TW201304169A - 背電極太陽能電池模組及其電極焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種背電極太陽能電池模組及其電極焊接方法。該背電極太陽能電池模組包含一基板、形成於該基板上之二太陽能電池單元、一彎曲焊接件。該彎曲焊接件分別焊接於該二太陽能電池單元之電極焊接墊。該彎曲焊接件包含一彎曲部，於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊之間，該彎曲部係平行於該基板彎曲。因此，本發明利用該彎曲部具有的結構上彈性或可容許的變形來釋放因電極焊接或後續的壓合封裝作業而產生的內部應力，解決習知電極焊接件內部殘留應力對太陽能電池單元間電連接有害影響的問題。

Description

背電極太陽能電池模組及其電極焊接方法
本發明關於一種背電極太陽能電池模組及其電極焊接方法，尤指一種採用彎曲的焊接件之背電極太陽能電池模組及其電極焊接方法。
隨著太陽能電池光電轉換效率的提昇，太陽能電池已足作為電子裝置的電源設計選項之一。目前太陽能電池模組通常包含多個形成於一基板上的太陽能電池單元，這些太陽能電池單元需串接以能提供所需的電壓及電流。以背電極太陽能電池為例，目前多使用一直條狀金屬片，設置於相鄰太陽能電池單元之間並焊接至該相鄰太陽能電池單元的電極焊接墊。由於一般串焊溫度可能高達兩百多度，金屬片焊接至電極焊接墊後再回至室溫將於其內部產生殘留應力。當此殘留應力過大或分佈過度不均勻時，則可能產生焊接失效或破片的問題。此外，串焊完後的太陽能電池將進行壓合封裝以獲得保護結構。此時，金屬片將承受壓力而引起內部應力，此內部應力與前述殘留應力交互作用亦可能使焊接失效或破片。
鑑於先前技術中的問題，本發明的目的之一在於提供一種背電極太陽能電池模組，利用彎曲的焊接件以釋放焊接件內部應力，避免電極焊接失效或破片的問題。
本發明之背電極太陽能電池模組包含一基板、一第一太陽能電池單元、一第二太陽能電池單元及一彎曲焊接件。該第一太陽能電池單元形成於該基板上並包含一第一電極焊接墊。該第二太陽能電池單元形成於該基板上並包含一第二電極焊接墊。該彎曲焊接件焊接於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊。該彎曲焊接件包含一彎曲部，於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊之間。該彎曲部係平行於該基板彎曲。因此，該彎曲部呈現結構上的彈性且能容許較大的變形，使得該彎曲焊接件能釋放因電極焊接而產生的內部應力，且該彎曲焊接件對後續的壓合封裝作業亦能提供較大的製程裕度。
本發明之一目的在於提供一種用於背電極太陽能電池模組之電極焊接方法，利用彎曲的焊接件焊接電極以釋放焊接件內部應力，避免電極焊接失效或破片的問題。
本發明之電極焊接方法包含：準備一基板及形成於該基板上之一第一太陽能電池單元及一第二太陽能電池單元，該第一太陽能電池單元包含一第一電極焊接墊，該第二太陽能電池單元包含一第二電極焊接墊；將一彎曲焊接件同時放置於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊上，該彎曲焊接件包含一彎曲部，於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊之間，該彎曲部係平行於該基板彎曲；以及將該彎曲焊接件同時焊接於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊。同樣的，由於該彎曲部呈現結構上的彈性且能容許較大的變形，故該彎曲焊接件能釋放因電極焊接而產生的內部應力，且該彎曲焊接件對後續的封裝壓合作業亦能提供較大的製程裕度。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。
請參閱第1圖，其為根據本發明之一較佳實施例之背電極太陽能電池模組1之俯視圖。背電極太陽能電池模組1包含基板12、複數個太陽能電池單元14、16及複數個彎曲焊接件18；其中，複數個太陽能電池單元14、16以陣列排列的方式形成於基板12上，複數個彎曲焊接件18用以電連接複數個太陽能電池單元14、16。為便於說明，後文僅以複數個太陽能電池單元其中相鄰的兩個太陽能電池單元14、16及複數個彎曲焊接件其中位於太陽能電池單元14、16之間的一個彎曲焊接件18為例說明，關於其他的太陽能電池單元及彎曲焊接件之說明亦同，不另贅述。
如第1圖所示，第一太陽能電池單元14形成於基板12上並包含第一電極焊接墊142，第二太陽能電池單元16形成於基板12上並包含第二電極焊接墊162。彎曲焊接件18包含彎曲部182、第一焊接部184及第二焊接部186。彎曲焊接件18經由第一焊接部184及第二焊接部186分別焊接於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162。彎曲部182位於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162之間且係平行於基板12彎曲，亦即彎曲部182的彎曲延伸方向平行於基板12。藉由彎曲部182可被拉伸、彎曲的特性，彎曲焊接件18內部殘留的應力可被釋放或減緩；同樣地，於後續的壓合封裝作業中，彎曲焊接件18可能因受力而引起的內部應力或結構變形亦可藉由彎曲部182被拉伸或彎曲而被釋放或減緩。因此，彎曲焊接件18能始終保持與太陽能電池單元14、16的電連接，並且太陽能電池單元14、16能避免受到彎曲焊接件18的拉扯而造成破片的問題。於本實施例中，彎曲部182呈S形，但本發明不以此為限；於實作上，彎曲部182亦可呈C形(如第2圖中彎曲部182a)、折線形(如第3圖中彎曲部182b)、非直線形(如第4圖中彎曲部182c)或其他可承受拉伸或彎曲的結構形狀。
關於彎曲焊接件18與第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162連接結構，請參閱第5圖，其為背電極太陽能電池模組1之剖面圖。於本實施例中，彎曲焊接件18包含第一凹部1842及第二凹部1862，分別對應第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162。第一太陽能電池單元14包含第一錫球144於第一電極焊接墊142上，第二太陽能電池單元16包含第二錫球164於第二電極焊接墊162上；其中，第一凹部1842及第二凹部1862對第一錫球144及第二錫球164具有定位作用，便於彎曲焊接件18準確放置，第一錫球144及第二錫球164分別熔接於第一凹部1842及第二凹部1862內，使得彎曲焊接件18與第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162焊接。補充說明的是，第5圖顯示之錫球144、164為熔融後之情形，於一般實作上，於焊接前，錫球144、164略呈球面，但本發明不以此為限。另外，一般錫球144、164主要使用錫合金製作，為增加彎曲焊接件18的可焊性，彎曲焊接件18可為披覆錫合金之金屬帶；其中錫合金可為錫鉛、錫銀、錫銀銅或其他適於焊接之合金。再補充說明的是，原則上金屬帶之披覆層材質與錫球144、164材質相同或易於互溶或反應即可；又，若金屬帶能與錫球144、164反應(例如形成介面層)，則披覆層可省略。另外，於實作上，凹部1842、1862可利用衝壓製程形成，於彎曲焊接件18上相對凹部1842、1862之表面不以完全平整為限。
前述彎曲焊接件18雖利用凹部1842、1862來容置錫球144、164，但本發明不以此為限。請參閱第6圖，其為根據另一實施例之背電極太陽能電池模組2之剖面圖。背電極太陽能電池模組2與背電極太陽能電池模組1不同之處主要在於背電極太陽能電池模組2之彎曲焊接件19包含第一通孔1844及第二通孔1864，分別對應第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162，以分別取代彎曲焊接件18之第一凹部1842及第二凹部1862。於實作上，通孔1844、1864亦可利用衝壓製程形成。同樣地，第一錫球144及第二錫球164分別熔接於第一通孔1844及第二通孔1864內，使得彎曲焊接件19與第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162焊接。補充說明的是，控制好錫球144、164的量可避免融熔的錫溢出通孔1844、1864。關於彎曲焊接件19之其他說明可參閱前述關於彎曲焊接件18之說明，不再贅述。
一般而言，背電極太陽能電池模組通常包含保護結構。請參閱第7圖，其為根據本發明之另一實施例之背電極太陽能電池模組3之剖面圖。背電極太陽能電池模組3比背電極太陽能電池模組1更包含背板20及玻璃22。背電極太陽能電池模組3以封裝熱熔膠膜24設置於背板20與太陽能電池單元14、16之間以使背板20與太陽能電池單元14、16黏接。背電極太陽能電池模組3以另一封裝熱熔膠膜26設置於玻璃22與基板12之間以使玻璃22與基板12黏接。前述黏接可藉由壓合封裝作業完成，其中封裝熱熔膠膜24、26可由乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)或其他高分子熱熔膠製成。於本實施例中，基板12與玻璃22均可透光，玻璃22可保護背電極太陽能電池模組3之受光面；背板20可作為背電極太陽能電池模組3之結構支撐。
請參閱第8圖，其為根據本發明之用於背電極太陽能電池模組之電極焊接方法之流程圖。為便於說明，下文將以前述各實施例中背電極太陽能電池模組1、2、3之結構為例說明，關於各構件之說明，請參閱前文，不再贅述。本發明之電極焊接方法首先準備基板12及形成於基板12上之第一太陽能電池單元14及第二太陽能電池單元16，第一太陽能電池單元14包含第一電極焊接墊142，第二太陽能電池單元16包含第二電極焊接墊162，如步驟S100所示；然後將彎曲焊接件18或19放置於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162上，彎曲焊接件18或19包含彎曲部182，於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162之間，彎曲部182係平行於基板12彎曲，如步驟S120所示；接著將彎曲焊接件18或19焊接於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162，如步驟S140所示。
關於彎曲焊接件18之焊接作業細部說明請參閱第9圖，其為根據本發明之一實施例之電極焊接方法之流程圖，此流程圖係基於第8圖之流程圖，故下文主要就不同之處進行說明，其餘說明請參閱前述流程圖之說明。本發明之電極焊接方法之步驟S120可由下列步驟實施。該電極焊接方法形成第一錫球144於第一電極焊接墊142上及第二錫球164於第二電極焊接墊162上，如步驟S122所示，其完成後之剖面圖如第10圖所示；接著藉由第一凹部1842及第二凹部1862分別容置第一錫球144及第二錫球164以將彎曲焊接件18同時放置於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162上，如步驟S124所示，其完成後之剖面圖如第11圖所示。
此外，本發明之電極焊接方法之步驟S140可由下列步驟實施。該電極焊接方法將封裝熱熔膠膜24覆蓋第一太陽能電池單元14、第二太陽能電池單元16及彎曲焊接件18，如步驟S142所示；將背板20設置於封裝熱熔膠膜24上，如步驟S144。補充說明的是，保護受光面之玻璃22及用以黏接玻璃22之封裝熱熔膠膜26，通常亦一併於前述步驟中設置，其設置完成後之剖面圖如第12圖所示。該電極焊接方法接著對封裝熱熔膠膜24加熱，以使封裝熱熔膠膜24軟化而能將背板20與第一太陽能電池單元14及第二太陽能電池單元16黏接，並使彎曲焊接件18同時焊接於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162，如步驟S146所示；其中第一錫球144及第二錫球164分別熔接於第一凹部1842及第二凹部1862內。當玻璃22一併設置時，封裝熱熔膠膜26亦被加熱以將玻璃22與基板12黏接，其完成後之剖面圖如第7圖所示。
補充說明的是，前述步驟S142~S146可於一壓合機內實施。其中步驟S142、S144可於真空環境下實施，步驟S146於常壓下實施。步驟S146中加熱溫度視封裝熱熔膠膜24、26之材質而定，以EVA而言，加熱溫度約為攝氏150度，但本發明不以此為限。此外，於本實施例中，錫球144、164係選用適當材質製作以使其於前述加熱溫度及承受其他構件(如背板20)施加力量之條件下即可發揮焊接功能，故本發明之電極焊接方法可免去傳統使用串焊機進行的串焊作業，進而避免因串焊作業而造成破片的問題。另外，相較於先前技術，本發明之背電極太陽能電池模組於壓合封裝作業前，彎曲焊接件18尚未固定，故能配合背板20之放置操作做些許的位置調整，進而能減少焊接後於彎曲焊接件18內的殘留應力；又，此殘留應力大部分可藉由彎曲焊接件18的彎曲部182的變形進行釋放，進一步減少殘留應力對電連接及太陽能電池單元14、16結構上的影響。並且，背電極太陽能電池模組於完成後，仍能藉由彎曲焊接件18的彎曲部182減少因後續使用上可能引起的殘留應力，例如操作環境溫差造成的冷縮熱脹、產品組裝時的施力、維修作業等。
再補充說明的是，關於彎曲焊接件19之焊接作業細部說明，其與前述關於彎曲焊接件18之焊接作業細部說明大致相同，故以下主要就不同之處進行說明，其他說明請直接參閱關於前彎曲焊接件18之說明，不另贅述。請參閱第9圖及第6圖，由於彎曲焊接件19以第一通孔1844及一第二通孔1864分別取代彎曲焊接件18之第一凹部1842及第二凹部1862，故於步驟S124中，該電極焊接方法改藉由第一通孔1844及第二通孔1864分別容置第一錫球144及第二錫球164以將彎曲焊接件19放置於第一電極焊接墊142及第二電極焊接墊162上。並且，於步驟S146中，第一錫球144及第二錫球164分別熔接於第一通孔1844及第二通孔1864內。
如前說明，本發明之背電極太陽能電池模組及電極焊接方法利用彎曲的焊接件的彎曲結構以釋放焊接件內部應力，此內部應力無論是因焊接作業引起的應力或是後續製程引起的、抑或是使用上引起的，該彎曲焊接件之彎曲部對此內部應力均具有一定程度上的減緩效果。因此，本發明利用焊接件的彎曲部具有的結構上彈性或可容許的變形以能提供太陽能電池單元間穩定的電連接結構，避免焊接失效或破片問題，並能增加製程參數上的裕度，進一步提昇良率；此外，於產品使用上，彎曲部仍能發揮減緩應力殘留的功能，進而延長產品使用壽命。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1、2、3．．．背電極太陽能電池模組
12．．．基板
14、16．．．太陽能電池單元
18、19．．．彎曲焊接件
20．．．背板
22．．．玻璃
24、26．．．封裝熱熔膠膜
142、162．．．電極焊接墊
144、164．．．錫球
182、182a、182b、182c．．．彎曲部
184、186．．．焊接部
1842、1862．．．凹部
1844、1864．．．通孔
S100、S120~S126、S140~S146．．．實施步驟
第1圖為根據本發明之一較佳實施例之背電極太陽能電池模組之俯視圖。
第2圖為根據一實施例彎曲部呈C形之彎曲焊接件之俯視圖。
第3圖為根據一實施例彎曲部呈折線形之彎曲焊接件之俯視圖。
第4圖為根據一實施例彎曲部呈非直線形之彎曲焊接件之俯視圖。
第5圖為第1圖中背電極太陽能電池模組之剖面圖。
第6圖為根據另一實施例之背電極太陽能電池模組之剖面圖。
第7圖為根據本發明之另一實施例之背電極太陽能電池模組之剖面圖。
第8圖為根據本發明之用於背電極太陽能電池模組之電極焊接方法之流程圖。
第9圖為根據本發明之一實施例之電極焊接方法之流程圖。
第10至第12圖為本發明之背電極太陽能電池模組根據第9圖之流程圖於不同步驟之剖面圖。
1．．．背電極太陽能電池模組
12．．．基板
14、16．．．太陽能電池單元
18．．．彎曲焊接件
142、162．．．電極焊接墊
182．．．彎曲部
184、186．．．焊接部

Claims (13)

  1. 一種背電極太陽能電池模組，包含：一基板；一第一太陽能電池單元，形成於該基板上，該第一太陽能電池單元包含一第一電極焊接墊；一第二太陽能電池單元，形成於該基板上，該第二太陽能電池單元包含一第二電極焊接墊；以及一彎曲焊接件，焊接於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊，該彎曲焊接件包含一彎曲部，於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊之間，該彎曲部係平行於該基板彎曲。
  2. 如請求項1所述之背電極太陽能電池模組，其中該彎曲部呈一S形、一C形、一折線形或一非直線形。
  3. 如請求項1所述之背電極太陽能電池模組，其中該第一太陽能電池單元包含一第一錫球於該第一電極焊接墊上，該第二太陽能電池單元包含一第二錫球於該第二電極焊接墊上，該彎曲焊接件包含一第一凹部及一第二凹部，該第一錫球及該第二錫球分別熔接於該第一凹部及該第二凹部內。
  4. 如請求項1所述之背電極太陽能電池模組，其中該彎曲焊接件為一披覆錫合金之金屬帶。
  5. 如請求項1所述之背電極太陽能電池模組，更包含一封裝熱熔膠膜及一背板，該封裝熱熔膠膜設置於該背板及該第一太陽能電池單元及該第二太陽能電池單元之間並使該背板與該第一太陽能電池單元及該第二太陽能電池單元黏接。
  6. 如請求項1所述之背電極太陽能電池模組，其中該第一太陽能電池單元包含一第一錫球於該第一電極焊接墊上，該第二太陽能電池單元包含一第二錫球於該第二電極焊接墊上，該彎曲焊接件包含一第一通孔及一第二通孔，該第一錫球及該第二錫球分別熔接於該第一通孔及該第二通孔內。
  7. 一種用於背電極太陽能電池模組之電極焊接方法，包含下列步驟：(a)　準備一基板及形成於該基板上之一第一太陽能電池單元及一第二太陽能電池單元，該第一太陽能電池單元包含一第一電極焊接墊，該第二太陽能電池單元包含一第二電極焊接墊；(b)　將一彎曲焊接件放置於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊上，該彎曲焊接件包含一彎曲部，於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊之間，該彎曲部係平行於該基板彎曲；以及(c)　將該彎曲焊接件焊接於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊。
  8. 如請求項7所述之電極焊接方法，其中該彎曲焊接件包含一第一凹部及一第二凹部，步驟(b)由下列步驟實施：(b1)　形成一第一錫球於該第一電極焊接墊上及一第二錫球於該第二電極焊接墊上；以及(b2)　藉由該第一凹部及該第二凹部分別容置該第一錫球及該第二錫球以將該彎曲焊接件同時放置於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊上。
  9. 如請求項8所述之電極焊接方法，其中於步驟(c)中，該第一錫球及該第二錫球分別熔接於該第一凹部及該第二凹部內。
  10. 如請求項7所述之電極焊接方法，其中步驟(c)由下列步驟實施：(c1)　將一封裝熱熔膠膜覆蓋該第一太陽能電池單元、該第二太陽能電池單元及該彎曲焊接件；(c2)　將一背板設置於該封裝熱熔膠膜上；以及(c3)　對該封裝熱熔膠膜加熱，以使該封裝熱熔膠膜將該背板與該第一太陽能電池單元及該第二太陽能電池單元黏接，並使該彎曲焊接件同時焊接於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊。
  11. 如請求項10所述之電極焊接方法，其中該封裝熱熔膠膜係乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)製成，步驟(c1)及步驟(c2)係於真空環境下實施，步驟(c3)係於常壓下實施。
  12. 如請求項7所述之電極焊接方法，其中該彎曲焊接件包含一第一通孔及一第二通孔，步驟(b)由下列步驟實施：(b1)　形成一第一錫球於該第一電極焊接墊上及一第二錫球於該第二電極焊接墊上：以及(b2)　藉由該第一通孔及該第二通孔分別容置該第一錫球及該第二錫球以將該彎曲焊接件同時放置於該第一電極焊接墊及該第二電極焊接墊上。
  13. 如請求項12所述之電極焊接方法，其中於步驟(c)中，該第一錫球及該第二錫球分別熔接於該第一通孔及該第二通孔內。
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