CN117480621A - 具有优化互连的太阳能电池板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种太阳能模块(1)及其制造方法。太阳能模块有多个太阳能电池阵列(3)、交叉连接器(37)和封装(39)。每个太阳能电池阵列包括具有接触结构(13)的太阳能电池衬底(5)和包括多根圆形导线(21、23、25)的互连结构(7)。导线(25)中的一些在扁平化区域(27)中与在与扁平化区域(27)相邻的非扁平化区域(29)中的相同导线(25)相比和/或与其他导线(23)相比具有更扁平的横截面。扁平化区域(27)位于和/或靠近终端太阳能电池衬底(6)与太阳能电池衬底后侧接触面的一部分相邻的边缘(31)。太阳能电池阵列(3)的至少两个串(17)并排布置，并通过交叉连接器(37)互连。交叉连接器(37)分别在扁平化区域(27)中与两个串(17)中的每个的相应终端太阳能电池衬底(6)的导线(25)重叠，并在那里直接与导线(25)接触。封装(39)封装太阳能电池阵列(3)和交叉连接器(37)。

Description

具有优化互连的太阳能电池板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种具有优化互连的太阳能模块及其制造方法。
背景技术
太阳能电池用于利用光伏效应将光直接转换为电能。为此，太阳能电池具有太阳能电池衬底，所述衬底上布置有半导体衬底和接触结构。在半导体衬底中，被吸收的光产生电荷载流子对，这些载流子对在空间和不同的能级上分离，然后通过接触结构被馈送到外部消费者以向其提供电力。
通常，大量的太阳能电池互连并一起嵌入封装中以形成太阳能模块。常规方法是使用金属带或金属丝形式的电池连接器将各个太阳能电池串联起来，以形成所谓的串。串中的太阳能电池可以并排排列成行。多个这样的串可以串联和/或并联在一起。为此，例如，相邻的串可以借助交叉连接器(也是金属带形式)相互电连接。
目的始终是利用太阳能模块尽可能高效地将入射光转换成电能。各种因素会影响太阳能电池模块的效率。
例如，各个太阳能电池衬底应能吸收尽可能多的光，并尽可能高效地将其转化为电能。特别的努力可以指向的是，保证半导体衬底的面向入射光的表面的尽可能少的区域被接触结构和电池连接器遮蔽。在常规的太阳能电池模块中，电池连接器通常具有相当大的宽度，以避免高串联电阻，这可能会导致入射光被严重遮挡。为了避免相关联的效率损失，并仍然防止因太阳能电池接触部内串联电阻增大而造成的电损耗，已经开发了如下方法：在所述方法中，串中的相邻太阳能电池不是通过一个或少数个宽电池连接器相互连接，而是通过大量窄导线相互连接。这样的方法有时被称为多母线技术或技术，这例如在US 7,432,438 A1中就有描述。
作为影响太阳能模块效率的另一个因素，太阳能模块应尽可能大面积地被太阳能电池衬底覆盖。换句话说，例如交叉连接器走线且没有布置太阳能电池衬底并因而不能将光能转化为电能的部分在太阳能模块的面积中所占比例应尽可能小。
为实现太阳能模块的最高效率，已知有许多常规方法。尤其是在US 2011/0197947A1、US 2012/0103383 A1、US 2012/027994 A1、WO 2011/020205 A1、US 2011/0174354 A1、US 8951824 B1、WO 2015/001413 A1、EP 2 947 700 A1、CN 108365041 A和WO 2015/001413 A1中描述了示例。
JP 2012-009681 A、JP 2009-141264 A和JP 2012-054286 A各自描述了一种太阳能电池模块和制造太阳能电池模块的方法。US 2019/0296172 A1描述了一种用于太阳能电池板的连接元件。US 2017/0104121 A1描述了一种可用于太阳能模块的光重定向膜。
发明内容
可能需要一种配备多个太阳能电池阵列的太阳能模块，所述太阳能模块一方面允许太阳能模块的高效率，另一方面允许太阳能模块的容易和/或可靠的制造、或高耐久性和/或可靠性。还可能需要一种制造这种太阳能模块的方法。
所述要求可以至少部分通过本申请独立权利要求之一的主题来实现。从属权利要求和以下说明中指出了有利的实施例。
根据本发明的第一方面，描述了如权利要求1所述的太阳能模块。
根据本发明的第二方面，描述了如权利要求8所述的制造太阳能模块的方法。
尤其是且在不限制本发明的前提下，本发明的实施例可以被认为是基于以下描述的思想或发现：
作为引言，本文将简要解释有关本发明实施例的基本思想，这种解释应被理解为只是对本发明的粗略概括，而不是对本发明的限制：
如引言所述，其目的是通过如下方式来优化太阳能模块的效率：使用大量窄导线来连接相邻的太阳能电池衬底，而不是几个宽电池连接器作为多母线概念的一部分。相邻的太阳能电池衬底每个都与属于互连结构的第一多根导线的多根导线串联，以形成串。导线沿着第一太阳能电池衬底的第一接触面行进，并接触和连接位于那里的接触结构。然后，导线进一步延伸至相邻的第二太阳能电池衬底的第二接触面，并接触和连接位于那里的接触结构。第一接触面和第二接触面可以具有相反的极性。因此，两个相邻的太阳能电池衬底或多个这样的相邻太阳能电池衬底通过导线串联成串。
在终端太阳能电池衬底处，即在位于第一串一端的最外层太阳能电池衬底—该太阳能电池衬底与该串内的太阳能电池衬底不同，只有一个太阳能电池衬底与其直接相邻—上，在那里设置的接触结构通过属于互连结构的第二多根导线的多根导线被接触和互连。
然后，第二多根导线中的这些导线应在太阳能模块内通过交叉连接器连接到与第一串相邻的第二太阳能电池衬底串的终端太阳能电池衬底上的导线。为了避免必须在太阳能电池模块内专门为交叉连接器留出区域，这里的目的不是像通常情况那样将交叉连接器布置为在侧向上与相应终端太阳能电池衬底相邻。相反，所提出的是，交叉连接器沿着太阳能电池衬底的后侧延伸，也就是说，与太阳能电池衬底的背向要吸收的光线的有源面相邻。对于两面都有源的电池面，可以选择其中一面、优选光至电流效率较低的一面作为后侧。
然而，据观察，在互连太阳能电池衬底时或在随后将太阳能电池衬底嵌入太阳能模块的封装中时，太阳能电池衬底更有可能损坏。
这种损坏可能是由点负载或线性负载造成的，如尤其是交叉连接器压在与太阳能电池衬底的接触面接触的导线的部分时可能造成损坏。
因此，建议将第二多根导线中与串的终端太阳能电池衬底接触的导线区域扁平化。扁平化可致使扁平化区域中的导线以平面方式而非线性方式接触相邻太阳能电池衬底的接触面。这样可避免太阳能电池衬底上的局部机械过载，从而避免例如由裂缝或断裂而对该太阳能电池衬底造成损坏。
然而，在扁平化区域附近，即尤其是在太阳能模块中的导线通常不被其上方的交叉连接器加载荷之处，导线不需要也不应该被扁平化，而是应该保持其原有的高的、尤其是优选圆形横截面，以便例如最小化由于导线引起的遮蔽损失。
下文将更详细地描述所提出的太阳能模块、包括并入其中的太阳能电池阵列及其制造方法的可能实施例和实施例的优点：
在此，术语“太阳能电池阵列”可理解为是指由多个互连的太阳能电池衬底组成的串。太阳能电池衬底通常彼此串联。相邻的太阳能电池衬底通过多根细导线(此处称为第一多根导线)相互电连接。具有第一极性的接触面连接至相邻太阳能电池衬底的具有第二极性的接触面。
每个太阳能电池衬底都具有平面几何形状。例如，太阳能电池衬底的横向尺寸通常范围为125x125mm2到通常210x210mm2，衬底厚度通常范围为100μm-300μm。特别是对于太阳能模块中的互连，通常的做法是将尺寸从166x166mm2起的太阳能电池衬底分成两半，或者在更大的太阳能电池基底的情况下，例如从210x210mm2起分成三半，以避免或减少在太阳能电池衬底表面收集电流时的电阻损耗。太阳能电池衬底可以理解为半导体衬底和设置在该半导体衬底的接触面上的接触结构的组合。半导体衬底可以是例如硅衬底、尤其是硅晶片。半导体衬底可能是脆性的和易碎的。可以在半导体衬底中形成不同地掺杂的区域、特别是p型和n型相反地掺杂的区域，以形成p-n结。
接触结构可直接与半导体衬底的接触面相邻。通常，接触结构永久地连接到半导体衬底，并且在太阳能电池衬底的制造期间、即不是仅在随后的互连期间已经产生，以形成串。例如，接触结构可以是金属的。接触结构可以是细长的，尤其是线形的。可替代地，接触结构可以具有其他几何形状，如波浪形、锯齿形、作为多个接触垫依次布置等等。相邻的接触结构可以相互平行。接触结构可以形成接触网格，其中多个平行接触指彼此平行，例如，以通常在1mm到5mm的间隔彼此平行。例如，接触结构可以例如通过丝网印刷含有金属颗粒的浆料来印刷到接触表面上。由透明的高导电性半导体制成的平面透明接触部也是可能的。
互连结构由多根导线形成。导线的宽度与其长度相比优选非常小。例如，导线的长度可以大致对应于要使用该导线互连的太阳能电池衬底的尺寸之和，太阳能电池衬底的尺寸是在与导线延伸方向平行的方向上测量的。例如，长度可以大于70mm，优选小于220mm。导线的宽度通常在150μm到450μm。在没有专门扁平化的区域中，导线优选可以具有圆形横截面。换句话说，至少在有针对性的局部扁平化之前，导线可以是圆形导线。导线可以由具有良好导电性的材料制成，特别是金属材料、例如铜、铝、或银等或其合金或混合物。导线可以沿着相应要接触的面线性地和/或彼此平行地延伸。相邻导线可以相互平行。相邻导线之间的侧向距离通常显著大于相邻接触结构之间的侧向距离。例如，侧向距离可以在2mm到50mm，优选地在5mm到30mm。在接触结构是细长的情况下，导线优选横向于、特别优选垂直于接触结构的延伸方向行进。在这种情况下，导线优选地在接触位置处与接触结构进行机械和电接触。导线可以仅仅接触接触结构，或者可以与接触结构接合，例如被焊接。
第一多根导线中的多根导线用于电互连相邻太阳能电池衬底。除了位于串的相对两端处的两个终端太阳能电池衬底以外，每个太阳能电池衬底都有两个离其最近的太阳能电池衬底、即与太阳能电池衬底的第一边缘相邻的第一最近的太阳能电池衬底和与太阳能电池衬底的同第一边缘相对的第二边缘相邻的第二最近的太阳能电池衬底。例如，导线可沿着第一太阳能电池衬底前侧的接触面并沿着相邻第二太阳能电池衬底后侧的接触面延伸。两个太阳能电池衬底可以以彼此相距的小距离并排放置，从而允许导线通过位于两个太阳能电池衬底之间的间隙穿过。可替代地，也可以将两个太阳能电池衬底相互重叠、例如以瓦型布置方式布置。
第二多根导线中的多根导线用于在串中终端太阳能电池衬底的接触面处对接触结构进行电互连。在这里，第二多根导线中的导线每个都只与终端太阳能电池衬底接触，也就是说，只与单个太阳能电池衬底接触，这与第一多根导线中的每根导线至少与两个相邻的太阳能电池衬底接触形成对比。换句话说，第二多根导线的导线通常仅仅与终端太阳能电池衬底有机械接触，但不与相邻的太阳能电池衬底有机械接触。因此，第二多根导线的导线一般比第一多根导线的导线显著更短，尤其是大约为一半长。否则，第一多根导线和第二多根导线的导线至少在下文所述的局部变形之前可以是相同形状的，尤其是具有相同的、优选圆形的横截面。
第二多根导线中的导线具有如下区域：在所述区域中，所述导线与在相邻区域中相比或与第一多根导线中的导线相比具有更扁平的横截面。这个区域在这里被称为扁平化区域，因为它可以优选地通过对在所述区域中局部具有原本更大横截面的导线进行选择性的扁平化、即压扁而形成。因此，导线的横截面积在平坦区域内与在非扁平化区域内基本相同，但是与在非平坦区中相比分布在更大的宽度和更低的高度上。扁平化区域可以是第二多根导线中导线的一部分，而非扁平化区域可以与同一导线的扁平化区域相邻。导线的扁平化区域可以优选地显著短于同一导线的非扁平化区域。第二多根导线中相邻导线的扁平化区域可以每个都在横向于导线的纵向的参考方向上彼此相邻地布置，也就是说，这些导线中的每根都可以在与导线末端间隔开的相等部分内相对于其纵向范围被扁平化。原则上，也可以设想将第二多根导线的所有导线都扁平化，这是指，扁平化区域沿着第二多根导线的导线的整个长度延伸。优选地，第二多根导线中的所有导线都设置有扁平化区域。
提供扁平化区域的一个原因是，在由多个所描述的太阳能电池阵列构成的太阳能模块中，可以在扁平化区域中布置互连相邻串的交叉连接器。例如，交叉连接器可以采用条带或较粗导线的形式，并且具有例如100μm至600μm的高度。所努力的是，将这些交叉连接器布置为不是在侧向上、而是在与太阳能电池衬底相邻的接触面的正交方向上与终端太阳能电池衬底相邻，因此通常布置在太阳能电池衬底后侧之后。因此，交叉连接器延伸穿过第二多根导线中的在那里走线的导线。特别是当在封装中封装太阳能电池衬底、互连结构和交叉连接器时，例如高达1bar的相当大的压力尤其是会作用在交叉连接器上。据观察，如下太阳能电池模块更容易受到损坏、例如在某些太阳能电池衬底上出现局部断裂或裂纹形式的损坏：在所述太阳能电池模块中，交叉连接器在太阳能电池衬底的背面穿过常规的圆形导线。这种损坏据推测是由交叉连接器施加在圆形导线上的高局部负载以及沿着非常窄的线性接触面施加在下方太阳能电池衬底上的高局部负载引起的。因此，基于该观察和上述推测，所提出的是，至少在交叉连接器要在所制造太阳能电池模块中被布置在第二多个导线中的导线之处的区域中选择性地将所述导线压扁。所述扁平化尤其是可以增加导线与下方太阳能电池衬底之间的接触面积，尤其是使其变宽，从而减少交叉连接器在局部传递的压力。这尤其是在用交叉连接器互连相邻串时或者在随后嵌入封装中时可以显著降低损坏的风险。
扁平化区域位于和/或靠近终端太阳能电池衬底的边缘。
换句话说，扁平化区域可以构成第二多根导线中一根导线的仅仅一部分，并且可以布置在相关联的太阳能电池衬底的边缘处或附近。扁平化区域与太阳能电池衬底的几何中心相比更靠近边缘。例如，扁平化区优选地延伸至与终端太阳能电池衬底后侧接触面的一部分相邻，该部分占总接触面不超过三分之一、优选地少于10％，和/或该部分与终端太阳能电池衬底边缘相距的距离为接触面在导线的纵向延伸方向上测量的宽度的30％以下、优选地10％以下。具体而言，扁平化区域例如可以与距终端太阳能电池衬底的边缘相距最大20mm、优选最大10mm。
根据一个实施例，第二多根导线中导线的扁平化区域布置在终端太阳能电池衬底背向相邻太阳能电池衬底的边缘处和/或附近，所述终端太阳能电池衬底只有一个相邻的太阳能电池衬底。
换句话说，扁平化区域优选布置在太阳能电池阵列的外边界处或附近，所述边界由终端太阳能电池衬底背向串的其余部分的边缘形成。
由于在上述两个实施例中选择了扁平化区域的定位，因此可为要制造的太阳能模块获得优势。尤其是交叉连接器可以有利地在后来布置在要制造的太阳能模块中。例如，在以这种方式布置交叉连接器的情况下，可实现太阳能模块的低串联电阻和/或其简单可靠的生产。此外，相邻的交叉连接器可以在太阳能电池衬底上彼此平行偏移地布置。这些交叉连接器通常必须在太阳能电池模块的某一点处从层压板或封装层引出到接触盒中。如果这些交叉连接器已经被布置为正好排成直线，它们会在从层压板引出到所述盒的点处相互碰撞。如果终端太阳能电池衬底上的交叉连接器被偏移其宽度加上例如1mm至10mm的安全距离，则交叉连接器就可以从层压板中引出，而不会相互碰撞。如果在终端太阳能电池衬底上方照常使用这种方法，则太阳能电池模块就必须有较大的并不因太阳能电池衬底而成为电有源的面积。
根据一个实施例，在与接触面正交的正交方向上测量的导线高度在扁平化区域中与非扁平化区域中相比小至少10％，优选小至少30％。
换句话说，导线可以在其扁平化区域中比非扁平化区域中扁平至少10％或甚至扁平至少30％。因此，导线在其扁平化区域中也可以比非扁化平区域宽至少10％、或甚至至少30％。从而导线与相邻太阳能电池衬底之间的接触面在扁平化区域中与在非扁化平区域中可相应更大。因而，例如由交叉连接器施加在导线上的力会导致太阳能电池衬底上的局部压力减小。导线在扁平化区域中的高度与在非扁平化区域中相比应优选地小60％以下、更优选地40％以下。
根据一个实施例，扁平化区域的导线至少在朝向太阳能电池衬底的一侧具有平坦表面。
在非扁平化区域中或在有针对性的扁平化之前，导线通常具有圆形或经倒圆的横截面。因此，导线的侧表面即周向表面是弯曲的。因此，导线的非扁平化区域与太阳能电池衬底大致平坦的接触面接触，或与位于那里的仅具有准线形或准点状接触面的接触结构接触。
为了增大接触面并从而减小那里存在的压力，导线可以在扁平化区域中被专门变形为使得其周向表面的至少一部分、尤其是圆周表面面向太阳能电池衬底的那部分是基本上平的。在此，扁平化区域的平坦表面优选地与太阳能电池衬底的接触面基本平行。例如，导线可以在要扁平化的区域中用压机或钳子被压缩并变形，使得周向表面的至少一部分被压平、即被致使成为平面。
根据一个实施例，扁平化区域的长度小于导线行进所沿太阳能电池的宽度，优选地比该宽度小约20至6mm，并且优选地大于3mm。
可替代地或附加地，扁平化区域在导线的纵向方向上测量的长度可以为最外面的太阳能电池衬底在导线的纵向方向上的尺寸的10％以下、优选地5％以下或3％以下。
换句话说，优选地将导线的仅仅非常小的一部分扁平化，而导线的大部分可以保持未被扁平化。尤其已经足够的是，将扁平化区域形成为使得，其长度与要被布置为穿过扁平化区域的交叉连接器的宽度大致相等，或仅比该宽度稍长一些即可。因此，可能已经足够的是，扁平化区域的长度通常在1mm到50mm、优选在3mm到20mm。通过使导线的仅仅短区域扁平化，扁平化过程就可以很容易地且用相对小的力进行。
导线在非扁平化区域中具有圆形的横截面。
具有圆形横截面的导线—也称为圆导线—可以非常容易且廉价地生产。此外，由于其横截面是旋转对称的，因此在太阳能电池衬底的接触面上没有横截面取向不正确、例如扭转的风险。术语“圆形”不应在绝对严格的几何意义上来理解，而是也可包括微小的公差。例如，不同径向的半径可以在例如±20％或±10％的公差范围内变化。术语“圆形”还涵盖了微小的局部缺口、扁平化、椭圆化等例如在制造过程中可能出现的情况，只要它们对圆形横截面轮廓的改变程度不显著。
根据一个实施例，在接触结构与导线之一的扁平化区域相邻之处的区域中，接触结构被加厚和/或加宽。
换句话说，在接触表面上设置的接触结构被相邻导线的扁平化区域覆盖之处，所述接触结构可以与相应接触结构被相邻导线的非扁化平区域覆盖之处的其他位置相比更厚和/或更宽。
接触结构可配置为连续的接触指，在那里，其覆盖有导线的扁平化区域。通过这样的接触指，在太阳能电池衬底中在导线的扁平化区域下方的区域生成的电流可沿侧向方向朝着导线与非扁化平区接触的位置传导。
根据一个实施例，导线每个都被保持在膜上，该膜在与太阳能电池衬底相对的一侧覆盖导线。
换句话说，沿着太阳能电池衬底之一的接触面铺设的一些或全部导线可以被共同的膜保持。因此，该膜可充当导线的载体膜。膜可以沿着导线的整个长度覆盖导线。可替代地，特别是在第二根导线中的导线的情况下，膜可以具有与其扁平化区域相邻的开口，使得扁平化区域不被膜覆盖，而是可以暴露于外部。膜可以是塑料膜，特别是聚合物膜。导线可以不动地固定到膜上，也就是说，例如相互平行。膜将导线保持在与导线要用来接触太阳能电池衬底的接触面的一侧相对的一侧上。膜和导线可与US 7,432,438 A1中所述的相同或相似的方式来配置。因此，导线与膜可以容易地被保持在一起并精确地定位在太阳能电池衬底的接触面上。
根据本发明的第一方面的太阳能电池模块可以使用多个太阳能电池阵列的之前描述的实施例来构造。至少两个太阳能电池阵列串并排布置，也就是说，它们的纵向延伸方向优选地相互平行。这两个串借助至少一个交叉连接器互连，即相互串联或并联电连接。例如，交叉连接器可以是由导电性能良好的金属，特别是铜、铝、银或其混合物或合金制成的导线或条带。与太阳能电池阵列的互连结构的导线相比，交叉连接器通常具有显著更大的横截面、尤其是显著更大的高度，因为多根导线所承载的全部电流必须通过交叉连接器统一地传导到相邻的太阳能电池阵列。
所提出的太阳能模块与常规模块的不同之处尤其在于，其太阳能电池阵列包括第二多根导线中导线的扁平化区域，并且交叉连接器被配置为与这些扁平化区域重叠。
换句话说，将两个相邻太阳能电池阵列的相应终端太阳能电池衬底相互连接起来的交叉连接器优选地布置在太阳能电池衬底背向入射光线的后侧，并穿过两个太阳能电池衬底上的相应互连结构后侧的导线。为了保证交叉连接器通过导线对太阳能电池衬底施加的机械压力不至于变得过量、在最坏的情况下对太阳能电池衬底造成损坏，在导线上设置了扁平化区域，并且交叉连接器优选地被布置为使得其仅在该扁平化区域内与导线接触。
在太阳能电池模块的制造期间，整个太阳能电池阵列、包括太阳能电池衬底、互连结构和交叉连接器在内都被嵌入封装中。封装优选地密封地包封所有这些部件，并从而保护它们免受机械和化学影响。封装可以由塑料、特别是例如EVA(乙烯-醋酸乙烯酯)制成。
在封装期间，通常会对封装材料、包括其中包含的部件在内施加相对较高的压力。因此，至少在该封装过程期间、但通常也会在完成的太阳能模块中，交叉连接器会对第二多根导线的扁平化区域施加机械压力。然而，由于导线在扁平化区域中的扁平化，这种压力可以保持为被降低到非临界水平。
交叉连接器直接与扁平化区域中的导线接触。
也就是说，交叉连接器和互连结构中要被其接触的导线可以被配置和布置为使得成品太阳能模块中的交叉连接器与导线在其扁平化区域中直接机械接触。换句话说，在交叉连接器和导线之间优选地没有诸如膜之类的其他部件。如果导线在其他区域由膜保持，则该膜可以至少在与导线的扁平化区域相邻之处具有开口，或者可以被局部移除，使得导线在那里被露出并可以直接与交叉连接器接触。
在制造太阳能电池阵列时，太阳能电池衬底和互连结构可以按本文详细描述的方式设置或形成。然后，根据本发明的第二方面，在制造太阳能模块的过程中，可以适当地布置和互连太阳能电池阵列，并最终将其封装。
根据一个实施例，在将第二多根导线中的导线布置在终端太阳能电池衬底上之前，优选在扁平化区域中通过机械变形将所述导线扁平化。为此，可以例如通过在导线的圆周表面施加足够高的压力来使导线变形，从而使其扁平化。优选地，可以在共同的工作过程中使第二多根导线中的所有导线扁平化。
需要指出的是，本发明的可能优点和实施例是部分参考根据本发明的太阳能电池阵列、根据本发明太阳能模块、太阳能电池阵列的制造方法或太阳能模块的制造方法来描述的。本领域的技术人员能够认识到，所描述的特征可以适当地转移、调整、交换或修改，以得出本发明的另外的实施例。
附图说明
下面将参考附图对本发明的实施例进行描述，其中附图和描述均不应理解为限制本发明。
图1示出了根据本发明实施例的具有多个太阳能电池阵列的太阳能模块的一部分的平面图。
图2示出了根据本发明实施例的沿着串穿过太阳能电池阵列的截面图。
图3示出了图2中标有V的区域的放大图。
图4示出了根据本发明的实施例的沿着另一串穿过太阳能电池阵列的截面图。
图5示出了图4中标有V'的区域的放大图。
图6a和6b分别示出了扁平化区域和非扁平化区域中的导线的截面图。
所述附图仅为示意性的，并且不是比例正确的。要指出的是，图中所示出的例如导线、接触结构等的尺寸并非真实再现，而只是图解说明说明基本原理。不同附图中的相同附图标记表示相同或作用相同的特征。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的具有多个太阳能电池阵列3的太阳能模块1的一部分的后侧平面图。图2示出了穿过太阳能电池阵列3之一的截面图。
每个太阳能电池阵列3都包括多个平面太阳能电池衬底5和互连结构7。在每种情况下，多个太阳能电池衬底5并排布置，并借助互连结构7互连以形成串17。在所示示例中，太阳能电池衬底5是基于硅晶片的半电池衬底，其已经在加工后被切割成半边。这样的半电池衬底在串17的纵向19上的长度约为其宽度的一半。
每个太阳能电池衬底5在前接触面9和后接触面11上都具有接触结构13。在所示示例中，接触结构13被形成为由多个侧向上均匀间隔开的细金属指15组成的网格。在所示示例中，金属指15垂直于串17的纵向19延伸。
互连结构7包括多根导线21。这些导线21基本上平行于纵向19行进。在每个串17中，多根导线21相互平行，并在横切于纵向19的方向上彼此大致等距地布置。导线21通常具有比接触结构13显著更大(例如大约两个数量级)的横截面。
相邻的太阳能电池衬底5借助属于第一多根导线21的导线23相互连接。导线23沿着两个相邻太阳能电池衬底5的基本上整个长度纵向行进。导线23穿过太阳能电池衬底5上的接触结构13，从而将两个太阳能电池衬底5中的一个的前接触面9和另一个太阳能衬底5的后接触面11串联。
串17之一中的终端太阳能电池衬底6与在串17内布置得更远的太阳能电池衬底5相比具有仅仅单个太阳能电池衬底5与其相邻。因此，在两个相对的接触面9、11之一上的第二多根导线21中的导线25仅用于接触和电连接该终端太阳能电池衬底6上的接触结构13，但这些导线25不会进一步延伸到相邻的太阳能电池衬底5上。
第二多根导线中的这些导线25具有扁平化区域27。在该扁平化区域27中，这些导线25具有与相邻非扁平区29中的相同导线25相比或于第一多根导线中的非扁平化导线23相比更扁平的横截面。
图3示出了图2中标记的放大区域V的放大截面图。图6a示出了沿图3中标记的平面A-A穿过扁平化区域27的截面图。图6b示出了沿图3中标记的平面B-B穿过非扁平化区域29的截面图。
第二多根导线中的导线25的扁平化区域27位于终端太阳能电池衬底6背向与该太阳能电池衬底6相邻的太阳能电池衬底5的边缘31处或其附近。换句话说，扁平化区域27布置在串17的最外边缘处或附近。
在扁平化区域27中，原本或在其他情况下配置为圆形横截面的导线25被局部扁平化，使得扁平化区域27中的高度h'小于非扁平化区域29中的高度h”。高度h'和h”通常相差10％至60％，优选地相差20％至40％。扁平化区域27的长度L一般在6mm到20mm，并且至少大于3mm。
非扁平化区域29中的导线25优选地具有圆形横截面并因此以其弯曲的周界表面仅仅准线性地靠在后接触面11上，而扁平化区域27中的导线25则具有压扁的几何形状。尤其是扁平化区域27中的导线25至少在朝向太阳能电池衬底6的一侧应当具有平坦表面35。利用该平坦表面35，导线25由此在扁平化区域27中与设置在那里的后接触面11和接触结构13联接。平坦表面35可与接触结构13大致扁平地贴靠。
交叉连接器37可以将两个串17的终端太阳能电池衬底6互连，以便将太阳能模块1的相邻串17彼此电连接。在此处提供的太阳能模块1中，交叉连接器37应与第二多根导线25在其扁平化区域中重叠。换句话说，交叉连接器37可以优选地被布置为垂直于纵向17延伸的导线25并且被定位为使得交叉连接器37在从与后接触面11基本正交的方向上来看的情况下延伸至与每根导线25的扁平化区域27相邻。
交叉连接器37可能会朝着太阳能电池衬底6向导线25施加压力。尤其是在将太阳能电池衬底、电路结构和交叉连接器封装在封装39中(其在图1中仅示意性地被示出)时，显著的力可能作用于交叉连接器37。
然而，由于交叉连接器37优选地仅仅在扁平化区域27中对其与太阳能电池衬底6之间的导线25施加压力并且导线25在那里扁平地贴靠接触面11或接触结构13，因此在此过程中产生的压缩载荷可以保持在足够低的水平，以避免例如对太阳能电池衬底6的损坏。
因此，交叉连接器37可以有利地、且尤其是在无需在太阳能模块1中为其预留表面空间的情况下布置在终端太阳能电池衬底6的后侧，而不会由于局部过载而导致太阳能电池衬底6破裂或断裂的任何显著风险。
为了利用交叉连接器37将相邻的串17、17'相互连接起来，一个串17的终端太阳能电池衬底6的后接触面11必须与另一个串17'的终端太阳能电池衬底6的前接触面9电连接。为了在串17、17'的后侧完全地实现相邻串17、17'的所提出的交叉连接，第二串17'的多根导线21必须布线到第二串17'的终端太阳能电池衬底6中的第二个的后侧，这如图4和作为图4中V'区段的放大图的图5所示。例如，这可以通过如下方式实现：使第二串17'的终端太阳能电池衬底6的前接触面9上的导线25长得足以绕第二串17'的终端太阳能电池衬底6的边缘31弯曲到该太阳能电池衬底6的后侧。为了避免第二串17'的终端太阳能电池衬底6发生电路短路，应在该弯曲的多根导线25与终端太阳能电池衬底6的后侧之间插入绝缘体、例如绝缘膜33(参见图5和图1)。此外，从太阳能电池衬底6的前侧向后侧弯曲的导线25可以布置为相对于沿后侧延伸的导线25倾斜和/或偏移(参见图1)。于是，交叉连接器37可将第一串17的多根导线25沿着扁平化区域27连接到位于绝缘膜33上的第二串17'的多根导线25。第二串17'的导线25的扁平化区域27可能可以被省略，因为绝缘膜33可以避免第二串17'的终端太阳能电池衬底6的压力点。
应当注意的是，互连结构7的导线21可以由膜41来保持，膜41与太阳能电池衬底5相对的一侧覆盖导线21。借助膜41，导线21可以相对于彼此被保持，也就是说，例如被固定为使得它们彼此等距地行进。这意味着导线21可以沿着太阳能电池衬底5、6的接触面9、11容易且精确地布置。必要时，膜41可以在与导线25的扁平化区域27相邻的区域具有开口43，或者可以局部地被去除，使得交叉连接器37可以在那里与导线25直接地机械和电接触。
最后，应当指出的是，诸如“具有”、“包括”等之类的术语并不排除其它元素或步骤，诸如“一个”或“一”等术语也不排除多个。还应注意的是，已经参考上述实施例之一描述的特征或步骤也可与上述其他实施例的其他特征或步骤组合使用。权利要求中的附图标记不应被视为限制。
附图标记列表
1 太阳能模块
3 太阳能电池阵列
5 太阳能电池衬底
6 终端太阳能电池衬底
7 互连结构
9 前接触面
11 后接触面
13 接触结构
15 金属指
17 串
19 纵向
21 导线
23 第一多根导线中的导线
25 第二多根导线中的导线
27 扁平化区域
29 非扁平化区域
31 太阳能电池衬底的边缘
33 绝缘膜
35 平坦表面
37 交叉连接器
39 封装
41 膜
43 开口

Claims (10)

1.一种太阳能模块(1)，包括：
多个太阳能电池阵列(3)；
交叉连接器(37)；以及
封装(39)；
其中所述太阳能电池阵列(3)中的每个都包括：
多个平面太阳能电池衬底(5)；以及
互连结构(7)；
其中所述太阳能电池衬底(5)在接触面(9,11)处具有接触结构(13)以用于将在受到光照后在太阳能电池衬底(5)中产生的电流传导离开太阳能电池衬底(5)；
其中所述互连结构(7)包括多根导线(21，23，25)，所述多根导线(21，23，25)在接触位置处接触所述太阳能电池衬底(5)中的至少一个上的接触结构(13)；
其中第一多根导线(23)将所述太阳能电池衬底(5)之一上的相应接触结构(13)电连接到与其相邻的太阳能电池衬底(5)之一上的接触结构(13)，使得所述多个太阳能电池衬底(5)通过所述第一多根导线(23)串联连接以形成串(17)；
其中第二多根导线(25)仅仅与太阳能电池衬底(5)中在串联连接中处于终端处的终端太阳能电池衬底(6)上的接触结构(13)接触；
其中所述第二多根导线(25)中处于扁平化区域(27)中导线具有与所述扁平化区域(27)相邻的非扁平化区域(29)中的相同导线(25)相比和/或与所述第一多根导线中的导线(23)相比具有更扁平的横截面；
其中所述扁平化区域(27)位于所述终端太阳能电池衬底(6)与所述终端太阳电池衬底的后侧的接触面的一部分相邻的边缘(31)处和/或附近；
其中所述导线(21，23，25)在非扁平化区域(29)中具有圆形的横截面；
其中太阳能电池阵列(3)的至少两个串(17)并排布置；
其中所述太阳能电池阵列(3)的两个串(17)通过交叉连接器(37)互连；
并且其中所述交叉连接器(37)在所述扁平化区域(27)中分别与所述太阳能电池阵列(3)的两个串(17)中的每个的相应终端太阳能电池衬底(6)的第二多根导线(25)重叠；
所述交叉连接器(37)在所述扁平化区域(27)中直接接触所述导线(25)；
其中所述封装(39)封装太阳能电池阵列(3)和交叉连接器(37)。
2.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述终端太阳能电池衬底(6)具有仅仅一个相邻的太阳能电池衬底(5)，并且其中所述第二多根导线(21)中的导线(25)的扁平化区域(27)分别设置在终端太阳能电池衬底(6)背向相邻的太阳能电池衬底(5)的边缘(31)处和/或附近。
3.根据前述权利要求之一所述的太阳能模块，其中导线(25)在与接触面(9,11)正交的正交方向上测量的高度(h)在扁平化区域(27)与在非扁平化区域(29)中相比小至少10％、优选至少30％。
4.根据前述权利要求之一所述的太阳能模块，其中所述扁平化区域(27)中的导线(25)至少在朝向太阳能电池衬底(6)的一侧具有平坦表面(35)。
5.根据前述权利要求之一所述的太阳能模块，其中所述扁平化区域(27)的长度(L)通常为3mm到20mm。
6.根据前述权利要求之一所述的太阳能模块，其中所述导线(21)每个都被保持在膜(41)上，所述膜(41)在与所述太阳能电池衬底(5)相对的一侧覆盖所述导线(21，23，25)。
7.根据前述权利要求之一所述的太阳能模块，其中所述交叉连接器(37)机械地压缩所述第二多根导线(25)的扁平化区域(27)。
8.一种制造太阳能模块(1)、尤其是根据权利要求1至7之一所述的太阳能电池模块(1)的方法，该方法包括：
-提供多个太阳能电池阵列(3)，包括：
多个平面太阳能电池衬底(5)；以及
互连结构(7)；
其中所述太阳能电池衬底(5)在接触面(9,11)上具有接触结构(13)以用于将在受到光照后在太阳能电池衬底(5)中产生的电流传导离开太阳能电池衬底(5)；
其中所述互连结构(7)包括多根导线(21，23，25)，所述多根导线(21，23，25)在接触点处接触所述太阳能电池衬底(5)中的至少一个上的接触结构(13)；
其中第一多根导线(23)将所述太阳能电池衬底(5)之一上的接触结构(13)电连接到与其相邻的太阳能电池衬底(5)之一上的接触结构(13)，使得所述多个太阳能电池衬底(5)通过所述第一多根导线(23)串联连接以形成串(17)；
其中第二多根导线(25)仅仅与太阳能电池衬底(5)中在串联连接中处于终端处的太阳能电池衬底(6)上的接触结构(13)接触；
其中第二多根导线中的导线(25)在扁平化区域(27)中与所述扁平化区域(27)相邻的非扁平化区域(29)中的相同导线(25)相比和/或与第一多根导线中的导线(23)相比具有更扁平的横截面；
其中所述扁平化区域(27)位于所述终端太阳能电池衬底(6)与所述终端太阳电池衬底的后侧的接触面的一部分相邻的边缘(31)处和/或附近；
其中所述导线(21，23，25)在非扁平化区域(29)中具有圆形的横截面；
-并排布置太阳能电池阵列(3)的两个串(17)；
-通过交叉连接器(37)互连太阳能电池阵列(3)的两个串(17)；所述交叉连接器被布置为使得所述交叉连接器(37)在所述扁平化区域(27)中分别与所述太阳能电池阵列(3)的两个串(17)中的每个的相应终端太阳能电池衬底(6)的第二多根导线(25)重叠；
所述交叉连接器(37)在所述扁平化区域(27)中直接接触所述导线(25)；
-封装太阳能电池阵列(3)和交叉连接器(37)。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述导线(21)被保持在膜(41)上，所述膜(41)在与所述太阳能电池衬底(5)相对的一侧覆盖所述导线(21)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述膜(41)在处于交叉连接器连接导线之处的所述扁平化区域(27)中被从导线(21)局部地去除或缺失。
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