CN109496366A - 电池到电池互连件 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于光伏电池的金属制品。所述金属制品包括第一区域，所述第一区域具有多个电铸元件，所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管。电池到电池互连件与所述第一区域成整体。所述电池到电池互连件被配置成延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括多个电铸的弯曲附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述边缘的第二端。所述附件彼此间隔开。所述金属制品是整体的独立件。

Description

电池到电池互连件

相关申请

本申请是2016年6月24日申请且标题为“Cell-to-Cell Interconnect”的美国专利申请号15/192,576的部分继续申请，所述专利申请以引用方式并入在此以用于所有目的。

背景技术

太阳能电池是将光子转换成电能的装置。由该电池产生的电能被联接到半导体材料的电触头收集，并且通过与模块中的其他光伏电池的互连进行发送。太阳能电池的“标准电池”模型具有用于吸收进入的太阳能并将它转换成电能的半导体材料，该半导体材料置于抗反射涂层(ARC)层下方并且在金属背板上方。电触头通过利用燃烧穿过的浆料(fire-through paste)制作到半导体表面，该浆料是受热的金属浆料，使得浆料扩散通过ARC层并且接触电池的表面。浆料通常图案化到一组指状件和汇流条中，它们随后利用条带焊接到其他电池以形成模块。另一类型的太阳能电池具有夹在透明导电氧化物层(TCO)之间的半导体材料，TCO随后涂覆也按指状件/汇流条图案配置的最后导电浆料层。

若干太阳能电池可以连接在一起以形成太阳能电池电路。在太阳能电池电路中，与一个太阳能电池的p掺杂区联接的导电区域(“正区域”)连接到与相邻太阳能电池的n掺杂区联接的导电区域(“负区域”)。相邻太阳能电池的正区域随后连接到下一相邻太阳能电池的负区域，以此类推。太阳能电池的这种链接可以重复以将若干太阳能电池串联连接，以便增大太阳能电池的输出电压。太阳能电池通常与焊接到太阳能电池上的扁平导线或条带连接。本领域中众所周知，电池之间的互连件在运输、安装和正常热循环期间容易断裂和翘曲。例如，太阳能电池可能会在野外因为在运输期间可能由冲击和振动引起的互连件的疲劳而经历故障，或者在使用中因为热循环和机械应力(诸如，由风抖振或雪负载引起)而经历故障。互连件的故障可以导致形成电弧，随后可以造成火灾。

此外，由于它的较高热膨胀系数，诸如导线或条带的互连件在从焊接中冷却后可能会比太阳能电池收缩更多，从而使太阳能电池在连接处破裂。更关心的是，差别收缩可以在太阳能电池中形成微裂纹，这些裂纹在太阳能电池受应力时可以扩大。破裂可以导致长期问题，包括降低的稳定性、机械故障，以及功率递减。

传统上，太阳能电池由三汇流条(three bus bar)配置互连。三汇流条互连件经常会因为它们在相邻太阳能电池之间的固有非柔性或刚性而导致太阳能电池翘曲。三汇流条配置还在相邻的太阳能电池之间具有三个互连的冗余。因此，如果任何单个互连出现故障，那么太阳能电池失去效率并且可能会因太阳能电池过热而造成火灾风险。

发明内容

公开了一种用于光伏电池的金属制品。所述金属制品包括第一区域，所述第一区域具有多个电铸元件，所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管。电池到电池互连件与所述第一区域成整体。所述电池到电池互连件被配置成延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括多个电铸的弯曲附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述边缘的第二端。所述附件彼此间隔开。所述金属制品是整体的独立件。

公开了一种用于光伏电池的金属制品。所述金属制品包括第一区域，所述第一区域具有多个元件，所述多个元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管。电池到电池互连件与所述第一区域成整体。所述电池到电池互连件延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括连杆，所述连杆具有联接到所述第一区域的边缘的第一连杆端、与所述第一连杆端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二连杆端，以及沿着所述连杆的长度的逐渐变小的颈部。所述电池到电池互连件包括多个附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二端。附件长度比所述连杆的所述长度长。所述附件彼此间隔开。所述金属制品是整体的独立件。

附图说明

本文中描述的本发明的方面和实施方案中的每一者可以单独地使用或者彼此结合使用。现在将参考相关附图来描述所述方面和实施方案。

图1示出根据一些实施方案的电铸芯轴的透视图。

图2A至图2C示出根据一些实施方案的产生独立的电铸金属制品的阶段的截面图。

图3提供根据一些实施方案的具有适应性特征的金属制品的俯视图。

图4A至图4B是根据一些实施方案的电池到电池互连件的近视图。

图4C至图4K描绘根据一些实施方案的具有各种形状的附件的电池互连件的局部视图。

图4L至图4N示出根据一些实施方案的具有电池到电池互连件的金属制品。

图5A至图5C描绘根据一些实施方案的用于金属制品的加工的方法。

图5D描绘根据一些实施方案的金属制品。

图6示出根据一些实施方案的联接到一个光伏电池的正面和邻近的光伏电池的背面的电池到电池互连件的俯视图。

图7A至图7C示出根据一些实施方案的两个相邻光伏电池之间的电池到电池互连件的侧视图。

图8示出根据一些实施方案的作为光伏电池的一部分的金属制品的透视图。

图9示出根据一些实施方案的具有金属制品从而形成模块组件的光伏电池。

图10示出根据一些实施方案的用于使用本公开的金属制品来形成光伏模块的方法的流程图。

具体实施方式

太阳能电池的金属化传统上利用电池的表面上的丝网印刷的银浆料和使用涂焊料条带的电池到电池互连件来实现。对于金属导管的给定高宽比，电阻与它的覆盖区成反比。因此，电池金属化或电池到电池互连设计通常会在遮蔽与电阻之间进行权衡，以获得最优化的太阳能电池模块功率输出。本公开的金属制品(也应被称为栅格或网格)可以用来代替传统银浆料和涂焊料条带，并且具有允许使传统上需要在功能要求之间权衡的因素分离的适应性特征。

在发布为美国申请号8,916,038且以引用方式并入本文中的Babayan等人的美国专利申请号13/798,123中，用于诸如光伏电池的半导体的电导管被制造成电铸的独立金属制品。金属制品与太阳能电池分开生产并且可以包括能够作为整体件稳定地转移且容易对准到半导体装置的多个元件，诸如指状件和汇流条。金属制品的元件在电铸过程中彼此整体地形成。金属制品是在电铸芯轴中制成，所述金属制品产生为太阳能电池或其他半导体装置特制的图案化金属层。例如，金属制品可以具有栅格线路，所述栅格线路的高度对宽度高宽比最小化太阳能电池的遮蔽。金属制品可以代替用于电池金属化、电池到电池互连和模块制作的传统汇流条金属化和条带串接。将用于光伏电池的金属化层生产成可以在加工步骤之间稳定地转移的独立部件的能力提供材料成本和制造方面的优点。

本文中公开一种用于光伏电池的金属制品。所述金属制品包括第一区域，所述第一区域具有多个电铸元件，所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管。电池到电池互连件与所述第一区域成整体。所述电池到电池互连件被配置成延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括多个电铸的弯曲附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述边缘的第二端。所述附件彼此间隔开。所述金属制品是整体的独立件。

在一个实施方案中，所述多个附件中的每个附件可以是沙漏形状。所述第一区域可以包括第一平面，并且所述电池到电池互连件可以包括弯曲部，所述弯曲部将所述多个电铸的附件的所述第二端置于不同于所述第一平面的第二平面中。所述弯曲部可以以相对于所述金属制品的所述平面成5°至85°的角度配置。所述电池到电池互连件可以从所述第一平面突出0.2mm至0.4mm。所述电池到电池互连件可以从所述第二平面突出0.3mm至0.6mm。

所述电池到电池互连件可以跨越所述第一区域的所述边缘的至少四分之一。在一个实施方案中，所述电池到电池互连件的厚度可以包括高度，所述高度不同于所述多个电铸元件的高度。

所述多个电铸元件可以包括与多个第二元件相交的多个第一元件。所述多个第一元件可以垂直于所述第一区域的所述边缘。每个第一元件的宽度可以沿着所述第一元件的长度变化。

在一个实施方案中，所述金属制品还可以包括金属条，所述金属条与所述电池到电池互连件成整体并且联接到所述多个电铸附件的所述第二端。所述金属条可以被配置成联接到所述邻近的光伏电池的背侧。

还公开一种形成用于光伏电池的电部件的方法。所述方法包括在导电芯轴上电铸金属制品。所述导电芯轴具有包括至少一个预先形成的图案的外表面，并且包括具有多个电铸元件的第一区域和与所述第一区域成整体的电池到电池互连件。所述电池到电池互连件具有多个电铸的弯曲附件。将所述金属制品与所述导电芯轴分开。所述多个电铸元件进行互连，使得所述金属制品在与所述导电芯轴分开时形成整体的独立件。所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管。所述电池到电池互连件被配置成延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括多个电铸的弯曲附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述边缘的第二端。所述附件彼此间隔开。

文中公开一种用于光伏电池的金属制品。所述金属制品包括第一区域，所述第一区域具有多个元件，所述多个元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管。电池到电池互连件与所述第一区域成整体。所述电池到电池互连件延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括连杆，所述连杆具有联接到所述第一区域的边缘的第一连杆端、与所述第一连杆端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二连杆端，以及沿着所述连杆的长度的逐渐变小的颈部。所述电池到电池互连件包括多个附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二端。附件长度比所述连杆的所述长度长。所述附件彼此间隔开。所述金属制品是整体的独立件。

所述连杆是线性的并且垂直于所述第一区域的所述边缘。所述电池到电池互连件被设计成当力施加到所述电池到电池互连件时在所述颈部处断裂。

所述多个附件中的每个附件呈沙漏形、S形、U形、W形、V形、蛇形、锯齿形或L形。所述附件长度是沿着所述附件的路径长度，并且所述附件长度是所述连杆的所述长度的1.4倍至3倍。所述附件的切线与所述第一区域的水平边缘之间的角度是至少12。所述附件每厘米重复至少8次、每厘米重复至少10次、或每厘米重复至少12次。

在一些实施方案中，所述第一区域和所述电池到电池互连件位于同一平面中。所述金属制品还包括金属条，所述金属条与所述电池到电池互连件成整体并且联接到所述多个附件的所述第二端。所述金属条被配置成联接到所述邻近的光伏电池的背侧。每个附件横越所述第一区域的所述边缘与所述金属条之间的非垂直路径。所述电池到电池互连件还包括横杆，所述横杆延伸穿过所述多个附件并且将一个附件连接到邻近的附件。

还公开一种形成用于光伏电池的电部件的方法。所述方法包括在导电芯轴上电铸金属制品。所述导电芯轴具有包括至少一个预先形成的图案的外表面。所述金属制品包括具有多个电铸元件的第一区域和与所述第一区域成整体的电池到电池互连件将所述金属制品与所述导电芯轴分开。所述多个电铸元件进行互连，使得所述金属制品在与所述导电芯轴分开时形成整体的独立件。所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管。所述电池到电池互连件延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括连杆，所述连杆具有联接到所述第一区域的边缘的第一连杆端、与所述第一连杆端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二连杆端，以及沿着所述连杆的长度的逐渐变小的颈部。所述电池到电池互连件包括多个附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二端。附件长度比所述连杆的所述长度长。所述附件彼此间隔开。

尽管应按照电铸描述一些实施方案，但本金属制品可以替代地由其他方法形成，诸如蚀刻、冲压、导线组装，或者机械加工，诸如通过使用激光或水射流来实现。

图1描绘根据美国专利号8,916,038的一些实施方案的电铸芯轴100的一部分的透视图。芯轴100可以由导电材料制成，诸如不锈钢、铜、阳极氧化铝、钛、或钼、镍、镍铁合金(例如，因瓦合金)、铜，或者这些金属的任何组合，并且可以被设计成具有足够的区域来允许高镀覆电流和实现高吞吐量。芯轴100具有外表面105，所述外表面105具有预先形成的图案，所述图案包括图案元件110和112并且可以针对将要生产的电导管的期望形状进行定制。在这个实施方案中，图案元件110和112是具有矩形横截面的凹槽或沟槽，但在其他实施方案中，图案元件110和112可以具有其他横截面形状。图案元件110和112被描绘成用于形成栅格型图案的相交区段，其中在这个实施方案中，多组平行线彼此垂直地相交。

图案元件110具有高度‘H’和宽度‘W’，其中高度对宽度比限定高宽比。通过使用芯轴100中的图案元件110和112来形成金属制品，电铸金属制品可以适合于光伏应用。例如，根据需要，所述高宽比可以在约0.01到约10之间，以满足太阳能电池的遮蔽约束条件。

图案元件的高宽比以及横截面形状和纵向布局可以被设计成满足期望的规格，诸如电流容量、串联电阻、遮蔽损失，以及电池布局。可以使用任何电铸过程。例如，金属制品可以由电镀过程形成。具体地，由于电镀通常是各向同性过程，因此用图案芯轴来限制电镀以定制部件的形状是用于使效率最大化的显著改进。此外，尽管某些横截面形状在置于半导体表面上时可能是不稳定的，但可以通过使用芯轴生产的定制化图案允许诸如互连线路的特征，以便为这些导管提供稳定性。在一些实施方案中，例如，预先形成的图案可以被配置为具有相交线路的连续栅格。这种配置不仅向形成栅格的多个电铸元件提供机械稳定性，而且实现低串联电阻，因为电流遍布于更多导管上。栅格型结构还可以增加电池的稳健性。例如，如果栅格的某一部分变得破碎或无功能，那么由于栅格图案的存在，电流可以在破碎的区域周围流动。

图2A至图2C是根据如美国专利号8,916,038公开的一些实施方案的使用芯轴来生产金属层件的阶段的简化截面图。在图2A中，提供具有图案元件110和115的芯轴102。图案元件115具有逐渐变小的竖直横截面，其朝向芯轴102的外表面105更宽。逐渐变小的竖直横截面可以提供某些功能益处，诸如，增加金属量以改进导电性，或者帮助从芯轴102移除电铸件。芯轴102经由电铸过程，其中在图案元件110和115内形成电铸元件150、152和154，如图2B所示。电铸元件150、152和154可以是纯铜或者铜合金。在其他实施方案中，可以首先将镍层镀覆到芯轴102上，随后是铜，以便镍提供防止对完成的半导体装置造成铜污染的屏障。可以可选地在电铸元件的顶部上镀覆附加的镍层以封装铜，如由图2B中的电铸元件150上的镍层160所示。在其他实施方案中，可以根据需要使用各种金属在图案元件110和115内镀覆多个层，以实现将要生产的金属制品的必要性质。

在图2B中，电铸元件150和154被示为与心轴102的外表面105齐平地形成。电铸元件152示出其中可以外镀所述元件的另一实施方案。对于电铸元件152，电镀持续进行，直到金属延伸到芯轴102的外表面105上方。通常会因电铸的各向同性性质而形成为圆形顶部的过镀部分可以充当有助于从芯轴102中取出电铸元件152的手柄。电铸元件152的圆形顶部还可以通过例如成为用于帮助光收集的反射表面而在光伏电池中提供光学优点。在未示出的又一实施方案中，除了在预先形成的图案110和115内形成的那些部分之外，金属制品还可以具有在芯轴外表面105上形成的部分，诸如汇流条。

在图2C中，从芯轴102移除电铸元件150、152和154，作为独立的金属制品180。应注意，图2A至图2C示出三种不同类型的电铸元件150、152和154。在各种实施方案中，芯轴102内的电铸元件可以全部是相同类型，或者可以具有电铸图案的不同组合。金属制品180可以包括相交元件190，诸如将由图1的横梁图案元件112形成。相交元件190可以帮助将金属制品180制成整体的独立件，使得它可以容易转移到其他加工步骤，而同时保持单独的电铸元件150、152和154彼此对准。附加的加工步骤可以包括用于独立金属制品180的涂覆步骤和用于将所述独立金属制品合并到半导体装置中的组装步骤。通过将半导体的金属层生产为独立件，整体半导体组件的制造产量将不受金属层的产量影响。另外，金属层可以与其他半导体层分开经受温度和过程。例如，金属层可以经受不会影响半导体组件的其余部分的高温过程或化学浴。

在图2C中从芯轴102移除金属制品180之后，可以重新使用芯轴102来生产额外的部分。与其中直接在太阳能电池上执行电镀的当前技术相比，能够重新使用芯轴102提供显著的成本降低。在直接电镀法中，掩模或芯轴形成于电池本身上，并且因此必须在每个电池上构建且通常毁坏。与需要图案化且随后镀覆半导体装置的技术相比，具有可重新使用的芯轴会减少加工步骤并且节省成本。在其他传统方法中，将薄印刷籽晶层施加到半导体表面以开始镀覆过程。然而，籽晶层方法导致低吞吐量。相比之下，如本文所述的可重新使用的芯轴方法可以利用允许高电流容量的厚金属的芯轴，从而导致高镀覆电流和因此高吞吐量。金属芯轴厚度可以例如在0.2mm到5mm之间。

由电铸芯轴制造的金属制品使得能够甚至进一步调整特征，以满足具体光伏电池的期望功能和制造需要，诸如在本申请的受让人所拥有且以引用方式并入在此的美国专利号8.936,709中公开。例如，金属制品内的元件的单独形状可以是定制设计的，或者金属制品的一个区域中的元件可以被设计成具有在几何学上不同于另一区域中的元件的特征。定制化特征可以单独地使用或者彼此结合使用。电铸芯轴的使用会使整体电铸件的尺寸约束分离，以便可以针对金属制品内的具体区域来优化所述特征。此外，由电铸方法产生的金属制品使得能够针对具体类型的电池进行调整，诸如低成本住宅与高效电池。金属制品的特征还允许互连部件的集成，以便将金属制品用作电导管的太阳能电池准备好模块。在相同的覆盖区下，由金属制品提供的金属化提供比传统电池金属化更高的金属化体积和低电阻，而同时与基于银和基于条带的金属化相比而言降低成本。金属制品还有助于轻型且耐下垂的光伏电池设计。

图3示出根据适合于光伏电池的各种特征的一些实施方案的本公开的金属制品400的俯视图。用虚线示出半导体衬底402以展示光伏电池上的金属制品的放置，其中金属制品400在这里被配置成用于电池的正面的栅格。然而，本文中描述的特征可以应用于光伏电池的背面的电导管。在本公开中，对形成半导体装置或光伏电池的半导体材料的提及可以包括非晶硅、晶体硅，或任何其他适合用于光伏电池的半导体材料。金属制品还可以应用于除了光伏电池之外的其他类型的半导体装置。在图3中将半导体衬底402示为具有圆角的单晶电池，也被称为准正方形形状。在其他实施方案中，半导体衬底可以是具有全正方形形状的多晶衬底。半导体衬底402可以具有在其表面上的携载由衬底402生成的电流的电导管线路(未示出)，诸如银指状件。

金属制品400包括第一区域456，所述第一区域456具有多个电铸元件，所述多个电铸元件被配置成充当光伏电池的光入射表面的电导管。电池到电池互连件440与第一区域456成整体。根据传统方法，银指状件可以丝网印刷到半导体衬底402上。例如，银指状件可以是垂直于第一区域456中的栅格线路410的方向的线路。金属制品400的元件随后充当用于携载来自银指状件的电流的电导管。在图3的这个实施方案中，金属制品400的第一区域456中的栅格线路410(在图3的水平方向上)和区段420(在图3的竖直方向上)电联接到半导体衬底402，诸如通过焊接，以收集电流并将电流传递到互连元件或电池到电池互连件440。栅格线路410可以垂直于第一区域456的边缘。电池到电池互连件440使得用于太阳能模块的电池到电池连接能够创建太阳能阵列。与其中将银用于所有电导管的电池相比，用诸如铜的金属来制造金属制品400会降低成本，并且还可以因改进的导电性而改进电池效率。

多个电铸元件可以包括与多个第二元件相交的多个第一元件。例如，图3的栅格线路410和区段420被示为彼此相交且大约垂直；然而，在其他实施方案中，它们可以彼此成非直角。尽管栅格线路410和区段420两者都能携带电流，但栅格线路410向电池到电池互连件440提供最小电阻的路径，并且将起到电流的主要载体的作用。就强度和维持栅格的尺寸规格两者而言，区段420为独立的金属制品400提供机械支撑。然而，区段420还可以充当电导管，诸如如果栅格线路410出故障的话，则用于提供冗余。在一些实施方案中，栅格线路410和区段420可以分别具有彼此不同的宽度412和422，诸如以优化机械强度或实现电池的期望填充因数。例如，栅格线路410的宽度412可以小于区段420的宽度422，以便区段420为金属制品400提供足够的机械稳定性，而栅格线路410经调整以实现尽可能高的填充因数。在其他实施方案中，某些栅格线路410可以与其他栅格线路410具有不同宽度，诸如以解决具体区域的机械强度或电容量。栅格线路410的间距也可以不同于区段420，或者在金属制品400的不同区域内可以彼此不同，以满足所需的装置传导要求。在一些实施方案中，可以基于例如晶片的银指状件设计、银丝网印刷过程的精度或者所使用的电池类型来选择更粗糙或更精细的网格间距。

在另一实施方案中，用于收集电流并将电流传递到金属制品400的互连元件的第一区域456中的元件的图案可以由电联接到半导体衬底402的栅格线路(在水平方向上)和栅格线路(在竖直方向上)组成。竖直方向上的栅格线路可以与图3中的区段420的不同之处在于，竖直方向上的栅格线路从金属制品400的一个边缘构件450行进到金属制品400的另一边缘构件450，并且基本上垂直于水平栅格线路。水平栅格线路和竖直栅格线路形成网状配置。

可以特制的其他特征可以被设计到其中制造金属制品的电铸芯轴中。例如，金属制品可以具有在金属制品的第一区域456的大部分上形成网状配置的相交栅格线路。栅格线路可以具有沿着其长度不统一的宽度。在一些实施方案中，水平栅格线路的宽度越靠近作为电池的电流收集端的互连元件(或电池到电池互连件440)越宽。这个增加的宽度适应这一端处的更高电流，因为电流由金属制品在它的第一区域456的表面上收集。因此，增加的宽度会降低电阻损耗。栅格线路的高度也可以根据需要在增加的宽度的区域中调整。

此外，除了改变宽度之外，还可以在形状上改变纵向轮廓。水平栅格线路和竖直栅格线路可以被配置成具有非线性图案，所述非线性图案允许栅格线路纵向地膨胀，由此充当膨胀区段。在一些实施方案中，水平栅格线路和竖直栅格线路两者都可以具有波型图案，如由栅格线路410和区段420例示。波形图案可以被配置成例如正弦波或者其他弯曲形状或几何形状。波形图案可以在焊接点之间提供额外长度以允许金属制品膨胀和收缩，诸如为金属制品与它安装到的半导体衬底之间的热膨胀系数(CTE)的差异提供应变消除。例如，铜具有硅的约五倍的CTE。因此，焊接到硅衬底的铜金属制品在将子组件制造成完成的太阳能电池所涉及的加热和冷却步骤期间会经历显著的应力。在其他实施方案中，可以只将某些栅格线路配置成膨胀区段。在另外的其他实施方案中，可以只将单个栅格线路的一部分配置成膨胀区段，而长度的其余部分是线性的。

在图3的实施方案中，栅格线路410具有波型图案。而且，区段420具有波型图案。在电池到电池互连件440附近，可以存在附加的水平区段430。附加的水平区段430可以提供附加的电流携载能力。在其他实施方案中，栅格线路410和区段420可以是线性的，或者是波型图案与线性的组合。栅格线路410和区段420还包括被配置成位于太阳能电池的周界附近的边缘构件450和455。例如，边缘构件450和455可以定位在距晶片的边缘1mm至3mm处。由于边缘构件450和455形成金属制品400的周界，因此边缘构件450和455可以比金属制品400的内部中的其他栅格线路410和区段420宽，以提供附加的结构支撑。在图3的实施方案中，边缘构件455被配置为拐角汇流条，其与主边缘构件450形成角度。也就是说，边缘构件450在导管方向上沿着长度发生变化，诸如在这个实施方案中以适应准正方形形状。方向上的这种变化可以由电铸芯轴整体地形成，并且可以包括调整拐角汇流条455的宽度，以改进机械强度并降低电阻损耗。在将金属制品400附接到半导体衬底402时，金属制品400的周界处的较宽汇流条450和455还可以改进粘接强度。

电电池到电池互连件440在金属制品400的边缘附近。电池到电池互连件440与第一区域456成整体。电池到电池互连件440被配置成延伸超出第一区域456的光入射表面并且将金属制品400直接联接到邻近的光伏电池。图4A和图4B是根据一些实施方案的电池到电池互连件的近视图。电池到电池互连件440包括多个电铸附件460。每个附件460具有联接到第一区域456的边缘464的第一端462和与第一端462相对并远离边缘464的第二端466。也就是说，第二端466联接到电池到电池互连件440的金属条470。附件460彼此间隔开。通过使邻近的附件460间隔开，也就是说，不接合在一起，因每个附件的独立弯曲和热膨胀性而改进应力释放。

在一些实施方案中，每个附件460横越第一区域456的边缘464与金属条470之间的非垂直路径。附件460的图案形成由电池到电池互连件440的原始平面内的弯曲表面组成的沙漏或保龄球形状的轮廓，而几乎没有尖锐或平直的边缘或角度。可以使用附件460的其他形状，诸如，对称或不对称；正弦波状形状，诸如S形、U形、W形、V形、蛇形、锯齿形；L形，或者其他弯曲或线性弯曲的配置。形状的选择取决于其中将使用光伏电池的应用，诸如机械弯曲量和电池将暴露的温度变化。例如，针对较高机械和热应力环境，可以选择沿着附件的增加数量或幅度的弯曲(或弯曲部)。

与另一端相比，附件460的曲率可以在第一端462或第二端466处更大。附件460可以彼此间隔开，并且附件460的图案可以按头到尾方式或按头到头方式接连地重复。附件460可以具有穿过电池到电池互连件440的重复或非重复图案。附件460实现横向顺应性和弹簧状结构，以用于归因于机械和热应力的应变消除。

图4C至图4K描绘根据一些实施方案的具有各种形状的附件的电池互连件440的局部视图。例如，图4C具有W形附件，图4D具有L形附件，图4E具有V形附件，图4F具有U形附件，并且图4G具有带三个U形弯曲的蛇形附件。图4H和图4I类似于图4G，但附件的弯曲幅度与图4G所示不同。图4J具有S形附件，并且图4K具有带三个S形弯曲的蛇形附件。

图4C、图4D和图4E示出附件460的样本尺寸。附件460跨越第一区域456的边缘464与金属条470之间的距离，所述距离被标记为图4C上的距离“X”。第一区域456的边缘464与将要设计到金属制品400中的金属条470之间的正交距离X将取决于诸如当组装在模块中时太阳能电池之间的间隙和模块被设计成承受的挠曲量等因素。例如，距离X可以是4mm至10mm，诸如6mm。在一些实施方案中，附件460的沿着附件材料的路径(图4C中的路径“Z”)的长度大于第一区域456的边缘464与金属条470之间的距离X的1.4倍。在其中X是6mm的一个示例中，附件长度Z是至少1.4×6mm＝8.4mm。在其他实施方案中，附件460的附件长度高达第一区域456的边缘464与金属条470之间的距离的3倍。在其他实施方案中，附件460的附件长度是距离X，也就是，第一区域456的边缘464与金属条470之间的距离的至少1.5至2倍。

在一些实施方案中，在平面图中，附件460的宽度“W”可以是至少80μm至350μm。附件460的宽度将取决于附件460的总数量和必须由附件460携载的光伏电池的电流容量。取决于附件460的形状，附件460的宽度可以沿着形状变化。例如，在图4E中，附件460的宽度在一些部分中时190μm并且在其他部分中(诸如在半径截面中)是300μm。在其他实施方案中，在平面图中，附件460的宽度是始终恒定的。例如，在图4F和图4H中，附件460的宽度在整个形状上始终是200μm。在一些实施方案中，附件460的厚度是至少90μm并且小于150μm。

可以计算附件460相对于第一区域456的水平边缘464的正切角并且定义为图4C中的Y。较大的正切角可以导致附件460的一定形状，所述形状使得附件460能够彼此靠近地更密集嵌套和封装。可以合并到电池到电池互连件440中的附件460的数量越多，在金属制品400之间流动的可能电流量就越大，同时最小化电阻。例如，在图4C中，附件的任何切线与第一区域的水平边缘之间的角度是角Y＝18；在图4D中，角Y＝19；在图4E中，角Y＝23.2。在一些实施方案中，附件460的切线与第一区域456的水平边缘464之间的角度是至少12。在其他实施方案中，所述角度小于75。

图4F至图4K所示的设计示出附件460的形状，其中正切角Y极小，诸如0。由于这些形状的几何结构，附件460每厘米不会非常紧密地嵌套，但由于与图4C至图4E所示的形状相比增加的附件长度Z，可以使得附件460具有更大的柔性、弹性和耐久性。同时仍提供足够的电性质。当设计附件460的形状时，存在机械性质与电性质之间的权衡；也就是说，附件460的机械柔性/耐久性与沿着电池到电池互连件密集地封装附件460，以在光伏之间实现更小的电阻和更大的电流。

具体附件形状(诸如图4A至图4K所示的那些)的使用将取决于为其设计光伏模块的规格。例如，机械偏转量和方向以及热膨胀和收缩量会影响附件长度Z，所述附件长度需要适应金属制品400上的应力。在另一示例中，光伏模块上的扭转应力的量可以影响附件的弯曲中所使用的半径的选择。通常，膨胀和/或挠曲量越大，期望附件长度Z越大，以充当用于适应这些应力的弹簧元件。而且，模块的电流容量越大，期望附件中的材料量越大，如由附件数量和/或附件的宽度提供，以用于携载电流。

图4L至图4N示出根据一些实施方案的电池到电池互连件440，示出了附件和用于改进金属制品的耐久性的附加特征的嵌套。图4L示出电池到电池互连件440的W形附件460，其中图4M示出图4L的近视图。图4N示出电池到电池互连件440的U形附件460。附件460被配置成进行嵌套，其中一个附件460至少部分地装配到另一附件460的空间中，从而使按具体长度、宽度或距离安置的附件460的数量最多。在一些实施方案中，附件460可以每厘米重复至少8次、每厘米重复至少10次，或每厘米重复至少12次。当将图4M与图4N进行比较时，图4M的W形附件460比图4N的U形附件460每厘米更密集地封装。例如，W形附件460具有大约18的如图4C中论述的正切角Y，而U形附件460具有实际上0的正切角Y。在正切角Y极小或小于12的情况下，难以将附件460紧密地嵌套在一起，如在将图4M与图4N进行比较时所示。

图4L至图4N示出可以用来改进金属制品的耐久性和可制造性的又一特征，其中电池到电池互连件440具有一个或多个连杆474。每个连杆474具有联接到第一区域456的边缘464的第一连杆端和与第一连杆端相对并远离第一区域456的边缘464的第二连杆端。第二连杆端联接到金属条470。连杆474是线性的并且垂直于第一区域456的边缘。在一些实施方案中，附件长度大于连杆474的长度。在一些实施方案中，连杆的长度是距离X，也就是，第一区域456的边缘464与金属条470之间的距离。

每个连杆474具有颈部476，所述颈部476逐渐变小并且在宽度上比连杆474的宽度更窄，以便为连杆474提供指定的断裂点。在这些实施方案中，在连杆474的第二连杆端处示出颈部476，使得逐渐变小的颈部是沿着连杆的长度，但根据需要，颈部476可以沿着连杆474在任何地方定位。在一些实施方案中，在平面图中，连杆474的宽度小于200μm，并且颈部476小于50μm。在平面图中，颈部476的宽度比连杆474的宽度薄至少1.5倍。

连杆474向金属制品400提供稳定性、吸收力并且防止在制造期间由施加到附件460的力(诸如，张力或扭矩)引起的断裂。例如，当通常通过分离、提起或剥落来从电铸芯轴移除金属制品400时，连杆474向金属制品400提供稳定性并且防止多个附件460拉伸或断裂。移除过程在美国专利号8,916,038的一些实施方案中描述。连杆474也在使用其他方法(例如，冲压)制造金属制品时或者在制品接合到太阳能电池上之前处理独立的金属制品时提供稳定性。

参考图4M，连杆474的第二端处的颈部476逐渐变小且比连杆474的其余部分更窄，并且是电池到电池互连件440的较弱部分，其中设计成如有必要则以受控方式发生断裂。电池到电池互连件440被设计成当力施加到电池到电池互连件440时在连杆474的颈部476处断裂。连杆474的颈部476被设计成在小于附件460的断裂强度的力下断裂。连杆474用来在制造期间当处理金属制品400时防止附件460上的应力。然而，一旦已经将金属制品400组装到太阳能模块中，连杆474便没有必要保持完整，因为附件460提供电池到电池互连件440的可操作挠曲区域。如果连杆474中发生断裂，那么附件460与金属条470之间的电导将只是略有降低，因为与附件460相比，连杆474在数量上很少。例如，太阳能模块阵列在运输期间或者在使用中时可能会因热循环而经受冲击和振动，并且可能会经历机械应力。具有多个附件460的电池到电池互连件440改进相邻太阳能电池之间的固有平面内和平面外非柔性或刚性，因为附件460可以充当柔软的柔性弹簧，它们传导电流并且在运输、安装和正常热循环期间不会破裂或断裂。

图4L至图4N的实施方案描绘在附件460行的一端处的两个连杆474、在所述行的中间的两个连杆474，以及在相对端处的两个连杆474(未示出)。其他配置是可能的，诸如，在每个位置处一个连杆、或在沿着附件460行的各种位置处一个或多个连杆474，或者只有单个连杆474用于整个行(例如，置于所述行的中间的一个连杆474)。

在一些实施方案中，电池到电池互连件440可以具有延伸穿过附件460并且将一个附件460连接到邻近附件460的一个或多个横杆478。参考图4M和图4N，横杆478水平地置于附件460之间，并且另外在附件460与连杆474之间。可选地，横杆478可以置于连杆474之间。横杆478向金属制品400提供稳定性，诸如以防止附件在金属制品400与芯轴100分开期间受损，并且以使得附件460能够一致地挠曲和移动，同时仍保护附件460的整体弹性。可以存在一行横杆478，诸如图4N所示，或者多行横杆478，诸如图4M所示。横杆478相对于附件的放置可以是统一的或随机的。在图4M和图4N的实施方案中，横杆478置于附件460中的弯曲的峰处，其中最可能发生因处理不当而引起的损坏。

金属制品400(包括第一区域456和电池到电池互连件440)可以在导电芯轴上电铸并且由预先形成的图案形成，以在与所述导电芯轴分开时形成整体的独立件。在一些实施方案中，金属制品400的电池到电池互连件440可以在第一区域456的平面中形成。在其他实施方案中，金属制品400的电池到电池互连件440可以被操纵以离开第一区域456的平面形成弯曲部或角度。图5A至图5C描绘根据一些实施方案的用于金属制品400的加工的方法。例如，图5A示出金属制品400，所述金属制品400包括置于夹具468中的第一区域456和电池到电池互连件440。夹具468可以是通过诸如由液压、机械或气动机构施加压力来改变工件的形状的成形压力机。夹具468的顶部部分和底部部分可以预先形成有图案，或者可以使用冲模以便在压力机闭合时施加压力从而使工件变形成预先形成的形状。在图5A至图5C中，夹具468中设有S形弯曲部472，以在电池到电池互连件440中形成对应的弯曲形状。图5B示出处于闭合位置的向金属制品400施加压力的夹具468。图5C是处于打开位置的夹具468，示出了金属制品400的新形状。

图5D描绘根据一些实施方案的两个金属制品400a和400b，其中400a是在由夹具468形成之后。金属制品400a可以被配置成用于光伏电池的前表面，而金属制品400b是用于背表面。金属制品400a经由电池到电池互连件440联接到金属制品400b，其中在垂直于电池平面的方向上的弯曲部有助于前到背连接。金属制品400的第一区域456可以包括第一平面，并且电池到电池互连件440可以包括弯曲部，所述弯曲部将多个电铸附件460的第二端466置于不同于第一平面的第二平面中。在一些实施方案中，所述弯曲部可以以相对于金属制品的平面成5°至85度的角度配置(见角N，图7A至图7B)。

电电池到电池互连件440被配置成延伸超出光入射表面并且将金属制品400直接联接到邻近的光伏电池。例如，当光伏电池与第二光伏电池相邻时，电池到电池互连件440可以联接到光伏电池的正面和邻近的光伏电池的背面。这使得电流能够在金属制品400与第二金属制品之间流动。图6示出根据一些实施方案的联接到一个光伏电池的正面和邻近的光伏电池的背面的电池到电池互连件440的俯视图。

当电池到电池互连件440联接到光伏电池的正面和第二光伏电池的背面时，电铸附件460被配置成从光伏电池的平面且离开第二光伏电池的平面突出或凸起。图7A至图7C示出根据一些实施方案的两个相邻光伏电池之间的电池到电池互连件440的侧视图。图7A提供组装在太阳能模块内的互连的电池的简化侧视图；图7B提供互连的太阳能电池的侧视图，并且图7C示出互连的金属制品的透视图。在图7A中，避免紧密的弯曲以使设计中的应变释放方面最大化。箭头K和L指示电池到电池互连件440的当安装在相邻的光伏电池之间时离开光伏电池的平面且离开第二光伏电池的平面的突出部。箭头J和M指示电池到电池互连件440的在联接到金属制品400的第一区域456之前的稍微弯曲。角N指示弯曲部角度，所述角度可以是例如5°至85°。

图7B是根据一些实施方案的电池到电池互连件440。两个相邻的光伏电池(每个光伏电池具有第一区域456)置于距离P处，所述距离可以例如分开大约1.0mm至3.0mm，或者在这个实施方案中，分开2.0mm。在一些实施方案中，附件460的长度是相邻的光伏电池之间的间隙的至少4倍。例如，在一些实施方案中，如果相邻的光伏电池置于2.0mm的距离P处，那么附件460的长度是4×2.0mm＝8.0mm。这适用于以下情况：第一区域456和电池到电池互连件440位于同一平面中，或者电池到电池互连件440包括将多个附件460的第二端466置于不同于第一平面的第二平面中的弯曲部。

电池到电池互连件440的附件460的第一端462在第一光伏电池的第一区域456的平面中。由于电池到电池互连件440的弯曲部N的形成和电池到电池互连件440安装在两个相邻的光伏电池之间，因此由箭头K指示的第一突出部竖直地从平面离开高度Q，诸如大约0.2mm到0.4mm，或者在这个实施方案中，从第一光伏电池的第一区域456a离开0.3mm。电池到电池互连件440的附件460的第二端466在第二光伏电池的第一区域456b的平面中。箭头L指示电池到电池互连件440的第二突出部。在这种情况下，第二突出部竖直地从平面离开高度R，诸如大约0.3mm至0.6mm，或者在这个实施方案中，从第二光伏电池的第一区域456b离开0.5mm。第一突出部和第二突出部可以竖直地从平面离开不同的高度，以便使互连件的耐久性最大化。

图7C描绘在两个相邻的金属制品之间的电池到电池互连件440的透视图。电池到电池互连件440的每个附件460中的第一突出部和第二突出部在金属制品400中提供应力消除弯曲部。光伏电池之间的电池到电池互连件440的柔性缓解了在运输、安装或正常热循环期间的断裂或翘曲问题。传统的三汇流条互连件经常会因为它们在电池之间的固有非柔性而导致光伏电池翘曲。

在一些实施方案中，金属制品400还包括金属条470，所述金属条与电池到电池互连件440成整体并且联接到多个电铸附件460的第二端466。金属条470被配置成联接到邻近的光伏电池的背面。电池到电池互连件440的金属条470充当用于相邻电池的背面的焊盘，而附件460充当太阳能电池之间的电导管。应注意，与其中使用三个总线条带的传统焊带相比，电池到电池互连件440设计具有较大表面面积。电池到电池互连件440的设计通过提供低串联电阻和最小电压降而在模块水平改进效率。例如，与栅格线路410和区段420的宽度50μm至100μm相比，电池到电池互连件440的宽度432可以是5mm至10mm，诸如6mm至8mm。

电电池到电池互连件440的长度可以接近于光伏电池的边缘长度，诸如，多晶电池的整个边缘或者单晶电池的拐角之间的长度。在另一实施方案中，电池到电池互连件440可以跨越光伏电池的第一区域456的边缘的至少四分之一。在其他实施方案中，电池到电池互连件440可以跨越光伏电池的近似边缘长度的不连续部分。例如，图8示出根据一些实施方案的作为光伏电池的一部分的金属制品400的透视图。在这个实施方案中，电池到电池互连件440跨越光伏电池的边缘长度的不连续部分440a和440b。在其他实施方案中，电池到电池互连件440可以跨越光伏电池的边缘整个长度或光伏电池的部分边缘长度的不连续部分或连续部分。金属条470跨越光伏电池的整个长度。在另一实施方案中，金属条470可以跨越电池到电池互连件440的长度。通过跨越光伏电池的第一区域456的边缘的至少四分之一，太阳能模块的相邻电池之间存在多个电流路径，从而优于传统三汇流条配置来增强冗余。这缓解了因如三汇流条布置常见的互连故障引起的光伏电池损失效率的问题。

电电池到电池互连件440还可以充当用于从电铸芯轴移除金属制品400的制造辅助。如本文中论述，电池到电池互连件440可以在电铸之后弯曲或成角度，诸如以在电池之间实现前到背连接。电池到电池互连件440可以与栅格线路410和区段420整体地形成，这可以通过消除接合步骤来降低制造成本。在其他实施方案中，电池到电池互连件440可以形成为单独件并且随后接合到第一区域456，诸如以允许具有不同栅格设计的互连元件的互换性。

电电池到电池互连件440可以具有可不同于金属制品400的其余部分的高度，也就是，厚度。电池到电池互连件440的厚度可以包括高度，所述高度不同于多个电铸元件的高度。在一些实施方案中，例如，电池到电池互连件440可以具有80μm至100μm的高度，而栅格线路410可以具有100μm至200μm的厚度，诸如100μm至150μm。由于电池到电池互连件440在模块中的电池之间提供机械连接以及电连接，因此所述高度可以用具体的厚度调整以满足指定的挠曲测试要求。较薄的电池到电池互连件440可以改进对疲劳故障的抵抗，诸如在运输和暴露于环境力期间的挠曲，同时通过为电流流动提供较大表面积来最小化电压损耗。

使具有本文中描述的电池到电池互连件的金属制品经受挠曲周期测试。挠曲周期测试使样本在x轴和y轴两者上张紧，借此x是电池之间的移动的长度并且y是移动的宽度。结果显示出电池到电池互连件的‘平均故障间隔时间’或疲劳的改进：比传统三汇流条设计的控制样本大超过20倍。因此，具有带多个附件和弯曲部的电池到电池互连件的金属制品改进相邻的太阳能电池之间的固有平面内非柔性或刚性，以及改进光伏电池在运输、安装和正常热循环期间的断裂和翘曲风险。由于在与传统三汇流条技术相比时振动和应力降低，因此光伏电池和太阳能模块阵列的寿命可以增加。太阳能模块阵列在运输期间或者在使用中时可能会因热循环而经受冲击和振动，并且可能会经历诸如由风抖振或雪负载引起的机械应力。

这种设计的其他益处是对于操作期间的热循环而言增加光伏电池和太阳能模块阵列耐久性。当与当前的三汇流条设计相比时，过热和/或形成电弧的风险显著地降低或消除。本领域中众所周知，传统的三汇流条设计因为三汇流条配置中的互连件出现故障或断裂而过热或形成电弧。在极端环境下，如果甚至本电池到电池互连件的附件的多达1/3都出现故障，那么所述设计实现冗余并维持效率，因为其余附件仍可以将所产生的电能发送到相邻的光伏电池而没有火灾的风险。

图9示出根据一些实施方案的如将组装用于模块的光伏电池的模块900。图9中示出多个电池，但根据需要，模块中可以利用任何数量的电池，诸如36个至96个。每个邻近的电池对接合在一起，如本文所述。然而，在图9的实施方案中，一些光伏电池可以从前一电池旋转90°。例如，电池920从电池910逆时针旋转90°以连接到电池930。因此，已经公开的网状设计可以被设计成具有允许电池上的各种取向的对称性，从而使得模块内的电池能够根据需要以任何顺序连接。模块900的多个光伏电池进行组装，其中它们之间具有间隙960。间隙960允许整体模块的挠曲并且在封装完成的模块时还有助于层压材料的流动。

图10是根据如上所述的一些实施方案的使用金属制品来形成用于光伏电池的电部件的方法的流程图1000。应注意，尽管电铸应被描述成用于制造金属制品，但其他方法是可能的，诸如蚀刻、冲压、导线组装，或机械加工，诸如通过使用激光或水射流来实现。在步骤1010中，在导电芯轴上电铸金属制品。导电芯轴具有包括至少一个预先形成的图案的外表面。金属制品包括具有多个电铸元件的第一区域和与所述第一区域成整体的电池到电池互连件。所述电池到电池互连件具有多个电铸附件。在一些实施方案中，金属制品被配置成充当光伏电池内的电导管。在某些实施方案中，金属制品可以包括用于实现太阳能模块的光伏电池之间的连接的特征。在其他实施方案中，可以分开制造互特征并且接合到金属制品。如果分开形成，那么可以通过例如电铸或冲压板材来形成互连特征。在预先形成的图案内形成完成的电铸金属制品的至少一部分。

金属制品具有多个电铸元件，所述多个电铸元件具有可以包括以下一者或多者的定制化特征：a)沿着第一元件的第一长度的非统一宽度，b)在导管方向上沿着第一元件的第一长度的变化，c)沿着第一元件的第一长度的膨胀区段，d)不同于多个电铸元件中的第二元件的第二宽度的第宽度，e)不同于多个电铸元件中的第二元件的第二高度的第一高度，以及f)纹理化的顶表面。金属制品可以被配置成起到用于光伏电池的电栅格线路、汇流条、电池到电池互连件和焊盘的作用。电池到电池互连件包括可以连杆，所述连杆具有联接到第一区域的边缘的第一连杆端、与第一连杆端相对并远离第一区域的边缘的第二连杆端，以及沿着连杆的长度的逐渐变小的颈部。电池到电池互连件还可以包括多个附件。每个附件具有联接到所述第一区域的边缘的第一端和与所述第一端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二端。附件长度比所述连杆的所述长度长。所述附件彼此间隔开。

步骤1010可以包括使电铸芯轴的外表面与包括第一金属的盐的溶液接触，其中第一金属可以是例如铜或镍。第一金属可以形成整个金属制品，或者可以形成其他金属的层的金属前体。例如，可以将包括第二金属的盐的溶液镀覆在第一金属上。在一些实施方案中，第一金属可以是镍并且第二金属可以是铜，其中镍为铜扩散提供屏障。可以可选地将第三金属镀覆在第二金属上，诸如第三金属是在第二金属铜上的镍，所述第二金属已经镀覆在第一金属镍上。在这个三层结构中，铜导管由镍封装，以提供防止铜污染到半导体装置内的屏障。步骤1010中的电镀过程参数可以是例如在1至3000安培每平方英尺(ASF)范围内的电流和在例如1分钟至200分钟范围内的镀覆时间。可以应用其他导电金属以促进粘附、促进可湿性、充当扩散屏障或改进电接触，诸如，锡、锡合金、铟、铟合金、铋合金、钨酸镍，或钨酸钴镍。

在形成金属制品之后，在步骤1020中，将具有互连的多个电铸元件的金属制品与导电芯轴分开，以变成独立的整体件。所述多个电铸元件被配置成充当光伏电池的光入射表面的电导管。所述电池到电池互连件被配置成延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池。所述电池到电池互连件包括多个电铸附件。每个附件具有联接到、第一区域的边缘的第一端和与、第一端相对并远离所述边缘的第二端。所述附件彼此间隔开。

分开可以涉及诸如手动地或在诸如真空处理的工具的帮助下从芯轴提起或剥离所述制品。也可以通过将互连元件(诸如，图3的电池到电池互连件440)用作启动和提起金属制品的手柄来促进剥离。可以包括与电池到电池互连件成整体的连杆(诸如，上文所述的连杆474)，以帮助防止在从芯轴移除金属制品期间损坏附件。在其他实施方案中，移除可以包括热冲击或机械冲击或者超声能量，以帮助从芯轴释放所制造的部分。独立的金属制品随后通过附接并电联接所述制品而准备好形成到光伏电池或其他半导体装置中，如下文描述。可以在不需要支撑元件的情况下完成将金属制品转移到各个制造步骤。

在步骤1030中，将金属制品机械且电联接到半导体衬底。步骤1030可以包括将正面栅格联接到半导体晶片的正面，以及将背面栅格联接到晶片的背面。所述联接可以是焊接，诸如手动或自动化焊接。焊料可以施加在具体点处，诸如已经印刷到晶片上的银焊盘。在一些实施方案中，焊料可能已经预先施加到金属制品中的一些或全部上，诸如通过镀覆或浸渍来实现。随后在步骤1030的联接过程期间可以使预先施加的焊料回流。在其他实施方案中，所述焊料可以是活性焊料，并且可以在晶片的非金属化部分处实现接合，如2013年8月21日申请的标题为“Using an Active Solder to Couple a Metallic Article to aPhotovoltaic Cell”的美国临时专利申请61/868,436中所述，所述专利申请为本申请的受让人所拥有并且以引用方式并入本文中。

在步骤1030中将金属制品接合到半导体可以利用例如超声、红外线、热压焊机或快速热加工技术。所述接合可以每次在一个接头上执行、或在晶片的区域上执行，或立刻在整个晶片上执行。金属制品可以包括膨胀区段，所述膨胀区段用于减少可能会由在接合过程期间引发的热应力导致的弯曲或断裂。

半导体晶片可以在步骤1030之前或之后经历附加的加工步骤，诸如以施加抗反射涂层。具体涂层将取决于所生产的电池的类型，并且可以包括例如介电抗反射涂层，诸如氮化物，或者透明导电氧化物，诸如铟锡氧化物。

随后在步骤1040中，将所制备的光伏电池连接在一起。为了前到背串联连接，可以执行互连，如本文所述。在其他实施方案中，可以与前到前和背到背连接并联地对电池进行接线。

在步骤1050中，将模块组件层压在一起。在一些实施方案中，所述组件可以包括背板，诸如聚氟乙烯膜(PVF)，其中层压材料(例如，EVA)置于背板上。光伏电池置于EVA板上并且另一EVA板置于电池的顶部上。最后，玻璃板在顶部EVA板上。在其他实施方案中，可以使用不同的材料来代替玻璃和EVA以实现模块的期望柔性、耐久性和重量。将整个分层堆叠放在层压机中，其中施加热量和真空以将所述组件层压。为了完成所述模块，将电池的电连接接线到接线盒。

可以看出，本文中描述的独立的金属制品适用于各种电池类型并且可以在太阳能电池的制造顺序内的不同点处插入。此外，可以在太阳能电池的前表面或后表面或者这两者上使用电导管。具有本文中描述的电池到电池互连件的金属制品适用于柔性太阳能模块应用。柔性太阳模块是方便的、轻型的且便携的。柔性太阳能面板有很多应用，诸如类似PDA、移动电话、膝上型计算机和步话机的装置的电池充电器。它们还可以用于为露营设备、野外通信电台和GPS系统供电，或者可以集成到建筑上的织物和金属屋面中。

另外，尽管已经主要相对于光伏应用描述了本文中的实施方案，但所述方法和装置也可以应用于其他半导体应用，诸如再分布层(RDL)或柔性电路。此外，流程图步骤可以按替代顺序执行，并且可以包括未示出的附加步骤。尽管已经针对原尺寸电池描述了所述描述，但它们也可以应用于半尺寸或四分之一尺寸电池。例如，金属制品设计可以具有用于适应只有一个或两个倒角的电池的布局，而不是所有四个拐角都是倒角，如在单晶整个准正方形中那样。

尽管已经相对于本发明的特定实施方案详细地描述了本说明书，但是应了解，本领域技术人员在理解上述内容后可以容易构想出这些实施方案的替代物、变型和等效物。在不脱离所附权利要求中更具体地阐述的本发明的范围的情况下，本领域一般技术人员可以实践本发明的这些和其他修改和变型。此外，本领域一般技术人员将了解，上述描述仅作为示例并且不意图限制本发明。

Claims (40)

1.一种用于光伏电池的金属制品，所述金属制品包括：

第一区域，所述第一区域具有多个电铸元件，所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管；以及

电池到电池互连件，所述电池到电池互连件与所述第一区域成整体，其中所述电池到电池互连件：

被配置成延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池；并且

包括多个电铸的弯曲附件，每个附件具有i)联接到所述第一区域的边缘的第一端和ii)与所述第一端相对并远离所述边缘的第二端，其中所述附件彼此间隔开；并且

其中所述金属制品是整体的独立件。

2.如权利要求1所述的金属制品，其中所述多个附件中的每个附件是沙漏形状。

3.如权利要求1所述的金属制品，其中：

所述第一区域包括第一平面；并且

所述电池到电池互连件包括弯曲部，所述弯曲部将所述多个电铸附件的所述第二端置于不同于所述第一平面的第二平面中。

4.如权利要求3所述的金属制品，其中所述弯曲部以相对于所述金属制品的所述平面成5°至85°的角度配置。

5.如权利要求4所述的金属制品，其中：

所述电池到电池互连件从所述第一平面突出0.2mm至0.4mm；并且

所述电池到电池互连件从所述第二平面突出0.3mm至0.6mm。

6.如权利要求1所述的金属制品，其中所述电池到电池互连件跨越所述第一区域的所述边缘的至少四分之一。

7.如权利要求1所述的金属制品，其中所述电池到电池互连件的厚度包括高度，所述高度不同于所述多个电铸元件的高度。

8.如权利要求1所述的金属制品，其中所述多个电铸元件包括与多个第二元件相交的多个第一元件。

9.如权利要求1所述的金属制品，其中所述多个第一元件垂直于所述第一区域的所述边缘，并且其中每个第一元件的宽度沿着所述第一元件的长度变化。

10.如权利要求1所述的金属制品，所述金属制品还包括：

金属条，所述金属条与所述电池到电池互连件成整体并且联接到所述多个电铸附件的所述第二端，其中所述金属条被配置成联接到所述邻近的光伏电池的背侧。

11.一种形成用于光伏电池的电部件的方法，所述方法包括：

在导电芯轴上电铸金属制品，其中所述导电芯轴具有外表面，所述外表面包括至少一个预先形成的图案，其中所述金属制品包括具有多个电铸元件的第一区域和与所述第一区域成整体的电池到电池互连件，所述电池到电池互连件具有多个电铸的弯曲附件；以及

将所述金属制品与所述导电芯轴分开，其中所述多个电铸元件进行互连，使得所述金属制品在与所述导电芯轴分开时形成整体的独立件；

其中所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管；

其中所述电池到电池互连件：

被配置成延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池；并且

包括多个电铸的弯曲附件，每个附件具有i)联接到所述第一区域的边缘的第一端和ii)与所述第一端相对并远离所述边缘的第二端，其中所述附件彼此间隔开。

12.如权利要求11所述的方法，其中所述多个附件中的每个附件是沙漏形状。

13.如权利要求11所述的方法，其中：

所述第一区域包括第一平面；并且

所述电池到电池互连件包括弯曲部，所述弯曲部将所述多个电铸附件的所述第二端置于不同于所述第一平面的第二平面中。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述弯曲部以相对于所述金属制品的所述平面成5°至85°的角度配置。

15.如权利要求14所述的方法，其中：

所述电池到电池互连件从所述第一平面突出0.2mm至0.4mm；并且

所述电池到电池互连件从所述第二平面突出0.3mm至0.6mm。

16.如权利要求11所述的方法，其中所述电池到电池互连件跨越所述第一区域的所述边缘的至少四分之一。

17.如权利要求11所述的方法，其中所述电池到电池互连件的厚度包括高度，所述高度不同于所述多个电铸元件的高度。

18.如权利要求11所述的方法，其中所述多个电铸元件包括与多个第二元件相交的多个第一元件。

19.如权利要求11所述的方法，其中所述多个第一元件垂直于所述第一区域的所述边缘，并且其中每个第一元件的宽度沿着所述第一元件的长度变化。

20.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括：

金属条，所述金属条与所述电池到电池互连件成整体并且联接到所述多个电铸附件的所述第二端，其中所述金属条被配置成联接到所述邻近的光伏电池的背侧。

21.一种用于光伏电池的金属制品，所述金属制品包括：

第一区域，所述第一区域具有多个元件，所述多个元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管；以及

电池到电池互连件，所述电池到电池互连件与所述第一区域成整体，延伸超出所述光入射表面并且将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池，所述电池到电池互连件包括：

连杆，所述连杆具有i)联接到所述第一区域的边缘的第一连杆端，

ii)与所述第一连杆端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二连杆端，以及iii)沿着所述连杆的长度的逐渐变小的颈部；

多个附件，每个附件具有i)联接到所述第一区域的所述边缘的第一端，ii)与所述第一端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二端，以及iii)大于所述连杆的所述长度的附件长度，其中所述附件彼此间隔开；并且

其中所述金属制品是整体的独立件。

22.如权利要求21所述的金属制品，其中所述连杆是线性的并且垂直于所述第一区域的所述边缘。

23.如权利要求21所述的金属制品，其中所述电池到电池互连件被设计成当力施加到所述电池到电池互连件时在所述颈部处断裂。

24.如权利要求21所述的金属制品，其中所述附件每厘米重复至少8次、每厘米重复至少10次、或每厘米重复至少12次。

25.如权利要求21所述的金属制品，其中所述多个附件中的每个附件呈沙漏形、S形、U形、W形、V形、蛇形、锯齿形或L形。

26.如权利要求21所述的金属制品，其中所述附件长度是沿着所述附件的路径长度，并且所述附件长度是所述连杆的所述长度的1.4倍至3倍。

27.如权利要求21所述的金属制品，其中所述附件的切线与所述第一区域的水平边缘之间的角度是至少12°。

28.如权利要求1所述的金属制品，其中所述第一区域和所述电池到电池互连件位于同一平面中。

29.如权利要求21所述的金属制品，所述金属制品还包括：

金属条，所述金属条与所述电池到电池互连件成整体并且联接到所述多个附件的所述第二端，其中所述金属条被配置成联接到所述邻近的光伏电池的背侧。

30.如权利要求29所述的金属制品，其中每个附件横越所述第一区域的所述边缘与所述金属条之间的非垂直路径。

31.如权利要求21所述的金属制品，所述电池到电池互连件还包括横杆，所述横杆延伸穿过所述多个附件并且将一个附件连接到邻近的附件。

32.一种形成用于光伏电池的电部件的方法，所述方法包括：

在导电芯轴上电铸金属制品，其中所述导电芯轴具有外表面，所述外表面包括至少一个预先形成的图案，其中所述金属制品包括具有多个电铸元件的第一区域和与所述第一区域成整体的电池到电池互连件；以及

将所述金属制品与所述导电芯轴分开，其中所述多个电铸元件进行互连，使得所述金属制品在与所述导电芯轴分开时形成整体的独立件；

其中所述多个电铸元件被配置成充当所述光伏电池的光入射表面的电导管；

其中所述电池到电池互连件延伸超出所述光入射表面并将所述金属制品直接联接到邻近的光伏电池，并且包括：

连杆，所述连杆具有i)联接到所述第一区域的边缘的第一连杆端，

ii)与所述第一连杆端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二连杆端，以及iii)沿着所述连杆的长度的逐渐变小的颈部；

多个附件，每个附件具有i)联接到所述第一区域的所述边缘的第一端，ii)与所述第一端相对并远离所述第一区域的所述边缘的第二端，以及iii)大于所述连杆的所述长度的附件长度，其中所述附件彼此间隔开。

33.如权利要求32所述的方法，其中所述连杆是线性的并且垂直于所述第一区域的所述边缘。

34.如权利要求32所述的方法，其中所述电池到电池互连件被设计成当力施加到所述电池到电池互连件时在所述颈部处断裂。

35.如权利要求32所述的方法，其中所述附件每厘米重复至少8次、每厘米重复至少10次、或每厘米重复至少12次。

36.如权利要求32所述的方法，其中所述多个附件中的每个附件呈沙漏形、S形、U形、W形、V形、蛇形、锯齿形或L形。

37.如权利要求32所述的方法，其中所述附件的切线与所述第一区域的水平边缘之间的角度是至少12°。

38.如权利要求32所述的方法，其中所述第一区域和所述电池到电池互连件位于同一平面中。

39.如权利要求32所述的方法，所述方法还包括：

金属条，所述金属条与所述电池到电池互连件成整体并且联接到所述多个附件的所述第二端，其中所述金属条被配置成联接到所述邻近的光伏电池的背侧。

40.如权利要求32所述的方法，所述电池到电池互连件还包括横杆，所述横杆延伸穿过所述多个附件并且将一个附件连接到邻近的附件。