CN109860318A - 用于柔性光伏模块的汇流条 - Google Patents

Abstract

公开了一种柔性光伏模块，其具有：相互电连接并且位于柔性顶片和柔性底片之间的密封空间中的光伏电池，其中密封空间包括位于模块的第一端的第一区域、位于模块的第二端的第二区域、以及介于第一区域和第二区域之间的包括至少75％电池的中心区域，以及汇流条，汇流条具有交错的铜股线、外部绝缘体，长度为至少1米，厚度为约0.5毫米或更少，能够传导至少3.0安培电流的电导率，基本上延伸模块的长度，汇流条位于第一区域、中心区域和第二区域中，并且在第一区域中电连接到第二外部电连接器，并且在第二区域中电连接到电池。

Description

用于柔性光伏模块的汇流条

技术领域

本发明涉及用于柔性光伏模块的汇流条。

背景技术

光伏技术正在被迅速用于从太阳能发电，既用于本地使用，也用于向电网供电。光伏系统可以在诸如建筑物和房屋的结构上实施。此外，轻型光伏模块现在被用于例如卡车、汽车和船只的运输应用。光伏电池是这种系统的基本单元。一个或多个光伏电池通常布置在光伏模块中，然后可以将其用于形成光伏阵列。

发明内容

在一个实施例中，可以提供具有长度和宽度的柔性光伏模块。柔性光伏模块可包括柔性顶片、柔性底片、相互电连接并位于柔性顶片和柔性底片之间的密封空间中的多个光伏电池。密封空间可以包括位于柔性光伏模块的第一端的第一区域，位于柔性光伏模块的第二端的第二区域，以及包含光伏电池的至少75％的介于第一区域和第二区域之间的中心区域。柔性光伏模块还可以包括：延伸到第一区域中并且在第一区域中电连接到多个光伏电池的第一外部电连接器，延伸到第一区域中的第二外部电连接器，以及汇流条，该汇流条包括交错的铜绞线和外部绝缘体，长度至少为1米，厚度为约0.5毫米或更小，具有可导电至少3.0安培电流的导电率，基本上延伸柔性光伏模块的长度并且位于第一区域、中心区域和第二区域中，并且在第一区域中电连接到第二外部电连接器，并且在第二区域中电连接到多个光伏电池。

在一些实施例中，柔性顶片在中心区域内的外表面的平面度可以变化小于平面的5％。

在一些这样的实施例中，每个光伏电池可以包括光伏层，并且可以定位成使得光伏层面向柔性顶片，并且汇流条可以位于多个光伏电池和柔性底片之间。

在一些实施例中，交错的铜股线可以是扁平的。

在一些实施例中，柔性底片在中心区域内的外表面的平面度可以变化小于平面的5％。

在一些实施例中，柔性顶片在中心区域内的外表面的平面度可以变化小于平面的5％，并且柔性底片在中心区域内的外表面的平面度可以变化小于平面的5％。

在一些实施例中，汇流条可以被配置为在平行于柔性顶片的方向上比在垂直于柔性顶片的方向上变形得更多。

在一些实施例中，柔性光伏模块的重复加热和冷却不引起汇流条使得柔性顶片和柔性底片中的一个或多个发生塑性变形。

在一些实施例中，柔性光伏模块的长度可以是至少1.7米长。

在一些实施例中，柔性光伏模块的长度可以在约1.7米长和6米长之间，并且汇流条的长度可以是柔性光伏模块的长度的至少75％。

在一些实施例中，汇流条具有至少4毫米的宽度。

在一些实施例中，交错的铜股线通过氮化钛电镀。

在一些实施例中，第一外部电连接器和第二外部电连接器具有相反的极性。

在一些实施例中，多个光伏电池相互串联电连接。

在一些这样的实施例中，多个光伏电池包括N个光伏电池，第一光伏电池位于第一区域中，第N光伏电池位于第二区域中。

在一些这样的实施例中，汇流条物理连接到第N光伏电池。

在一些实施例中，汇流条是多个光伏电池的电返回。

在一些实施例中，柔性光伏模块还包括多个电互连，多个光伏电池通过多个电互连相互电互连，使得每个电互连形成两个光伏电池之间的电连接，并且汇流条不将两个光伏电池电连接在一起。

在一些这样的实施例中，每个电互连可以是每个对应的光伏电池的集电器，使得由每个光伏电池产生的电流由多个电互连收集，并且汇流条不是多个光伏电池的集电器。

在一些实施例中，第一区域包括一个光伏电池，第二区域包括另一光伏电池，并且中心区域包括多个光伏电池中的其余光伏电池。

附图说明

图1示出示例柔性光伏模块的俯视图。

图2示出图1的模块100的剖面侧视图。

图3示出图1的模块的示例电气示意图。

图4A示出经历示例热循环的示例实心汇流条的局部剖视图。

图4B示出经历示例热循环的另一示例实心汇流条的局部剖视图。

图4C示出模块中的汇流条的热膨胀的示意图。

图5A和图5B示出金属汇流条的X射线的顶视图。

图6示出包括交错金属股线的示例非绝缘汇流条的一部分的照片。

图7示出包括交错金属股线的另一示例非绝缘汇流条的一部分的照片。

图8示出具有交错金属股线的汇流条的示例横截面区域。

具体实施方式

在下面的描述中，为了提供所呈现实施例的透彻理解，阐述了大量具体细节。所公开的实施例可以在没有这些具体细节中的一些或者全部的情况下进行实践。在其他示例中，没有详细描述公知的处理操作，从而不会不必要地模糊所公开的实施例。虽然将结合具体实施例描述所公开的实施例，但是应该理解的是，并不旨在限制所公开的实施例。

柔性光伏模块由柔性材料制成，这允许这些模块弯曲并符合各种非平面安装表面。这些模块可以包括两个柔性密封片和密封在这些片之间的一组柔性光伏电池。与刚性玻璃对应物相比，柔性模块可以更容易处理和安装。例如，柔性模块在掉落或踩踏时不易受损。此外，这些模块可以直接定位在支撑表面上而无需任何中间安装硬件。用于构造光伏模块的柔性材料可以更易于切割或以其他方式成形以将这些模块装配到可用的安装区域中。柔性密封片可以直接接合到各种安装表面，例如屋顶聚合物膜，并且可以在安装后用于对这些表面的额外保护。此外，在安装表面和柔性模块之间形成的密封空间可用于容纳和保护光伏阵列的各种部件，例如连接器、线路、逆变器、转换器等。

柔性光伏模块允许新的光伏应用，这些新的光伏应用无法使用传统的刚性模块。例如，柔性模块可以使用在商业建筑物上常见的基本水平的屋顶上。与住宅建筑通常倾斜的屋顶相比，水平屋顶使用不同的屋顶材料，并且处于不同的环境条件。例如，平坦的水平屋顶倾向于积聚水和雪。冷冻和解冻循环使得在屋顶结构上施加大量的热和机械应力。此外，由于其结构材料，平坦屋顶可能具有更大的温度波动。平坦屋顶通常用作通往屋顶不同部分的人行通道。使用在水平屋顶上的光伏模块可能需要承受暴露到雨、雪、与冻融循环相关联的应力、温度波动和步行流量。

现在将讨论作为本公开主题的柔性光伏模块的示例实施例。图1示出示例柔性光伏模块100的俯视图，而图2示出图1的模块100的横截面侧视图。从图1中可以看出，示例柔性光伏模块100(在此称为“模块100”)包括柔性顶片(图1中未标记，图2中的112)，柔性底片(图1中未标记，图2中的114)，密封空间104，位于密封空间104内的八个光伏电池102(标记为102A-102H)，边缘密封件106，以及各种电气部件，包括下面更详细描述的导线网络108和汇流条110。汇流条通常位于柔性底片和光伏电池102之间；它在图1中描绘为粗虚线。模块100包括图1的z轴上的长度103和图1的x轴上的宽度105。如图2所示，模块100的y轴在垂直于柔性顶片112和柔性底片114的方向上。这些轴适用于整个附图。

在图2中，可以看到柔性顶片112和柔性底片114在y轴上相互垂直偏移，密封空间104位于柔性顶片112和柔性底片和114之间，光伏电池102位于密封空间104内。如图2所示，在模块100的每个端部处示出边缘密封件106的两个部分跨越柔性顶片112和柔性底片114之间，并且形成模块100的外边缘表面的一部分。这里，柔性顶片112和柔性底片114具有基本相同的尺寸(相同的长度和宽度)并且基本上彼此对齐。这里基本上意味着尺寸和对准在+/-5％内。

在图1和图2中以暗阴影标识的密封空间104位于柔性顶片112和柔性底片114之间。该密封空间104可以被认为是由柔性顶片112、柔性底片114和边缘密封件106整体或部分地界定的气室。边缘密封件106在图1中示出为围绕模块100的边缘(即，模块100的实心黑边缘)。边缘密封件106可以沿着第一片材和第二片材的一个或多个边缘延伸，并且可以跨越第一片材和第二片材；它还可以形成模块100的外表面的一部分。应当理解的是，边缘密封件106还可以形成模块100的外表面的一部分以及限定密封空间104的边界。

柔性顶片112可以被认为是面向光的片。柔性顶片112和柔性底片114可以是包括柔性材料的密封片，例如聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯、聚丁烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯醚(PPO)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯乙烯、聚碳酸酯(PC)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、含氟聚合物(如聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯(ETFE)、氟化乙烯-丙烯(FEP)、全氟烷氧基(PFA)和聚氯三氟乙烷(PCTFE))、丙烯酸类(例如，聚(甲基丙烯酸甲酯))、硅氧烷(例如，硅氧烷聚酯)和聚氯乙烯PVC，以及这些材料的多层层压材料和共挤出物。密封片的典型厚度在约125微米到2540微米之间，或者更具体地，在约254微米和1270微米之间，但也可以使用其他厚度。在特定实施例中，柔性密封片包括金属化层以改善其透水性特征。例如，金属箔可以位于两个绝缘层之间以形成复合柔性密封片。

在特定实施例中，柔性顶片112可以由与柔性底片114的材料不同的材料制成，并且柔性顶片112和柔性底片114的厚度可以相互不同。在一些实施方案中，这些片材的厚度可以小于2032微米，或更具体地，小于1016微米或甚至小于508微米。

在特定实施例中，模块100可以具有位于柔性顶片112和光伏电池102之间的密封剂层，以及柔性底片114和光伏电池102之间的另一密封剂层。一个或多个密封剂层也可以围绕汇流条110的多个部分定位。密封剂层材料的示例包括非烯烃热塑性聚合物或TPO，例如聚乙烯(例如，线性低密度聚乙烯)、聚丙烯、聚丁烯、PET、PBT、聚苯乙烯、聚碳酸酯、含氟聚合物、丙烯酸类、离聚物、硅氧烷及其组合。

如上所述，模块100可以包括边缘密封件106，该边缘密封件106与柔性顶片112和柔性底片114以及其他组件一起围绕并密封光伏电池102。边缘密封件106可以防止湿气渗透到光伏电池102。边缘密封件106可以由具有低固有水蒸气透过率的一种或多种有机或无机材料制成。在特定实施例中，边缘密封件106与模块100的电气组件(例如，汇流条、二极管、返回线)接触的部分由耐热聚合材料制成。边缘密封件106还可以相对于柔性底片114固定柔性顶片112。在特定实施例中，边缘密封件106确定密封空间104的至少一些边界。

在一些实施例中，可以使用一个或多个层压工艺来制造模块100，其中可以加热和按压模块100的各方面。例如，可以通过可充气气囊执行挤压，并且这种层压可以加热密封剂和边缘密封，使得在模块100中形成密封空间104。

该模块可以被认为具有三个区域，如图1所示，第一区域120位于模块的第一端122。在图1的示例中，第一区域120包括模块100的第一端、一些密封空间104、以及一个光伏电池102A的至少一部分。在模块100的相对端是第二区域126，其包括第二端124、一些密封空间104、以及光伏电池102H的至少一部分。这两个区域之间是中心区域128，其包括模块的大部分。出于描述的目的，模块的中心区域可以包括超过50％，并且在一些实施例中，可以包括模块100的光伏电池(以及其他对应的模块组件，如相关联的导线网络108)的至少75％；第一区域120和第二区域126包括模块的其余区域。如下面进一步讨论的，将模块表征为划分为三个区域有利于讨论汇流条110在模块中的布置。

现在将讨论模块100的电气组件和配置。在图1和图2中，八个光伏电池102(图1中标记为102A-102H)位于密封空间104内并且电互连，并且可以或可以不在物理上重叠。光伏电池102可以是任何合适的太阳能电池，并且在一些实施例中，可以是柔性光伏电池。柔性光伏电池是能够在不损坏的情况下进行弯曲的光伏电池。柔性光伏电池的示例包括铜铟镓硒(CIGS)电池、碲化镉(Cd-Te)电池、非晶硅(a-Si)电池、微晶硅(Si)电池、晶体硅(c-Si)电池、砷化镓(GaAs)多结电池、光吸收染料电池和有机聚合物电池。光伏电池具有光伏层，当暴露于光时该光伏层产生电压。光伏层可以位于后导电层附近，后导电层在某些实施例中是薄的柔性金属层，例如钼(Mo)、铌(Nb)、铜(Cu)、银(Ag)和组合及其合金。光伏电池还可以包括柔性导电基板，例如不锈钢箔、钛箔、铜箔、铝箔或铍箔。柔性导电基板的另外示例包括在例如聚酰亚胺的聚合物膜上的金属或导电氧化物层。在特定实施例中，基板的厚度为约50微米至1270微米(例如，约254微米)，其他厚度也处于在此描述的实施例的范围内。光伏电池还可包括顶部柔性导电层。该层可以包括一种或多种透明导电氧化物(TCO)，例如氧化锌、铝掺杂的氧化锌(AZO)、氧化铟锡(ITO)和镓掺杂的氧化锌。顶部导电层的典型厚度在约100纳米到1000纳米之间，或者更具体地，约200纳米到800纳米。

光伏电池可以通过任何适当的导体互连，该导体接触一个电池的正侧(即，暴露于光并产生电压的光伏层)以及相邻电池的背侧以将这两个电池串联互连。在图1的示例中，使用导线网络108在两个光伏电池102之间进行电连接。导线网络108是电互连的示例。导线网络108各自在一个光伏电池的前侧以及相邻电池的后侧下方延伸，以将这两个光伏电池串联电连接。在一些实施例中，互连还可以用作集电器；在图1的示例中，导线网络108收集由光伏电池产生的电流。在一些实施例中，导线网络108包括金属线，该金属线部分地嵌入聚合物层中并且位于两个相邻光伏电池的前侧和后侧上。例如，图1和图2中标识的导线网络108可以从光伏电池102B收集电流并且将光伏电池102B和102C进行互联。

图1中所示的成形线是互连和集电器的示例。也可以使用这些组件的其他配置。例如，在一些实施例中，短的细线可以在相邻的电池之间延伸以使它们互连，其中单独的集电器覆盖在电池上。

考虑到互连、集电器和汇流条的性质，通常不可能将集电器与汇流条互连或互换，反之亦然。例如，一些电互连是细线，这些细线在两个相邻电池之间行进短距离，例如5mm、20mm、或甚至高达500mm。使这些导线非常细的有利之处在于，例如约36标准线规(standardwire gauge，SWG)至约46SWG，因为这种小尺寸可以减小被互连阻挡或遮蔽的光伏电池的表面积，从而提高光伏电池的效率。还有利的是，使这些互连行进短距离，例如不大于电池宽度的两倍。然而，随着互连的厚度和横截面积减小，该互连的导电性也减小。互连承载由两个互连的光伏电池产生的电流。对于细线互连，细线的单个部分可能太小而不能承载电流。多条细线或单线的多个部分能够用于提供承载由两个光伏电池产生的电流的能力。

类似地，使集电器为薄、小的导线也是有利的。为了从光伏电池进行优化且有效的收集电流，通常有利的是将电流收集器定位在光伏电池的各个位置上，以便与孔径效率相比最小化电阻损失并最大化模块效率。但是因为集电器直接放置在光伏电池上，所以有利的是使得由集电器阻挡或遮蔽的光伏电池的表面积最小化，从而提高光伏电池的效率。在一些情况下，已发现使用大约36SWG至大约46SWG，与在相同配置中比这些量规厚的导线相比，可以导致效率提高约2％至5％。如上所述，随着集电器的厚度和横截面积减小，该集电器的导电性也降低。整个集电器必须能够承载光伏电池产生的电流，但对于细线集电器，细线的单个部分通常太小而不能承载所需的电流。因此，多个细线或单个线的多个部分用于光伏电池的集电器。

相反，由于一些原因，如在此讨论的，用作延伸到模块的实质长度的一系列互连光伏电池的电气回路的汇流条，通常具有比集电器和互连更大的横截面积。例如，汇流条的横截面积足以承载由其电连接的所有光伏电池产生的电流。与具有约0.0293平方毫米的横截面积的36SWG线，或具有约0.0029平方毫米的横截面积的46SWG线相比，该横截面积可以是约2至2.5平方毫米。另外，汇流条必须能够承受与定位在模块内并且基本上延伸模块的整个长度相关联的物理力和热力，例如长度大于1米的模块。用于互连或集电器的细线将不能承受整个电池串产生的电流以及热循环和相关的物理力和热力，这将导致这种汇流条在该模块内部断裂或失效。因此，使用单个互连线或集电器作为用于具有至少1米长度的光伏模块和多个光伏电池的返回汇流条是不可行的。

模块的光伏电池之间的整体电气布置可以是串联的，并联的或两者的组合。例如，模块100的光伏电池102可以全部串联电连接。这种串联布置可以使得光伏电池串在串的每一端和模块的相对端具有相反的极性。例如，参考图1，光伏电池串102可以在模块100的第一端122处具有一个极性而在模块100的第二端124处具有相反的极性。在图1中，光伏电池102A可以具有正极性，而光伏电池102H可以具有负极性。图3示出图1的模块的示例电气示意图。如可见，正极位于模块100的第一端122(在第一区域120内)，负极位于第二端124(在第二区域126内)。

有利的是，在模块的一端具有模块的外部电连接。为了在模块的同一端具有负极和正极，使用电返回线来提供其中一个极到模块相对端的电通路。图1-3中描绘的汇流条110为光伏电池串102提供返回线。在图1中，模块100包括单个汇流条110，以粗虚线示出，其用作模块100的返回线。如图2所示，汇流条110位于光伏电池串102和柔性底片114之间。汇流条110位于模块100中，使得其延伸大致基本上模块100的长度。这里，基本上意味着至少85％。在一些实施例中，汇流条可以延伸模块长度的至少90％或95％。如图1中可见，汇流条110从第一区域120延伸，穿过中心区域128，并进入第二区域126。还看到的是，汇流条110电连接到光伏电池102H；该电连接可以在第二区域126中进行，并且可以使用直接在汇流条110和光伏电池102H的电气部件之间的焊料连接来制造，或者间接地在这两个部件之间制造，例如通过使用小电线或其他连接器。

参照图3，汇流条110用作从模块100的第二端124到模块100的第一端122的负极的电返回。通常但非必要地，汇流条110电连接到光伏电池串中的最后一个光伏电池。例如，如果存在N个光伏电池，例如30个，则汇流条电连接到第N个或第30个光伏电池；可以在模块100的第二区域126内进行这样的电连接。

由模块100生成的电流可以传递到模块100外部的元件，例如光伏模块阵列中的其他模块、逆变器或电网。为了在模块100与这些外部元件之间形成连接，模块可以具有一个或多个电连接器，这些电连接器在安装期间进行接入并连接到外部元件，例如相邻模块的电连接器。模块的电连接器包括导电元件，例如可以电绝缘的金属线。电连接器还可以包括或可以配置成与标准MC4光伏连接器或其他类型的外部光伏连接器进行电连接。例如，模块可以具有连接到光伏连接器的线缆，该光伏连接器电连接到光伏电池，使得电池产生的电能够传输到线缆、光伏连接器和外部电连接，例如另一模块。

柔性光伏模块的一个或多个电连接器可以电连接到密封在模块内部的光伏电池，并且电连接到设置在模块内的通常沿着模块延伸的返回线。一个或多个电连接器可以通过电引线电连接到光伏电池。电引线可以具有延伸到模块的密封空间中的部分，其可以包括延伸穿过模块的边缘密封。电引线可以是薄但足够导电的金属条的形式，其可以具有平坦的纵横比(即，它们的高度可以比它们的宽度小得多(例如，小于10％))。在这里公开的一些实施例中，电引线的高度可以是0.1毫米或0.125毫米，而宽度可以是12毫米。电引线可以在制造期间定位在模块内，使得电引线的一部分位于模块的密封空间内，而另一部分延伸穿过密封空间并在密封空间外部，使得它可以与电连接器电连接。

例如，如在图1中能够进一步看到，模块100包括第一外部电连接器116和第二外部电连接器118，它们都位于模块100的第一端122。第一外部电连接器116具有第一电引线117，其延伸穿过边缘密封件106，进入密封空间104，并且电连接到光伏电池102A。这两个元件之间的这种电连接在第一区域120内形成，并且可以使用直接在第一电引线117和光伏电池102A的电组件之间的焊接连接，或者间接地在这两个组件之间形成，例如通过使用小电线或其他导电连接器。第二外部电连接器118具有第二电引线119，第二电引线119延伸穿过边缘密封件106，进入密封空间104，并且通过汇流条110电连接到光伏电池102H，汇流条110用作如上所述的这两个元件之间的电连接通道。

如图1和图2中那样布置的模块，即具有串联的光伏电池串的模块，在模块的一端仅具有两个外部电连接器，对于将光伏电池串所产生的所有电流传输到具有外部电连接器的模块的末端提出了独特的挑战。例如，组合成这种薄的柔性模块的各种材料，包括密封剂、汇流条、导线网络、柔性顶片和底片，可以在它们的热膨胀系数(CTE)方面具有显着差异。由于这些系统的紧密物理耦合，差异更为显着。CTE差异可以引起对于柔性光伏模块的电连接和其他元件的很大的机械应力，并且模块本身的柔性可能不足以适应这种应力。

对于一些薄的柔性模块，其使用如图1所示的基本上延伸模块长度的实心汇流条，这些CTE差异已经引起一些不期望的影响，包括“汇流条凸起”，这可能在模块经受重复的热循环，即反复加热和冷却模块之后产生。如在此所使用，术语“实心汇流条”表示整体金属带、条或条带的汇流条，或者基本上是整体的汇流条，其表示例如具有通过柔性连接器(例如电线或焊接连接)进行电连接的整体金属的多个段的分段汇流条。在垂直于其长度的任何平面中截取的该整体金属带的横截面积不是中空的，并且不包含间隙或空间。

汇流条与模块的其他材料之间的CTE的差异导致模块在模块周围的区域中的塑性变形，这对于模块是不期望的，例如可以影响模块的可销售性的不期望的美观。

图4A示出经历示例热循环的示例实心汇流条的局部剖视图。该系列图示出了由具有实心汇流条的模块的热循环引起的汇流条凸块的形成。除了汇流条110是如上所述的实心条(例如，实心金属或分段)并且即使可以省略一些方面并且图可以有不同的比例，图4C示出的部分模块可以被认为与这里描述的模块100类似。这些图的视图沿着平行于模块宽度的方向，即沿着图1至图3的x轴。图4A示出当汇流条的至少一端未处于固定位置时汇流条的热膨胀。如图4A所示，图中顶部的实心汇流条110A示出在模块外部，其第一端440A固定在空间中，但其第二端442A未固定，使其可以在z轴上移动。当实心汇流条110A经受温度升高时，实心汇流条110A的CTE使其在x轴、y轴和z轴上膨胀，但是这种膨胀的影响在z轴上的长度403上最为显着，因为这是汇流条110A的最大尺寸。例如，长度为1米、宽度为4毫米、厚度为0.5毫米的汇流条的CTE将引起其长度与其他尺寸相比的最大增加。例如，如果该汇流条的CTE引起尺寸增加5％，则汇流条的长度增加50毫米，而宽度增加0.2毫米，厚度增加0.025毫米。因此，当汇流条110A的一端或两端不在固定位置时，汇流条110A的长度沿z轴增加，如图4A中的底部汇流条110A所示，其长度在z轴上增加第一量444。

然而，如图4B和4C所示，当汇流条的两端处于固定位置时，例如当它们处于模块中时，汇流条在经受温度升高时长度仍然增加，但是它无法在z轴上延伸，但是它在其他轴上弯曲和变形。例如，图4B示出经历示例热循环的另一示例实心汇流条的局部剖视图。这里，除了顶部汇流条110B的第一端440B和第二端442B都处于固定位置使得它们无法移动以外，顶部汇流条110B类似于图4A的汇流条110A。当汇流条110B经受温度升高时，汇流条110B的长度增加，但由于第一端440B和第二端442B处于固定位置，汇流条110B在其他方向上弯曲和变形，例如在y轴或x轴，从而适应这种长度的增加。

类似于图4B，图4C示出模块中汇流条的热膨胀的示意图。这里，简化模块400包括柔性顶片112和柔性底片114以及密封空间104中的实心汇流条110C；为清楚起见，未示出模块400的光伏电池。在密封空间104中还看到密封剂130，并且密封剂130分别插入柔性顶片112和底片114之间。图4A中还示出方向图例；可以认为y轴垂直于柔性顶片112和柔性底片114。这里，汇流条110C的第一端440C和第二端442C处于固定位置以致它们不能移动，使得当汇流条110C经受温度升高时，汇流条110C的长度增加，但是它弯曲、变形、并延伸到至少y轴。汇流条110C的这种变形引起模块400的至少一个其他材料在y轴上的塑性变形，例如如图4C所示的密封剂130、柔性顶片112、柔性底片114或光伏电池(未示出)。当模块400的温度降低时，汇流条110C返回到其原始长度，但模块的其他材料的变形保持不变并因此产生汇流条凸块。

无论是否导致密封剂、柔性顶片、柔性底片或光伏电池发生塑性变形，模块在y轴上的变形都可以被认为是汇流条凸块。图4C中示出的模块的变形形状是汇流条凸起的示例。这种变形导致柔性顶片112、柔性底片114或两者的平面度的偏差。例如，参照图4C，柔性顶片112具有与密封剂130接触并面向光伏电池的内表面112B，以及形成模块400的外表面的一部分的外表面112A，柔性底片114具有与密封剂130接触并面向光伏电池的内表面114B，以及形成模块400的外表面的一部分的外表面114A。在构造模块100之后，柔性顶片112的外表面112A是平面的，即它是平坦表面，并且柔性底片114的外表面114A也是平面的。汇流条凸起引起柔性顶片112、柔性底片114或两者变形，使得它们不再是平的。这可以是与平坦度偏差约1％、5％、或甚至约10％，或这些值之间的任何范围。

已经观察到，这种汇流条凸起发生在实心金属汇流条长于约1米时；它通常不会发生在长度小于1米，由于热膨胀导致的长度增加所引起的弯曲和变形的增加不会产生汇流条凸起，因此对于小于1米的模块可以不考虑。因此，作为本公开的主题的长于1米的模块，例如在1.7米到6米之间，经历这样的汇流条凸起。

在此作为本公开的一部分呈现的是柔性光伏模块的实施例，其包括配置成最小化或消除该汇流条凸起的汇流条。这种类型的汇流条可以是在此讨论并在图1-3中示出的模块的汇流条，并且可以相应地布置(例如，在第二区域126中电连接到光伏电池102H，并且在第一区域120电连接到第一外部电连接器，并且基本上延伸模块的长度)。

本公开的汇流条不是如上所述实心金属带或条带。而是，本公开的汇流条是非单条的并且包括交错的金属股线。交错包括编织、缠绕、交织和扭绞。编织是在一个方向上穿过的股线与其他股线以直角发生的交错，而交织是股线交错在一起但不是以直角交错。在一些实施方案中，交错可以是相互交错或扭绞在一起的至少三个单独的单条股线。这种交错可以包括一个中心整体股线和围绕该中心股线的多个整体股线，所有这些股线相互交错。在一些实施方案中，单个整体股线可以不相互交错，而是它们可以分组为多个组，每个组具有特定数量的整体股线，并且这些组相互交错。每组可以具有与其他组相同数量的整体股线。在一些实施例中，这些金属股线的交错可以被认为是交织的，类似于交织线，而在一些其他实施例中，交错可以被认为是捆绑或包裹在一起的多个线，类似于绞合线。例如，汇流条可以具有十二个组，每个组具有四根单独的线，并且十二个组交织在一起。

在一些实施例中，具有交错金属股线的汇流条也可以是扁平的。通过压紧交织的金属股线可以发生压平，例如通过在两个辊子之间拉伸交错的股线，从而挤压交错的金属股线。扁平化可以是单个金属股线的扁平化、交错结构本身的扁平化、或两者。例如，在扁平化之前，交织股线可以各自具有圆形横截面积并且可以形成为圆柱形交织线，并且在扁平化期间，线被拉过两个辊子，这两个辊子将圆柱形线压平成不具有圆柱形横截面积而是具有椭圆形或大致矩形横截面积的条带。在一些实施例中，这可以使单独的股线扁平化，而在其他实施例中，这仅可以使整个交错结构变平而不是使单独的股线变平。考虑到交错的股线通常是圆形的并且在每股之间可以存在一些间隙，横截面积可以不是实际的矩形，而是可以认为它被矩形包围，使得汇流条的横截面积是矩形横截面积的至少75％。

图8示出具有交错金属股线的汇流条810的示例性横截面积。图8的视图沿着z轴(即，汇流条810的长度)，并且在y轴上截取横截面切片。汇流条810包括交错的22根金属股线136，每根金属股线具有椭圆形或大致圆形的横截面积。可以看出，汇流条的横截面积被矩形138包围，使得矩形138的横截面积的至少75％包括汇流条810的横截面积。在一些实施例中，具有交错金属股线的汇流条可以是扁平的，以便形成这样的横截面形状。

汇流条的金属股线的交错使得本公开的汇流条能够在比销售的汇流条在更多的方向和/或更大量地膨胀和收缩。这种附加的运动使得本公开的汇流条能够在至少x方向和/或z方向内移动，这反过来防止或减少汇流条在y轴上的弯曲和变形，从而防止或减少汇流条凸起。

金属股线是导电金属或合金，例如铜。在一些实施例中，金属股线由例如氮化钛的另一种导电材料进行电镀。汇流条110还可以包括外部绝缘体，例如聚合物。图6和图7示出包括交错金属股线的示例性非绝缘汇流条的部分的照片。从图6中可见，一些单独的股线136相互编织在一起；在图7中，其比图6的放大得小，也示出各种交错的股线。如上所述，图7的汇流条包括交错或编织的多个组，并且每个组包括特定数量的单独的整体线。例如，图7中的项目136是一组，其包括一组四个单独的股线，并且这一组与一些其他组交错。包括交错金属股线的汇流条仍然具有与周围部件的CTE显着不同的CTE，但是在热循环下，这种类型的汇流条不像上面描述的和图4A至图4C中所示的实心条那样膨胀。相反，这种类型的汇流条比实心金属汇流条在y轴上扩展较少或根本不扩展，并且在x轴上扩展地更多，从而在y轴上引起模块的很小或没有塑性变形。例如，这种类型的汇流条在图1、图2和图4A至图4C的y轴上，对柔性顶片112、柔性底片114、光伏电池102和密封剂130引起很少至没有变形。因此，减少或消除了柔性模块中的汇流条凸起。

图5A和图5B中示出实心金属汇流条和在x轴上包括交错金属股线的汇流条的热膨胀，其示出金属汇流条的X射线的俯视图。图5A示出位于包括密封剂、柔性顶片和柔性底片的示例模块的测试部分134(沿z轴延伸)内的实心金属铜带132(沿z轴延伸)的俯视图。在图5B中，能够看到位于模块的相同模拟部分134(在图中垂直延伸)内的交错的铜股线(在图中从左向右延伸)的汇流条110的俯视图。这些图的视图沿着图4A至图4C的y轴；这些图还包括示出x轴和z轴的图例。这两种布置都经历了热循环，并且如能够看出，图5A的汇流条沿x轴没有经历可察觉的热膨胀，但是图5B的汇流条确实沿x轴具有热膨胀。因为汇流条在z轴上的热膨胀被最小化或消除，所以沿着x轴的这种热膨胀至少部分地防止或最小化汇流条凸起的形成。

因此，在一些实施例中，具有交错金属股线的汇流条可以变形较小，在垂直于柔性顶片的方向上(例如，在图4A至图4C的y轴中)具有整体CTE，该整体CTE小于或等于柔性顶片在同一方向的CTE；该汇流条也可以在垂直于柔性顶片的那个方向上(例如，在y轴上)具有CTE，该CTE小于或等于密封剂在垂直于柔性顶片的方向上的CTE。在一些实施例中，可以认为汇流条的CTE在平行于柔性顶片的方向上(例如，在图4A至图5B的x轴中)大于在垂直于柔性顶片方向上(例如，在图4A至图4C的y轴上)汇流条的CTE。

在一些实施例中，具有交错金属股线的汇流条可以完全消除模块的中心区域上的汇流条凸起，例如图1中的部分128，使得柔性顶片、柔性底片或两者在中心区域内的外表面的平面度可以变化小于或等于平面的(即，平坦的)1％，小于或等于平面的(即，平坦的)5％，或小于或等于平面的(即，平坦的)10％。在模块的热循环之后呈现平面性的这种变化；换句话说，模块的热循环不会引起汇流条造成汇流条凸起的形成。在一些实施例中，顶片的外表面的平面度在中心区域中不会改变。在一些实施例中，汇流条可以定位在柔性底片和光伏电池之间，并且具有交错金属绞线的汇流条可以完全消除柔性底片、柔性顶片或两者的汇流条凸起，使得柔性底片、柔性顶片的外表面或两者的平面度可以在中心区域内变化小于或等于平面的(即，平坦的)1％，小于或等于平面的(即，平坦的)5％，或小于或等于平面的(即，平坦的)10％。同样，在模块的热循环之后发生汇流条凸起的消除。

因为对于长度小于约1米的汇流条，不会出现汇流条凸块，所以如上所述本公开的汇流条的长度大于至少1米。在一些实施例中，汇流条基本上延伸光伏模块的长度(这里“基本上”意味着在长度的15％内)；模块的一些示例长度包括约1.6米至约6米。汇流条的厚度(在y轴上测量)可以是约0.5毫米或更小。如上所述，对于厚度为1毫米或更小的薄模块，汇流条必须小于该整个模块厚度，例如约0.5毫米。在一些实施例中，汇流条的宽度可以(如在x轴上测量)为约4毫米或约5毫米。

本公开的汇流条还能够传导由光伏电池串产生的电流。这可以包括具有导电性，该导电性使得汇流条能够承载至少3.0安培、至少3.5安培，以及约3.0安培至约13.6安培的电流，或者太阳能电池板的保险丝额定值的约125％。汇流条不将两个光伏电池电连接在一起，不是光伏电池的集电器；而是，导线网络108从光伏电池收集电流并互连光伏电池，同时汇流条110用作整个光伏电池串的电返回线。

应当理解的是，这里描述的配置和/或方法本质上是示例性的，并且这些具体实施例或示例不应认为具有限制意义，因为能够进行许多变型。这里描述的特定例程或方法可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个。如这样，所示的各种动作可以按照所示顺序，以其他顺序，并行或在一些情况下被省略地来执行。同样，可以改变上述过程的顺序。

本公开的主题包括各种过程、系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合，以及在此公开的其他特征、功能、动作和/或性质，以及其任何和所有等同物。

除非本公开的背景明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应以包含性意义解释，而不是排他性或穷举性意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。使用单数或复数的词语通常也分别包括复数或单数。当词语“或”用于引用两个或多个项目的列表时，该单词涵盖该单词的所有以下解释：列表中的任何项目，列表中的所有项目以及列表中的项目的任何组合。术语“实现”指的是这里描述的技术和方法的实现，以及体现这里描述的结构和/或结合技术和/或方法的物理对象。

Claims (10)

1.一种具有长度和宽度的柔性光伏模块，所述柔性光伏模块包括：

柔性顶片；

柔性底片；

多个光伏电池，所述多个光伏电池相互电连接并且位于所述柔性顶片和所述柔性底片之间的密封空间中，其中所述密封空间包括位于所述柔性光伏模块的第一端的第一区域，位于所述柔性光伏模块的第二端的第二区域，以及介于第一区域和第二区域之间的包含至少75％光伏电池的中心区域；

第一外部电连接器，所述第一外部电连接器延伸到第一区域中并且在所述第一区域中电连接到所述多个光伏电池；

第二外部电连接器，所述第二外部电连接器延伸到所述第一区域中；以及

汇流条，所述汇流条：

包括交错的铜股线和外部绝缘体，

长度至少为1米，厚度约为0.5毫米或更小，

具有能够传导至少3.0安培的电流的电导率，

基本上延伸所述柔性光伏模块的长度并且位于所述第一区域、所述中心区域和所述第二区域中，并且

在所述第一区域电连接到所述第二外部电连接器，并且在所述第二区域中电连接到所述多个光伏电池。

2.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中所述柔性顶片在所述中心区域内的外表面的平面度变化小于平面的5％。

3.根据权利要求2所述的柔性光伏模块，其中：

每个光伏电池包括光伏层，并且定位成使得光伏层面向柔性顶片，并且

汇流条位于所述多个光伏电池与所述柔性底片之间。

4.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中所述交错的铜股线是扁平的。

5.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中所述柔性底片在所述中心区域内的外表面的平面度变化小于平面的5％。

6.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中所述柔性顶片在所述中心区域内的外表面的平面度变化小于平面的5％，并且所述柔性底片在所述中心区域内的外表面的平面度变化小于平面的5％。

7.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中所述汇流条被配置为在平行于所述柔性顶片的方向上比在垂直于所述柔性顶片的方向上变形得更多。

8.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中所述柔性光伏模块的重复加热和冷却不引起所述汇流条使得所述柔性顶片和所述柔性底片中的一个或多个发生塑性变形。

9.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中所述柔性光伏模块的长度为至少1.7米长。

10.根据权利要求1所述的柔性光伏模块，其中：

所示柔性光伏模块的长度在约1.7米长到6米长之间，并且

所述汇流条的长度是所述柔性光伏模块的长度的至少75％。