TW201709542A - 光伏模組及用來互連光伏電池以產出該模組的方法 - Google Patents
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Abstract
本發明有關於包含至少兩個光伏電池的光伏模組，其中兩個相鄰電池用由導電配線組成的一片體連接，該等導電配線電氣連接配置於在一第一電池中被稱為正面之一第一主面上的一接觸結構與配置於在該第二電池中與該第一面相反被稱為背面之一第二主面上的一接觸結構，該等配線經由一支承膜至少局部互相固定，其特徵在於：該等導電配線有小於或等於175微米的一直徑，以及一第一保護膜插在該等導電配線與該第一電池之該正面的一邊緣之間，以及一第二保護膜插在該等配線與該第二電池之該背面的一邊緣之間。
Description
本發明有關於光伏模組及用來互連光伏電池以產出該模組的方法。
光伏的發展正在迅速擴張。
在矽基電池的領域已有讓良率大幅提高的重大進展。另一方面，由數個電氣互連光伏電池構成的光伏模組顯示進展較少。
在當前所上產出的模組中，光伏電池經由銅緞帶(通常，寬1.5毫米及0.20至0.25毫米厚的3條銅緞帶用於邊長156毫米的電池)互連。對於這些156毫米的電池，最常用的模組格式是每模組有10個電池排成6排的60個電池，所有這些電池呈串聯。因此，模組的電壓約為單位電池的60倍。在一電池有0.65V的開路電壓(Voc)下，模組因而得到有約39伏特的電壓Voc。由模組產生的電流大約對應至各單位電池所產生的電流(受限於模組中最後一個執行電池的電流)。電池生產的進展意謂著在模組中循環的電流高於9A。
此電流經由互連件由一電池循環至另一個。為此
目的，電池經金屬化成通常可以包含有狹窄寬度(一般小於100微米)之多個金屬集極指狀物(一般有60至100支指狀物)和垂直於該等指狀物有寬廣寬度(常約為1.5毫米)之匯流排(一般每156毫米電池有3條匯流排)的H形圖案形成接觸結構。增加銅緞帶的橫截面允許限制電池之間的電阻損耗但是由於銅矽脹差(differential expansion)而產生可能降低模組可靠性的機械應力。增加電池上的緞帶(及匯流排)數，例如至3至4條，允許限制電阻損耗但是增加用來生產這些互連件之設備的複雜度及成本。
在光伏安裝層次，與模組所產生之強電流關聯的電阻損耗也存在於在模組之間的互連件，以致於需要使用能連接模組的大銅橫截面，這證明成本會特別高。
最後，每個模組可使用40V以下的事實也帶來負面影響。
基於這些理由，聚焦於所謂的「高電壓」模組會有優勢，亦即，直接產生明顯高於習知模組的電壓，例如高於使用於電網的電壓，特別是高於300V。
在此方面，藉由以習知方式生產156毫米矽基板但是切割其中數個電池，利用當今電池技術有可能增加光伏模組的電壓。這樣做，金屬化圖案必須適合以防止切割區金屬化，特別是，如果是藉由劈開由雷射形成的凹槽來分離電池的話。
例如，藉由在兩個方向將156x156毫米矽基板劈3刀，有可能得到9個有52x52毫米格式的電池。藉由使模組中的電池隔開2.5毫米，因而變成有可能配置17x29=493個
有52x52毫米格式的電池，而不是6x10=60個有156x156毫米格式的電池，從而使模組的電壓提高超過300V。
如果還想要更高的電壓，有可能例如在兩邊有156毫米的矽基板中形成4x4=16個電池，使得有可能以串聯方式安置23x38=874個有格式39x39毫米的電池，而提高電壓以超過500V。
因此，藉由形成有其他尺寸的電池，特別是有矩形格式者，有可能調整所欲電壓。
如以上所解釋的，一般用來連接模組內電池的互連件技術是焊接銅緞帶。對於邊長156毫米在一方向被切割成3或4個電池的矽基板，每個寬度減少的電池將只需要單一緞帶。不過，由於電池的尺寸在兩個方向減少，自其取得的電流不是3或4倍弱於而是9或16倍弱於從邊長156毫米之電池取得的電流。這允許大幅減少緞帶寬度。如果有可能減少緞帶的厚度，最好使用較窄的銅緞帶以減少陰影(shading)。不過，最小緞帶寬度限於約0.8毫米，第一是因為較窄緞帶缺少可用性，第二是因為較窄緞帶的焊接在緞帶對齊、可焊性及黏性上變複雜。
因此，習知緞帶互連件技術相當不適合用於高電壓光伏模組。
可設想用在電池正面與毗鄰電池背面之間延伸由數條導電配線(含銅)組成的片體取代銅緞帶，這允許顯著減少使用於電池互連配線的銅橫截面。
已描述兩面有金屬化的不同配線互連件設計，例如Meyer Burger Technology AG[1]公司的SmartWire
Connection Technology TM(SWCT)，或Schmid[2]公司的Multi Busbar ConnectorTM(MBB)。
在SWCT解決方案中，導電配線以片體的方式配置成它們可在其內用支承膜固定在一起；該等配線塗上熔化溫度低於150℃的合金，使得在模組的疊層步驟有可能以約150-160℃進行焊接配線；邊長156毫米的電池因此用直徑200或300微米的18至38條配線互連。
在MBB解決方案中，邊長156毫米的電池用長250或300微米的15條獨立(未連結)配線互連；該等配線塗上熔化溫度高於170℃且需要在配線與集極指狀物之各個接觸點以高於200℃之溫度焊接的合金。
圖1圖示兩個光伏電池使用上述SWCT技術互連的方塊圖。
光伏電池1及2為主面上各自有由多個金屬指狀物10、11形成之接觸結構20、21的兩個雙面電池。照慣例，在本說明中，「正面」(電池1以1A表示，電池2以2A表示)意指暴露於太陽輻射的側面，以及「背面」(電池1以1B表示，電池2以2B表示)意指與正面相反的側面。
用由多條導電配線3組成的片體30得到電池1及2的電氣互連，該等配線用支承膜中交替地配置於該等配線上面及下面的部份固定在一起。更特別的是，該配線片體有配置於配線上意欲焊接於電池1之接觸結構10上的支承膜第一部份40以及配置於配線下面意欲焊接於電池2之接觸結構21上的支承膜第二部份41。換言之，配置支承膜各個部份40、41的配線3側面與配線將會焊接於其上的接觸結
構10、21相反，以便不阻礙配線與接觸結構之電氣連接的建立。
兩個部份40、41不相鄰而是隔開一段選定距離d使得支承膜部份40、41各自面向該等電池的側面1A、2B以及遠離各個電池的邊緣1C、2C。此解決方案容易實作以及支承膜的定位不需要高度精確。
如以上所解釋的，減少各個光伏電池所產生的電流密度允許減少各個該等導電配線的橫截面。不過，這種減少導致兩個問題：第一是脆弱的配線產生斷線的風險，第二是難以焊接如此薄的配線。
因此，本發明的目標之一是藉由設計一種互連系統使得「高電壓」光伏模組的製造成為有可能，該互連系統適合意欲由此類模組產生的電流以及能夠克服前述缺點。
根據本發明，提出一種光伏模組，其係包含：至少兩個光伏電池，其中兩個相鄰電池用由導電配線組成的一片體連接，該等導電配線電氣連接配置於在一第一電池中被稱為正面之一第一主面上的一接觸結構與配置於在該第二電池中與該第一面相反被稱為背面之一第二主面上的一接觸結構，該等配線經由一支承膜至少局部互相固定，其特徵在於：該等導電配線有小於或等於175微米的一直徑，以及一第一保護膜插在該等導電配線與該第一電池之該正面的一邊緣之間，以及一第二保護膜插在該等配線與該第二電池之該背面的一邊緣之間。
根據不具限定性的其他有利單獨或組合特性：- 該第一保護膜為該支承膜的一第一部份，以及相對於該第一部份，該第二保護膜為該支承膜位於該配線片體之背面上的一第二部份；- 支承膜的該第一及該第二部份各自在該配線片體的一面上位於在各電池之邊緣(1C，2C)兩旁延伸的一區域中；- 該支承膜包含延伸遠到該第一電池之該邊緣的一第一部份以及遠離該第一電池之該正面之該邊緣地延伸的一第二部份，以及支承膜的一附加部份插在該等配線與該第二電池之該背面的該邊緣之間；- 該支承膜包含各自面向該電池正面及該電池背面地單獨延伸的兩個部份，以及支承膜的兩個附加部份各自插在該等配線與該第一電池之該正面的該邊緣之間以及插在該等配線與該第二電池之該背面的該邊緣之間；- 配置於各電池之該正面上的該接觸結構包含多個金屬指狀物；- 該第一保護膜在該第一電池之該正面上延伸一段距離，該距離短於該第一電池之該正面之該邊緣與最靠近該邊緣之該金屬指狀物的距離；- 該等金屬指狀物在沒有有機組份的銀膏中；- 該等光伏電池為同質接面電池；- 該等光伏電池為雙面電池，配置於各電池之該背面上的該接觸結構包含多個金屬指狀物；- 該第二保護膜在該第二電池之該背面上延伸一段距離，該距離短於該第二電池之該背面的該邊緣與最靠近該
邊緣之該金屬指狀物的距離；- 該第二保護膜在該第二電池之該背面上延伸一段距離，該距離長於該第二電池之該背面的該邊緣與最靠近該邊緣之該金屬指狀物的距離，使得該第二保護膜至少電氣隔離最靠近該邊緣的該金屬指狀物與該等配線，以及配置於該電池之該背面上的該接觸結構包含垂直於該等金屬指狀物的數個導電元件以使被該保護膜電氣隔離的該(等)指狀物電氣連接至未被該第二保護膜隔離的至少一指狀物；- 該等光伏電池為單面電池，配置於該電池之該背面上的該接觸結構包含一金屬層；- 兩個相鄰互連配線的距離小於或等於20毫米，小於10毫米為較佳；- 該等光伏電池有長度小於或等於52毫米的至少一面，小於或等於39毫米為較佳；- 該支承膜在有黏性的有機材料中；- 該支承膜的厚度小於100微米，小於或等於50微米為較佳；- 兩個相鄰電池的距離小於2毫米，小於1毫米為較佳；- 該等導電配線的直徑小於或等於150微米，小於或等於100微米為較佳，小於或等於50微米更佳；- 模組之導電配線的累積橫截面與各電池之寬度的比率小於0.035平方毫米/厘米，小於0.02平方毫米/厘米為較佳。
另一主題關於一種互連光伏電池以產出該模組的方法。
該方法包含下列步驟：- 提供由導電配線組成的一片體，該等導電配線經由一支承膜至少局部互相固定；- 電氣連接該等配線與配置於一第一電池中被稱為正面之一第一主面上的一接觸結構；- 電氣連接該等配線與配置於與該第一電池毗鄰之一第二電池中與該第一面相反被稱為背面之一第二主面上的一接觸結構；該方法的特徵在於：該等配線有小於或等於175微米的一直徑，以及在定位該配線片體之前或期間，一第一保護膜插在該等導電配線與第一電池之該正面的該邊緣之間，以及一第二保護膜插在該等配線與該第二電池之該背面的該邊緣之間。
1、2‧‧‧雙面電池
1'、2'‧‧‧單面電池
1A‧‧‧第一主面/正面
1B‧‧‧背面
1C、2C‧‧‧邊緣
2A‧‧‧正面
2B‧‧‧第二主面/背面
3‧‧‧導電配線
10、11‧‧‧金屬指狀物
20、21‧‧‧接觸結構
30‧‧‧片體
40‧‧‧第一部份
41‧‧‧第二部份
42‧‧‧附加部份
d、d1、d2‧‧‧距離
由以下參考附圖的詳細說明可明白本發明的其他特性及優點。
- 圖1的橫截面圖及俯視圖圖示根據已知技術之兩個光伏電池的互連以及由互連配線組成的片體；- 圖2的橫截面圖及俯視圖根據本發明之一具體實施例圖示有同質接面之兩個雙面光伏電池的互連以及由互連配線組成的片體；- 圖3的橫截面圖及俯視圖根據本發明另一具體實施例圖示有同質接面之兩個雙面光伏電池的互連以及由互連配線組成的片體；- 圖4的橫截面圖及俯視圖根據本發明之一具體實施
例圖示有同質接面之兩個單面光伏電池的互連以及由互連配線組成的片體。
本發明提議使用比傳統使用於互連光伏電池者更薄的導電配線，亦即，有小於或等於175微米的直徑。
該等導電配線的形式為片體，其中該等配線經由支承膜固定在一起。以下詳述支承膜相對於配線的配置以及該支承膜的類型。
該等導電配線通常為塗上熔化溫度低於150℃之(例如，銦基)合金的銅配線。典型塗層包含熔點約有120℃厚、約10微米的錫銦合金。
就給定光伏電池技術而言，有減少表面積專用於高電壓的電池會輸送約35至40mA/平方厘米的相同電流密度。這意謂，對於有同樣金屬化的接觸結構，在集極指狀物中會循環相同的電流，不論是標準電池還是高電壓電池。不過，金屬化所需的銀為在矽基板之後的最高成本項目。減少互連件之間的距離會減少集極指狀物的長度以及允許印刷較窄的橫截面。使用取代緞帶的極薄配線可避免產生較大陰影。
電池及光伏模組的效率滿足以下公式：Eff=Isc(短路電流)xVoc(開路電壓)xFF(「填充因子」，表示電阻損耗總和的參數)。
已實驗研究過，為了得到不受限於電阻的互連件(轉化為在電池的填充因子與模組的填充因子之間的損耗很少)必須使用15或18條300微米銅配線(FF的損耗在直徑
200或250微米下顯著)或使用30條以上的配線，特別是直徑200微米的銅配線，其對應至約1.2平方毫米的總銅橫截面(18條300微米配線為1.27平方毫米，36條直徑200微米配線為1.13平方毫米)。
如先前所述，小尺寸電池產生弱很多的電流，特別是39x39毫米電池比156x156毫米電池弱16倍。然而，由互連引起之電阻損耗所耗散的功率與電流強度的平方成正比(P=RxI2)，因此在給定實施例中，電阻損耗再除以256。這意謂0.0047平方毫米的總銅配線橫截面對於邊長39毫米的電池是足夠的(1.2/16=0.0047)。然而，直徑100微米配線的橫截面為0.0050平方毫米，50微米配線的為0.0020平方毫米，以及30微米配線的為0.0007平方毫米，這意指100微米的配線或3條50微米配線或7條30微米配線應該足以互連39x39毫米電池而在互連件中不會誘發顯著的電阻損耗。在這3個情形下，相較於使用矩形橫截面之銅緞帶的互連件，陰影大量減少，尤其是使用於模組之圓形配線的陰影由於與圓形橫截面有關的反射而減少30%。
使用0.0049平方毫米的銅橫截面於39x39毫米電池上允許得到FF模組；藉由加倍此橫截面，亦即，0.01平方毫米，在模組中會得到優異的FF。因此，為了互連與156毫米(常見電池寬度)之累積電池寬度等價由寬度39毫米電池組成的4排橫列，藉由只使用0.04平方毫米的銅橫截面，有可能得到有優異FF的模組，亦即，比用於習知模組的二分之一更少而且有更好的FF。因此，藉由定義比率R=互連配線的累積橫截面/各電池的寬度，使用用3條1.5x0.2=0.9
平方毫米之緞帶互連之習知電池(156x156電池)的模組的比率R=0.057平方毫米/厘米(0.9平方毫米/15.6厘米)會變成由用直徑100微米之配線互連之4排39x39毫米電池形成的模組的R=0.026平方毫米/厘米(0.4平方毫米/(4x3.9厘米)。用直徑小於100微米的配線，甚至會得到R小於0.2平方毫米/厘米的比率。
如果每一電池使用單一配線，必須提供傳送生成電流通過相當長距離(電池的1/2寬度用於在中央的互連，亦即，39x39毫米電池要19毫米)的集極指狀物，然而在選擇較多條配線，會有與陰影有關的輕微損耗，但是可形成有較小橫截面的集極指狀物，藉此得到比較不貴的電池，因為需要較少銀膏。有利地選擇互連配線數以在相鄰互連配線之間得到小於20毫米的集極指狀物長度，小於10毫米為較佳，小於5毫米更佳。
當銅配線塗上昂貴焊接合金時，這在使用SWCT技術的配線(配線塗上約數十微米厚的銦基合金)確有其事，減少配線橫截面對於互連成本有另一主要衝擊。就給定合金厚度而言，合金的數量與配線直徑成正比，因此藉由將直徑200微米配線改成直徑100微米配線，可預期合金成本減半，以及改成直徑50微米或更少的配線甚至減少更多。
因此，根據本發明之一較佳具體實施例，互連配線數大於1以及該等配線的直徑小於或等於100微米。
再者，相較於緞帶互連件或相較於如SWCT及MBB技術所用使用直徑200微米配線的互連件，使用150微
米或更少的配線提供另一優勢。這些極細配線極有撓性，而且當它們從電池的正面轉到毗鄰電池的背面時，在電池邊緣上不產生任何應力。這使得電池在模組內有可能更靠近，能夠設想小於或等於1毫米的電池間距離，然而習知銅緞帶必須提供3至5毫米的距離，其剛性多很多才能防止在焊接或者是熱循環期間在電池邊緣上開始裂開。
有緊密隔開光伏電池的模組允許生產有更好效能的模組，因為它們每單位表面積展現更多功率。
與使用極細配線有關的問題之一是配線在電池邊緣上斷裂的風險，有可能是在形成互連件時，但是更特別的是，通過隨著模組經受溫度而改變的剪力，溫度的變化轉化為由涉及材料之脹差引起的應力，尤其是基板(膨脹很少的矽)與互連件(膨脹很大的銅)。
避免此陷阱可藉由在該等配線與各電池邊緣之間插置保護膜保護可能與其有關的導電配線。
特別有利的方式是，保護膜為用來連結配線以形成配線片體之支承膜的一部份且經適當地定位成可插在配線與基板的尖銳邊緣之間。
替換地，直接沉積保護膜於電池本身上以覆蓋基板的邊緣。該保護膜則可為有機黏合膜或有機膏。
該支承膜對太陽輻射是透明的且電氣絕緣。
特別有利的方式是，該支承膜在周遭溫度及/或在加熱時有黏性。
該支承膜由有機材料形成是有利的，例如聚乙烯，視需要可與黏著層關聯，特別是低密度聚乙烯(LDPE)，
但是適用其他有機材料，例如聚偏二氟乙烯(PVDF)或壓克力。
該支承膜極薄為較佳，亦即，通常有小於100微米的厚度，小於50微米為較佳。
支承膜插在配線與各電池邊緣之間的部份在該邊緣的兩旁防止配線與電池邊緣直接接觸從而最小化在形成互連件時及/或在整個使用過程中經受熱循環時的剪力風險。
再者，直徑小於150微米的配線有極低熱質量因而使用習知方法難以焊接，集極指狀物與配線的接觸面極小。
因此，熟諳此藝者會避免使用習知焊接法，例如在MBB解決方案中，它的持續時間(僅僅數秒)不足以讓配線良好地黏著於集極指狀物上，且更多會選擇利用模組疊層步驟，它連結金屬化與配線的時間比較久(數分鐘)。特別有利的方式是，選擇其中接觸結構由所謂高溫膏形成的光伏電池，亦即，以700℃以上烘烤的銀基油墨，其中經由燒結已燒掉有機組份而且銀已稠化；金屬化為可進行實際焊接於其上的密致金屬，甚至使得與細配線有可能極好地黏合。同質接面電池通常就是這樣。如果使用有有所謂低溫膏的電池，例如異質接面電池，亦即，膏經受溫度低於300℃的熱處理，其中有機組份繼續存在而且銀經由燒結並沒有真正稠化，以高於配線塗層合金之熔點進行的疊層步驟比實際焊接更多地轉化為接觸點經由擴散的凝固，因而為較不結實的集極指狀物/配線連接，尤其是在導體較薄的時
候。
圖2根據本發明之一具體實施例圖示互連件的方塊圖。
在此實施例中，電池1及2為主面上各自有由多個金屬指狀物10、11形成之接觸結構20、21的雙面光伏電池。用由多條導電配線3形成的片體30得到電池1、2的電氣互連，該等配線用支承膜中交替地配置於該等配線上面及下面的部份固定在一起。該支承膜有配置於配線上意欲焊接於電池1之接觸結構上的第一部份40以及配置於電池2之接觸結構之配線下面的第二部份41。換言之，配置支承膜各個部份的配線30側面與配線將會焊接於其上的接觸結構10、21相反。
再者，支承膜的部份40延伸遠到電池2之背面2B的邊緣2C，且在該背面2B上延伸從邊緣開始的一段距離d2。距離d2有利地短於邊緣2C與最靠近該邊緣之金屬化指狀物21的距離，使得部份40不妨礙配線與該指狀物21的電氣連接。通常可認為距離d2在0.5至1.5毫米之間。
同樣，支承膜的部份41延伸遠到電池1之正面1A的邊緣1C，且在該正面1A上延伸從邊緣開始的一段距離d1。距離d1有利地短於邊緣1C與最靠近該邊緣之金屬化指狀物10的距離，使得部份41不妨礙配線與該指狀物10的電氣連接。通常可認為距離d1在0.5至1.5毫米之間。
因此，在最靠近電池1正面1A之邊緣1C的金屬指狀物10與最靠近電池2背面2B之邊緣2C的金屬指狀物21之間，有配線片體的一部份，其中用支承膜的部份40覆蓋配
線的一側面以及用支承膜的部份41覆蓋反面。
圖3的方塊圖根據本發明另一具體實施例圖示也應用於雙面光伏電池的互連件。與圖2同類型的元件用相同的元件符號表示且不再詳述。
如同圖2，支承膜的部份40延伸遠到電池2之背面2B的邊緣2C，以及在該背面2B上從該邊緣延伸一段距離d2。距離d2有利地短於邊緣2C與最靠近該邊緣之金屬化指狀物21的距離，使得部份40不妨礙配線與該指狀物21的電氣連接。通常可認為距離d2在0.5至1.5毫米之間。否則，電池的金屬化必須包含垂直於集極指狀物的額外導體(未圖示)用於電氣連接會被部份40隔離的該或該等指狀物。
在具體實施例的此一變體中，支承膜的部份41遠離電池2之背面2B的邊緣2C地平放。另一方面，為了保護配線3免受害於電池1正面之邊緣1C上的剪力，支承膜的一額外部份42插在配線與邊緣1C之間。部份42在正面1A上從該邊緣延伸一段距離d1。距離d1有利地短於邊緣1C與最靠近該邊緣之金屬化指狀物10的距離使得該部份42不妨礙配線與該指狀物10的電氣連接。通常可認為距離d1在0.5至1.5毫米之間。如上述，另一個選擇是不把保護膜的此部份42放在配線片體上而是直接放在電池1上，不論它是覆蓋基板之尖銳邊緣的有機黏合膜還是有機膏。
儘管未圖解說明其他的變體，本發明顯然也涵蓋下列情形：- 支承膜的部份41延伸遠到電池1的邊緣1C，部份40遠離電池1之正面的邊緣1C地平放以及保護膜(有可能為支
承膜的附加部份)插在配線與電池2之背面2B的邊緣2C之間以保護配線免受害於該邊緣上的剪力；- 部份40及41各自面向電池1的正面1A及電池2的背面2B地單獨延伸，以及兩個保護膜(有可能為支承膜的附加部份)各自插在配線與電池1之正面1A的邊緣1C之間以及插在配線與電池2之背面2B的邊緣2C之間。
再者，膜部份40、41不一定面向各個電池之主面的整個表面地延伸。
圖4的方塊圖圖示有同質接面之兩個單面電池1’、2’的互連件。相較於圖2及圖3的雙面電池1、2，在背面1B、2B上的電池1’及2’有由金屬層(例如，鋁層)形成的接觸結構11、21。
支承膜的部份40延伸遠到電池2’之背面2B的邊緣2C且在該背面2B上從該邊緣延伸一段距離d2。距離d2通常等於0.5毫米或更長。
支承膜的部份41遠離電池2’之背面的邊緣2C地平放。為了保護配線3免受害於電池1’正面邊緣1C上的剪力，支承膜的額外部份42插在配線與邊緣1C之間。部份42在正面1A上從該邊緣延伸一段距離d1。距離d1有利地短於邊緣1C與最靠近該邊緣之金屬化指狀物10的距離，使得該部份42不妨礙配線與該指狀物10的電氣連接。通常可認為距離d1在0.5至1.5毫米之間。
為了生產本發明光伏模組，實行以下步驟：- 提供由直徑小於175微米之導電配線組成的片體，該等導電配線至少局部經由該支承膜互相固定；
- 電氣連接該等配線與配置於第一電池之正面上的接觸結構；- 電氣連接該等配線與配置於與第一電池毗鄰之第二電池之背面上的接觸結構，該配線片體經定位成至少支承膜的第一部份插在導電配線與第一電池之正面的邊緣之間以及支承膜的第二部份插在該等配線與第二電池之背面的邊緣之間。
當保護膜不為支承膜連結至配線片體而是直接沉積至電池邊緣的部份時，在形成配線與電池之接觸結構的電氣連接之前，執行此一保護膜定位步驟。
如果支承膜為黏性物，它黏著至電池的表面從而保持在位置上直到模組的疊層。
在疊層模組時進行電氣連接是有利的。疊層本身為習知製程，因此在此不予詳述。此步驟包含囊封電池和互連配線於囊封材料中以及疊層此總成於兩個玻璃板之間或於形成模組正面的玻璃板與用於模組背面的聚合物板之間(取決於模組是單面還是雙面，該聚合物可透明或不透明)。疊層以高於配線塗層合金之熔化溫度的溫度進行且持續夠長的時間以致能合金熔化和保證與接觸結構有良好的黏合。
[1] Brochure “SmartWire Connection Technology”, October 2014, http://www.meyerburger.com/en/products-systems/technologies/photovoltaic/swct/
[2] Press release “SCHMID Presents Multi Busbar Connector Prototype at PVSEC”, 19 September 2012, http://www.schmid-group.com/en/press-news/a103/schmid-presents-multi-busbar-connector-at-pvsec.html
1、2‧‧‧雙面電池
1A‧‧‧第一主面/正面
1B‧‧‧背面
1C、2C‧‧‧邊緣
2A‧‧‧正面
2B‧‧‧第二主面/背面
3‧‧‧導電配線
10、11‧‧‧金屬指狀物
20、21‧‧‧接觸結構
40‧‧‧第一部份
41‧‧‧第二部份
d1、d2‧‧‧距離
Claims (21)
- 一種包含至少兩個光伏電池的光伏模組，其中兩個相鄰電池用由導電配線組成的一配線片體連接，該等導電配線與配置於在一第一電池中被稱為正面之一第一主面上的一接觸結構電氣連接，並與配置於在該第二電池中與該第一主面相反、被稱為背面之一第二主面上的一接觸結構電氣連接，該等導電配線經由一支承膜至少局部地互相固定，其特徵在於：該等導電配線有小於或等於175微米的一直徑；以及一第一保護膜係插在該等導電配線與該第一電池之該正面的一邊緣之間，以及一第二保護膜係插在該等導電配線與該第二電池之該背面的一邊緣之間。
- 如請求項1所述之模組，其特徵在於：該第一保護膜為該支承膜的一第一部份，以及該第二保護膜為該支承膜的一第二部份，而第二部份係定位在該配線片體中之相對於該第一部份的另一側上。
- 如請求項2所述之模組，其特徵在於：該支承膜的該等第一及第二部份在一區域中係定位在該配線片體的各面上，而該區域在各電池之邊緣的一旁延伸。
- 如請求項1所述之模組，其特徵在於：該支承膜包含一延伸遠到該第一電池之該邊緣的第一部份以及一遠離該第一電池之該正面之該邊緣地延伸的第二部份；以及該支承膜的一附加部份係插在該等導電配線與該第 二電池之該背面的該邊緣之間。
- 如請求項1所述之模組，其特徵在於：該支承膜包含兩個部份而其各自單獨面向該第一電池之該正面與該第二電池之該背面；以及該支承膜的兩個附加部份係各自插在該等導電配線與該第一電池之該正面的該邊緣之間、以及插在該等導電配線與該第二電池之該背面的該邊緣之間。
- 如請求項1至5中之任一項所述的模組，其特徵在於：配置於各電池之該正面上的接觸結構包含多個金屬指狀物。
- 如請求項6所述之模組，其特徵在於：該第一保護膜在該第一電池之該正面上延伸一段距離，該距離短於該第一電池之該正面的該邊緣與最靠近該邊緣之金屬指狀物之間的距離。
- 如請求項6或7中之任一項所述的模組，其特徵在於：該等金屬指狀物在沒有有機組份的銀膏中。
- 如請求項1至8中之任一項所述的模組，其特徵在於：該等光伏電池為同質接面電池。
- 如請求項1至8中之任一項所述的模組，其特徵在於：該等光伏電池為雙面電池，配置於各電池之該背面上的接觸結構包含多個金屬指狀物。
- 如請求項10所述之模組，其特徵在於：該第二保護膜在該第二電池之該背面上延伸一段距離，該距離短於該第二電池之該背面的該邊緣與最靠近該邊緣之金屬 指狀物之間的距離。
- 如請求項10所述之模組，其特徵在於：該第二保護膜在該第二電池之該背面上延伸一段距離，該距離長於該第二電池之該背面的該邊緣與最靠近該邊緣之金屬指狀物之間的距離，使得該第二保護膜至少電氣隔離最靠近該邊緣的該金屬指狀物與該等導電配線；以及配置於該第二電池之該背面上的該接觸結構包含數個垂直於該等金屬指狀物的導電元件，以使被該保護膜電氣隔離的該(等)指狀物電氣連接至未被該第二保護膜隔離的至少一指狀物。
- 如請求項1至9中之任一項所述的模組，其特徵在於：該等光伏電池為單面電池，配置於該電池之該背面上的接觸結構包含一金屬層。
- 如請求項1至13中之任一項所述的模組，其特徵在於：兩個相鄰互連配線的距離小於或等於20毫米，小於10毫米為較佳。
- 如請求項1至14中之任一項所述的模組，其特徵在於：該等光伏電池至少有一面其長度小於或等於52毫米，小於或等於39毫米為較佳。
- 如請求項1至15中之任一項所述的模組，其特徵在於：該支承膜在有黏性的有機材料中。
- 如請求項1至16中之任一項所述的模組，其特徵在於：該支承膜的厚度小於100微米，小於或等於50微米為較佳。
- 如請求項1至17中之任一項所述的模組，其特徵在於：兩個相鄰電池的距離小於2毫米，小於1毫米為較佳。
- 如請求項1至18中之任一項所述的模組，其特徵在於：該等導電配線的直徑小於或等於150微米，小於或等於100微米為較佳，以及小於或等於50微米更佳。
- 如請求項1至19中之任一項所述的模組，其特徵在於：該模組之該等導電配線的累積橫截面與各電池之寬度的比率小於0.035平方毫米/厘米，小於0.02平方毫米/厘米為較佳。
- 一種互連光伏電池以產出光伏模組的方法，其係包含下列步驟：提供由數條導電配線組成的一配線片體，該等導電配線經由一支承膜至少局部地互相固定；將該等導電配線，與配置於在一第一電池中被稱為正面之一第一主面上的一接觸結構，予以電氣連接；將該等導電配線，與配置於一第二電池中與該第一主面相反、被稱為背面之一第二主面上的一接觸結構，予以電氣連接，而該第二電池與該第一電池毗鄰；其特徵在於：該等導電配線有小於或等於175微米的一直徑；以及在定位該配線片體之前或期間，一第一保護膜係插在該等導電配線與該第一電池之該正面的邊緣之間，以及一第二保護膜係插在該等導電配線與該第二電池之該背面的邊緣之間。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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