CN107851673A - 具有中央互连的太阳能模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种太阳能模块(1)，包括至少两个太阳能电池单元(3，5)，其中，所述太阳能电池单元(3，5)中的每一个都包括上端(21)、位于所述上端(21)对面的下端(23)、两个相对的侧端(25，27)以及至少一条母线(11，13)，所述至少一条母线从所述太阳能电池单元(3，5)的所述第一侧端(25)延伸至所述相对的第二侧端(27)，其中，所述太阳能电池单元(3，5)的至少一个指状部(7，9)与所述母线(11，13)进行电接触，其中，至少一个第一太阳能电池单元(3)的至少一条第一母线(11)被安排在第一侧端(25)处，所述第一侧端位于被安排或可以被安排在所述第一太阳能电池单元附近的至少一个第二太阳能电池单元(5)的第二侧端(27)对面，所述至少一条第一母线在距所述至少一个第一太阳能电池单元(3)的所述上端(21)的第一距离处，并且所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的至少一条第二母线(13)被安排在所述第二侧端(27)处、在距所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的所述上端(21)的第二距离处，其中，所述第一距离与所述第二距离不相同，并且因此，所述太阳能电池单元(3，5)的所述母线(11，13)相对于彼此偏移地安排在所述太阳能电池单元(3，5)的所述侧端(25，27)处。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能模块，所述太阳能模块包括至少两个太阳能电池单元，其中，所述太阳能电池单元中的每一个都包括上端、位于所述上端对面的下端、两个相对的侧端、以及至少一条母线，所述至少一条母线从所述太阳能电池单元的所述第一侧端延伸至所述相对的第二侧端，其中，所述太阳能电池单元的至少一个指状部与所述母线进行电接触。
背景技术
响应于曝光，单独的太阳能电池单元仅传递很小的电流和电压。因此，这些单独的太阳能电池单元通常互连以形成太阳能模块，所述太阳能模块能够传递期望的电压和电流。为此，例如，多个太阳能电池单元被串联连接，其中，采用了在太阳能电池单元之间构成电气连接的电池单元连接器。在太阳能模块中，为了将串联连接的太阳能电池单元串并联连接起来，另外采用了交叉连接器，其中，用于并联连接的交叉连接器通常被安排在太阳能电池单元串的端部处。
尤其是，具有或不具有附加金属或合金涂层的金属带(例如，铜带)被用作电池单元连接器和交叉连接器。对于有待电气连接的两个太阳能电池单元串之间的每个连接，这种类型的金属带被提供为分离的交叉连接器。然后，电池单元连接器本身被焊接至交叉连接器，其中，电池单元连接器必须以准确的定位被安排在交叉连接器上，以便实现期望的电气互连。在交叉连接器被安排在串端处的情况下，这可以以相对无问题的方式来实现，因为在以相互平行的偏移来构造的太阳能电池单元串上的单独电池单元连接器被安排成具有很大的相互间隙。
为了增加太阳能电池单元的效率，已经开发了后触式太阳能电池单元，其中，减少了与金属导体(母线)以及焊接至所述金属导体的铜带相关联的前侧遮挡。然而，还较难以将这些电池单元串联连接，因为必须在后侧上相邻地形成两种极性的触点。因此，在不与具有另一种对应极性的表面形成短路的情况下，难以将金属连接元件从一个电池单元路由至另一个电池单元。
为了例如借助于“带技术(strip technology)”来解决此问题，已经采用了使用铜带的常规桁条技术(stringer technique)。在这种情况下，接触图案必须被非对称地应用到太阳能电池单元的背侧上，以便允许在电池单元之间对带进行线性路由，从而使得一个电池单元的发射极触点可以连接至下一个电池单元的基极触点。
尽管铜带呈非对称安排，但是尚未关于两个太阳能电池单元的母线的相互相对安排而调整总体电池单元设计，以便改善对太阳能电池单元的互连。带技术仅涉及在对应电池单元上形成触点，其中，太阳能电池单元的电池单元设计不取决于另外的太阳能电池单元的电池单元设计。
在替代性薄膜技术中，背侧teflar箔被涂覆有铜箔，其中，连接路径通过蚀刻来形成并且然后被涂覆有阻焊掩模。
然而，现代太阳能电池单元的高效率还具有以下缺点：高电池单元电流经由电阻器从一个电池单元路由至下一个电池单元，由此导致很高的欧姆功率损耗。
因此，横向于电流传导方向对太阳能电池单进行的二等分连同对所产生的半电池单元的串联连接是已知的，从而使得电压加倍并且电流强度减半。这产生了四分之一的功率损耗减少。这种类型的电池单元设计被描述为半切(half-cut)电池单元。
同样已证明有利的是，不仅太阳能电池单元本身以半切电池单元的形式来构造，而且可替代地或另外地，串联连接的太阳能电池单元串借助于交叉连接器(中央互连)被构造有中央并联连接。
太阳能电池单元的中央互连是有问题的，因为构成电导体的金属带必须被准确地施加到交叉连接器上。如以上已经描述的，迄今，对太阳能电池单元串的并联连接总是在串端处完成，从而使得并联连接的太阳能电池单元的电池单元连接器被安排有很大的相互间隙。对于中央互连，情况不是如此。在这种类型的中央互连中，当连接太阳能电池单元的母线的指状部准确相对时，焊条也将准确相对。目前，使焊条可靠、自动地沉积在交叉连接器上是不可能的。
发明内容
因此，本发明的目的是公开一种克服现有技术的缺点的器件。具体地，公开了一种器件，所述器件允许在自动化过程中以高度可靠性和低成本对太阳能模块进行中央互连。
实现了此目标，其中，至少一个第一太阳能电池单元的至少一条第一母线被安排在第一侧端处，所述第一侧端位于被安排或可以被安排在所述第一太阳能电池单元附近的至少一个第二太阳能电池单元的第二侧端相对面，所述至少一条第一母线在距所述至少一个第一太阳能电池单元的所述上端的第一距离处，并且所述至少一个第二太阳能电池单元的至少一条第二母线被安排在所述第二侧端处、在距所述至少一个第二太阳能电池单元的所述上端的第二距离处，其中，所述第一距离与所述第二距离不相同，从而使得所述太阳能电池单元的所述母线的端点相对于彼此偏移地安排在所述太阳能电池单元的所述侧端处。
根据本发明，太阳能电池单元的母线的端点因此相对于太阳能电池单元的侧端以相互偏移的安排来构造。因此，被接合到母线上的电导体不相对，而是相互偏移，从而使得每个电导体都可以在自动化过程中相对于交叉连接器被准确地定位。
明显的是，术语上端、下端以及第一和第二侧端仅仅是为了更好地理解本发明而提供的。上端自然可以是下端，并且以相同的方式，第二侧端可以是第一侧端，并且反之亦然。
根据本发明，因此可以提出，所述至少一个第一太阳能电池单元的所有所述母线距所述至少一个第一太阳能电池单元的所述上端的距离被安排成与所述至少一个第二太阳能电池单元的所有所述母线距所述至少一个第二太阳能电池单元的所述上端的距离不同。
虽然根据现有技术，包括至少一条母线的太阳能电池单元是已知的，但是太阳能电池单元的指状部与多于一条母线接合的实施例也是已知的。根据本发明，如果第一和第二太阳能电池单元的所有母线都以相互偏移的安排来构造，则是有利的。
还可以提出的是，所述至少一条第一母线和所述至少一条第二母线可借助于电气连接元件而连接或被连接，具体为借助于呈焊条形式的电气连接元件。
在根据本发明的一个示例性实施例中，还可以提出的是，母线以一件式安排来构造或与电气连接元件整体构造，或者例如，焊接条同时构成母线。
在根据本发明的一个示例性实施例中，还可能有利的是，至少一个或恰好一个交叉连接器被提供用于所述至少一个第一太阳能电池单元与所述至少一个第二太阳能电池单元的并联电气连接，其中，所述交叉连接器可以被安排或被安排在所述至少一个第一太阳能电池单元与所述至少一个第二太阳能电池单元之间，其中，具体地，所述至少一条第一母线和所述至少一条第二母线的所述电气连接元件可电气连接或被电气连接至所述交叉连接器。
在这种实施例形式中，可以实现制造成本的最佳降低。具体地，有可能使用单个交叉连接器来形成第一和第二太阳能电池单元的并联电路连接。
可以提出的是，至少一个第三太阳能电池单元和至少一个第四电池单元被包括，其中，所述至少一个第三太阳能电池单元的第二侧端被安排成与所述至少一个第一太阳能电池单元的所述第一侧端相对，并且其中，所述至少一个第四太阳能电池单元的第一侧端被安排成与所述至少一个第二太阳能电池单元的所述第二侧端相对，从而使得具体地具有中央互连的太阳能电池单元串被提供或可以被提供。
这种类型的中央互连有利地提供了最优的欧姆电阻。
还可以提出的是，交叉连接器将所述至少一个第一太阳能电池单元与所述至少一个第二太阳能电池单元并联连接。
根据本发明的一种实施例形式，所述太阳能模块的所述太阳能电池单元被安排呈串构型，其中，每个太阳能电池单元的从所述第一侧端至所述第二侧端测得的宽度和/或每个太阳能电池单元的从所述上端至所述下端测得的高度是相同的，并且此外，具体地，所述太阳能电池单元之间的间隙是相同的。
这种类型的安排允许对具有相等容量的太阳能电池单元进行最佳电路连接，其中，母线的相互移位本身不会对整体压痕造成任何光学损伤。
还可以提出的是，所述至少一条第一母线和/或所述至少一条第二母线被安排成与所述至少一个第一太阳能电池单元和/或所述至少一个第二太阳能电池单元的所述上端和/或所述下端平行，或者被定向成与所述至少一个第一太阳能电池单元和/或所述至少一个第二太阳能电池单元的上端和/或下端成第一角度α。
根据本发明，事实上可以随意选择母线的定向，其中，本发明的优点(即，母线的端部以相互偏移的安排被构造在两个太阳能电池单元的侧端上)不取决于母线的进一步定向。
具体地，同样可以有利的是，所述至少一个第一太阳能电池单元和所述至少一个第二太阳能电池单元以半切电池单元的形式来构造。因此可以提出，所述至少一条第一母线和/或所述至少一条第二母线在所述半切电池单元的所述侧端的区域之上或之中结合包括助焊剂的区域，其中，用于将所述至少一个第一和第二太阳能电池单元并联连接的电气连接元件被安排或可以被安排在结合所述助焊剂的所述区域上，或者可电气接合或被电气接合在所述区域上。
具体地，在半切电池单元中，太阳能电池单元内的这种类型的固有移位布局具有以下优点：在某些情况下，半切电池单元无法在激光切割/穿孔的电池单元边缘处经历焊接/串接。再次，根据本发明的这种实施例形式允许母线与例如交叉连接器的最优接合。
因此，对于本领域的技术人员将显而易见的是，本发明意义内的第一太阳能电池单元由半切太阳能电池单元的第一半部构成，并且第二太阳能电池单元由半切电池单元的第二半部构成。
本发明基于对以下效果的出人意料的发现：通过两个太阳能电池单元“之上”或“之中”(如前所述)母线的偏移安排，可以借助于交叉连接器实现太阳能电池单元的简单、可靠且自动化的连接以便进行对太阳能电池单元的中央互连。
本发明的进一步特性和优点从以下说明开始进行，其中，参照用于示例性目的而不限制本发明的示意图对本发明的示例性实施例进行描述。
附图说明
本文中：
图1：示出了根据本发明的太阳能模块的第一实施例形式的示意图；并且
图2：示出了根据本发明的太阳能模块的替代性实施例形式的示意图。
图1示出了根据本发明的太阳能模块1的第一实施例形式。太阳能模块包括两个太阳能电池单元3、5，其中，太阳能电池单元3、5中的每一个都具有上端21、下端23以及两个相对的侧端25、27。
具体实施方式
此外，太阳能电池单元3、5包括指状部7、9，所述指状部电气接合到太阳能电池单元3、5的母线11、13上。母线11、13分别从太阳能电池单元3、5的第一侧端23延伸至相对的第二侧端25。
第一母线11的安排相对于第二母线13是偏移的，即，在第一太阳能电池单元3的第一侧端25的区域中，第一母线11未被定位在第二太阳能电池单元5的第二侧端27上的第二母线13对面。
具体地，根据本发明，以下情况可以是有利的：太阳能电池单元3、5包括多条母线(未表示)，其中，至少一个第一太阳能电池单元3的所有母线11与第二太阳能电池单元5的所有母线13被安排在距第一太阳能电池单元3的上端21不同距离处。
为了电连接器的进一步电气接合，太阳能模块1包括被接合到母线11、13上的电气连接元件15、17。在所呈现的实施例形式中，电气连接元件15、17以焊条形式来构造。
电气连接元件15、17借助于将太阳能电池单元3、5并联连接的交叉连接器19被电气接合。因此，阐明了本发明的优点。通过母线11、13与电连接器15、17的相互偏移，可以毫不费力地自动将电连接器安全地沉积到交叉连接器19上，特别是在交叉连接器19(如所表示的)被安排在太阳能电池单元3、5之间的情况下。
具体地，可以提出的是，另外的太阳能电池单元(未表示)被安排在第一太阳能电池单元3的左侧以及第二太阳能电池单元5的右侧，从而构成线性太阳能电池单元串。另外的太阳能电池单元因此优选地与第一或第二太阳能电池单元3、5串联连接，从而使得太阳能电池单元串的串并联电路安排得以实现。
从图1直接显而易见的是，太阳能电池单元3、5的尺寸是相同的，从而使得其宽度和高度是相同的。有利地，这也适用于在太阳能电池单元串中未表示的太阳能电池单元。因此，具有相同电气性质的太阳能电池单元互连并且[…]。
图2示出了根据本发明的太阳能模块的替代性实施例形式。这包括以半切电池单元形式来构造的第一和第二太阳能电池单元3’、5’。在半切电池单元的侧端25、27上的第一和第二母线11、13结合了包括助焊剂的区域29、31。在此区域29、31上，电气连接元件(未表示)是可接合的以用于这两个半切电池单元3’、5’的并联连接。
在以上说明书、权利要求书以及附图中公开的本发明的特性(无论是单独地还是以任何期望的组合)可以是以本发明的各种实施例形式来实现本发明所必需的。
Claims (10)
1.一种太阳能模块(1)，包括至少两个太阳能电池单元(3，5)，其中，所述太阳能电池单元(3，5)中的每一个都包括上端(21)、位于所述上端(21)对面的下端(23)、两个相对的侧端(25，27)以及至少一条母线(11，13)，所述至少一条母线从所述太阳能电池单元(3，5)的所述第一侧端(25)延伸至所述相对的第二侧端(27)，其中，所述太阳能电池单元(3，5)的至少一个指状部(7，9)与所述母线(11，13)进行电接触，所述太阳能模块的特征在于：
至少一个第一太阳能电池单元(3)的至少一条第一母线(11)被安排在第一侧端(25)处，所述第一侧端位于被安排或可以被安排在所述第一太阳能电池单元附近的至少一个第二太阳能电池单元(5)的第二侧端(27)对面，所述至少一条第一母线在距所述至少一个第一太阳能电池单元(3)的所述上端(21)的第一距离处，并且
所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的至少一条第二母线(13)被安排在所述第二侧端(27)处、在距所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的所述上端(21)的第二距离处，其中，所述第一距离与所述第二距离不相同，并且因此，所述太阳能电池单元(3，5)的所述母线(11，13)相对于彼此偏移地安排在所述太阳能电池单元(3，5)的所述侧端(25，27)处。
2.如权利要求1所述的太阳能模块，其特征在于：所述至少一个第一太阳能电池单元(3)的所有所述母线(11)距所述至少一个第一太阳能电池单元的所述上端(21)的距离被安排成与所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的所有所述母线(13)距所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的所述上端(21)的距离不同。
3.如权利要求1或2所述的太阳能模块，其特征在于：所述至少一条第一母线(11)和所述至少一条第二母线(13)借助于电气连接元件(15，17)可连接或被连接，具体为借助于呈焊条形式的电气连接元件(15，17)。
4.如以上权利要求之一所述的太阳能模块，进一步包括至少一个或恰好一个交叉连接器(19)，所述交叉连接器用于所述至少一个第一太阳能电池单元(3)与所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的并联电气连接，其中，所述交叉连接器(19)可以被安排或被安排在所述至少一个第一太阳能电池单元(3)与所述至少一个第二太阳能电池单元(5)之间，其中，具体地，所述至少一条第一母线(11)和所述至少一条第二母线(13)的所述电气连接元件(15，17)可电气连接或被电气连接至所述交叉连接器(19)。
5.如权利要求4所述的太阳能模块，其特征在于：至少一个第三太阳能电池单元和至少一个第四太阳能电池单元被包括，其中，所述至少一个第三太阳能电池单元的第二侧端被安排成与所述至少一个第一太阳能电池单元(3)的所述第一侧端(27)相对，并且其中，所述至少一个第四太阳能电池单元的第一侧端被安排成与所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的所述第二侧端(25)相对，从而使得具体地具有中央互连的太阳能电池单元串被提供或可以被提供。
6.如权利要求4或5所述的太阳能模块，其特征在于：交叉连接器(19)将所述至少一个第一太阳能电池单元(3)与所述至少一个第二太阳能电池单元(5)并联连接。
7.如以上权利要求之一所述的太阳能模块，其特征在于：所述太阳能模块(1)的所述太阳能电池单元(3，5)被安排呈串构型，其中，每个太阳能电池单元(3，5)的从第一侧端(25)至第二侧端(27)测得的宽度和/或每个太阳能电池单元的从上端(21)至下端(23)测得的高度是相同的，并且此外，具体地，所述太阳能电池单元(3，5)之间的间隙是相同的。
8.如以上权利要求之一所述的太阳能模块，其特征在于：所述至少一条第一母线(11)和/或所述至少一条第二母线(13)被安排成与所述至少一个第一太阳能电池单元(3)和/或所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的所述上端(21)和/或所述下端(23)平行，或被定向成与所述至少一个第一太阳能电池单元(3)和/或所述至少一个第二太阳能电池单元(5)的所述上端(21)和/或所述下端(23)成第一角度α。
9.如以上权利要求之一所述的太阳能模块，其特征在于：所述至少一个第一太阳能电池单元(3’)和所述至少一个第二太阳能电池单元(5’)以半切电池单元的形式来构造。
10.如权利要求9所述的太阳能模块，其特征在于：所述至少一条第一母线(11)和/或所述至少一条第二母线(13)在所述半切电池单元的所述侧端(25，27)的区域之上或之中结合包括助焊剂的区域(29，31)，其中，用于将所述至少一个第一和第二太阳能电池单元并联连接的电气连接元件被安排或可以被安排在结合所述助焊剂的所述区域上，或者可电气接合或被电气接合在所述区域上。
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