CN110383678B - 具有非垂直互连的可折叠光伏组件 - Google Patents

Abstract

一种可折叠光伏组件和制造这种组件的方法，该组件包括透明顶板，其具有折叠线和横跨该折叠线的导电互连图案。该导电互连图案包括被构造成互连各个光伏电池以形成光伏子模块的电池间连接以及被配置成互连光伏子模块以形成子模块的组件的子模块间连接，在一些情形中，该子模块可以是完全组装的光伏模块。子模块间连接横跨折叠线，并且相对于折叠线以非垂直角度定向。

Description

具有非垂直互连的可折叠光伏组件

附图简述

图1是示出了根据本教导的方面的电互连PV子模块的可折叠组件的实施例的俯视图，包括位于相邻子模块之间的折叠区内的导电互连图案。

图2是示出了根据本教导的方面的图1的导电互连图案的一部分的放大视图，包括相对于折叠区内的折叠线以非垂直角度延伸穿过折叠区的多个导体。

图3是沿着图2的线3-3截取的图2的导电互连图案的截面视图。

图4是示出了根据本教导的方面的电互连PV子模块的折叠组件的折叠区的一部分的放大的截面视图，包括位于折叠区内的导电互连图案。

图5是示出了图4所描绘的折叠区的另一部分的放大的截面视图。

图6是描绘了根据本教导的方面的制造光伏子模块的可折叠组件的方法的流程图。

详细描述

概览

下文描述了可折叠PV组件的各个实施例，并在相关附图中示出。各个实施例的下面的描述本质上仅仅是示例性的，且并不旨在限制本公开、本公开的应用或使用。此外，每个示例定义了前述公开中所公开的实施例，但是任何一个示例都不一定包含最终可能要求保护的所有特征或组合。在说明书提出“一个”或“第一”元件或其等效物的情况下，该说明书包括一个或更多个这样的元件，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。此外，除非另外特别说明，用于识别的元件的诸如第一或第二的序数指示符用于区分开元件，且并不指示这样的元件的所需或限制的数量，并且也不指示这样的元件的特定位置或顺序。

本教导涉及电互连PV子模块的可折叠组件，该组件被配置成沿着位于相邻子模块对之间的折叠区内的折叠线折叠和展开，并且包括折叠区内的非垂直导电互连图案。在储存和/或运输组件时，PV组件的可折叠性可能特别有用。例如，可折叠PV组件可以适合用作便携式太阳能充电器，该充电器适合为备用电池、手机、膝上型计算机、移动通信设备和/或类似设备等充电。

示例性可折叠PV组件可以包括柔性基板、设置在基板上并通过一个或更多个折叠区彼此分离的两个或更多个PV子模块、每个折叠区域内的折叠线，组件可以沿折叠线折叠和展开、以及横跨每个折叠区以互连相邻子模块对的导电互连图案。根据本教导的方面，每个互连结构包括一个或更多个导体，该导体相对于折叠线以非垂直的角度延伸穿过折叠区，从而电互连子模块。导电互连图案可以被称为“非垂直”互连结构，因为导体相对于折叠线以非垂直角度延伸穿过折叠区。如下文更详细描述的，非垂直互连结构可以使组件折叠和展开多达数千次，同时导致互连的最小疲劳，从而相对于使用垂直互连结构的组件增加组件的寿命。

下文第1节描述了具有非垂直导电互连图案的可折叠PV组件的一般特征，下文第2节描述了非垂直导电互连图案的具体特征。

1.一般特征

图1是示出了电互连的PV子模块12的可折叠组件(一般性地在10指出)的俯视图。组件10包括多个非垂直的导电互连图案14，它们分别位于相邻子模块12之间的第一折叠区16和第二折叠区18内。组件10是可折叠的，因为组件10可以被配置成通过沿折叠区16和18内的折叠线74和76折叠和展开组件10在(图1中示出的)展开状态和(未示出的)折叠状态之间变换。显然，还可以有附加的折叠区和相关联的折叠线位于所有相邻子模块之间。

通常，组件10可以在展开状态中用于收集太阳辐射，并在折叠状态中用于储存和/或运输。然而，组件10可以以任何合适的方式使用。例如，在一些情形中，如果完全暴露所有PV子模块是不必的或者不可能的，则组件10可以在折叠或部分折叠状态中用于收集太阳辐射。在这个情形中，旁路二极管可以用于允许电流绕过没有暴露于太阳辐射的电池。此外，组件10可以在展开状态中进行运输或储存，例如，以减小类似组件的堆叠厚度。组件10的可折叠性以及选定的折叠、展开和部分折叠的构型将在下面更详细地讨论。

组件10显示为具有六个PV子模块12(其中有两个仅部分示出)，每个子模块具有多个电互连的PV电池20。更一般地，根据本教导，PV子模块的可折叠组件可以包括任何合适数量的PV子模块，每个PV子模块具有任何合适数量的PV电池。此外，每个子模块的电池可以以任何合适的方式布置，诸如成行、列或二维阵列布置。此外，尽管图1示出了组件10和子模块12都大致为矩形形状，但是根据本教导，PV组件和子模块可以具有任何合适的形状，诸如但不限于正方形、圆形、椭圆形、三角形、多边形等。

本教导可以应用于任何合适类型的子模块12。在一些实施例中，子模块12可以是柔性的“薄膜”PV子模块，并且包括沉积在柔性导电基板(未显示)上的多个薄层。这些层可以包括但不限于一个或更多个透明上部层、导电收集栅格和一个或更多个下面的发电半导体层。例如，透明上部层可以包括抗反射涂层、透明粘合剂、覆盖玻璃、子模块密封剂和/或任何其他合适的上部层。

上部子模块层还可以包括设置在上部层的面向子模块表面上的导电收集栅格。在一些实施例中，收集栅格可以包括基本平行的金属导体条，诸如铜(Cu)导体。然而，附加地或可替代地，收集栅格可以包括任何其他合适材料或材料混合物的导体，诸如但不限于镍(Ni)、银(Ag)等。附加地，收集栅格可以以任何合适的结构配置。在一些情形中，这可以包括使相邻电池重叠以便于它们彼此电互连从而形成子模块12的结构，例如通过与第一电池的一个极性和相邻电池的相反极性电接触。在其他情形中，相邻电池可以通过其他方法互连，诸如导线或迹线。收集栅格可以以各种方式施加于上部子模块层。例如，栅格可以在导电板的周围部分被蚀刻掉之后被印刷、电沉积或放置在适当的位置。

在一些实施例中，下面的半导体层可以包括光敏组合物，该光敏组合物包括沉积在导电基板上的多个半导体层。例如，半导体层可以包括p型半导体吸收层，其覆盖n型半导体缓冲层以形成p-n结。可以使用任何合适的半导体材料，包括但不限于铜铟镓硒(CIGS)、硫化镉(CdS)、碲化镉(CdTe)、砷化镓(GaAs)和/或非晶硅(a-Si)。另外，导电基板可以由任何合适的材料形成，诸如不锈钢和/或钼(Mo)。本教导可以应用于PV子模块，其中电池具有任何期望的结构，并且通过任何期望的方法在每个子模块内互连。

如图1所显示的，子模块12通过折叠区(诸如，折叠区16和18)彼此分离。每对相邻子模块可以被构造成具有设置在折叠区之一的相对侧上的基本平行的边缘部分，诸如各对相邻子模块的边缘部分38、40、42和44。相邻子模块12的边缘部分可以通过导电互连图案14电互连。在图1的实施例中，每个互连结构14包括延伸穿过折叠区16和18之一的多个导体46(在图2中看得最清楚)，从而电互连相邻子模块对12的边缘部分。

在一些情形中，可以使用一个以上的互连结构14来互连一对相邻的子模块。例如，在图1的实施例中，使用两个互连结构来互连每对相邻的子模块。更一般地，可以在相邻子模块之间设置任意数量的互连结构。此外，在一些实施例中，子模块可以连接到一个以上的相邻子模块。例如，在包括3×2的子模块栅格的图1的实施例中，每个子模块与至少两个相邻的子模块互连。在其他情形中，诸如在4×1的子模块构型的情形中(或者更一般地，n×1的构型)，一些子模块可能仅与一个相邻的子模块互连。在更大子模块阵列的另外其他的情形中，一些子模块可以与多达四个相邻子模块互连，或者在非矩形子模块阵列的情形中甚至更多。

在一些情形中，一个或更多个互连结构14(包括相关联的导体46)可以在互连子模块的最终加工组件中被切割、移除或以其他方式变得不带电，以获得特定的电连接，诸如子模块之间的并联或串联连接。例如，在图1的组件中，切割或移除延伸跨过折叠线74的导体46将导致折叠线74左侧子模块之间的串联电连接，以及还导致折叠线74右侧子模块之间的串联电连接。另一方面，切割或移除延伸跨过折叠线76的导体46将导致折叠线76上方两个子模块之间的并联电连接，以及还导致折叠线76下方两个子模块之间的并联电连接。连接的子模块的各种分组可以在组件的边缘部分处彼此互连(未示出)，或者在任何其他期望的位置或以任何其他期望的方式彼此互连。

如图1以及图2的放大视图所显示的，在一些实施例中，每个互连结构14内的导体46可以是线性的，并且被定向成彼此基本上平行。然而，其他实施例可以包括非线性导体46和/或未被定向成彼此基本上平行的导体46。此外，每个互连结构中所设置的导体的精确数量可以变化，并且在一些情形中，互连结构可以仅包括单个导体而不是多个导体。

导体46可以由任何合适的导电材料构成，并以任何合适的方式构造。例如，导体46可以是薄的铜箔带。附加地或可替代地，导体46可以是编织的、绞合的和/或轧平的铜线、电沉积的铜迹线或蚀刻掉铜片周围部分后剩余的铜迹线。

在一些实施例中，导体46可以是印刷或电沉积的导体。印刷或电沉积的导体在子模块12是薄膜PV子模块的实施例中可能特别有用。更具体地，在薄膜PV子模块是通过用沉积在覆盖电池的透明顶板上的互连结构(pattern)互连相邻电池来形成的情形中，互连结构的一个或更多个部分可以延伸穿过折叠区16和18，以电互连成对的相邻子模块12。通过这种方式，互连结构14的导体46可以基本上与互连结构邻接，该互连结构用于互连形成可折叠组件的子模块的各个PV电池。

换句话说，本教导设想在一些情形中，PV子模块组件的透明顶板可以设置有导电图案，该导电图案既用于互连每个子模块内的电池，也用于使相邻子模块彼此互连。因此，通过将电池正确地定位并粘附到顶板上，仅用单个互连结构就可以实现PV组件的完全互连。这可以通过减少或消除将单个导体放置在其适当位置的需要，以及焊接或使用其他手动和/或机械手段来完成电池之间和子模块之间的电互连的需要，来简化组件的制造。

另一方面，根据本教导的一些实施例可以包括延伸跨过折叠区的导体，这些导体不是连接子模块内的电池的导电互连图案的延伸物。例如，在一些实施例中，导体46可以是编织的和/或绞合的铜线，其已经被适当地定位在相邻子模块12之间，并且被焊接(通过热和/或激光焊接)、以导电粘合剂连接或者以其他方式附接到子模块的边缘部分，以完成相邻子模块对之间的电互连。一些实施例可以包括一定数量的印刷导体，这些印刷导体延伸跨过折叠区并被包括在互连一个或更多个单独子模块内的电池的互连结构中，以及还可以包括一个或更多个导体，这些导体延伸跨过折叠区但不是子模块互连结构的延伸物。

在图1的实施例中，当组件10在折叠状态和展开状态之间变换时，导体46可以在它们各自的折叠区16或18内折叠和展开。在其他实施例中，与导体46具有相同一般功能的导体可以在它们各自的折叠区16或18内枢转而不是折叠。在这样的实施例中，导体可以是穿过枢转铰链(未图示)的铜线，使得当可折叠组件在折叠状态和展开状态之间变换时，导体可以枢转而不是折叠和展开。

更具体地，延伸跨过折叠区的导体可以具有设置在导体中心部分的枢转铰链，使得导体的两侧在枢转铰链处相遇。因此，当组件10从展开状态变换到折叠状态时，导体本身可以保持展开。相反，折叠线两侧的导体部分可以在枢转铰链处相对于彼此枢转或扭转，使得组件可以折叠而不会导致横跨折叠区的导体折叠。枢转的导体可以比折叠的导体承受更小的内应力，从而延长了可折叠PV组件的寿命。然而，增加枢轴可能会增加制造组件的时间、复杂性和成本。

此外，一些实施例可以包括沿每个子模块12的边缘部分设置并电连接到相应导体46的导电汇流条72。汇流条72可以被构造成传导电流，并有助于电流流经成对相邻子模块12之间的导体46。电流可以通过导体46在任一方向上传导，以允许灵活使用根据本教导的PV组件。汇流条72可以是任何合适材料的金属条、棒、线和/或带，诸如但不限于铜、黄铜和/或铝以及其他材料。汇流条可以以任何合适的方式电连接到导体46，诸如通过螺栓连接、夹紧、焊接、焊、印刷等。在一些情形中，如前面关于导体46所描述的，汇流条可以设置为设置在组件的透明顶板层上的整体互连结构的一部分。

在一些实施例中，子模块12和/或互连结构14可以设置在柔性基板上，诸如图1中示意性描绘的基板84。例如，该柔性基板可以限定矩形栅格，该矩形栅格包括多个子模块区域，这些子模块区域被诸如折叠区16和18的折叠区分离。每个子模块可以设置在子模块区域之一中的柔性基板上，并且互连结构14的每个导体46可以在柔性基板上方延伸穿过相应的折叠区中的一个，以电互连一对相邻子模块12的平行的边缘部分。子模块12可以设置在柔性基板上任何合适的位置，并且可以被粘附、层压或以其他方式附接到柔性基板。

柔性基板可以由任何合适的材料或材料混合物构成，包括但不限于塑料聚合物、天然和/或合成织物等。在一些实施例中，柔性基板可以包括多个层，包括用于组件10的背(或非辐射入射)侧的保护层。例如，组件10可以沿着其折叠线折叠，从而暴露保护性的背侧层，而不是暴露子模块12和互连结构14，由此在组件处于折叠构型时，保护子模块12和互连结构14免受外部因素影响，诸如灰尘、划痕、液体等。因此，基板84可以由防风雨(whetherproof)和/或UV的材料构成。

在一些实施例中，一种或更多种柔性透明材料可以设置在互连结构14和/或子模块12的周边部分上。例如，图1描绘了上部透明层86，其在组件的边缘部分处覆盖子模块12和基板84。上部透明层可用于覆盖和保护组件10的前侧，包括互连结构14。换句话说，子模块12和用于将它们互连的元件可以夹在两个层(柔性底部基板和柔性透明上部材料层)之间，从而保护组件的内部免受外部因素的影响。

在一些实施例中，透明上部保护层可以与下面的柔性基板邻接或部分邻接。例如，柔性基板和/或上部保护层可以包括围绕多个子模块12的外周部分(而不是围绕每个单独的子模块12)的额外的材料，这些材料在组件的周边部分上折叠，以覆盖和保护子模块12的外围边缘。折叠部分可以相对于子模块12层压、热焊接、粘合或以其他方式固定就位。然而，在其他实施例中，透明上部保护层可以与下面的柔性基板不邻接。例如，上部保护层可以是具有与基板基本上相同尺寸的完全独立的层。在一些实施例中，各种其他附加的保护层可以施加于组件10，并且被构造成保护子模块12免受灰尘、划痕、液体等的影响。

折叠区，诸如组件10的折叠区16和18，可以通过折叠线来表征，诸如折叠线74和76，每条折叠线限定组件10可以沿其折叠和展开的相关联的折叠区的特定区域。例如，第一折叠区16可以通过第一折叠线74表征，第二折叠区18可以通过第二折叠线76表征。附加地，每条折叠线可以基本平行于由其相应折叠区的长度限定的纵向轴线延伸。例如，如图1所显示的，折叠线74可以基本平行于由折叠区16的长度限定的纵向轴线延伸，以及折叠线76可以基本平行于由折叠区18的长度限定的纵向轴线延伸。

如图1所显示的，互连结构14的导体46可以相对于相应的折叠线以非垂直的角度延伸穿过它们各自的折叠区。与以垂直角度延伸穿过折叠区相比，使连接的导体46以非垂直的角度延伸穿过折叠区可以减少导体46由于重复折叠和展开而产生的内应力。表征互连结构14的非垂直角度将在下文第2节中更详细地讨论。

组件10可以被构造成沿着其折叠线折叠和展开，从而使组件10在折叠状态(未示出)和(图1所示的)展开状态之间变换。在折叠状态中，根据组件10的折叠方式，可以暴露少至一个子模块12或者甚至没有子模块12暴露。在展开状态中，可以暴露组件10的所有子模块12。通常，出于最大化可收集的太阳辐射量从而最大化可产生的电量的目的，展开状态可能最适合于收集太阳辐射。另一方面，折叠状态可以便于组件的储存和运输。组件10可以被构造成以任何合适的方式和折叠操作的顺序(例如，首先沿折叠线74折叠，然后沿折叠线76折叠，反之亦然)沿其折叠线折叠和展开。

附加地或可替代地，组件10可以被构造成从展开或折叠状态变换到中间(或部分折叠)状态。这可以通过以使子模块12的一部分暴露的方式折叠组件10来实现，使得组件可以收集少于所有子模块都暴露时的最大可能量的一些太阳辐射量。例如，在阳光仅到达小区域的情况下，或者当仅需要生成相对少量的电时，这可能是需要的。被构造成以这种方式部分暴露的组件通常包括旁路二极管或用于使生成的电流绕过未暴露的PV子模块的某种其他机构。

根据本教导的光伏组件可以包括任何合适数量和/或构型的折叠线。例如，根据本教导的PV组件可以包括排成一行的六个、八个或十二个子模块，即，1×n的子模块构型，其中平行的折叠线位于每对相邻子模块之间。在其他情形中，组件10可折叠成之字形或手风琴状构型。不管组件被如何配置成折叠，组件的子模块之间的非垂直导电互连图案可以使该组件能够重复折叠和展开，同时最小化互连结构的疲劳。根据本教导的互连结构将在下文第2节中更详细地讨论。

2.非垂直导电互连图案

图2是示出了根据本教导的方面的图1的示例性非垂直导电互连图案14之一的一部分的放大视图，包括相对于折叠线76以非垂直角度78延伸穿过折叠区18的多个导体46。更具体地，图2示出了位于折叠区18内的任何横向间隔的导体46组之一。

如图2所描绘的，每个导体46相对于折叠线76以非垂直角度78延伸穿过折叠区18，以电互连相邻PV子模块12的平行边缘部分42、44。导体46可以相对于折叠线76以任何合适的非垂直角度延伸穿过折叠区18。例如，如图2所显示的，角度78可以是大约30度。然而，更一般地，角度78可以介于大约10度和大约45度之间。此外，如图2所显示的，导体46在折叠区18中可以是线性的和是平行的，使得相邻导体46以相同的非垂直角度78延伸穿过折叠区18。然而，其他实施例可以包括以不同的非垂直角度延伸穿过折叠区18的非线性和/或非平行导体46。

导体46可以具有共同的宽度80，并且彼此分离共同的分离距离82，该分离距离82在平行导体之间被正交地测量。在一些情形中，分离距离82可以是宽度80的至少两倍。例如，每个导体46可以具有大约1.0mm的宽度80，并且导体之间的分离距离82可以是大约2.0mm。通常，优选地，分离距离82可以大于宽度80，使得当组件10沿折叠线76折叠和展开时，导体46之间的空间中比导体46中发生更多的弯曲。然而，各个实施例可以包括任何合适的宽度80和分离距离82。此外，一些实施例可以包括具有不同宽度和/或导体间的不同分离距离的导体46。

图3是沿图2的线3-3截取的截面视图。图3的截面视图示出了每个导体46都具有在正交于折叠线的方向上测量的宽度80’，并且类似地，导体通过在正交于折叠线的方向上测量的分离距离82’分离。这些量通过非垂直角度78的余弦相关，即80＝80’cosθ，82＝82’cosθ，其中θ是图2所示的角度78。图3还表明，折叠可以沿着折叠线76发生在导体46之间的空间中，而不是在导体46本身中，从而最小化由组件10的折叠和展开引起的导体46的疲劳。这个原理在图4-图5中进一步示出，并在下面更详细地描述。

图4-图5是放大的截面视图，示出了图2-图3的处于折叠构型的互连结构14，并且还描绘了柔性基板84和保护层86。互连结构14被夹在柔性基板84和柔性材料86之间，柔性基板84和柔性材料86都可以被构造成保护互连结构14免受外部元件的影响。在图4和图5中，互连结构14被折叠，使得相邻子模块的平行边缘部分42、44彼此靠近，即使得一个子模块与相邻子模块重叠。

在图4中，折叠区内发生的大部分弯曲发生在导体46之间的空间47中，而不是在导体46本身中。这是由于导体相对于折叠线的非垂直角度，这允许折叠线的一些部分在导体之间的空闲空间处与互连结构14相交。从图2-图4中应该清楚的是，导体之间的分离距离相对于每个导体的宽度越大，折叠线与导体相交的概率就越小。

当然，在某些位置，折叠线必须与导体46相交。在这种情形中，如图5所示出的，导体相对于导体之间的空闲空间的较大刚度导致大部分弯曲发生在导体46之间的空间47中，再次限制了导体的疲劳。相反，如果互连导体如在其他的互连组件中一样与折叠线正交，则弯曲将被迫在导体内发生，导致更大的疲劳和互连组件的寿命相应缩短。

更具体地说，测试表明，在导体46的疲劳导致断裂之前，组件10可以折叠和展开高达2500次循环或更多，而在互连导体垂直于折线的组件中，断裂在大约500次折叠循环之后开始出现。换句话说，本教导的非垂直互连结构配置可以将互连结构的寿命延长五倍或更多。

3.制造和组装的方法

本教导设想，可折叠PV组件的子模块之间的导电互连图案可以设置在透明顶板上，该透明顶板还包括用于互连组件的每个子模块内的电池的导电图案。因此，如前所述，通过将电池正确地定位并粘附到顶板上，仅用单个互连结构就可以实现PV组件的完全互连。这可以通过减少或消除将各个导体放置在其适当位置的需要，以及焊接或使用其他手动和/或机械手段来完成电池之间和子模块之间的电互连的需要，来简化组件的制造。本节描述了利用这些效率的示例性制造和组装的方法；参见图6。

图6描绘了用于制造PV子模块的电互连组件的方法的多个步骤(通常用100表示)。方法100可用于制造和/或组装在图1-图5中描绘并参考图1-图5所描述的任何组件、可折叠PV充电器或可折叠PV组件。尽管方法100的各个步骤在下面进行描述并在图6中进行描绘，但是这些步骤不一定都需要被执行，并且在一些情形中可以以与图6所示的和以下描述的顺序不同的顺序执行。

方法100可以包括提供多个分立的、电分离的光伏电池的步骤102。多个PV电池中的每一个都被配置成将太阳能转换成电能。多个PV电池中的每一个包括具有第一电极性的第一侧和具有第二电极性的第二侧，其中第二极性与第一极性相反。多个PV电池中的每一个都可以安装在各自的基板、背板或一些其他合适的一个或更多个支撑构件上。

方法100可以包括提供限定折叠线的透明柔性顶板的步骤104。顶板可以形成PV子模块的组件的层，诸如顶层。当PV组件运行时，顶板可以设置在多个PV电池和入射辐射或阳光之间。透明顶板可以有助于太阳能穿过顶板到达下面的PV电池。顶板可以是柔性的，(除了其他优势之外还)以便于折叠PV子模块的组件。组件的折叠可以被构造成沿着一条或更多条折叠线发生。

方法100可以包括在透明柔性顶板上形成导电图案的步骤106。导电图案可以通过任何合适的工艺形成在顶板上。例如，导电图案可以在包括以下步骤的工艺中形成：将导电图案电沉积到图案化的圆柱体上、旋转圆柱体直到导电图案与顶板接触为止、以及将顶板与圆柱体分离，其中导电图案附接到顶板。可替代地，导电图案可以通过减成法(substractive process)形成，其中导电材料层形成在顶板上，然后选择性地移除以留下期望的结构。

导电图案可以包括第一多个电池间电连接和第二多个电池间电连接，该第一多个电池间电连接被构造成电互连PV电池的第一子集以创建第一电互连PV子模块，该第二多个电池间电连接被构造成电互连PV电池的第二子集以创建第二电互连PV子模块。例如，每个电池间电连接可以包括汇流条和从汇流条延伸的多个接片。汇流条可以被构造成与PV电池的第一极性电接触，并且电接片可以被构造成与PV子模块中相邻PV电池的第二极性电接触。因此，相邻的PV电池可以串联在PV子模块内。

导电图案还可以包括多个子模块间互连结构，每个子模块间互连结构以相对于边缘部分的非垂直角度在第一子模块和第二子模块的平行相邻边缘部分之间延伸。子模块间互连结构可以被构造成电互连第一PV子模块和第二PV子模块以形成电互连PV组件。多个子模块间互连结构可以是柔性导体。因此，即使当PV子模块的组件被折叠和展开时，子模块间互连结构也可以保持第一PV子模块和第二PV子模块之间的电互连。

多个子模块间互连结构可以各自具有宽度，并且可以彼此分离正交于宽度测量的分离距离，其中分离距离可以大约是宽度的两倍。这种分离可以有助于以使得子模块间互连结构的弯曲最小化的方式弯曲PV子模块的组件。例如，如图1所示，互连第一子模块和第二子模块的子模块间互连结构可以被布置到两个或更多个横向间隔开的组中。

在顶板上形成的导电图案可以进一步包括导电边缘汇流条，该导电边缘汇流条被构造成沿第一子模块和第二子模块的边缘部分设置，并且电连接到多个子模块间互连结构。边缘汇流条可以电连接到电池间电连接的汇流条，从而如图1所示在电池间电连接和子模块间互连结构之间提供电连接。

方法100可以包括将PV电池定位在柔性透明顶板上的步骤108，其中第一子模块在折叠线的第一侧，而第二子模块在折叠线的第二侧。也就是说，电池的第一子集可以设置在折叠线的第一侧上，而电池的第二子集可以设置在折叠线的第二侧上。电池的第一子集可以被定位成通过第一多个电池间电连接电互连。例如，电池的第一子集中的每个电池可以被定位成使得每个电池的第一极性与汇流条接触，并且每个电池的第二极性与互连接片接触。因此，电池的第一子集可以串联地电互连以形成第一子模块。

类似地，电池的第二子集可以被定位成通过第二多个电池间电连接电互连。例如，电池的第二子集中的每个电池可以被定位成使得每个电池的第一极性与汇流条接触，并且每个电池的第二极性与互连接片接触。因此，电池的第二子集可以串联地电互连以形成第二子模块。

电池的第一子集和第二子集可以被定位成通过子模块间互连结构彼此电互连。具体地，子模块可以以这样的方式定位，即一个子模块边缘部分处的汇流条经由非垂直的子模块间互连结构与相邻子模块的边缘部分处的汇流条电互连。根据PV子模块的组件的期望构型，PV子模块可以串联或并联地彼此电互连。

多个子模块间电互连结构从第一子模块和第二子模块延伸的非垂直角度可以例如介于10度和45度之间。当子模块间互连结构与折叠线交叉时，子模块间互连结构可以是平行的，使得每个子模块间互连结构以相同的非垂直角度与折叠线交叉。在一些情形中，共同的非垂直角度可以介于10度和30度之间，例如大约30度。可替代地，子模块间互连结构不需要彼此平行或者甚至是线性的，并且在一些情形中，可以使用单个线性或非线性的子模块间互连结构，而不是多个。

通过方法100创建的PV组件可以被构造成沿着每条折叠线折叠成折叠构型，其中沿折叠线的大部分弯曲发生在组件中没有子模块间互连结构的部分中。例如，沿折叠线的大部分弯曲可以发生在子模块间互连结构之间的空间中。如前所述，在一些情形中，空间可以至少是子模块间互连结构本身的两倍宽。

可选地，方法100可以包括将电池间电连接激光焊接到至少一些电池的步骤。可选地，方法100还可以包括将子模块间互连结构激光焊接到至少一些电池的步骤，例如激光焊接到电池的边缘部分。这些可选步骤可以将PV电池固定到顶板，从而提高PV子模块的组件的电气和机械稳定性。

4.特征的附加描述

根据本公开的方面，以下编号的段落描述但不用于限制光伏组件、充电器的可能特征及其制造方法。

A.一种电互连的光伏子模块的组件，包括：

第一光伏子模块，其包括第一多个电互连光伏电池；

第二光伏子模块，其包括第二多个电互连光伏电池，其中第二子模块通过以折叠线表征的折叠区与第一子模块分离；以及

多个导体，每个导体相对于折叠线以非垂直角度延伸穿过折叠区，以电互连第一子模块和第二子模块。

A1.根据段落A的组件，其中每个非垂直角度介于15度和45度之间。

A2.根据段落A的组件，其中导体在折叠区中平行，使得每个导体以相同的非垂直角度延伸穿过折叠区。

A3.根据段落A2的组件，其中非垂直角度介于10度和30度之间。

A4.根据段落A2的组件，其中导体各自具有宽度，并且导体彼此分离正交于该宽度测量的分离距离。

A5.根据段落A4的组件，其中分离距离大约是宽度的两倍。

A6.根据段落A2的组件，其中非垂直角度大约是30度。

B.一种可折叠光伏充电器，包括：

柔性基板；

第一光伏子模块和第二光伏子模块，该第一光伏子模块和第二光伏子模块设置在基板上并通过第一折叠区彼此分离，每个子模块包括多个电互连光伏电池；以及

第一多个线性导体，每个线性导体延伸穿过第一折叠区，以电互连第一子模块和第二子模块的平行的边缘部分；

其中，第一多个导体各自相对于第一子模块和第二子模块的边缘部分以15度至45度之间的角度延伸穿过第一折叠区。

B1.根据段落B的光伏充电器，其中导体在第一折叠区中彼此平行。

B2.根据段落B1的光伏充电器，其中每个导体都具有宽度，其中相邻导体彼此分离正交于宽度的分离距离，并且其中该分离距离是宽度的至少两倍。

B3.根据段落B的光伏充电器，还包括：

设置在基板上的第三光伏子模块和第四光伏子模块，该第三光伏子模块和第四光伏子模块通过第一折叠区彼此分离，并且通过第二折叠区与第一光伏子模块和第二光伏子模块分离；

第二多个线性导体，每个线性导体延伸穿过第一折叠区，以电互连第三子模块和第四子模块的平行的边缘部分；

第三多个线性导体，每个线性导体延伸穿过第二折叠区，以电互连第一子模块和第三子模块的平行的边缘部分；以及

第四多个线性导体，每个线性导体延伸穿过第二折叠区，以电互连第二子模块和第四子模块的平行的边缘部分；

其中，所有导体相对于由导体连接的子模块的边缘部分以15度至45度之间的角度延伸穿过相应的一个折叠区。

B4.根据段落B3的光伏充电器，其中，充电器被配置成沿第一折叠区和第二折叠区折叠成折叠构型，其中每个折叠区内的大部分弯曲发生在充电器的没有导体的部分中。

B5.根据段落B1的光伏充电器，其中每个导体具有宽度，其中相邻导体彼此分离正交于宽度的分离距离，并且其中该分离距离是宽度的至少两倍。

C.一种可折叠光伏组件，包括：

限定矩形栅格的柔性基板，包括通过折叠区分离的多个子模块区域；

多个光伏子模块，每个光伏子模块设置在子模块区域之一中的基板上；以及

多个导体，每个导体延伸穿过折叠区中的一个，以电互连一对相邻子模块的平行的边缘部分；

其中每个导体相对于由导体互连的一对子模块的边缘部分以15度至45度之间的角度定向；以及

其中，光伏组件被构造成通过沿着由折叠区限定的线折叠组件，在暴露所有光伏子模块的展开状态和暴露一个或较少光伏子模块的折叠状态之间转换。

C1.根据段落C的组件，其中，当组件处于所述折叠状态时，每个折叠区中的大部分弯曲发生在基板的没有导体的部分中。

C2.根据段落C的组件，其中每对相邻子模块通过多个导体互连。

C3.根据段落C2的组件，其中互连每对特定相邻子模块的导体彼此平行定向。

C4.根据段落C3的组件，其中互连每对特定相邻子模块的导体被布置在两个横向间隔开的组中。

C5.根据段落C3的组件，其中，互连每对特定相邻子模块的导体具有共同的宽度，并且彼此分离至少是该宽度的两倍的分离距离。

C6.根据段落C3的组件，还包括导电汇流条，该导电汇流条沿着每个子模块的边缘部分设置，并且电连接到相应的多个平行导体。

D.一种光伏组件，包括：

包括导电图案的透明顶板，该导电图案具有以下特征：

第一多个电池间电连接，其被构造成电互连光伏电池的第一子集以创建第一电互连的光伏子模块，

第二多个电池间电连接，其被构造成电互连光伏电池的第二子集以创建第二电互连的光伏子模块，以及

多个子模块间互连结构，每个子模块间互连结构在第一多个电池间电连接和第二多个电池间电连接的平行的相邻边缘部分之间相对于该边缘部分以非垂直角度延伸，其中子模块间互连结构被构造成电互连第一光伏子模块和第二光伏子模块以形成电互连光伏组件；

其中，透明顶板还包括折叠线，该折叠线平行于第一多个电池间电连接和第二多个电池间电连接的相邻的边缘部分定向，并且与每个子模块间互连结构相交。

D1.根据段落D的组件，还包括多个光伏电池，其被定位在透明顶板上，并且通过电池间电连接和子模块间互连结构电互连，以形成至少两个互连的光伏子模块。

E1.一种制造光伏子模块的电互连组件的方法，该方法包括：

提供多个分立的、电分离的光伏电池；

提供限定折叠线的透明柔性顶板；

在透明柔性顶板上形成导电图案，其中该导电图案包括：

第一多个电池间电连接，其被构造成电互连光伏电池的第一子集以创建第一电互连的光伏子模块，

第二多个电池间电连接，其被构造成电互连光伏电池的第二子集以创建第二电互连的光伏子模块，以及

多个子模块间互连结构，每个子模块间互连结构在第一子模块和第二子模块的平行的相邻边缘部分之间相对于边缘部分以非垂直角度延伸，其中子模块间互连结构被构造成电互连第一光伏子模块和第二光伏子模块以形成电互连光伏组件；

将光伏电池定位在透明柔性顶板上，其中电池的第一子集设置在折叠线的第一侧，而电池的第二子集设置在折叠线的第二侧，其中电池的第一子集被定位成通过第一多个电池间电连接电互连，电池的第二子集被定位成通过第二多个电池间电连接电互连，并且电池的第一子集和第二子集被定位成通过子模块间互连结构彼此电互连。

E2.根据段落E1的方法，其中每个电池间电连接包括汇流条和从该汇流条延伸的多个互连接片。

E3.根据段落E2的方法，还包括将电池间电连接激光焊接到至少一些电池。

E4.根据段落E3的方法，还包括将子模块间互连结构激光焊接到至少一些电池。

E5.根据段落E1的方法，其中多个子模块间互连结构是柔性导体。

E6.根据段落E1的方法，其中每个非垂直角度介于15度和45度之间。

E7.根据段落E1的方法，其中，当子模块间互连结构与折叠线交叉时，子模块间互连结构是平行的，使得每个子模块间互连结构以相同的非垂直角度与折叠线交叉。

E8.根据段落E7的方法，其中非垂直角度介于10度和30度之间。

E9.根据段落E1的方法，其中子模块间互连结构各自具有宽度，并且子模块间互连结构彼此分离正交于该宽度测量的分离距离。

E10.根据段落E9的方法，其中所述距离大约是宽度的两倍。

E11.根据段落E7的方法，其中非垂直角度大约是30度。

E12.根据段落E1的方法，其中组件被构造成沿折叠线折叠成折叠构型，其中沿折叠线的大部分弯曲发生在组件的没有子模块间互连结构的部分中。

E13.根据段落E1的方法，其中互连第一子模块和第二子模块的子模块间互连结构被布置到两个横向间隔开的组中。

E14.根据段落E1的方法，其中导电图案包括导电边缘汇流条，其被构造成沿第一子模块和第二子模块的边缘部分设置，并且电连接到多个子模块间互连结构。

Claims (10)

1.一种电互连的光伏子模块的组件，包括：

柔性基板，所述基板包括第一折叠线；

第一光伏子模块和第二光伏子模块，所述第一光伏子模块设置在所述基板上并且包括第一多个光伏电池，所述第二光伏子模块设置在所述基板上并且包括第二多个光伏电池，其中所述第二光伏子模块通过以所述第一折叠线表征的折叠区与所述第一光伏子模块分离；以及

透明顶板，其覆盖并粘附到所述第一光伏子模块和第二光伏子模块，所述顶板包括导电图案并且包括与所述第一折叠线对应的第二折叠线，导电图案包括间隔开的导电互连结构，每个导电互连结构包括离散的平行导体束；

其中，所述导电图案被构造成电互连所述第一多个光伏电池以形成所述第一光伏子模块，并被构造成电互连所述第二多个光伏电池以形成第二光伏子模块，以及被构造成电互连所述第一光伏子模块和所述第二光伏子模块；以及

其中所述导电图案的互连所述第一光伏子模块和第二光伏子模块的一部分相对于所述第一折叠线和第二折叠线以非垂直角度延伸穿过所述折叠区。

2.根据权利要求1所述的组件，其中所述非垂直角度介于15度和45度之间。

3.根据权利要求1所述的组件，其中被包括在所述导电图案中的多个子模块间互连结构以相同的非垂直角度延伸穿过所述折叠区。

4.根据权利要求3所述的组件，其中所述非垂直角度介于10度和30度之间。

5.根据权利要求4所述的组件，其中所述子模块间互连结构被布置在两个横向间隔开的组中。

6.根据权利要求4所述的组件，其中，所述子模块间互连结构各自具有宽度，相邻结构彼此分离正交于所述宽度测量的分离距离，并且所述分离距离大于所述宽度。

7.根据权利要求6所述的组件，其中所述分离距离是所述宽度的两倍。

8.根据权利要求1所述的组件，还包括：

设置在所述基板上的第三光伏子模块和第四光伏子模块，所述第三光伏子模块和第四光伏子模块通过所述第一折叠区彼此分离，并且通过第二折叠区与所述第一光伏子模块和第二光伏子模块分离；

其中，所述顶板的导电图案被构造成通过所述第一折叠区电互连所述第三光伏子模块和第四光伏子模块，通过所述第二折叠区电互连所述第一光伏子模块和第三光伏子模块，以及通过所述第二折叠区电互连所述第二光伏子模块和第四光伏子模块；以及

其中，所述导电图案相对于由所述导电图案连接的子模块的边缘部分以15度至45度之间的角度延伸穿过每个折叠区。

9.根据权利要求8所述的组件，其中所述组件被构造成沿着所述第一折叠区和所述第二折叠区折叠成折叠构型，其中每个折叠区内的大部分弯曲发生在所述组件的没有所述导电图案的部分中。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的组件，其中所述组件被构造成通过沿着由所述折叠区限定的折叠线折叠所述组件使得每个折叠区中的大部分弯曲发生在所述透明顶板的没有所述导电图案的部分中，来在暴露所有光伏子模块的展开状态和暴露一个或更少所述光伏子模块的折叠状态之间转换。

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