述互连件突出部224。另外，如上文关于操作506所述，最后操作528可包括以足够的力向下压主体222以导致液体焊料从凹入部226的下表面朝向凹入部226的周边向外流动，从而收集在凹入部226的下表面周边周围的第二层焊料中。
参见图42，其示出用于电连接多个太阳能电池的又一个实施例的流程图。第一操作530可包括提供第一太阳能电池302和第二太阳能电池304。第二操作532可包括将第一太阳能电池302相邻于第二太阳能电池304定位，每个太阳能电池具有多个焊盘312,314，其中第一太阳能电池302的焊盘312靠近并且平行于第二太阳能电池304的焊盘314定位。第三操作534可包括将第一互连件320对准到第一太阳能电池302和第二太阳能电池304，其中第一互连件320具有主体322和从其向下延伸的悬臂式突出部325，并且其中突出部325中的每一个具有中心定位在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部326，以使得突出部325的下表面329定位在第一太阳能电池302和第二太阳能电池304两者的焊盘312,314的上表面319上方。第四操作534可包括通过将压紧销350压在第一互连件320的主体322上来将第一互连件320钉在工作表面342上，以使得互连件突出部325的下表面329保持实质上平行于焊盘312,314的上表面319，并且使得突出部325中的每一个的凹入部226实质上平坦地接触焊盘312,314中的一个。最后操作538可包括将焊膏形成为液态317，使其均匀地散布在互连件突出部325和焊盘312,314之间的凹入部326周围，从而在第一太阳能电池302和第二太阳能电池304之间形成电连接。在一个实施例中，悬臂式突出部325可替代地是上述互连件突出部324。另外，如上文关于操作506所述，最后操作538可包括以足够的力向下压主体222以导致液体焊料从凹入部226的下表面朝向凹入部226的周边向外流动，从而收集在凹入部226的下表面周边周围的第二层焊料中。
虽然已在前述具体实施方式中呈现至少一个示例性实施例，但应了解，存在大量变型。还应了解，本文中所述示例性实施例并非意图以任何方式限制要求保护的主题的范围、适用性或配置。相反，前述具体实施方式将向所属领域的技术人员提供用于实施所述实施例的方便路线图。应当理解，可在不脱离由权利要求限定的范围的前提下对元件的功能和布置作出各种改变，在提出此专利申请时，权利要求包括已知等效内容和可预知等效内容。

Claims (19)

1.一种太阳能发电系统，包括：
第一太阳能电池；
第二太阳能电池，其与第一太阳能电池相邻，第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每一个具有多个焊盘；以及
互连件，其与第一太阳能电池和第二太阳能电池对准，所述互连件具有主体和从主体延伸的多个突出部，每个突出部具有从第一太阳能电池或第二太阳能电池向下延伸的向下凹入部，
其中，所述突出部的下表面定位在所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池两者的所述焊盘的对应上表面上方并且与其耦接。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，还包括：在向下凹入部的周边周围的互连件突出部和对应焊盘之间形成的焊点，从而在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间形成电连接。
3.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述向下凹入部包括第一向下的表面和凸起，该凸起具有与第一向下的表面分隔开的第二向下的表面。
4.根据权利要求3所述的太阳能发电系统，其中第一向下的表面在第二向下的表面周边周围延伸。
5.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述突出部的下表面与所述焊盘的对应上表面实质上平行。
6.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述多个突出部从所述互连件的主体的的单个侧面延伸。
7.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述多个突出部从所述互连件的主体的两个相对侧面延伸。
8.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中第一太阳能电池的焊盘靠近并且实质上平行于第二太阳能电池的焊盘。
9.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中第一太阳能电池的焊盘靠近并且实质上垂直于第二太阳能电池的焊盘。
10.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述向下凹入部的高度处在大约10至大约50微米的范围内。
11.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中第一太阳能电池包括背接触式太阳能电池、前接触式太阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池中的一个。
12.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述向下凹入部包括圆形凹入部、椭圆形凹入部、三角形凹入部、正方形凹入部、多边形凹入部、矩形凹入部、边缘倒圆矩形凹入部、微凹凹入部、部分挖空凹入部、冲出凹入部和凹面凹入部中的至少一个。
13.根据权利要求1所述的太阳能发电系统，其中所述突出部包括从互连件的主体向下延伸的悬臂式突出部。
14.一种太阳能发电系统，包括：
第一太阳能电池，具有多个焊盘；
互连件，具有多个突出部，每个突出部具有第一向下的表面和凸起，该凸起具有与第一向下的表面分隔开的第二向下的表面；
多个焊点，其将互连件耦接到第一太阳能电池，每个焊点形成在第二向下的表面周边周围的互连件突出部和第一太阳能电池的对应焊盘之间。
15.根据权利要求14所述的太阳能发电系统，还包括第二太阳能电池，其在所述互连件的与第一太阳能电池相对的一侧上与互连件耦接。
16.根据权利要求14所述的太阳能发电系统，还包括第二太阳能电池，其在所述互连件的与第一太阳能电池同一侧上与互连件耦接。
17.根据权利要求14所述的太阳能发电系统，其中第一向下的表面在第二向下的表面的周边周围延伸。
18.根据权利要求14所述的太阳能发电系统，其中第一向下的表面与第二向下的表面平行。
19.一种太阳能发电系统，包括：
第一太阳能电池；
第二太阳能电池，第一太阳能电池和第二太阳能电池中的每一个均具有多个焊盘；以及
互连件，其与第一太阳能电池和第二太阳能电池耦接，所述互连件包括用于在互连件的一部分和第一太阳能电池或第二太阳能电池的对应焊盘之间限定环形焊点的限定元件；以及
环形焊点，其形成在限定元件周边周围以形成第一太阳能电池和第二太阳能点之间的电连接。
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