CN113574679A - 用于发电的太阳能电池阵列模块 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能发电模块，用于最大化从模块产生的功率并且最小化由光障碍造成的功率降级，其中，该模块包括以N列和M行的矩阵布置的太阳能电池。太阳能电池的至少一对相邻行通过在至少一对相邻行的至少两个相邻列上延伸的单个宽聚合物导体条带机械地和电地互连。相互串的每对相邻行中的所有太阳能电池通过嵌入聚合物导体条带内的至少一个相应细线导体串联电互连。每个太阳能电池串中的至少一个太阳能电池通过并联连接导电装置与位于相邻串的相互行中的一个或两个太阳能电池并联电互连。

Description

用于发电的太阳能电池阵列模块
相关申请的交叉引用
本申请根据35USC 119(e)要求于2019年3月18日提交的美国临时申请62/819,718、于2019年11月27日提交的美国临时申请62/940,893以及于2020年1月27日提交的美国临时申请62/966,028的权益，所述申请的公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
本发明涉及用于发电的太阳能电池阵列模块，更具体地，涉及有助于最大化来自太阳能模块的发电量的太阳能电池阵列模块，配置为通过最小化由光障碍物造成的功率降级来最大化来自多个太阳能电池的发电量，太阳能电池阵列模块使用聚合物导体技术(例如聚合物导体技术)以矩阵配置互连。
背景技术
光伏电池(“在下文中也称为“PV电池”、“PV太阳能电池”、“太阳能电池”或简称为“电池”)已广泛用于各种应用中以产生方便的电力。通常，单个太阳能电池产生大约0.5V的输出电压，并且多个电池通常串联连接以提供更高的电压电平。太阳能电池通常在太阳能电池阵列中互连，如与本申请具有相同的发明人且共同拥有的、于2011年1月23日提交的公开号WO/2011/089607的PCT申请以及公开号WO/2018/142398中的PCT申请所述，所述申请的全部内容通过引用并入本文。
多个单独的光伏(PV)太阳能电池相互电连接以形成普通的太阳能电池阵列模块。普通的太阳能电池阵列模块的太阳能电池串联地电互连，其中正极(通常是，但不限于，太阳能电池的背面)连接到相邻电池的太阳能电池的负极(通常是，但不限于，太阳能电池的顶部)。
太阳能电池阵列模块的太阳能电池通常放置在N列M行的矩阵中。由于单个电池的电池电压约为0.5伏，有60个太阳能电池排列成6X10矩阵的一个普通的太阳能电池阵列模块产生30伏的电压，表面积约为1.6m2(～1m X～1.6m)。
应当理解，上面的描述描述了典型的PV模块，但是可以使用模块中除上述之外的其他互连模式和其他数量的太阳能电池。在具有交叉网络配置的太阳能电池阵列模块中，所有太阳能电池也并联电互连，其中每个太阳能电池阵列模块包括多个太阳能电池或切割子电池。
还参考图1，示意性地示出了示例太阳能电池阵列模块30，包括太阳能电池25的交叉网络配置。在该示例中，太阳能电池阵列模块30包括48个太阳能电池25，以m(在本示例中为8)列(“串26”c1-c8)和n(在本示例中为6)行(r1-r6)排列，其中每个串26包括n个太阳能电池25，通过并联互连连接，形成交叉的配置。
“交叉”实施方式涉及同一发明人的先前描述的发明，该发明在公开号WO2011/089607的PCT申请中公开，在此通过引用并入，如同在此完全描述一样。“交叉”实施方式是电布线配置，其中电池之间的电互连根据互连所有相邻电池的规则网格图案确定。相比之下，当前要求保护的发明涉及不一定根据规则网格图案确定的电互连。
具有太阳能电池交叉配置的太阳能电池阵列模块可以由普通的的15.6cm X15.6cm PV太阳能电池组成，或者，例如但不限于，由尺寸小三倍的PV太阳能电池(切割或制造的太阳能子电池)15.6cm X 5.2cm PV太阳能电池组成。由于PV电池产生的电流与PV太阳能电池的有效面积成正比，因此应该理解的是，PV太阳能电池的尺寸越小，电流的减少量越大，因此，功率损耗的减少量也越大。
还参考图2，示意性地示出了示例现有技术太阳能电池阵列模块32，包括太阳能子电池27的交叉配置。在该示例中，太阳能电池阵列模块32包括48个(如图所示，没有限制)太阳能子电池27，排列成8列(“串26”c1-c8)，如太阳能电池阵列模块30，和6行(r11-r23)，其中每列包括6个太阳能子电池27，通过并行互连连接，形成交叉的配置。然而，太阳能子电池27实质上小于普通的太阳能电池25。在该非限制性示例中，与普通的尺寸约为15.6cm X15.6cm的太阳能电池25相比，太阳能子电池27的尺寸约为15.6cm X 5.2cm。因此，通过形成组合具有相同可曝光面积的3个太阳能子电池27的子串28，电压子串28乘以3，而电流除以3。在图2所示的示例中，48个太阳能子电池27在产生的功率方面相当于两行太阳能电池25。因此，需要以m(在本例中为8)列和3n(在本例中为18)行排列的144个太阳能子电池27来产生由太阳能电池阵列模块30产生的相同功率。
由于仅由太阳能子电池组成的太阳能电池阵列模块中的电流明显低于具有一个或多个普通的太阳能电池的太阳能电池阵列模块中的电流。普通的太阳能(PV)电池或子电池的串联连接可以使用基于箔的布线技术来完成，例如没有限制，基于MEYER BURGER AG[CH]的“SmartWire连接技术”(“SWCT”、“SWCT技术”)的箔，在欧洲专利申请3165361和T.
Figure BDA0003266438550000031
等人的“SmartWire Connection Technology”中也有描述，如图3a所示和图3b中所描绘的。在这种技术中，下文称为“基于聚合物的导体”技术或简称为“聚合物导体”技术，每个普通的太阳能电池25在一侧或两侧层压有箔50，其中箔50包括15至38根之间的细线52，每根都承载显著减少的电流。相对于在普通的太阳能模块中与普通的PV电池一起使用的布线，较细的线52也比普通的电池布线更具延展性并且降低了整体布线的成本。
线材是涂有低熔点合金的圆形铜基线材，通常是3-5μm厚的合金层，含有50％的铟。线材52嵌入直接施加到金属化电池上的聚合物箔50中，然后堆叠被层压在一起。线材52与电池的金属喷镀(metallization)结合并提供与金属(例如Cu、Ag、Al、Ni及其合金)的电接触。可以定制线材52的数量和它们的厚度以匹配几乎任何电池金属化设计或电池功率等级。应当注意，通过结合多条线材52，可以限制欧姆损耗和/或指状物厚度，因为线材的数量可以适应特定的电池设计。还需要注意的是，不需要在电池表面(正面和背面)上使用常用的汇流条。还应该注意的是，通常通过将基于聚合物的导体加热到125℃(或任何其他预先设计的温度)来完成结合，从而将线材焊接到太阳能电池的金属化主体上。
发明内容
本公开的主要目的包括提供组装太阳能模块的方法，包括使用聚合物导体技术或常规单导体布线技术或其组合形成交叉配置。
应当理解，由于在聚合物导体技术中提供细化的导线，聚合物导体箔段比普通电池布线更具延展性。
还应该理解的是，用于连接一系列规则太阳能电池(25)或子电池(27)的聚合物导体技术有助于将相邻的太阳能子电池靠得更近，以最小化一些或每个电池之间形成的间隙。相邻的太阳能电池或太阳能子电池并联连接成交叉矩阵阵列，可以使用聚合物基导体和由许多细线组成的短横向布线或使用任选地嵌入聚合物基导体的短段中的短的规则横向布线(导体)来完成。
需要说明的是，在本公开中，通过文字及相关附图对本发明进行了说明。所包括的等式仅作为对本领域技术人员的可能帮助，不应被视为以任何方式限制本发明。本领域技术人员可以使用各种其他等式。
根据本发明的教导，提供了一种太阳能发电模块，用于最大化从太阳能模块产生的功率并且最小化由光障碍造成的功率降级，该模块包括多个普通的太阳能电池或太阳能子电池，以下简称“太阳能电池”，太阳能电池排列成N列和M行的物理矩阵。
太阳能电池的至少一对相邻行的通过单个宽聚合物导体条带机械地和电地互连，所述单个宽聚合物导体条带是在所述至少一对相邻行的至少两个相邻列上延伸的延展性导电布线连接技术。
每一列太阳能电池中的至少一对相邻太阳能电池通过嵌入在所述聚合物导体条带内的至少一个相应的细线导体串联电互连。
在一个相互串的每对相邻行中的所有太阳能电池通过嵌入在所述聚合物导体条带内部的至少一个相应的细线导体串联电互连。
每个太阳能电池串中的至少一个太阳能电池通过并联连接导电装置并联电互连到位于相邻串的相互行中的一个或两个太阳能电池。
在一个实施例中，并联连接导电装置是至少一根细长的共同的导线，其设置在所述太阳能电池的行之间、跨越所有串，或设置在所述太阳能电池上、跨越所有串，并且其中，所述细长的共同的导线导电地附接到线导体以局部形成至少部分导电网格。
在另一个实施例中，并联连接导电装置是至少一个细线导体，该至少一个细线导体嵌入设置在所述太阳能电池的行之间的单个或导电链状的横向聚合物导体交叉条带内、跨越所有串，并且其中，所述横向聚合物导体交叉条带导电地附接到所述线导体以局部地形成至少部分导电网格。
在又一实施例中，并联连接导电装置是至少一个细线导体，该至少一个细线导体嵌入设置到至少一行太阳能电池的所述太阳能电池上的单个或导电链状的横向聚合物导体交叉条带的条带内，并且其中，所述横向聚合物导体交叉条带导电地附接到所述线导体以局部形成至少部分导电网格。
在又一实施例中，并联连接导电装置包括多个短导体，其中，每个所述短导体机械地互连太阳能电池的相邻串的相邻太阳能电池，并且其中，所述短导体与所述相邻太阳能电池并联电互连。
在一实施例中，短导体是短的共同的导线或宽导体段。
在另一个实施例中，短导体是有至少一个细线导体嵌入其中的短横向聚合物导体交叉段。任选地，当太阳能电池为普通的太阳能电池时，并联连接导电装置包括多个短导体，其中，每个短导体将太阳能电池的相邻串的相邻太阳能电池机械地互连，并且其中，短横向聚合物导体交叉段并联电互连所述相邻太阳能电池。任选地，当太阳能电池为普通的太阳能电池、太阳能子电池时，每列中的每对太阳能电池通过细线导体而不是单个宽聚合物导体条带串联电互连，该细线导体嵌入窄聚合物导体条带内。在另一种选择中，每列中的每对太阳能电池通过嵌入宽聚合物导体条带内的细线导体串联电互连。
任选地，当太阳能电池为太阳能子电池时，每列中的每对太阳能子电池通过嵌入窄聚合物导体条带内的细线导体而不是所述单个宽聚合物导体条带来串联电互连。
任选地，在相邻的普通的太阳能电池之间的太阳能电池串中形成的最小间隙为ga，受嵌入用于普通的太阳能模块聚合物条带布线的共同的聚合物导体条带内的线导体的厚度和延展性的限制，其中，当太阳能电池是太阳能子电池时，在相邻太阳能子电池之间的太阳能子电池串中形成的最小间隙gb，太阳能子电池通过聚合物导体条带机械地和电地串联互连，聚合物导体条带段包括更细的嵌入线材，并且由于条带段比共同的聚合物导体条带段更具延展性，这有助于缩小间隙gb，使得ga>gb。
在相邻太阳能电池串的每个相邻太阳能电池之间形成的间隙gc能够被最小化，所述相邻太阳能电池并联电互连，间隙gc由所述短导体机械地和电地桥接，其中所述短导体选自一组导体，该组导体包括：
短聚合物导体段，其具有嵌入该短聚合物导体段中的至少一根细线导体；
单个聚合物导体条带(156、150)，其具有嵌入该单个聚合物导体条带(156、150)中的至少一个宽导体段(600、602、604)；
聚合物导体段(610)，包括：
a)聚合物导体部分(612)，其被配置为将相邻行对的太阳能电池中的一对太阳能电池机械地和电地串联互连；以及
b)从所述聚合物导体段(610)的一个预先设计的一侧延伸的宽导体翼部(614)，作为所述短导体，
其中所述宽导体翼部(614)被配置为导电地附接到相邻行对的下一对太阳能电池的下一相邻聚合物导体段(610)的聚合物导体部分(612)；
聚合物导体段(611)，包括：
a)聚合物导体部分(613)，其被配置为将相邻行对的太阳能电池中的一对太阳能电池机械地和电地串联互连；
b)从所述聚合物导体部分(613)的一个预先设计的一侧延伸的宽导体翼部(614b)，所述宽导体翼部(614b)是所述短导体；以及
c)从所述聚合物导体部分(612)的第二侧延伸的第二接收导电翼(615)，
其中所述宽导体翼部(614b)被配置为导电地附接到所述相邻行对的下一对太阳能电池的下一相邻聚合物导体段(611)的第二接收导电翼(615)；以及
单个宽聚合物导体条带(620)，其在所述至少一对相邻行的至少两个相邻列上延伸，包括在所述至少两个相邻列之间形成的间隙gc，所述单个宽聚合物导体条带(620)包括：
a)聚合物导体段(150)，其被配置为将所述相邻行对的每对太阳能电池机械地和电地串联互连；以及
b)宽导体翼部(624)，
其中所述宽导体翼部(624)被配置为桥接在所述gc上并且由此将所述至少两个相邻列的相应对的太阳能电池并联电连接。
任选地，宽导体翼部(614a、614b)到所述相邻行对的下一对太阳能电池的下一相邻聚合物导体段(610)的所述聚合物导体部分(612)的所述导电附接通过焊接步骤进行。
任选地，宽导体翼部(614a、614b)到所述相邻行对的下一对太阳能电池的下一个相邻聚合物导体段(611)的所述第二接收导电翼(615)的所述导电附接通过焊接步骤进行。
焊接步骤可以包括加热到熔化温度。
宽导体(600、602、604、614a、614b)的所述导电性通过导电金属或通过粘性导电胶获得。
太阳能电池阵列模块可以具有预先配置为容纳由所述间隙ga和gs间隔开的普通的太阳能电池的矩阵的共同的表面积，所述太阳能电池阵列模块被重新配置为容纳太阳能子电池(27)矩阵，该太阳能电池阵列模块进一步包括以交叉矩阵电互连的多个如权利要求5至13中任一项所述的太阳能子电池(27)，其中所述多个太阳能子电池(27)中的至少大部分分别被所述间隙gb和gc隔开。
任选地，所有太阳能子电池具有矩形形状并且基本上具有相等的尺寸。
任选地，太阳能子电池是从制造有4个截角的大体方形的普通的太阳能电池中切割出来的，其中切割的子电池包括两个边缘子电池和任选地至少一个矩形的内部子电池，每个边缘子电池具有两个截角。切割的太阳能子电池可被分类成太阳能子电池组，每组具有基本相等的尺寸。
所容纳的太阳能子电池矩阵可以具有基本相等尺寸的太阳能子电池或具有混合尺寸的太阳能子电池。
附图说明
本发明将通过以下给出的详细描述和附图得到充分理解，附图仅通过说明和示例的方式给出，因此不以任何方式进行限制，其中：
图1(现有技术)是示出具有太阳能电池的交叉配置的示例太阳能电池阵列模块的示意图。
图2(现有技术)是示出示例太阳能电池阵列模块的示意图，其具有太阳能子电池的交叉配置。
图3a(现有技术)是示例PV太阳能电池的截面图，该太阳能电池具有层压有箔的面，该箔包括多条细导线。
图3b(现有技术)描绘了具有正在与聚合物导体箔层压的面的PV太阳能电池的示例，聚合物导体箔包括在多条细导线之间，如图3a所示。
图4a(现有技术)是行成对排列的太阳能电池的示例太阳能电池阵列的示意图，其中，在一对两个相邻的行示例中，单数对的电池被显示为通过相应的聚合物导体段串联地机械地和电地互连，其中，在一些其他行中，电池对通过聚合物导体段的单个条带机械互连，并且其中，嵌入在单个聚合物导体条带中的导线串联电互连相邻行的每对电池。
图4b(现有技术)是示意性横截面(BB')的图，显示了通过聚合物导体技术互连的一对太阳能电池。
图5示出了根据本公开内容的教导的仅出于澄清目的而示出的成对的行，其中，每对行中的所有成对电池通过单个宽聚合物导体条带机械地和电地互连，该单个宽聚合物导体条带在所有列上的所有太阳能电池上延伸。
图6a是排列成阵列的太阳能电池的示例太阳能模块的示意图，其中，两个相邻行对的太阳能电池对通过聚合物导体段的单个条带机械互连，并且其中，嵌入在单个宽条带中的导线将两个相邻行中每一行的太阳能电池对中的每一对串联电互连。
图6b是示意性横截面(DD')的图，显示了通过相应的聚合物导体段互连的太阳能电池串。
图7a是在6X8太阳能电池矩阵中包括太阳能电池的交叉配置的示例太阳能电池阵列模块的示意图，其中，每两个相邻行的电池通过聚合物导体的单个宽条带连续机械互连，其中，两个相邻行的相应行中的每对相邻电池通过该聚合物导体条带段串联电互连，并且其中，所有串联形成的串通过单个共同的线材并联互连。
图7b是显示串联连接的太阳能电池串的示意性横截面(GG')的图，其中，串的每个电池通过聚合物导体段的单个短条带串联连接到相邻电池，该聚合物导体段的单个短条带结合了两个相邻行的所有电池，并且其中，所有串通过共同的线材并联互连，如每对相邻电池之间所示。
图8a是在6X8太阳能电池矩阵中包括太阳能电池的交叉配置的示例太阳能电池阵列模块的示意图，其中，每两个相邻行的电池的每对相邻电池通过每个折叠的单个聚合物导体条带的线材串联电互连，其跨越所有列在两个相邻行上延伸，并且其中，所有串通过嵌入聚合物导体的每个相应细长聚合物导体条带中的细线或通过至少两个比跨越所有列在两个相邻行之间延伸的共同的导线更细的导线并联电互连。
图8b是示意性横截面(HH')的图，其中，串的每个电池通过聚合物导体的折叠单条带串联连接到相邻电池，该聚合物导体的折叠单条带跨越所有列在两个相邻行上延伸，其中，所有串通过嵌入细长的聚合物导体条带中的细线并联地电互连，该聚合物导体条带设置在聚合物导体的每个折叠的单段之上并与其电互连。
图8c是一串串联连接的太阳能电池的横截面示意图，其中，该串的每个电池通过聚合物导体的折叠单段串联连接到相邻电池，其中，具有嵌入其内部的许多细线的各个聚合物导体并联连接段显示在相邻行的每对相邻电池之间，布置在下方，并与聚合物导体的折叠单段电互连。
图9是示例太阳能电池阵列模块的示意图，其以6X8太阳能电池矩阵的太阳能电池的交叉配置布置，其中，每两个相邻的电池行通过聚合物导体段的宽单折叠条带串联电互连，在该条带中，线材沿着串联电连接的电池串延伸，并且其中，所有串中的每行电池通过设置在太阳能电池上的单个细长聚合物导体段条带并联电互连，并且在该条带中，嵌入的细线导体跨越所有列在两个相邻的行上延伸。
图10a示意性地示出了另一个示例太阳能电池阵列模块，其以6X8太阳能电池矩阵包括太阳能电池的交叉配置，其特征在于通过有多条导电细线嵌入其中的相应的聚合物导体条带段串联电连接的示例单数太阳能电池对，其中，每行电池通过设置在太阳能电池上的另一单横向聚合物导体条带并联电互连，并且在该条带中细线导体跨越所有列在两个相邻行上延伸，并且其中，两种聚合物的细线导体电互连(形成在其间导电地交叉的网格线导体)。
图10b示意性地示出了另一个示例太阳能电池阵列模块，其以6X8太阳能电池矩阵包括太阳能电池的交叉配置，其特征在于通过有多条导电细线嵌入其中的相应的聚合物导体条带段串联电连接的示例单数太阳能电池对，其中，每行电池的太阳能电池通过另一单横向聚合物导体条带并联电互连，在该条带中，细线导体跨越所有列在两个相邻行之间延伸，并且其中，两个聚合物的细线导体电互连(形成在其间导电交叉的网格线导体)。
图11示意性地示出了另一个示例太阳能电池阵列模块，其以6X8太阳能电池矩阵包括太阳能电池的交叉配置，其特征在于通过有多条导电细线嵌入其中的相应的聚合物导体条带段串联电连接的示例单数太阳能电池对，其中，短的聚合物导体段电连接(一些或每一个)到相应的相邻电池，以促进所需的并联电连接。
图12示意性地示出了以6X8太阳能电池矩阵包括太阳能电池或子电池的交叉配置的另一个示例太阳能电池阵列模块，其特征在于通过将所有电池列中的单数对相邻电池机械互连的单个宽聚合物导体条带串联电互连的示例单数太阳能电池对，在该条带中，导线将每对电池或子电池串联电连接，其中，相应的短聚合物导体段并联地电连接在每行中的(一些或每一个)相邻电池之间。
图13示意性地示出了另一个示例太阳能电池阵列模块，其没有限制地以6X24太阳能电池或子电池矩阵包括太阳能电池或子电池的交叉配置，特征在于通过有至少一根导电细线嵌入其中的聚合物导体段串联电连接的相邻行中的多个单对电池或太阳能子电池的示例，其中，相应的短聚合物导体段并联地电连接在每行中的(一些或每一个)相邻电池之间。
图14a示意性地示出了太阳能电池阵列矩阵的另一示例部分，示出了一对太阳能电池串(或其一部分)，其中，每个太阳能电池串由通过聚合物导体段电互连的太阳能电池对组成，并且其中一些或每个太阳能电池还通过单独的短聚合物导体段与其相邻的太阳能电池并联电互连。
图14b和14c是示意性横截面(分别为LL'和MM')图示，显示太阳能电池串中串联互连的太阳能电池对，其中，太阳能电池行中的一些或每个太阳能电池通过聚合物导体段短条带并联互连到相邻行中的相应的相邻太阳能电池。
图15a示出了两对太阳能电池，其中，每对太阳能电池包括来自一对相邻电池行的电池，如图4a所示，其中，示例单数对电池通过相应的聚合物导体段机械地和电地串联互连，其中，在两对电池之间形成的间隙是gs。
图15b图示了两对太阳能电池，其中，每对太阳能电池包括来自一对相邻子电池行的电池，如图4a中的行r1和r2中所示，并且其中，示例单数对子电池通过相应的聚合物导体段机械地和电地串联互连，并且其中，在两个电池之间形成的间隙最小化为gc。
图15c图示了两对太阳能电池，其中，每对太阳能电池包括来自一对相邻行的电池，其中，两对电池通过聚合物导体的单个宽条带机械互连，并且其中，嵌入在该单个聚合物导体条带内的导电细线串联电互连两对电池中的每对电池，并且其中，在两个电池之间形成的间隙最小化为gc。
图15d图示了图15c中所示的两个太阳能电池，其中，宽聚合物导体箔段还包括具有宽度wc的宽段导体，其中wc＞gc。
图15e和图15f图示了图15d中所示的宽聚合物导体可选分段成太阳能电池对之间的示例并联互连。
图16a示出了根据本公开的一些方面的两行太阳能电池对，如图15d-15f所示，其中，聚合物导体段还包括宽翼导体。
图16b图示了在焊接步骤之后的太阳能电池的行对，如图16a或(大约)16c所示，其中，每一行中的太阳能电池通过形成的焊接宽条带导体并联电连接。
图16c是根据本公开的一些方面的图16a中所示的布置的变体，其中，所使用的聚合物导体段比图16a中所示的布置中使用的聚合物导体段更窄。
图17示出了根据本公开的一些其他方面的太阳能电池行对，其中，单数对太阳能电池的相邻行对通过聚合物导体段的单个宽条带互连，该聚合物导体段的单个宽条带跨越所有太阳能电池列机械地和电地互连单数相邻电池对，其中，聚合物导体段的宽条带进一步包括多根宽线，使得当跨越所有太阳能电池列放置在单数对相邻电池之上时，并且其中，宽线促进行对的太阳能电池之间的并联电连接。
图18a示出了普通的尺寸的PV太阳能电池，其具有带有四个截角的大致正方形并且尺寸为大约15.6cm X 15.6cm。
图18b和18c示出了非限制性示例，其示出了普通的尺寸的PV太阳能电池被细分为具有第一尺寸(j)的2个边缘子电池和具有第二尺寸(k)的3个内部矩形子电池。
图19图示了具有以交叉配置布置的60个内部矩形子电池的矩阵布局的非限制性示例太阳能模块。
图20图示了具有以交叉配置布置的60个边缘子电池的矩阵布局的非限制性示例太阳能模块。
图21示出了一个非限制性示例，其中，将24个边缘子电池和36个矩形子电池组合成具有以交叉配置布置的60个太阳能子电池的模块。
具体实施方式
下面将参考附图更全面地描述本发明。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应被解释为限于这里阐述的实施例；相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完整，并且将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。本文提供的方法和示例仅是说明性的，并不旨在进行限制。
应该注意的是，这里的描述是指太阳能电池，指的是普通的太阳能电池或太阳能子电池。
现在参考附图。图4a示例现有技术的太阳能电池(25、27)行对60的示意图，每行中有8个太阳能电池，其特征在于具有单数对(E)的普通的太阳能电池25(或太阳能子电池27)的示例行，它们通过狭窄的可延展聚合物导体段64串联电互连，其中，多个细线导体62(见图4b)嵌入可延展聚合物导体段64中。太阳能电池的两个示例行(25、27)在该非限制性示例中被标记为行r1-r2(参见图4a)，并且太阳能电池(25、27)的多个列或串26在该非限制性示例中标记为列c1-c8的串。图4b(现有技术)是示意性横截面(BB')图示，示出了太阳能电池(25、27)中的一对太阳能电池(25、27)，通过具有细线导体62的聚合物导体段64的段互连。应当理解，线导体62较细，有利于聚合物导体段64的延展性，并且使线的光阻挡最小化。还应当理解，对于每对相邻的行，窄聚合物导体条带64应当仅在一列(串)上连续延伸，这限定了聚合物导体条64的宽度是窄的。
现在参考图5，其示出了根据本公开内容的教导的仅出于澄清目的而示出的一对行F1和F2。行对F1和行对F2中的每一个包括在每个相应列c1-c8中的太阳能电池对(25、27)，其中，每个行对F1和F2中的所有对电池(25、27)，由单个宽聚合物导体条带150机械地和电地互连，其中，条带150跨越所有列(c1-c8)在两个相邻行的所有太阳能电池(25、27)上延伸。应当理解，与窄聚合物导体条带64相比，宽聚合物导体条带150应在每对相邻行的至少两个相邻列上延伸，这限定了宽聚合物导体条带150的最小宽度。行对F1和行对F2包括太阳能电池对(25、27)，在每一列c1-c8中，其中，每对电池(25、27)通过嵌入单个宽聚合物导体条带150中的至少一根导线串联电互连。
应当理解，当相邻串的太阳能电池(25、27)并联连接时，该对太阳能电池(25、27)串的两个相邻太阳能电池(25、27)之间形成的间隙可以最小化到gc。
图6a是布置成阵列的太阳能电池的示例太阳能模块100的示意图，该阵列具有n×m(在所示示例中为6×8)太阳能电池矩阵，其中，每对相邻行的太阳能电池(25、27)是由延展性聚合物导体的单个宽条带150机械地和电地互连，所述延展性聚合物导体的单个宽条带150在两个相邻行的所有太阳能电池(25、27)上延伸，并且其中，嵌入在单个宽聚合物导体条带150内的导线将相邻两行中每一行的每一列c1-c8中的太阳能电池对(25、27)中的每一个串联电互连，从而所有串26g串联地电连接。
图6b是示意性横截面(DD')图示，示出了通过宽聚合物导体条带150互连的太阳能电池(25、27)的串26g。所示的m列中的每个单独的电池对25由聚合物导体条带的相应单个宽条带150，例如聚合物导体箔段(作为非限制性示例提供)，机械地和电地串联互连。
图7a是太阳能电池(25、27)的示例太阳能电池阵列200的示意图，其以适合于交叉配置的阵列布置，形成n×m(在所示示例中为6×8)太阳能电池矩阵，其中，每两个相邻行太阳能电池(25、27)通过单个宽的(在每对相邻行的至少两个相邻列上延伸)聚合物导体条带150机械地和电地串联互连，并且其中，每个串26a中的电池通过设置在跨所有串26a的电池行之间的细长的单个共同的导线160(通常比1mm粗)并联电互连。图7b是示意性横截面(GG')图示，示出机械地和电地串联连接的太阳能电池(25、27)的串26a，其中，串26a的每个太阳能电池由聚合物导体条带150的宽的单个折叠段串联电连接到相邻电池(25、27)，并且其中，共同的线材160被示出在每对相邻电池(25、27)之间，在聚合物导体的相应折叠段之上。
图8a是太阳能电池(25、27)的示例太阳能电池阵列300的示意图，其以适合于交叉配置的阵列布置，形成6X8太阳能电池矩阵300，其中，太阳能电池(25、27)的每两个相邻行通过单个宽聚合物导体条带150机械地和电地串联互连，并且其中，每个串26b中的电池通过布置在电池行之间并且跨所有串26b延伸的单个横向聚合物导体交叉条带161(或替代地，多个共同的细导体)并联电互连。两个相邻行的每一行中的每对相邻电池(25、27)通过嵌入在每对相邻行的至少两个相邻列上延伸的相应宽聚合物导体条带150中的线导体152串联电互连。
图8b是示意性横截面(HH')图示，示出太阳能电池(25、27)的串26b，其通过细线导体152串联电连接，细线导体152嵌入到在两个相邻行上延伸的相应的折叠的单个聚合物导体条带150中，跨越每对相邻行的至少两个相邻列(没有限制地示出，延伸跨越所有列)，并且其中。电池(25、27)的每行通过另一个单个横向聚合物导体交叉条带161并联互连，在横向交叉条带161中，线导体162延伸跨过电池(25、27)的所有串26b，并且其中。横向条带161被示为位于折叠的单个宽聚合物导体条带150中的每一个上方并且电互连到折叠的单个宽聚合物导体条带150中的每一个。应当理解，嵌入横向条带161中的线导体162导电地附接到嵌入聚合物导体条带150中的线导体152，由横向条带161重叠，以局部形成至少部分导电网格。
图8c是示出串联电连接以形成串26c的太阳能电池对(25、27)的示意性横截面图，其中。串26c的每个电池通过嵌入相应折叠的单个宽聚合物导体条带150中的细线导体152串联连接到相邻行的相邻电池，其中。在每行中的每对相邻电池(25、27)之间示出了有多个细线导体162嵌入其中的相应的聚合物导体并联电连接段161，并且其中，聚合物导体并联连接段161设置在下方，并且电互连到相应折叠的单个聚合物导体条带150中的每一个。
图9是太阳能电池(25、27)的示例太阳能电池阵列400的示意图，其以适合于交叉配置的阵列布置，形成6X8太阳能电池矩阵400，其中，每两行相邻的太阳能电池(25 27)由单个宽聚合物导体条带150串联互连，在宽条带150中，线材沿着串联电连接的太阳能电池(25、27)的串26d延伸。每行(r1至r6，其中一些或每一个)的所有太阳能电池(25、27)通过嵌入每个单个(或导电链)横向聚合物导体条带155的细线导体154并联电互连，每个单个(或导电链)横向聚合物导体条带155设置在电池行中的电池上并延伸跨越所有串26h。应当理解，嵌入横向条带155中的线导体154与嵌入聚合物导体条带150中的线导体152电气且导电地附接，由横向条带155重叠，以局部形成至少部分导电网格。
应当理解，当仅有子电池阵列27时，与普通的太阳能电池阵列25相比，模块处的电流显著降低。与工业中常用的聚合物导体箔64相比，这有助于减小导线的厚度，包括嵌入聚合物导体箔74内部的线材72。这也可以整体上提高聚合物导体箔74的延展性并且有利于减小电池串中电池之间所需的间隙。
现在参考图10a，其示意性地示出了太阳能电池阵列模块103的另一个示例，其以6×8太阳能电池矩阵包括太阳能电池(25、27)的交叉配置。太阳能电池阵列模块103包括列(在该示例中为c1-c8)，其中，在每一列中，相邻太阳能电池对(25、27)通过相应的聚合物导体段(64、74)机械地和电地串联互连，形成太阳能电池(25、27)串26h，所述相应的聚合物导体段(64、74)具有嵌入其中的至少一个细线导体(62、72)(通常是多个智能线导体(62、72))。
太阳能电池(25、27)的行(r1、r2、r3、r4、r5和r6，其中一些或每一个)中的电池通过细线导体154并联电互连，该细线导体154嵌入每个单个(或导电链状)横向聚合物导体条带155，其中，横向聚合物导体条带155设置在电池行的电池上并且延伸跨过所有串26h。应当理解，嵌入横向条带155中的线导体154与嵌入聚合物导体条带150中的线导体152电地且导电地附接，由横向条带155重叠，以局部形成至少部分导电网格。
现在参考图10b，其示意性地图示了太阳能电池阵列模块103的另一个示例，其以6×8太阳能电池矩阵包括太阳能电池(25、27)的交叉配置。太阳能电池阵列模块103包括列(在该示例中为c1-c8)，其中，在每一列中，成对的相邻太阳能电池(25、27)通过相应的聚合物导体段(64、74)机械地和电地串联互连，形成太阳能电池(25、27)的串26h，所述相应的聚合物导体段(64、74)具有嵌入其中的至少一个细线导体62(通常，多个智能线导体(62，72))。太阳能电池(25、27)的行(r1、r2、r3、r4、r5和r6，其中的一些或每个)中的电池(25、27)通过嵌入每个单个(或导电链状)横向聚合物导体条带155的细线导体154并联电互连，其中，横向聚合物导体条带155设置在电池行之间并跨过所有串26h延伸。应当理解，嵌入横向条带155中的线导体154电地且导电地附接到嵌入聚合物导体条带150中的线导体152，由横向条带155重叠，以局部形成至少部分导电网格。还应该理解的是，聚合物导体段(64，74)的折叠线在图10a和其他地方表示为151。
现在参考图11，其示意性地示出了太阳能电池阵列模块101的另一个示例，其以6×8太阳能电池矩阵包括太阳能电池(25、27)的交叉配置。太阳能电池阵列模块101包括列(在该示例中为c1-c8)，其中，在每一列中，相邻太阳能电池对(25、27)通过相应的窄聚合物导体段(64、74)机械地和电地串联互连，形成太阳能电池(25、27)的串26e，所述相应的窄聚合物导体段(64、74)具有嵌入其中的至少一个细线导体(62、72)(通常为多个智能线导体(62、72))。太阳能电池(25、27)的行(r1、r2、r3、r4、r5和r6)中的太阳能电池(25、27)(其中一些或每个)通过嵌入相应横向短聚合物导体段159中的线导体166(或替代地，通过普通的短的共同的接线段)并联电互连。应该理解，嵌入横向短聚合物导体节段159中的线导体166导电地附接到嵌入窄聚合物导体段(64、74)中的线导体(62、72)上，由各自的横向短聚合物导体段159重叠，以局部形成至少部分导电网格。在图11所示的非限制性示例中，太阳能电池阵列模块101以俯视图示出，其中，行r1至r6中的短聚合物导体段159可以导电地连接到相应的太阳能电池对(25、27)的顶侧或底侧，或连接到电池之间的相应的窄聚合物导体段(64、74)。应当理解，窄聚合物导体段(64、74)的折叠线在图11和别处表示为151。
还参考图12，其示意性地示出了示例太阳能电池阵列模块102，其以6X8太阳能电池矩阵包括太阳能电池(25、27)的交叉配置，其中，每两相邻行的太阳能电池(25、27)通过宽聚合物导体条带150机械地和电地串联互连，所述宽聚合物导体条带150具有嵌入其中的多个细线导体152，其中，线导体152沿着每对相邻电池(25、27)延伸，从而形成电池(25,27)的串26f。所有太阳能电池对(25、27)通过各自的单个宽聚合物导体条带150串联连接，该单个宽聚合物导体条带150跨越所有列在两个相邻行上横向延伸。太阳能电池(25、27)的排(r1、r2、r3、r4、r5和r6)的太阳能电池(25、27)(其中一些或每一个)通过嵌入相应的横向短聚合物导体段159(或替代地，通过短的共同的接线段)的线导体166并联电互连。应当理解，嵌入在横向短聚合物导体段159中的线导体166导电地附接到嵌入在聚合物导体条带150中的线导体152，由相应的横向短聚合物导体段159重叠，以局部形成至少部分导电网格。在图12所示的非限制性示例中，太阳能电池阵列模块102以俯视图示出，其中，行r1至r6中的短导体段159可以导电地连接到相应对(一些或每一个)太阳能电池(25、27)的顶部或底部，或连接到电池之间的相应聚合物导体条带150。
还参考图13，其类似于示例太阳能电池阵列101，示意性地示出示例太阳能电池阵列模块110，其以6×24太阳能子电池矩阵包括太阳能子电池27的阵列配置。太阳能电池阵列模块110包括列(在该示例中为c1-c24)，其中，在每一列中，成对的相邻太阳能子电池27通过相应窄聚合物导体段74机械地和电地串联互连，形成子电池27的串29，所述相应窄聚合物导体段74具有嵌入其中的至少一个线导体72(典型地，多个细线导体)。太阳能子电池27的行(r1、r2、r3、r4、r5和r6)中的太阳能子电池27由嵌入在相应横向短聚合物导体段159中的线导体166(或任选地通过普通的短的共同的接线段)并联电互连。应当理解，嵌入横向短聚合物导体段159中的线导体166导电地附接到嵌入窄聚合物导体段74中的线导体72，由相应的横向短聚合物导体段159重叠，以局部形成至少部分导电网格。在图13所示的非限制性示例中，太阳能电池阵列模块110以俯视图示出，其中，行r1至r6中的短聚合物导体段159可以导电地连接到相应的太阳能电池对(25,27)的顶部或底部。
图14a示意性地示出了太阳能电池阵列矩阵的示例部分，示出了太阳能子电池27的一对串26(或其一部分)，其中，子电池27的每个串26由太阳能子电池27对组成，太阳能子电池27对通过相应窄聚合物导体段74串联电互连，所述相应窄聚合物导体段74具有嵌入其中的细线导体72。每个(或一些)这样的太阳能子电池27还通过单独的短聚合物导体段159与其相邻的太阳能子电池27并联互连。
应当理解，当仅有子电池27阵列时，与普通的太阳能电池阵列25相比，模块中的电流显著降低。这有助于减小导线的厚度，包括行业内常用的嵌入聚合物导体箔内的线材。这也可以改进聚合物导体箔的延展性并且有助于减小电池串中电池之间所需的间隙。
图14b和14c是示意性横截面(分别为LL'和MM')图示，示出了通过具有细线导体152的聚合物导体条带150串联互连的成对太阳能子电池27。子电池行中的每个子电池27由相应的短聚合物导体段159(或替代地，通过短的普通的导线)并联地互连到相邻串的相邻子电池27。聚合物导体159的短段跨接在子电池27串26的每对相邻子电池27之间形成的间隙gb上，其中ga＞gb。
应当理解，当并联连接相邻串的太阳能电池(25、27)时，一对太阳能电池(25、27)串的两个相邻子电池27之间形成的间隙可以最小化为gc。
在一个非限制性示例中，我们回顾具有60个普通的太阳能电池25的普通的太阳能电池阵列模块，以6X10矩阵排列，并且具有～1.6m2(～1m X～1.6m)的模块表面积，被配置为接收普通的太阳能电池25的预配置矩阵。将每个普通的太阳能电池25切割成太阳能子电池27(或制造这样的太阳能子电池)，提出了安装被普通的太阳能电池25的矩阵占据的相同模块表面积的问题。
一个问题是在多个太阳能子电池27之间形成的多个间隙，该多个形成的间隙显著大于普通的太阳能电池25之间形成的多个间隙。
应当理解，太阳能子电池相对于普通的尺寸的PV太阳能电池而言在尺寸和面积尺寸上更小，太阳能子电池产生实质上更小的电流，因此，可以使用实质上更细的导电连接线。例如，使用细线连接技术。
应进一步理解，由于在聚合物导体技术中提供细线导体72，窄聚合物导体段74比普通的太阳能模块布线的普通的线更具延展性。因此，相对于在普通的太阳能模块中与普通的PV电池一起使用的接线而言，降低了整体接线的成本。
应该进一步理解，在具有小尺寸电池(切割子电池)的交叉矩阵阵列中，使用细线和/或少量细线的聚合物导体技术有助于将相邻的太阳能子电池靠得更近以最小化它们之间形成的间隙。
返回参考图5和图6，一串太阳能电池中相邻的普通的太阳能电池25之间形成的间隙，采用聚合物导体技术，具有共同的接线，迫使相邻太阳能电池25之间形成的间隙为ga。返回到图14a、14b和14c，示出了子电池串26中相邻太阳能子电池27之间形成的间隙可以缩小为形成gb的间隙，其中“ga>gb”。例如，普通的太阳能组件的电池之间形成的间隙ga约为2mm，而将普通的太阳能电池25(15.6cm X 15.6cm)切割成5条相似的条带(15.6cm X3.1cm)时，间隙可以减小，例如减小到1mm，并且所需的模块表面积可以相应地减少。
现在参考图15a-5f。图15a示出了一对相邻太阳能电池行(r1和r2)中的两个太阳能电池(25、27)，如图4a所示的普通的太阳能电池25。示例性的单数对太阳能电池(25、27))通过相应的窄聚合物导体段64机械地和电地串联互连，并且其中，在普通的太阳能电池25或子电池27的各自串的两对太阳能电池(25、27)之间形成的间隙表示为gs。图15b示出了一对相邻太阳能电池串的两对太阳能电池(25、27)，其中，示例性的单数对太阳能电池通过各自的窄聚合物导体段74机械地和电地串联互连，并且其中，太阳能电池(25、27)串的两对太阳能电池之间形成的间隙最小化为gc。
图15c示出了一对相邻行子电池的两对太阳能电池(25、27)，其中，两对子电池通过覆盖至少两对子电池的单个宽聚合物导体条带156机械地和电地互连，并且其中，嵌入在单个宽聚合物导体条带156内的导电细线将两对子电池中的每一个串联电互连。在相应的行对中，两对子电池之间形成的间隙也最小化为gc，其中，有多个细线导体152嵌入其中的聚合物导体条带156覆盖包括在间隙gc上的两对子电池。
图15d示出了如图15c所示的两对太阳能子电池27，其中，宽聚合物导体段156还包括具有宽度wc的宽导体段600，其中“wc>gc”，并且其中，宽导体段600被配置为与形成间隙gc的两个边沿重叠，从而导电地桥接间隙gc。图15e和15f图示了宽导体段600任选地分段成示例宽导体段602和604。因此，分段导体600、602和/或604分别促进并联地电连接每行的相邻太阳能电池(25、27)。
还参考图16a，图16a示出了两行太阳能电池对(25、27)，如图15d-15f所示，其中，聚合物导体段610包括聚合物导体部分612，类似于聚合物导体段156，如图15a所示。然而，聚合物导体段610还包括宽导体翼部614a，其是类似于宽导体段600(或602或604)并从聚合物导体部分612的一侧延伸的延伸翼。太阳能电池(25、27)的每对相邻行中的最后一对616太阳能电池(25、27)保持窄聚合物导体64，如图15a所示。宽翼导体可以预先设计为例如高度与聚合物导体段612的多个细线导体62的高度相同的规则金属导体，或者可以预先设计为有利于在聚合物导体段612的规则段焊接过程中导电焊接到相邻太阳能电池(25、27)的聚合物段612的粘性导电胶。
在太阳能电池阵列模块的生产过程中，具有太阳能电池(25、27)的交叉配置，宽导体翼614a放置在相邻太阳能电池(25、27)的相应聚合物导体部分612的边沿上，并且焊接在那里。通常，通过将相应的聚合物导体加热到预先设计的焊接温度来进行焊接。
图16b图示了在焊接步骤之后并且根据本公开的一些其他方面的成对行的太阳能电池(25、27)。一对相邻行的单数太阳能电池对(25、27)通过单个宽聚合物导体条带618互连，该单个宽聚合物导体条带618跨太阳能电池(25、27)的所有相关行和列机械地和电地互连相邻子电池的单数对。在一个实施例中，聚合物导体条带618的嵌入导线62将每对单数太阳能电池(25、27)串联电连接。宽聚合物导体条带618还可包括多个宽导体翼614a的段，使得当将宽聚合物导体条带618跨越所有子电池列放置在相邻子电池的单数对上时，相应的宽导体翼614与每行子电池中的相应相邻太阳能电池(25、27)的相邻太阳能电池(25、27)的聚合物导体部分612的侧边缘区域重叠，便于行对的每行中的太阳能电池(25,27)之间的并联电连接。从而，在焊接步骤之后，行中的子电池通过宽线614a并联电连接，并且各个太阳能电池(25、27)阵列中的所有太阳能电池(25、27)既串联又并联地互连，其呈交叉配置。
图16c是图16a所示布置的变型，其中，从每对相邻太阳能电池行(25、27)中的第二对太阳能电池(25、27)开始，聚合物导体段611还包括(与聚合物导体段610相比)比聚合物导体部分612窄的聚合物导体部分613，其中，第二接收导电翼615从聚合物导体部分613的第二侧延伸。第二接收导电翼615允许两个相邻行的两个相邻电池上的位于聚合物导体部分613上的太阳能电池(25、27)的相应导电面的第二排接收(619)相邻的太阳能电池(25,27)的聚合物导体部分613的宽导体翼614b。如图16a所示，每对相邻太阳能电池行(25、27)中的第一对太阳能电池(25、27)接收聚合物导体部分612。每对相邻行太阳能电池(25、27)中的最后一对617太阳能电池(25、27)不包括宽导体翼614b，但确实包括第二接收导电翼615，该第二接收导电翼被配置为接收前一对相邻行太阳能电池(25、27)的宽导体翼614b。
在太阳能电池阵列模块的生产过程中，具有太阳能电池(25、27)的交叉配置，当在生产过程的焊接步骤之前对准该对太阳能电池(25、27)时，宽导体翼614b被放置在(619)相邻一对太阳能电池(25、27)的相邻太阳能电池(25、27)的暴露区域615(几毫米)上，使得在焊接步骤中，宽翼导体614b(或614a)导电焊接到当前对的太阳能电池(25、27)的第二接收导电翼615上。在焊接步骤之后，每一行中的太阳能电池(25、27)行对通过类似于宽条带导体618的焊接的宽段导体并联电连接。
应该注意的是，在聚合物导体技术生产时，通过将各自的聚合物导体加热到预先设计的焊接温度，两个子电池被焊接在一起，从而促进两个子电池之间的电连接。应当理解，用于并联连接两相邻对子电池的宽聚合物导体600或分段宽聚合物导体602、604、614a或614b的焊接工艺与串联聚合物导体的常规焊接工艺同时进行。
图17图示了根据本公开的一些其他方面的子电池27的行对。单数对太阳能电池27的一对相邻行通过单个宽聚合物导体条带620互连，该聚合物导体条带620将跨越所有相关子电池行和列的单数对的相邻子电池27机械地和电地互连，有导线嵌入其中的聚合物导体条带将每对单数子电池串联电连接。宽聚合物导体条带620还包括多个宽导体翼624的段，使得当将宽聚合物导体条带620跨越所有子电池列放置在单数对相邻子电池上时，相应的宽聚合物导体条带624被定位成使其与每行子电池中的两个相邻子电池27重叠，从而促进成对行中的每一行中的子电池27之间的并联电连接。从而，在焊接步骤之后，各行的子电池通过宽线624并联电连接，并且子电池阵列中的所有子电池27串联和并联互连，即呈交叉配置。
经常出现的另一个问题是在制造有4个截角的几种类型的太阳能电池25中。图18a图示了具有尺寸HXW的普通尺寸PV太阳能电池25，其中，通常，普通尺寸PV太阳能电池25具有正方形形状(H＝W＝S)，其中S＝15.6cm。通过切割这种具有4个截角的普通尺寸PV太阳能电池25，普通尺寸PV太阳能电池25可以分成“p”个较小的子电池，每个子电池具有相同的宽度：j＝S/p，或不同宽度。由于普通尺寸的PV太阳能电池25的角部24可以被截断，在一些实施例中，可以存在第二宽度尺寸(k)，其中j≠k。
在图18a-18c所示的示例中，普通尺寸的PV太阳能电池25被细分为5个子电池27：具有第一尺寸(j)的2个边缘子电池27e，和具有第二尺寸(k)的3个内部子电池27r。应当理解，在一些实施例中j＝k。应当进一步理解，存在切割边缘子电池27e和矩形内部子电池27r的多种可能性。
还应当理解，太阳能电池模块500中的切割电池有多种可能的布局。在一些实施例中，太阳能模块由多个太阳能子电池组装而成，但具有相同的类型/尺寸(27e或27r，在上述非限制性示例中)。例如，如图19所示，组装好的模块仅由矩形子电池(27r)组成，其比仅由边缘子电池(27e)组成的太阳能模块502提供更高的功率产额，如图20所示。
在一些其他实施例中，将两种类型的太阳能子电池(27e和27r)组合以映射在单个太阳能模块布局504中。图21中示出了非限制性示例，将24个边缘子电池27e和27r以及36个矩形子电池27r组合成具有60个太阳能子电池的模块。在该示例中，60个太阳能子电池从12个普通尺寸的PV太阳能电池25切割而成，每个普通尺寸的PV太阳能电池分为2个边缘子电池和3个内部子电池。应该理解的是，当将各种尺寸的太阳能子电池组合成单个太阳能模块时，较小的电池(上述示例中的边缘子电池27e)通常会降低总功率输出，因为较小电池的较小电流产生能力限制了较大电池(上述示例中的矩形子电池27r)产生的较高电流的流动。在本公开的一些实施例中，太阳能电池阵列模块(99、100、101、102、103、110、200、300、400、500、502、504)被配置为形成太阳能发电模块，用于为期望的应用提供操作功率。
在本公开的一些实施例中，太阳能电池阵列模块(99、100、101、102、103、110、200、300、400、500、502、504)被配置为形成太阳能发电系统，用于为期望的应用提供操作功率。
因此根据若干实施例和示例对本发明进行了描述，应当理解，可以以多种方式改变本发明。此类变化不应被视为背离本发明的精神和范围，并且预期对本领域技术人员而言显而易见的所有此类修改。

Claims (27)

1.一种太阳能发电模块，用于最大化从太阳能模块产生的功率并最小化由光障碍造成的功率降级，该模块包括多个普通的太阳能电池(25)或太阳能子电池(27)，所述太阳能电池(25、27)排列成N列M行的物理矩阵，以及
其中，至少一对相邻行的太阳能电池(25)或太阳能子电池(27)通过单个宽聚合物导体条带(150)机械地和电地互连，所述单个宽聚合物导体条带(150)是在所述至少一对相邻行的至少两个相邻列上延伸的延展性导电布线连接技术。
2.如权利要求1所述的太阳能发电模块，其中，每一列太阳能电池中的至少一对相邻太阳能电池(25、27)通过嵌入在所述聚合物导体条带(150)内的至少一个相应的细线导体(152)串联电互连。
3.如权利要求2所述的太阳能发电模块，其中，在一个相互串的每对相邻行中的所有太阳能电池(25、27)通过嵌入在所述聚合物导体条带(150)内部的至少一个相应的细线导体(152)串联电互连。
4.如权利要求3所述的太阳能发电模块，其中，每个太阳能电池串(26)中的至少一个太阳能电池(25、27)通过并联连接导电装置并联电互连到位于相邻串的相互行中的一个或两个太阳能电池。
5.如权利要求4所述的太阳能发电模块，其中，所述并联连接导电装置是至少一根细长的共同的导线(160)，其设置在所述太阳能电池的行之间、跨越所有串，或设置在所述太阳能电池(25、27)上、跨越所有串，并且其中，所述细长共同的导线(160)导电地附接到线导体(152)以局部形成至少部分导电网格。
6.如权利要求4所述的太阳能发电模块，其中，所述并联连接导电装置是至少一个细线导体(162)，该至少一个细线导体(162)嵌入设置在所述太阳能电池(25、27)的行之间的单个或导电链状的横向聚合物导体交叉条带(161)内、跨越所有串，并且其中，所述横向聚合物导体交叉条带(161)导电地附接到所述线导体(152)以局部地形成至少部分导电网格。
7.如权利要求4所述的太阳能发电模块，其中，所述并联连接导电装置是至少一个细线导体(154)，所述至少一个细线导体(154)嵌入设置到所述至少一行太阳能电池(25、27)的所述太阳能电池(25、27)上的单个或导电链状的横向聚合物导体交叉条带(155)的条带内，并且其中，所述横向聚合物导体交叉条带(155)导电地附接到所述线导体(152)以局部形成至少部分导电网格。
8.如权利要求4所述的太阳能发电模块(102)，其中，所述并联连接导电装置包括多个短导体，
其中，每个所述短导体机械地互连太阳能电池(25、27)的相邻串(26)的相邻太阳能电池(25、27)，并且
其中，所述短导体与所述相邻太阳能电池(25、27)并联电互连。
9.如权利要求8所述的太阳能发电模块，其中，所述短导体是短的共同的导线或宽导体段(600、602、604、614a、614b)。
10.如权利要求8所述的太阳能发电模块，其中，所述短导体是短横向聚合物导体交叉段(159)，至少一个细线导体(166)嵌入所述短横向聚合物导体交叉段(159)中。
11.如权利要求10所述的太阳能发电模块(101)，其中，所述太阳能电池是普通的太阳能电池(25)，
其中，所述并联连接导电装置包括所述多个短导体(159)，
其中，每个所述短导体将太阳能电池的相邻串(26)的相邻太阳能电池(25)机械地互连，并且
其中，所述短横向聚合物导体交叉段(159)并联电互连所述相邻太阳能电池(25)。
12.如权利要求10所述的太阳能发电模块(101)，其中，所述太阳能电池是太阳能电池(25、27)，
其中，每列中的每对太阳能电池(25、27)通过细线导体(62、72)而不是所述单个宽聚合物导体条带(150)串联电互连，所述细线导体(62、72)嵌入窄聚合物导体条带(64、74)内。
13.如权利要求10所述的太阳能发电模块(102)，其中，所述太阳能电池是太阳能电池(25、27)，
其中，每列中的每对太阳能电池(25、27)通过细线导体(152)串联电互连，所述细线导体(152)嵌入宽聚合物导体条带(150)内。
14.如权利要求8所述的太阳能发电模块(110)，其中，所述太阳能电池是太阳能子电池(27)，并且
其中，每列中的每对太阳能子电池(27)通过细线导体(72)而不是所述单个宽聚合物导体条带(150)串联电互连，所述细线导体(72)嵌入窄聚合物导体条带(74)内。
15.如权利要求8所述的太阳能发电模块，
其中，在相邻普通的太阳能电池(25)之间的太阳能电池串中形成的最小间隙为ga，受嵌入用于普通的太阳能模块聚合物条带布线的共同的聚合物导体条带(64)内的线导体(62)的厚度和延展性的限制，并且
其中，在通过所述聚合物导体条带(74、150、156)机械地和电地串联互连的相邻太阳能子电池(27)之间的太阳能电池串中形成的最小间隙gb，所述聚合物导体条带段(74、150、156)包括更细的嵌入线(72)并且比共同的聚合物导体条带段更具延展性，从而促进缩小间隙gb，使得ga>gb。
16.如权利要求8所述的太阳能发电模块，其中，在相邻太阳能电池串(26)的每个所述相邻太阳能电池(25、27)之间形成的间隙gc能够被最小化，所述相邻太阳能电池并联电互连，其中，间隙gc由所述短导体机械地和电地桥接，并且其中，所述短导体选自一组导体，该组导体包括：
短聚合物导体段(159)，所述短聚合物导体段(159)具有嵌入其中的至少一根细线导体(166)；
单个聚合物导体条带(156、150)，所述单个聚合物导体条带(156、150)具有嵌入其中的至少一个宽导体段(600、602、604)；
聚合物导体段(610)，包括：a)聚合物导体部分(612)，其被配置为将相邻行对的太阳能电池(25、27)中的一对太阳能电池(25、27)机械地和电地串联互连；以及b)从所述聚合物导体段(610)的预先设计的一侧延伸的宽导体翼部(614a)，作为所述短导体，并且其中，所述宽导体翼部(614a)被配置为导电地附接到所述相邻行对的下一对太阳能电池(25、27)的下一相邻聚合物导体段(610)的聚合物导体部分(612)；
聚合物导体段(611)，包括：a)聚合物导体部分(613)，其被配置为将相邻对的太阳能电池(25、27)中的一对太阳能电池(25、27)机械地和电地串联互连；b)从所述聚合物导体部分(613)的预先设计的一侧延伸的宽导体翼部(614b)，所述宽导体翼部(614b)是所述短导体；以及c)从所述聚合物导体部分(612)的第二侧延伸的第二接收导电翼(615)，其中，所述宽导体翼部(614b)被配置为导电地附接到所述相邻行对的下一对太阳能电池(25、27)的下一相邻聚合物导体段(611)的第二接收导电翼(615)；以及
单个宽聚合物导体条带(620)，其在所述至少一对相邻行的至少两个相邻列上延伸，包括在所述至少两个相邻列之间形成的间隙gc，所述单个宽聚合物导体条带(620)包括：a)聚合物导体段(150)，其被配置为将所述相邻行对的每对太阳能电池(25、27)机械地和电地串联互连；以及b)宽导体翼部(624)，其中，所述宽导体翼部(624)被配置为桥接在所述gc上并且由此将所述至少两个相邻列的相应对的太阳能电池(25、27)并联电连接。
17.如权利要求16所述的太阳能发电模块，其中，所述宽导体翼部(614a、614b)到所述相邻行对的下一对太阳能电池(25、27)的下一相邻聚合物导体段(610)的所述聚合物导体部分(612)的所述导电附接通过焊接步骤进行。
18.如权利要求16所述的太阳能发电模块，其中，所述宽导体翼部(614a、614b)到所述相邻行对的下一对太阳能电池(25、27)的下一个相邻聚合物导体段(611)的所述第二接收导电翼(615)的所述导电附接通过焊接步骤进行。
19.如权利要求17或18所述的太阳能发电模块，其中，所述焊接步骤包括加热到熔化温度。
20.如权利要求16、17或18所述的太阳能发电模块，其中，所述宽导体(600、602、604、614a、614b)的所述导电性通过使用导电金属或通过粘性导电胶获得。
21.如权利要求15至18中任一项所述的太阳能电池阵列模块，其具有预先配置为容纳由所述间隙ga和gs间隔开的普通的太阳能电池(25)的矩阵的共同的表面积，所述太阳能电池阵列模块被重新配置为容纳太阳能子电池(27)的矩阵，该太阳能电池阵列模块进一步包括以交叉矩阵电互连的多个如权利要求5至14中任一项所述的太阳能子电池(27)，其中，所述多个太阳能子电池(27)中的至少大部分分别被所述间隙gb和gc隔开。
22.如权利要求21所述的太阳能电池阵列模块，其中，所有所述太阳能子电池(27)具有矩形形状并且基本上具有相等的尺寸。
23.如权利要求21所述的太阳能电池阵列模块，其中，所述太阳能子电池(27)是从制造有4个截角(24)的大体正方形的普通的太阳能电池切割而成，并且其中，切割的子电池包括两个边缘子电池(27e)和至少一个矩形的内部子电池(27r)，每个边缘子电池(27e)具有两个截角。
24.如权利要求23所述的太阳能电池阵列模块，其中，切割的太阳能子电池还包括至少一个矩形的内部子电池(27r)。
25.如权利要求24所述的太阳能电池阵列模块，其中，所述切割的太阳能子电池(27e、27r)被分类成太阳能子电池(27)的组，每组具有基本相等的尺寸。
26.如权利要求25所述的太阳能电池阵列模块(500、502)，其中，所容纳的太阳能子电池(27)的矩阵基本上具有相等的尺寸。
27.如权利要求25所述的太阳能电池阵列模块(504)，其中，所容纳的太阳能子电池(27)的矩阵具有混合尺寸。
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