CN109673172B - 沿非直线边缘重叠的叠盖式太阳能电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了太阳能装置以及生产太阳能装置的方法。本公开的方面提供了一种太阳能装置，该太阳能装置至少包括第一太阳能电池和第二太阳能电池。所述第一太阳能电池配置为具有呈包括突出部分的非直线形状的第一边缘，并且具有布置在所述突出部分中的第一一个或多个接触垫。所述第二太阳能电池配置为在所述突出部分与所述第一太阳能电池重叠。所述第二太阳能电池包括第二一个或多个接触垫，所述第二一个或多个接触垫与所述第一一个或多个接触垫对准，以电连接所述第一太阳能电池与所述第二太阳能电池。

Description

沿非直线边缘重叠的叠盖式太阳能电池
技术领域
本说明书所述的主题整体涉及光伏太阳能电池，并且具体地涉及叠盖式太阳能电池。
背景技术
光伏(PV)电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射转换为电能的装置。PV电池可组装成PV模块(也称为太阳能模块)，可用于将光能转换成电能。太阳能系统通常包括多个PV模块、一个或多个逆变器和互连线路。PV模块可包括框架，其可以安装在建筑物的顶部，并且其它部件可定位在建筑物外部或内部以与电力系统进行交互。
发明内容
本公开的方面提供了一种太阳能装置，该太阳能装置至少包括第一太阳能电池和第二太阳能电池。第一太阳能电池配置为具有呈包括突出部分的非直线形状的第一边缘，并且具有布置在突出部分中的第一一个或多个接触垫。第二太阳能电池配置为在突出部分与第一太阳能电池重叠。第二太阳能电池包括第二一个或多个接触垫，所述第二一个或多个接触垫与所述第一一个或多个接触垫对准，以电连接第一太阳能电池与第二太阳能电池。
本公开的方面提供了一种太阳能电池。该太阳能电池被实现在具有正面和背面的平面硅结构中。该正面配置为面向光入射方向以接收来自光源的能量。此外，平面硅结构的第一边缘具有包括突出部分的非直线形状。太阳能电池包括布置在正面的突出部分中的第一一个或多个接触垫。所述第一一个或多个接触垫配置为与另一个太阳能电池的背面上的一个或多个接触垫对准，以电连接太阳能电池与另一个太阳能电池。
本公开的方面提供了方法。该方法包括形成第一太阳能电池。第一太阳能电池具有呈包括突出部分的非直线形状的第一边缘，并且具有布置在突出部分中的第一一个或多个接触垫。此外，该方法包括形成第二太阳能电池，该第二太阳能电池包括第二一个或多个接触垫；使第二太阳能电池在突出部分与第一太阳能电池重叠；以及使所述第一一个或多个接触垫与所述第二一个或多个接触垫对准，以电连接第一太阳能电池与第二太阳能电池。
本公开的方面提供了另一种方法。该方法包括形成平面硅结构的第一边缘。该平面硅结构具有正面和背面，该正面配置为面向光入射方向以接收来自光源的能量，并且第一边缘具有包括突出部分的非直线形状。该方法进一步包括将第一一个或多个接触垫设置在正面的突出部分中。所述第一一个或多个接触垫配置为与另一个平面硅结构的背面上的一个或多个接触垫对准，以电连接两个平面硅结构。
附图说明
下文所述的附图是为了进行示意性的说明，未必按比例绘制。所述附图并不旨在以任何方式限制本公开的范围。
图1A-B示出了布置成叠盖方式的太阳能电池的示例性太阳能装置，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠；
图1C为示例性封装的太阳能装置的侧视图；
图1D示出耦接到电气系统的示例性太阳能电池阵列；
图2A-B示出了可分为太阳能电池的示例性光伏晶片，这些太阳能电池布置成叠盖方式，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠；
图2C示出非直线划线的更靠近的剖视图；
图2D示出了两种示例性非正弦图案；
图3A-G示出了用于生产太阳能电池的太阳能装置的示例性方法，这些太阳能电池布置成叠盖方式，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠；
图4A-G示出了用于生产太阳能电池的太阳能装置的另一种示例性方法，这些太阳能电池布置成叠盖方式，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠；
图5为用于生产太阳能电池的太阳能装置的示例性方法的流程图，这些太阳能电池布置成叠盖方式，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠；
图6示出了布置成叠盖方式的太阳能电池的示例性太阳能装置，该太阳能装置包括牺牲太阳能电池；
图7A-C示出了可用于叠盖式太阳能电池装置中的导电汇流条；
图8A-B示出了具有宽度变化的导电汇流条的叠盖式太阳能装置800；
图9示出根据本公开的实施方案的太阳能装置900；
图10示出根据本公开的实施方案的光伏晶片1000；
图11示出根据本公开的实施方案的另一种光伏晶片1100；
图12示出根据本公开的实施方案布置太阳能电池的示例；并且
图13示出根据本公开的实施方案布置太阳能电池的示例。
具体实施方式
图1A-B示出了布置成叠盖方式的太阳能电池的示例性太阳能装置100，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠；图1A示出太阳能装置100的侧视图，其中示出了面向太阳(或其它光源诸如面向太阳的镜面)的太阳能装置100的取向，并且图1B示出太阳能装置100的后视图，其中示出了非直线边缘。太阳能装置100可以被称为“超级电池”或“超能电池”或“太阳能电池带”。
参见图1A，太阳能装置100包括布置成叠盖方式的太阳能电池102、104、106、108、110和112，其中相邻太阳能电池的端部或长边缘重叠并且电连接以形成例如串联连接的串。每个太阳能电池102、104、106、108、110和112具有两个相对长的边缘和两个相对短的边缘。长边缘中的一者或两者为非直线的，并且具有非直线形状，与长边缘中的一者或两者一样，该非直线形状在短边缘之间延伸，在短边缘的相应端部之间布置成直线。每个太阳能电池102、104、106、108、110和112可包括半导体二极管结构与半导体二极管结构的电触点。太阳能电池配置为借助半导体二极管结构使得在光照射到太阳能电池的前表面102a、104a、106a、108a、110a和112a时在太阳能电池中生成电流。然后可向外部负载提供电流。
例如，每个太阳能电池102、104、106、108、110和112可为晶体硅太阳能电池，其具有前表面(受光侧)102a、104a、106a、108a、110a和112a以及后表面(阴影侧)102b、104b、106b、108b、110b和112b。前表面和后表面可包括表面金属化结构，这些表面金属化结构为n-p结的相对侧提供电触点。
任何适当类型的太阳能电池均可用于太阳能装置100中。例如，前表面金属化结构可设置在n型导电性的半导体层上，并且后表面金属化结构可设置在p型导电性的半导体层上。在另一个实例中，前表面金属化结构可设置在n型导电性的半导体层上，并且后表面金属化结构可设置在p型导电性的半导体层上。
在图1的太阳能装置100中，相邻太阳能电池在下述特定区域内彼此导电接合：在该区域内，相邻太阳能电池通过导电接合材料实现重叠，该导电接合材料将一个太阳能电池的前表面金属化结构电连接到相邻太阳能电池的后表面金属化结构。例如，考虑太阳能装置100中的第一太阳能电池102和第二太阳能电池104。第二太阳能电池104与第一太阳能电池102相邻，并且在区域114中与第一太阳能电池102重叠，在区域114中，第一太阳能电池102和第二太阳能电池104电连接。
适当的导电胶粘接材料可包括例如导电粘合剂、导电粘合剂膜和胶带，以及常规焊料。在一些实例中，导电胶粘接材料在相邻太阳能电池之间的接合中提供机械顺应性，其适应由导电胶粘接材料的热膨胀系数(CTE)和太阳能电池的热膨胀系数(例如，硅的CTE)之间的失配引起的应力。
参见图1B，该图示出太阳能装置100的后视图，太阳能电池102、104、106、108、110和112已成型并且叠盖，使得在相邻太阳能电池重叠的位置处，太阳能电池沿非直线边缘重叠，这些非直线边缘是在大体平行的方向上延伸的太阳能电池的长边缘。出于说明的目的，图1B将面向观察者的太阳能电池的边缘显示为暗线，并且图1B将重叠区域中隐藏在另一个太阳能电池后面的太阳能电池的边缘显示为亮线，就像太阳能电池在那些区域中透明一样(即，图1B为“X射线”视图)。在该视图中，观察者可在相邻太阳能电池重叠的区域中看到呈圆形的接触垫。
例如，考虑第一太阳能电池102和第二太阳能电池104重叠的区域114。第二太阳能电池104的顶部边缘104c在朝向太阳能装置100的顶部边缘102c的第一方向和与第一方向相反的第二方向之间延伸，其中第二方向朝向太阳能装置100的底部边缘112d。第一太阳能电池102的底部边缘102d在相同的两个方向之间延伸，但是在相同的两个方向上与第二太阳能电池104的顶部边缘104c形成镜像。
由于底部边缘102d与顶部边缘104c形成镜像，因此底部边缘102d朝向第一方向延伸，其中顶部边缘104c朝向第二方向延伸，并且底部边缘102d朝向第二方向延伸，其中顶部边缘104c朝向第一方向延伸。由于具有非直线边缘，太阳能电池102的底部边缘102d和太阳能电池104的顶部边缘104c在接触垫116a-f上具有最大重叠区域，并且在那些接触垫之间的中点处具有最小重叠区域。
非直线边缘具有突出部分和凹陷部分，其中突出部分是从太阳能电池的中心伸出或远离太阳能电池的中心延伸的太阳能电池的部分，凹陷部分是朝向太阳能电池的中心凹入的太阳能电池的部分。接触垫位于太阳能电池的突出部分中，并且一个太阳能电池的突出部分与相邻太阳能电池的突出部分匹配。因此，设置在太阳能电池的突出部分中的接触垫匹配或对齐(例如，成行)，并且可与导电胶粘接材料电连接。接触垫可为分立的接触垫，即，使得每个接触垫为介于相邻太阳能电池之间的分立的电触点。
相比于使用直线或直线边缘，使用沿非直线边缘重叠的太阳能电池可减少生产给定额定功率的太阳能装置所需的材料的量。在具有直线边缘的模块中，由于重叠，潜在有效区域可被遮蔽。例如，分立的连接垫之间的整个区域可被顶部太阳能电池遮蔽，仅容纳用于分立的连接垫的空间。
为示出节省材料的潜力，请考虑以下实例。假设太阳能电池102、104、106、108、110和112中的每个具有约156mm的长度和约26mm的平均宽度。此外，假设接触垫处需要1.6mm的重叠。在这些条件下，相比于直线边缘，边缘处的0.8mm正弦图案可使平均电池与电池重叠减小最多一半(0.8mm)，同时在接触垫处仍然具有相同的重叠(1.6mm)。
此外，考虑具有83个太阳能电池的太阳能电池串，这些太阳能电池具有直线边缘。通过使用沿非直线边缘重叠的太阳能电池并且将平均重叠从1.6mm减小至0.8mm，每个太阳能电池串所用材料可减少最多2.5个太阳能电池。在一些实例中，等同的太阳能电池串可使用81个太阳能电池代替83个太阳能电池，而不减小太阳能电池串功率。
太阳能电池的尺寸可被设定成任何适当的尺寸。在一些实例中，太阳能电池各自具有约156mm的长度和约26mm的平均宽度，使得可在标准156mm×156mm硅晶片上制备六个太阳能电池。在另一个实例中，可由标准硅晶片制备八个具有约19.5mm×156mm的尺寸的太阳能电池。更一般地，太阳能电池可具有例如约1:2至约1:20的纵横比，并且可由标准尺寸晶片或任何其他适当尺寸的晶片制成。
图1C为已被封装到太阳能模块150中的示例性太阳能装置的侧视图。太阳能模块150包括布置成叠盖方式的太阳能电池102、104、106、108、110和112。太阳能模块150还包括位于太阳能电池的端部的导电互连件152和154，这些导电互连件可配置为将太阳能电池连接至例如另一个太阳能电池或连接至外部负载。可使用任何适当的电气配置，例如串联连接和并联连接的组合。
太阳能模块150包括封装太阳能电池的封装剂156。封装剂156可为聚合物，例如热塑性烯烃聚合物。太阳能模块150还可包括透明的前板158和背板160。前板158可例如由玻璃制成。背板160还可由玻璃制成或由聚合物制成。太阳能模块150包括玻璃前板158，并且玻璃背板160也可被称为玻璃-玻璃模块或两面模块。
图1D示出耦接到电气系统176的示例性太阳能电池阵列170。太阳能电池阵列170配置为向电气系统176提供电力。太阳能电池阵列170包括框架172和安装在框架172上的多个太阳能模块174a-j。例如，太阳能模块174a-j中的每个可配置为图1C的太阳能模块150。根据系统设计不同，太阳能模块174a-j电连接为串联电连接和/或并联电连接的组合，以向电气系统176提供公共输出。
图2A-B示出了可分为成型的太阳能电池的示例性光伏晶片200，这些太阳能电池布置成叠盖方式，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠。晶片200包括六个区域202、204、206、208、210和212，当沿五条非直线划线218、220、222、224和226划分晶片200时，这些区域将形成太阳能电池。晶片200还包括直线顶部边缘214和直线底部边缘216。
出于说明的目的示出六个区域；一般来讲，可使用任何适当数量的区域。通常，区域202、204、206、208、210和212各自具有长边缘和短边缘，并且被布置成在长边缘处重叠；然而，这些区域可具有任何适当的尺寸。出于说明的目的示出划线，但是根据用于划分晶片200的方法不同，这些划线在一些实例中可能不必要。
图2A为晶片200的前视图，其中示出区域202、204、206、208、210和212的前表面202a、204a、206a、208a、210a和212a。四行接触垫228、230、232和234设置在晶片200的正面。顶部行228为沿循直线顶部边缘214的直线行，并且底部行234为沿循直线底部边缘216的直线行。
内部行230和232沿循内部非直线划线220和224中的两条，例如下文参见图2C所详述。因此，在晶片200的正面，成行接触垫228、230、232和234以交替方式沿非直线划线218、220、222、224和226设置，即，每隔一条划线具有沿划线设置的一行接触垫。
图2B为示例性晶片200的后视图，其中示出区域202、204、206、208、210和212的背表面202b、204b、206b、208b、210b和212b。三行接触垫236、238和240设置在晶片200的背面。行236、238和240沿循三条内部非直线划线218、222和226，在晶片200的正面不具有接触垫。因此，在晶片200的背面，成行接触垫236、238和240以交替方式沿非直线划线218、222和226设置，即，每隔一条划线具有沿划线设置的一行接触垫。
图2C示出划线218的更靠近的剖视图，该划线将顶部区域202与晶片200背面的顶部区域204下方的相邻区域204隔开。划线218为正弦线，其在朝向顶部区域202的方向和顶部区域202下方朝向相邻区域204的方向之间延伸。在划线218达到槽218a、218c和218e的情况下，接触垫236a、236c和236e设置在槽218a、218c和218e下方，这些槽位于顶部区域202的背表面202b上。在划线218达到峰218b和218d的情况下，接触垫236b和236d设置在峰218b和218d下方，这些峰位于顶部区域202下方的相邻区域204的背表面204b上。
一般来讲，接触垫236a-e以相等的距离沿划线218横向设置，其中距离等于划线218的横向峰谷距离244(例如，3mm至30mm)。接触垫236a-e交替布置在两个竖直位置之间。竖直位置取决于划线218的竖直峰谷距离242和接触垫236a-e的尺寸。
在一些实例中，接触垫236a-e为正方形，或具有细长的矩形形状，其平行或实质上平行于(即，在5度或10度内)晶片的顶部边缘214和底部边缘216。接触垫236a-e可具有例如约1mm至约5mm的垂直于晶片200的长侧的宽度，并且具有例如约1mm至约10mm的平行于晶片200的长侧的长度。接触垫236a-e可各自具有充当坝的周围屏障，以形成接触垫和屏障之间的沟槽(moat)。溢出接触垫236a-e或在分配时遗失接触垫的未固化的导电胶粘接材料可被限定在沟槽中。
在一个实例中，划线218、220、222、224和226中的每个沿循正弦图案，该正弦图案具有基于行中设计数量的接触垫的多个周期，并且具有基于接触垫的尺寸的竖直峰谷距离。划线218、220、222、224和226的形状还配置成使得晶片200可沿划线切割，例如使得晶片200洁净地切割，其中在特定的制造设置中产生特定的产量损失。正弦线呈镜像，即以交替方式发生相偏移，使得每条划线突起，同时其相邻划线下降。
在一些实例中，划线218、220、222、224和226沿循非正弦图案，在朝向晶片200的顶部边缘214的第一方向和朝向晶片200的底部边缘216的第二方向之间延伸。图案为重复图案，其具有限定数量的周期和峰谷振幅。图2D示出了两种示例性非正弦图案250和252。第一图案250为三角波。第二图案252为方波。在刻划和切割晶片200的情况下，方波可能无法用于制造设置中，因为它可能无法可接受地切割，但是方波图案可用于一些其它实例中，例如在晶片200呈锯齿的情况下。
在一些方面，划线218、220、224和226中的一者或多者为非直线的。即，可用非直线或非直线划线刻划晶片200，以得到非直线或非直线边缘的太阳能电池带。在一个实例中，外部太阳能电池带可具有未刻划或切割的直线或直线边缘，而内部太阳能电池带可具有非直线或非直线刻划或切割的边缘。这些非直线边缘可具有并非直线的非直线形状。在一个实例中，非直线边缘起伏或具有起伏部分。在一个实例中，非直线形状可具有周期性波形形状。该周期性波形形状形状可为正弦波形、正方形、矩形、三角形、锯齿或它们的组合，其中起伏部分采用正弦、方形、矩形、三角形或锯齿形图案的峰和谷中的一者或多者的形状。非直线形状也可具有非周期性波形形状。非直线形状可为周期性波形形状的组合。非直线形状可相对于其任一个轴为对称或不对称的。此外，非直线形状可具有直线部分，该直线部分呈直线，并且被起伏部分或突出部分间断。突出部分可具有并非波状的光滑或锯齿状形状。在一个实例中，划线218、220、224和226中的一条或多条可为非直线的，并且包括非直线和直线的部分。
图3A-G示出由图2A-B的晶片200生产太阳能装置的示例性方法。可例如通过包括机械手的制造系统来执行该方法。晶片200沿非直线划线进行刻划、粘贴(诸如糊剂印刷)和切割。然后，机械手以叠盖方式布置剩余的太阳能电池带，其中相邻带的端部沿非直线边缘重叠。机械手使带每隔一条旋转180度。
出于说明的目的，每条带标记有从1到6的数字。如图3A-G所示，数字随带旋转(即，数字保持其相对于带的取向)，以示出机械手使带每隔一条旋转180度。切割后保留的带显示在左侧，并且被提取、旋转(在适当的情况下，考虑到使带每隔一条旋转)并叠盖到太阳能装置中的带显示在右侧。
图3A示出在晶片200沿非直线划线切割后并且在机械手提取任何剩余的带之前的晶片200。图3B示出在机械手已经提取并放置带1(例如，置于固化传送带上)之后的太阳能装置300。图3C示出在机械手已经提取带2、使带2旋转180度并将带2叠盖到带1上之后的太阳能装置300。图3D示出在机械手已经提取带3并将带3叠盖到带2上之后的太阳能装置300。
图3E示出在机械手已经提取带4、使带4旋转180度并将带4叠盖到带3上之后的太阳能装置300。图3F示出在机械手已经提取带5并将带5叠盖到带4上之后的太阳能装置300。图3G示出在机械手已经提取带6、使带6旋转180度并将带6叠盖到带5上之后的太阳能装置300。所得的太阳能装置300具有对应于图1A-B中示出的太阳能装置100的配置。
图4A-G示出由图2A-B的晶片200生产太阳能装置的另一种示例性方法。可例如通过包括第一叠盖机械手和第二叠盖机械手的制造系统来执行该方法。晶片200沿非直线划线进行刻划、糊剂印刷和切割。然后，机械手以叠盖方式布置剩余的太阳能电池带，其中相邻带的端部沿非直线边缘重叠。机械手每隔一条带进行提取，并生产第一太阳能装置402和第二太阳能装置404，其能够避免在图3A-G中示出的180度旋转。
出于说明的目的，每条带标记有从1到6的数字。如图4A-G所示，数字随带旋转(即，数字保持其相对于带的取向)，以示出沿非直线边缘进行叠盖的布置。切割后保留的带显示在左侧，并且已被提取和布置的带显示在右侧。
图4A示出在晶片200沿非直线划线切割后并且在机械手提取任何剩余的带之前的晶片200。图4B示出在第一机械手已经提取并放置带1(例如，置于固化传送带上)之后的第一太阳能装置402。图4C示出在第一机械手已经提取带3并将带3叠盖到带1上之后的第一太阳能装置402。图4D示出在机械手已经提取带5并将带5叠盖到带3上之后的第一太阳能装置402。
图4E示出在第二机械手已经提取并放置带2(例如，置于固化传送带上)之后的第二太阳能装置404。图4F示出在机械手已经提取带4并将带4叠盖到带2上之后的第二太阳能装置404。图4G示出在机械手已经提取带6并将带6叠盖到带4上之后的第二太阳能装置404。该方法可针对一个或多个其它晶片继续执行，以将太阳能装置402和404构建为特定数量的带。
图5为用于生产太阳能电池的太阳能装置的示例性方法500的流程图，这些太阳能电池布置成叠盖方式，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠。方法500包括划分502光伏晶片诸如图2A-B的示例性晶片200以形成太阳能电池。例如，划分晶片可包括刻划(例如，激光刻划)晶片以形成上文参考图2A-B所述的非直线划线，并且包括沿非直线划线切割晶片。
方法500可任选地包括根据其电流-电压性能测试所得的太阳能电池并对所得的太阳能电池进行排序。在一些实例中，方法500包括使用太阳能电池，匹配或近似匹配相同太阳能装置或相同行的串联连接模块中的电流-电压性能。
方法500包括以叠盖方式组装504太阳能电池与相邻太阳能电池的端部，其中相邻太阳能电池的端部沿非直线边缘重叠。例如，方法500可包括通过机械手使带每隔一条旋转，如上文参考图3A-G所述。在另一个实例中，方法500可包括由两个机械手每隔一条带进行提取，并生产两种太阳能装置，如上文参考图4A-G所述。
组装太阳能电池包括在例如划分晶片之前或之后将导电胶粘接材料设置在接触垫上并介于相邻太阳能电池的重叠部分之间。设置导电粘合剂可包括例如喷墨印刷或丝网印刷。在一些实例中，组装太阳能电池可包括施加热量和压力以固化或部分固化太阳能装置中太阳能电池之间的导电胶粘接材料。
在一些实例中，在将每个附加太阳能电池加入太阳能装置中时，在将下一个太阳能电池加入太阳能装置中之前，对新增太阳能电池及其相邻的重叠太阳能电池(其已经被布置)之间的导电胶粘接材料进行固化或部分固化。在另一个实例中，组装太阳能电池包括在导电胶粘接材料固化或部分固化之前，以期望的重叠方式设置多于两个太阳能电池或所有太阳能电池。
方法500任选地包括将太阳能装置封装506在层状结构中，该层状结构包括封装剂材料、透明前板和背板。层状结构可包括例如玻璃基板上的第一层封装剂，其中叠盖式太阳能电池布置在第一层封装剂下方的太阳侧；叠盖式太阳能电池上的第二层封装剂；以及第二层封装剂上的背板。也可使用任何其它适当的布置方式。方法500任选地包括重复508划分502、组装504和封装506以形成多个太阳能装置并且将太阳能装置组装为太阳能电池阵列，例如图1D的太阳能电池阵列170。
图6示出了布置成叠盖方式的太阳能电池的示例性太阳能装置600，该太阳能装置包括牺牲太阳能电池602。牺牲太阳能电池602与相邻太阳能电池的一个端部604的前表面604a重叠，并且导电接合到相邻太阳能电池的一个端部604的前表面604a，以电连接并且机械连接与相邻太阳能电池串联的牺牲太阳能电池602的后表面602a。
太阳能装置包括导电接合到太阳能电池608的后表面608a的第一导电引线606，该太阳能电池608位于牺牲太阳能电池602的太阳能装置600的相对端。第一导电引线配置为在太阳能装置600的操作过程中由具有第一极性的太阳能装置600提供第一电输出。太阳能装置600还包括导电接合到牺牲太阳能电池602的后表面602a的第二导电引线610，并且配置为在太阳能装置600的操作过程中由具有第二极性的太阳能装置600提供第二电输出，该第二极性与第一极性相反。
牺牲电池602配置为借助导电接合到牺牲太阳能电池602的后表面602a的第二导电引线610，在太阳能装置600的操作过程中对太阳能装置600的模块级电输出没有贡献。例如，在太阳能装置600的操作过程中，牺牲电池602在某种意义上可能“牺牲”，牺牲电池602可通过与另一个太阳能电池相同的方法进行制造，但是对电力无贡献，因为仅牺牲太阳能电池602的后表面602a上包含电触点。
在一些实例中，牺牲太阳能电池602缺少存在于太阳能装置600中另一个太阳能电池上的前表面金属化。在一些其它实例中，太阳能装置600中的牺牲太阳能电池及另一个太阳能电池各自具有相同的前表面和后表面金属化。在一些实例中，牺牲太阳能电池602为不合格的太阳能电池，该太阳能电池未能通过太阳能装置600中另一个太阳能电池通过的筛选测试。
牺牲电池602可具有定位成远离太阳能装置600的外边缘，该外边缘包括处于牺牲电池的平面中的突起，这些突起从沿太阳能装置600的行远离太阳能装置600突起，并且包括后表面接触垫，其中每个接触垫位于对应的突起的后表面。然后，第二导电引线610可结合到接触垫。牺牲太阳能电池以及包括牺牲太阳能电池的太阳能装置如提交于2015年12月14日的美国临时专利申请62/267,101中所述，该临时专利申请以引用方式并入本文。
图7A-C示出了可用于叠盖式太阳能电池装置中的导电汇流条。图7A示出图2A-B的晶片200的一部分的前视图。接触垫的内部行230沿循晶片200的两个区域204和206之间的划线。导电汇流条设置在晶片200的正面。
图7B示出晶片200的一部分的后视图。接触垫的内部行236沿循晶片的两个区域202和204之间的划线。晶片200的背面缺少导电汇流条；然而，当晶片被切割和组装时，背面接触垫将接触对应的正面接触垫，使得背面接触垫和正面接触垫电连接。在一些实例中，背面接触垫具有大于正面接触垫的区域。
图7C示出晶片200的正面的更靠近的视图，其中示出了导电汇流条。顶部汇流条702电连接划线上方的接触垫，并且底部汇流条704电连接划线下方的接触垫。导电汇流条可由例如设置在晶片中的银形成。
导电汇流条具有沿划线变化的宽度。例如，顶部汇流条702具有的宽度从靠近顶部接触垫708的区域710中的整个宽度到介于划线上方的接触垫之间的区域712中的窄宽度逐渐减小。底部汇流条704具有的宽度从靠近底部接触垫706的区域714中的整个宽度到介于划线上方的接触垫之间的区域716中的窄宽度逐渐减小。
在一些实例中，每条导电汇流条702和704的宽度改变以保持导电汇流条和划线之间的恒定间距。导电汇流条702和704的宽度可形成为至少保持用于载流容量的指定的最小厚度。如图所示，导电汇流条702和704具有一个平坦的边缘和沿循划线的另一个边缘以改变导电汇流条702和704的宽度。
图8A-B示出了具有宽度变化的导电汇流条的叠盖式太阳能装置800。太阳能装置800可使用图2的晶片200和导电汇流条制成，如参考图7A-C所述。太阳能装置800可按照参考图4A-G和图5所述的方法进行组装。
图8A为太阳能装置800的后视图。出于说明的目的，图8A将面向观察者的太阳能电池的边缘显示为暗线，并且图8A将重叠区域中隐藏在另一个太阳能电池后面的太阳能电池的边缘显示为亮线，就像太阳能电池在那些区域中透明一样(即，图8A为“X射线”视图)。在该视图中，观察者可在相邻太阳能电池重叠的区域中看到呈圆形的接触垫。
太阳能装置800包括多行接触垫802、804、806、808和810。每行内的接触垫包括电连接到正面接触垫的背面接触垫。每行的正面接触垫通过导电汇流条电连接到行中的其它接触垫。图8B示出示例性导电汇流条820、背面接触垫822和正面接触垫824的更靠近的视图。
由于以叠盖方式组装，因此导电汇流条从太阳能装置800的正面不可见。每条导电汇流条完全处于相邻太阳能电池的重叠区域的下方。接触垫也完全处于相邻太阳能电池的重叠区域的下方。在相邻太阳能电池之间的重叠最小的位置，导电汇流条具有最窄的宽度。
如果暴露导电汇流条，太阳能装置800将生成较少的电力。改变导电汇流条的宽度以使得导电汇流条完全处于相邻太阳能电池的重叠区域的下方可改善太阳能装置800的电力输出。此外，改变导电汇流条的宽度可允许将相邻太阳能电池布置成具有较小的带的重叠区域，还可改善太阳能装置800的电力输出。
图9示出根据本公开的实施方案的太阳能装置实例900。太阳能装置900的操作类似于太阳能装置100，并且也利用与太阳能装置100中所用的那些部件相同或等同的某些部件；上文已经提供了关于这些部件的描述，并且为清楚起见将在此处省略。
根据本公开的一个方面，太阳能装置900包括多个太阳能电池，诸如第一太阳能电池910、第二太阳能电池920等等，这些太阳能电池布置成叠盖方式以串联连接。太阳能电池包括两个互连边缘，以将太阳能电池与相邻太阳能电池串联连接。具体地，在一个实例中，第一太阳能电池910由平面硅结构形成，该平面硅结构具有两个表面侧，诸如正面和背面。第一太阳能电池910的正面配置为面向光入射方向以接收来自光源的能量。此外，第一太阳能电池910具有第一互连边缘911，该第一互连边缘具有包括突出部分的非直线形状。第一太阳能电池910配置为包括一个或多个接触垫912，所述一个或多个接触垫设置在突出部分的正面。第二太阳能电池920还由平面硅结构形成，该平面硅结构具有正面和背面。第二太阳能电池920配置为在第一太阳能电池910的正面的顶部的突出部分与第一太阳能电池910重叠。第二太阳能电池920的正面还面向光入射方向。第二太阳能电池920包括第二一个或多个接触垫926，所述第二一个或多个接触垫设置在第二太阳能电池920的背面。第一一个或多个接触垫912和第二一个或多个接触垫926对准并且连接以电耦接第一太阳能电池910和第二太阳能电池920。
在图9所示的实例中，第二太阳能电池920配置为具有呈直线形状的互连边缘925，以在突出部分与第一太阳能电池910重叠。应当指出，第二太阳能电池920可配置为具有呈非直线形状的互连边缘925，以在突出部分与第一太阳能电池910重叠。
应当指出，突出部分可具有任何合适的形状。在图9所示的实例中，第一互连边缘911具有包括突出部分的正弦形状。第一互连边缘911可配置为具有其它形状，诸如正方形突出部分、三角形突出部分，如图2D中所示。
在图9所示的实例中，第一太阳能电池910和第二太阳能电池920具有相同的配置。具体地，第一太阳能电池910具有呈非直线形状的第一互连边缘911和呈直线形状的第二互连边缘915。第一互连边缘911和第二互连边缘915在相同方向上延伸。第一太阳能电池910具有沿第一互连边缘911设置在正面的突出部分的接触垫912，并且具有沿第二互连边缘915设置在背面上的接触垫916。
类似地，第一太阳能电池920具有呈非直线形状的第一互连边缘921和呈直线形状的第二互连边缘925。第一互连边缘921和第二互连边缘925在相同方向上延伸。第二太阳能电池920具有沿第一互连边缘921设置在正面的突出部分的接触垫922，并且具有沿第二互连边缘925设置在背面上的接触垫926。
在一个实例中，为组装太阳能装置900，第二太阳能电池920的第二互连边缘925与正面的第一太阳能电池910的第一互连边缘911重叠。第二太阳能电池920的背面的接触垫926对准，然后与第一太阳能电池910的正面的接触垫912电连接。在一个实施方案中，具有相同形状的多个太阳能电池按照与第一太阳能电池910和第二太阳能电池920类似的配置串联耦接。
应当指出，第一太阳能电池910和第二太阳能电池920的边缘可具有不同形状。在一个实例中，第一太阳能电池915的第二互连边缘915可具有非直线形状。在另一个实例中，第二太阳能电池920的第一互连边缘921可具有直线形状。在另一个实例中，第一太阳能电池910和第二太阳能电池920的其它边缘(未示出)可具有任何合适的形状，诸如直线形状、非直线形状等等。
应当指出，出于说明目的，图9未按比例绘制。在一个实例中，带具有1:6的宽度与长度比。例如，当长度为约156mm时，宽度为约26mm。在一个实例中，带的厚度为约160mm。此外，在一个实例中，当第二太阳能电池920的背面的接触垫926与第一太阳能电池910的正面的接触垫912对准时，最大重叠宽度为约2mm，并且在一个实例中，最小重叠宽度可为0mm或大于0mm。
图10示出根据本公开的实施方案的光伏晶片1000。光伏晶片1000的配置类似于光伏晶片200。在图10所示的实例中，光伏晶片1000具有矩形形状。应当指出，在另一个实例中，光伏晶片1000可具有其它合适的形状，诸如圆形形状、梯形形状等等。
在一个实施方案中，光伏晶片1000可按照划线被划分为N条带，并且N为偶数。在一个实例中，带具有相同的形状，诸如具有两个长边缘和两个短边缘的伪矩形形状。在一个实例中，两个长边缘为互连边缘，互连边缘中的一个为直线边缘，并且另一个互连边缘为非直线边缘。在一个实施方案中，光伏晶片1000被交替介于非直线划线和直线划线之间的划线划分以生成带。因此，在一个实例中，光伏晶片1000被交替系列的N/2条非直线划线和N/2-1条直线划线划分。
具体地，在图10所示的实例中，光伏晶片1000被切割线(划线)1015、1025、1035、1045和1055划分为6条带1010-1060。在这些切割线中，切割线1015、1035和1055为正弦线，并且线1025和1045为直线。
应当指出，在一个实例中，太阳能电池诸如第一太阳能电池910、第二太阳能电池920等等使用包括正面和背面的接触垫的带1010-1060来实现。然后，太阳能电池采用如图9所示的相同方式耦接到一起。
图11示出根据本公开的实施方案的另一种光伏晶片1100。光伏晶片1100的配置类似于光伏晶片200。在图11所示的实例中，光伏晶片1100具有矩形形状。应当指出，在另一个实例中，光伏晶片1100可具有其它合适的形状，诸如圆形形状、梯形形状等等。
在一个实施方案中，光伏晶片1100可按照划线被划分为N条带，并且N为奇数。在一个实例中，N-1条带具有相同形状，并且每条带具有类似于图10中的带的直线互连边缘和非直线互连边缘。一条特定的带具有与其它带不同的形状。在一个实例中，该特定的带具有两个非直线互连边缘。在该实例中，光伏晶片1100被交替介于非直线划线和直线划线之间的划线以及一条或多条非直线划线划分。因此，在一个实例中，光伏晶片1000被交替系列的(N+1)/2条非直线划线和(N-3)/2条直线划线划分。
在另一个实例中，该特定的带具有两个直线互连边缘。在一个实例中，光伏晶片1100被交替介于非直线划线和直线划线之间的划线划分。因此，在一个实例中，光伏晶片1000被交替系列的(N-1)/2条非直线划线和(N-1)/2条直线划线划分。
具体地，在图11所示的实例中，光伏晶片1100被切割线(划线)1115、1125、1135和1145划分为5条带1110-1150。在这些切割线中，线1115、1135和1155为正弦线，并且线1025为直线。因此，带1110、1120、1130和1150的非直线互连边缘和直线互连边缘具有相同的形状(形状A)，并且带1140的两个非直线互连边缘具有不同的形状(形状B)。在图11所示的实例中，带1140具有的宽度1132与其它带的宽度1131相同，并且相比于其它带，由于附加的非直线互连边缘，具有如1144所示的多余区域。
应当指出，在一个实例中，太阳能电池诸如第一太阳能电池910、第二太阳能电池920等等使用包括正面和背面的接触垫的带1110-1150来实现。然后，太阳能电池采用如图9所示的相同方式耦接到一起。
图12示出根据本公开的实施方案具有形状A和形状B两者的带的组件实例1200。在图12所示的实例中，具有形状A的第一带诸如带1110被设置成正面朝上。然后，具有形状B的第二带诸如带1140被设置为在第一带1110的非直线互连边缘(例如，1115')的顶部与第一带1110重叠。带1110和带1140的接触垫对准并且连接，以将两条带1110和1140耦接在一起。此外，具有形状A的第三带诸如带1120被设置为在第二带1140的其它非直线互连边缘(例如，1145')的顶部与第二带1140重叠。带1140和带1120的接触垫对准并且连接，以将两条带1140和1120耦接在一起。因此，带1110、1140和1120串联电连接。
图13示出根据本公开的实施方案布置太阳能电池的示例。在图13所示的实例中，光伏晶片1300A类似于上述晶片200，被划分为带，诸如带1310-1330。
此外，在图13所示的实例中，一些带诸如每隔一条带偏移，例如偏移正弦划线1/2周期，使得相邻带在如1300B所示的突出部分重叠。然后，带的背面的接触垫可与相邻带的正面的接触垫对准并且电连接。
尽管上面已经描述了具体实例和特征，但即使相对于特定的特征仅描述了单个实例，这些实例和特征也并非旨在限制本公开的范围。除非另有说明，否则本公开中所提供的特征的示例旨在为例证性的而非限制性的。以上描述旨在涵盖将对本领域的技术人员显而易见的具有本公开的有益效果的那些替代形式、修改形式和等效形式。
本公开的范围包括本说明书所(明示或暗示)公开的任何特征或特征组合，或其公开的特征任何概括，不管此类特征或概括是否减轻本说明书中描述的任何或全部问题。因此，可以在本申请(或本申请要求其优先权的申请)的审查过程期间针对任何此类特征组合提出新的权利要求。具体地，参考所附权利要求书，来自从属权利要求的特征可与独立权利要求的那些特征相结合，来自相应的独立权利要求的特征可以按任何适当的方式组合，而并非只是以所附权利要求中枚举的特定形式组合。

Claims (13)

1.一种太阳能装置，包括：
第一太阳能电池，所述第一太阳能电池配置为具有呈包括突出部分的非直线形状的第一长边缘，并且包括布置在所述突出部分的峰中的第一接触垫，其中所述第一长边缘在沿宽度方向延伸的两个对置的短边缘的端部之间沿长度方向延伸；以及
第二太阳能电池，所述第二太阳能电池配置为具有长边缘以在所述第一太阳能电池的突出部分与所述第一长边缘重叠，所述第二太阳能电池的长边缘为具有突出部分的非直线形状并且包括布置在所述突出部分的峰中的第二接触垫，所述第二接触垫与所述第一接触垫对准，以电连接所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池，从而所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池以叠盖方式布置，使得接触垫上在所述宽度方向上的重叠区域大于在接触垫之间的点处的重叠区域。
2.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述第一长边缘具有正弦形状。
3.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述第二太阳能电池配置为在所述突出部分重叠在所述第一太阳能电池的正面的顶部，所述第一太阳能电池的所述正面配置为面向光入射方向。
4.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述第一太阳能电池配置为具有呈直线形状的第二长边缘，该第二长边缘与所述第一长边缘在相同方向上延伸。
5.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述第一太阳能电池配置为具有非直线形状的第二长边缘，该第二长边缘与所述第一长边缘在相同方向上延伸。
6.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中所述第一太阳能电池配置为具有第二长边缘，所述第二长边缘在第三太阳能电池的非直线边缘的突出部分与所述第三太阳能电池重叠，并且所述第一太阳能电池和所述第三太阳能电池通过对准的接触垫电连接，所述对准的接触垫定位在所述第一太阳能电池和所述第三太阳能电池的重叠部分处。
7.根据权利要求1所述的太阳能装置，其中：
所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个具有平面硅结构，所述平面硅结构具有正面和背面，所述正面配置为面向光入射方向以接收来自光源的能量；
所述第一长边缘属于所述平面硅结构；以及
所述第一接触垫布置在所述正面上的所述突出部分中，所述第一接触垫配置为与所述第二太阳能电池的背面上的所述第二接触垫对准，以电连接所述第一太阳能电池与所述第二太阳能电池。
8.根据权利要求7所述的太阳能装置，其中所述第一长边缘具有正弦形状。
9.根据权利要求7所述的太阳能装置，进一步包括：
所述平面硅结构的第二长边缘，该第二长边缘与所述第一长边缘在相同方向上延伸。
10.根据权利要求7所述的太阳能装置，进一步包括：
所述平面硅结构的第二长边缘，该第二长边缘配置为具有非直线形状，该第二长边缘与所述第一长边缘在相同方向上延伸。
11.根据权利要求7所述的太阳能装置，进一步包括：
另外的接触垫，所述另外的接触垫沿所述平面硅结构的第二长边缘布置在所述第一太阳能电池的所述背面上，所述另外的接触垫配置为与第三太阳能电池的正面上的接触垫对准，以电连接所述第一太阳能电池与所述第三太阳能电池。
12.一种生产方法，包括：
形成第一太阳能电池，所述第一太阳能电池具有呈包括突出部分的非直线形状的第一长边缘，并且包括布置在所述突出部分的峰中的第一接触垫，其中所述第一长边缘在沿宽度方向延伸的两个对置的短边缘的端部之间沿长度方向延伸；
形成第二太阳能电池，所述第二太阳能电池具有呈包括突出部分的非直线形状的长边缘并且包括布置在所述突出部分的峰中的第二接触垫；
使所述第二太阳能电池在所述突出部分与所述第一太阳能电池重叠；以及
使所述第一接触垫与所述第二接触垫对准，以电连接所述第一太阳能电池与所述第二太阳能电池，从而所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池以叠盖方式布置，使得接触垫上在所述宽度方向上的重叠区域大于在接触垫之间的点处的重叠区域。
13.根据权利要求12所述的生产方法，其中：
所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池中的每个具有平面硅结构，所述平面硅结构具有正面和背面，所述正面配置为面向光入射方向以接收来自光源的能量，所述第一长边缘属于所述平面硅结构，
所述生产方法进一步包括：
将第一接触垫设置在所述正面上的所述突出部分中，其中所述第一接触垫配置为与所述第二太阳能电池的背面上的第二接触垫对准，以电连接所述第一太阳能电池和所述第二太阳能电池。
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