TW201842513A - 用於太陽能電池的抗老化鋁連接件 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種連接件,其用於將太陽能電池電極連接至另一元件,其中該連接件包含其上佈置有至少一個金屬塗層之導體圖案,其中該導體圖案含有鋁,其特徵在於該塗層含有選自由以下組成之群組之元素:Ni、Ag、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Sb、Co、Cr以及該等元素之合金。

Description

用於太陽能電池的抗老化鋁連接件
本發明係關於用於將太陽能電池電極連接至另一元件之連接件,其中連接件含有鋁。本發明亦係關於包含太陽能電池之光伏打組件,其中太陽能電池之電極藉助於根據本發明之連接件連接至另一元件。 太陽能電池通常含有至少以下組件:半導體層,其視情況包含額外摻雜(p型或n型);在日光入射於太陽能電池之一側上之至少一個前電極及在遠離日光之一側上之至少一個後電極。
對於許多應用,個別太陽能電池串聯連接且藉助於連接件連接以形成光伏打模組。在此背景下,太陽能電池之前電極藉助於連接件連接至另一太陽能電池之後電極。 通常,銅帶用於藉由太陽能電池之電極連接多個太陽能電池以形成光伏打模組。該等銅帶通常包含可在連接之前塗覆至銅帶之焊料塗層。舉例而言,錫或含錫合金可用作塗層之焊接材料。該等經焊料預塗之銅帶與太陽能電池之電極接觸且藉由加熱彼此焊接。此技術准許在個別太陽能電池之間產生高度導電、機械穩固之連接件。用焊接材料塗佈銅帶可另外保護連接件免受腐蝕。或者,已知連接件亦藉助於導電黏合劑連接至太陽能電池。自EP2234180A2已知光伏打模組,其中個別太陽能電池藉助於導電黏著膜連接至銅連接件。由於銅連接件之材料成本較高,因此期望使用由較便宜材料製成且導電性與銅之導電性大約一樣良好之連接件。 由於鋁之良好導電性及低材料成本,鋁具有連接諸如矽太陽能電池之電組件之有利特性。此外,鋁並非貴金屬且在表面上產生自然氧化層。此氧化層可使金屬鈍化且保護其免受由氧化引起之進一步腐蝕。但鋁連接件亦具有某些缺點。 由多個太陽能電池組成之光伏打模組通常具有聚合物保護層。該聚合物保護層通常含有聚酯。暴露於熱及濕氣,該等聚酯可釋放具有酸性效應之成分,諸如乙酸。 在酸性及潮濕環境中,儘管存在鈍化層,鋁連接件對於腐蝕通常不足夠穩定。不久以後,金屬鋁轉化成氧化鋁。由於氧化鋁為電絕緣的,腐蝕降低鋁連接件之導電性且對太陽能電池之效能具有有害影響。腐蝕可能極其不利,尤其在連接件及太陽能電池電極之接觸表面處。自US20150122378A1已知鋁連接件,其中鋁由諸如Sc、Mg及Zr之元素摻雜。該摻雜意圖改良連接件在酸性條件下之耐腐蝕性。 直接熔接至鋁連接件之表面不可行,因為液體焊料之塗覆與在連接件上產生阻止焊接材料充分黏附之薄氧化鋁層相關。此亦損害電接觸。
本發明之目標在於提供用於太陽能電池之鋁連接件,其經保護免受腐蝕,且同時,可以連接太陽能電池而以機械穩定方式形成模組。 本發明之另一個較佳目標在於提供用於太陽能電池電極之連接件,其經恰當地設計以使得入射於該太陽能電池上之光之利用效率改良。
目標藉由將太陽能電池電極連接至另一元件之連接件滿足,其中連接件包含其上佈置有至少一個金屬塗層之導體圖案,其中該導體圖案含有鋁,其特徵在於該塗層含有選自由以下組成之群組之元素:Ni、Ag、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Sb、Co、Cr以及該等元素之合金。 根據本發明之連接件用於將太陽能電池電極以電及機械方式連接至另一元件。另一元件可為用於光伏打模組之連接導線或另一太陽能電池電極。若另一元件為另一太陽能電池電極,則連接件可用於串聯連接多個太陽能電池以形成光伏打模組。為了確保光伏打模組在整個工作壽命內之無故障功能,需要電極之間的機械穩固且導電之連接。連接暴露於各種應力。舉例而言,連接件與太陽能電池電極之間的連接暴露於製造期間之變化溫度或操作期間之循環溫度變化。涉及之材料之熱膨脹係數之差異導致太陽能電池電極與連接件之間的機械張力。另外,電池連接件亦暴露於腐蝕,例如由於氧化,其除了其他因素外,尤其歸因於電流流動。上述應力可能引起與連接件之電及機械接觸在太陽能電池之使用壽命內減少或完全失效。 連接件包含導體圖案,其中導體圖案含有鋁。較佳地,導體圖案由鋁組成。在另一較佳實施例中,導體圖案可同樣含有鋁合金或由鋁合金組成。 在一個較佳實施例中,導體圖案為導線或條帶。較佳地,鋁線可以具有圓形或橢圓形截面。在導體圖案為條帶之情況下,較佳之寬度在200 µm至2 mm範圍內。條帶之較佳之厚度在50 µm至350 µm範圍內。導線之較佳之最大直徑在50 µm至350 µm範圍內。 至少一個金屬塗層佈置於導體圖案上。在一個較佳實施例中,導體圖案之表面基本上完全由金屬塗層覆蓋。在本發明中,「基本上完全」應理解為意指導體圖案在沿主軸線之整個表面上經塗層以牢固黏合方式覆蓋。該完整塗層亦稱為夾套或塗層。在本發明之背景下,導體圖案之主軸線應理解為沿導體圖案之最長延伸部分之軸線。較佳地,導體圖案僅在末端上敞開,使得金屬塗層在導體圖案之末端處不完整。在另一較佳實施例中,塗層可同樣完全覆蓋導體圖案之末端,使得導體圖案之整個圓周封閉。若導體圖案之整個圓周被金屬塗層封閉,則導體圖案不再可自外部進入。 在另一較佳實施例中,導體圖案不沿導體圖案之圓周被金屬塗層完全塗佈。具體而言,可能較佳為僅在隨後將與太陽能電池之電極建立接觸之彼等位置提供具有金屬塗層之導體圖案。該實施例可節省塗佈材料且同時確保接觸表面無腐蝕。 為了能夠在含鋁導體圖案與金屬塗層之間建立良好接觸,導體圖案較佳地在表面上不包含鈍化氧化層,使得存在金屬鋁(若可能)。熟習此項技術者基本上瞭解如何獲得不含氧化物之導體圖案之鋁表面(若可能)。此可例如藉由材料之機械磨損、電漿蝕刻、電化還原或化學還原獲得。視情況,用於移除氧化層之上述程序可在保護性氛圍中進行以預防裸鋁表面之再氧化。 金屬塗層可保護導體圖案免受酸性條件下之腐蝕。此允許預防鋁之氧化,使得連接件之導電性得以長久地維持,尤其在與太陽能電池電極之接觸表面區域中。較佳地,金屬塗層之厚度為10 nm至25 µm,尤其為0.1 µm至5 µm。 在一個較佳實施例中,金屬塗層可含有選自由以下組成之群組之元素:Ni、Ag、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Sb、Co、Cr以及該等元素之合金。較佳地,金屬塗層含有由該等元素中之至少兩種製成之合金。尤其較佳地,該塗層含有至少一種選自Ni、Ag及Sn之元素。更尤其較佳地,金屬塗層完全由Ni、Ag或SnPb合金組成。在一個較佳實施例中,恰當地選擇金屬塗層,使得該塗層即使在酸性條件(例如pH 4-6.5)下亦不會在其表面上產生氧化層,諸如可在光伏打模組中起效。根據本發明之連接件上之不含氧化物之表面使得能夠耐久、穩定地連接至太陽能電池電極。確切而言,若連接件藉助於導電黏合劑黏合至太陽能電池電極,則可能有利的是具有不含氧化物之連接件表面,因為此實現最佳黏附。 金屬塗層可藉由各種已知途徑塗覆。較佳地,金屬塗層可藉由選自由以下組成之群組之程序塗覆:浸塗、化學氣相沈積(CVD)、物理氣相沈積(PVD)、電解沈積、印刷、無電電鍍及軋製包覆。 在本發明中,浸塗應理解為將導體圖案浸沒至塗佈材料熔體中。熔體較佳地為焊料浴液。在本發明之範疇內,印刷應理解為意指將含有至少導電金屬粒子及有機介質之漿料印刷至鋁導體圖案上且隨後在蒸發有機介質之同時,藉由例如老化或燒結貼附。 在另一較佳實施例中,導體圖案可包含超過一個金屬塗層。舉例而言,可塗覆抑制及/或預防鋁導體圖案腐蝕之第一金屬塗層且可將另一金屬塗層塗覆至第一金屬塗層上以使得能夠連接至太陽能電池電極。另一金屬塗層可例如為焊料塗層。 較佳地,金屬塗層及/或導體圖案包含暴露於日光之一側上之圖案化表面(參見例如圖2)。當將太陽能電池組裝至成品模組中時,模組通常在太陽能電池上含有旨在保護免受環境影響之保護層。該保護層較佳地為玻璃層。恰當地設計圖案以使得入射日光藉由連接件恰當地反射,使得其可有效地耦合至光伏打模組中之已存在的保護層中(例如藉由內部全反射)且不自光伏打模組漏出。藉由此方式,使得經連接件反射之日光在太陽能電池中另外可用於產生電荷載流子。圖案可包含規則或不規則圖案。舉例而言,圖案可包含圖2中展示之類型之規則鋸齒圖案。規則圖案可在生產連接件期間藉由壓印而容易地產生。 在一個較佳實施例中,圖案含有圖案形成元件,其具有相對於表面方向傾斜20°至40°之平面表面區。較佳地,兩個相鄰圖案形成元件(例如兩個鋸齒)之峰之距離在10 µm至500 µm範圍內,尤其在50 µm至300 µm範圍內,並且尤其較佳在100 µm至200 µm範圍內。因此,入射日光可有效地反射回太陽能電池中。 在另一較佳實施例中,金屬塗層及/或導體圖案在接觸電極之連接件之一側上包含相比於平面表面放大了表面之圖案(圖4)。較佳地,表面藉由蝕刻變粗糙。放大表面之該圖案可增加連接件與太陽能電池電極之間的機械黏附,尤其在憑藉導電黏合劑黏合之後。 例示性連接件展示於圖1中。繪製之箭頭各指示連接件之主軸線。圖1顯示兩個不同實施例,其中導體圖案(31)沿主軸線被金屬塗層(32)圍繞。 在一個實施例中,本發明係關於一種包含太陽能電池之光伏打組件,其太陽能電池電極藉助於連接件連接至另一元件,其中連接件包含其上佈置有至少一個金屬塗層之導體圖案,且其中導體圖案含有鋁,其特徵在於塗層含有選自由以下組成之群組之元素:Ni、Ag、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Sb、Co、Cr以及該等元素之合金。 太陽能電池電極佈置於太陽能電池上。太陽能電池較佳地含有與至少兩個具有不同極性之太陽能電池電極接觸之至少一個半導體基板。半導體基板較佳地為摻雜矽晶圓。較佳地,半導體基板為單晶或多晶矽晶圓。較佳地,至少兩個太陽能電池電極包含至少一個後電極及至少一個前電極。在另一實施例中,至少兩個電極可同樣佈置於半導體基板之相同側上。 後電極可為例如塗覆至表面之金屬層。較佳地,該金屬層含有鋁,尤其在由銀製成之接觸區之情況下。前電極較佳地為指狀電極或母線。指狀電極應理解為以厚度為幾微米之線形式佈置於太陽能電池上且用以跨越太陽能電池之整個表面收集電荷載流子(若可能)之電極。通常,眾多指狀電極跨越太陽能電池,尤其矽太陽能電池之前側。較佳地,指狀電極之平均直徑在20 µm至150 µm範圍內。母線通常連接多個指狀電極且用於有效地導離藉由指狀電極收集之電流。同時,母線可用於提供機械穩固之接觸表面,例如用於焊接。較佳地,母線具有大於指狀電極之導線截面。母線之典型直徑在100 µm至2 mm範圍內且高度較佳地為1 µm至20 µm。較佳地,母線與半導體基板之黏附比其彼此連接至之指狀電極小。 在一個較佳實施例中,母線另外佈置於指狀電極上。在一個較佳實施例中,母線接觸多個或所有現存之指狀電極且連接件接觸至少一個母線。 在另一較佳實施例中,太陽能電池電極由多個指狀電極組成,其中連接件直接接觸至少一個指狀電極。因此,連接件可在指狀電極不藉助於母線彼此連接之情況下將多個指狀電極直接連接至另一元件。該實施例有利之處在於可以省去母線生產步驟,從而簡化了生產。 後電極及前電極均較佳地藉由將導電漿料塗覆至半導體層上且接著使塗覆之導電漿料老化而產生。導電漿料可藉由印刷,諸如網板印刷或模板印刷塗覆至半導體層上。導電漿料通常包含導電金屬粒子、玻璃料及有機介質。若導電漿料用於生產後部漿料,則導電金屬粒子較佳地含有鋁或由鋁組成。若導電漿料用於生產前部漿料,則導電金屬粒子較佳地含有或由銀組成。一旦完成塗覆,半導體基板可連同塗覆至其之導電漿料一起燃燒以獲得太陽能電池電極。有機介質可藉由燃燒移除且可獲得機械穩固且導電之電極。因此,如此獲得之太陽能電池電極較佳地包含玻璃及金屬之混合物。 在根據本發明之光伏打組件中,太陽能電池電極藉助於連接件連接至另一元件。較佳地,另一元件為太陽能電池之另一太陽能電池電極。尤其較佳地,另一元件為相比於第一太陽能電池電極具有相反極性之另一太陽能電池電極。此意謂第一太陽能電池上之正電極可連接至另一太陽能電池上之負電極。 在一個較佳實施例中,太陽能電池電極與連接件之間的接觸為導電黏合劑連接、熔接連接或焊料連接。參考已建立之焊料連接,焊料無法在不產生阻礙氧化層之情況下直接塗覆至鋁。然而,熟習此項技術者瞭解到鋁組分可憑藉薄中間層(例如錫層)焊接。熔接可較佳地為超音波熔接。黏合劑連接較佳地由熱固性或熱塑性聚合物組成,其中嵌有導電金屬粒子,尤其是銀粒子。 為了長期維持太陽能電池電極與連接件之接觸之高導電性,特別有利的是連接件包含與連接至其之太陽能電池電極之最大可能之接觸表面。具體而言,在此背景下,電連接件經產生為板條狀。板條狀應理解為意指連接件經垂直於表面(70)之其整個突出部儘可能多地連接至太陽能電池電極,如圖3中所展示。(箭頭指示垂直於太陽能電池之表面之突出部)。 根據本發明之光伏打組件可藉由以下步驟產生: a) 提供包含至少一個太陽能電池電極之太陽能電池 b) 提供另一元件 c) 將太陽能電池電極及另一元件連接至根據本發明之連接件。 可藉由多種方式建立太陽能電池電極與連接件及/或連接件與步驟c)中之另一元件之間的連接。較佳地,藉由與導電黏合劑黏合、藉由熔接或藉由焊接建立連接。較佳地,相同程序用於將連接件連接至太陽能電池電極及將連接件連接至另一元件。視情況,不同程序可用於將太陽能電池連接至連接件及將另一元件連接至連接件。 太陽能電池,尤其是矽太陽能電池可暴露之最大溫度在750℃至900℃範圍內。若連接件上之金屬塗層之材料之熔點高於該溫度範圍,則連接件無法焊接或熔接至太陽能電池電極,因為此等溫度可能破壞太陽能電池。舉例而言,鎳具有1455℃之熔點,其明顯地高於太陽能電池之可接受溫度範圍。若諸如鎳之高溫熔化金屬欲藉助於焊接或熔接連接至太陽能電池電極,則將需要可能破壞太陽能電池之高於熔點之溫度。為了減少熱應力,因此可能有利的是藉助於可在室溫下或在至多200℃之溫度範圍內處理之導電黏合劑建立太陽能電池電極與連接件之接觸。 在一個較佳實施例中,太陽能電池電極與連接件及/或連接件與另一元件之連接藉助於導電黏合劑建立。 舉例而言,含有導電金屬粒子及聚合黏合系統之混合物之組合物可用作導電黏合劑。導電金屬粒子之材料可選自例如銅、銀、鎳以及該等金屬之合金。視情況,導電黏合劑可含有無機填充劑。 聚合黏合系統可為例如在固化之後具有熱固特性之可固化黏合系統,亦即在固化之後藉由加熱可不再變形之材料。用於導電黏合劑之固化黏合系統為熟習此項技術者已知且可經選擇以適應必需之應用。固化可藉由多種方式引發。舉例而言,固化可以化學方式(亦即藉由濕氣)、以熱方式或藉由適合波長之光引發。導電黏合劑可為例如鎳粒子或銀粒子填充之環氧樹脂。 聚合黏合系統可為自固化單組分系統或二組分系統。在尤其較佳之實施例中,聚合黏合系統為UV可固化黏合系統。固化較佳地藉由使個別聚合物鏈交聯成連續網路而實現。 導電黏合劑可藉由印刷(亦即網板印刷或模板印刷)塗覆。導電黏合劑可塗覆至待連接之電極或鋁連接件或兩者。其上印刷有導電黏合劑之區域不限於電極。在太陽能電池電極藉助於導電黏合劑與連接件接觸之後,導電黏合劑可經固化。 在替代實施例中,可使用引入至太陽能電池電極與連接件之間的接觸區中之雙側黏著膜。在一個較佳實施例中,雙側膜黏合至太陽能電池上且接著鋁連接件經應用至黏合有膜之區域。最佳地,膜可在隨後經固化,亦即藉由熱處理。 在另一替代實施例中,雙側黏著膜可同樣首先塗覆於連接件且可接著與太陽能電池電極接觸。 本發明將基於例示性實施例說明於下文中。實例 提供太陽能電池 具有來自Q-Cells之n-發射極之p型電池用作太陽能電池(電阻:90歐姆/平方)。表面在正面上包含Si3 Nx 抗反射塗層。可商購之漿料Heraeus SOL 9631 C用於藉助於網板印刷將指狀電極及母線塗覆至正面。指狀電極之線寬為40 µm。網板印刷之銀焊盤使用可商購之漿料Heraeus SOL205B塗覆至背面。背面上之鋁BSF藉助於網板印刷之商業鋁漿料(RUX28K30,中國廣東之Guangzhou Ruxing Technology Development Co., Ltd.)印刷。漿料經乾燥且在900℃之最大溫度下老化。塗層 多個鋁條帶(寬度為1.5 mm,厚度為300 µm)經提供有不同金屬塗層。 用銀塗佈: 待包覆之鋁帶根據DIN 17611在兩側上經擦刷、移除油污及去氧。將經預處理之鋁帶置於經移除油污及清潔之銀帶上。繼而,藉由經移除油污及清潔之銀帶覆蓋鋁片以產生所謂之堆疊。 恰當地選擇每一層之厚度,使得相對於彼此之層厚度比率對應於經滾軋堆疊中之後續目標比率。堆疊在冷軋包覆設施之滾軋間隙中經組裝且在高壓下連續經冷壓熔接以形成複合材料。堆疊接著反覆地經回火滾軋且藉此減小厚度。成品連接件之層厚度為300 µm,藉此塗層之厚度為大致5 µm。 用鎳塗佈: 待包覆之鋁帶根據DIN 17611在兩側上經擦刷、移除油污及去氧。將經預處理之鋁帶置於經移除油污及清潔之鎳帶上。繼而,藉由經移除油污及清潔之鎳帶覆蓋鋁片以產生所謂之堆疊。恰當地選擇每一層之厚度,使得相對於彼此之層厚度比率對應於經滾軋堆疊中之後續目標比率。堆疊在冷軋包覆設施之滾軋間隙中經組裝且在高壓下連續經冷壓熔接以形成複合材料。堆疊接著反覆地經回火滾軋且藉此減小厚度。成品連接件之厚度為300 µm,藉此鎳塗層之厚度為大致5 µm。 用Sn60Pb40塗佈 待包覆之鋁帶根據DIN 17611在兩側上經擦刷、移除油污及去氧。將經預處理之鋁帶置於經移除油污及清潔之Sn60Pb40帶上。繼而,藉由經移除油污及清潔之Sn60Pb40帶覆蓋鋁片以產生所謂之堆疊。恰當地選擇每一層之厚度,使得相對於彼此之層厚度比率對應於經滾軋堆疊中之後續目標比率。堆疊在冷軋包覆設施之滾軋間隙中經組裝且在高壓下連續經冷壓熔接以形成複合材料。堆疊接著反覆地經回火滾軋且藉此減小厚度。成品連接件之厚度為300 µm,藉此鎳塗層之厚度為大致5 µm。黏合 藉由模板印刷每一母線地將含銀導電黏合劑以寬度為1.5 mm且長度為150 mm之黏合劑條帶形式塗覆至太陽能電池。黏合劑之量為每個太陽能電池80 mg (黏合劑類型,PC 4000,Heraeus)。預先塗佈有金屬塗層之鋁連接件藉由焊接台(Consol 2010,Somont GmbH, Germany)推送至黏合劑條帶上。黏合劑在焊接台上於150℃下加壓固化10分鐘。樣品之老化 對因此產生之太陽能電池進行兩個老化測試: a) 熱老化:在再循環空氣乾燥箱中於150℃下暴露於空氣48、100及500小時之後,十個太陽能電池各自經受下文所描述之電池電表徵。 b) 人工氣候室測試:在再循環空氣人工氣候室(Vötsch VC0034,Germany)中暴露於85℃及85%相對濕度100、500及1000小時之後,十個太陽能電池各自經受下文所描述之電池表徵。電表徵 在25℃下用電池測試儀「H.A.L.M. cetisPV-Celltest」(Halm Elektronik GmbH)進行老化測試之前及之後的樣品之填充因數(FF)量測。電池用具有日光樣光譜之Xe弧光燈照射,該光譜在1000 W/m2 之強度下具有AM 1.5。Halm IV測試儀利用多點接觸進行接觸以偵測電流(I)及電壓(V)。在此背景下,量測裝置之接觸指狀電極與太陽能電池之母線直接接觸。接觸指狀電極之數目等於母線之數目。記錄所偵測之電值且藉由裝置軟體分析。出於參考目的,如上文所描述地處理具有相同尺寸及相同晶圓材料之經校準之標準太陽能電池(Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems(ISE), Freiburg, Germany)且將獲得之電資料與認證值比較。針對每個儲存實驗測試十個晶圓且計算中值填充因數(FF)。機械表徵 以45℃之拉脫角使用GP-Stab-Test-Pro裝置(GP Solar GmbH, Germany)在老化之前及之後量測將根據本發明之連接件自母線拉脫所需之拉力(F)。 將連接件夾緊於測試頭中且以300 mm/min之速率及45°之角度拉脫。自曲線記錄因此測定之拉力且測定以牛頓(Newton)計之最小值。對總共10個母線進行該過程且測定中值。結果概述於表1中。 1
31‧‧‧導體圖案
32‧‧‧金屬塗層
70‧‧‧表面
在說明本發明之圖式中: 圖1:展示具有金屬塗層之導體圖案 圖2:展示具有金屬塗層之導體圖案,其中該塗層包含圖案 圖3:展示經由連接件之整個垂直突出表面將連接件連接至太陽能電池電極之方法。箭頭指示垂直於半導體層之表面之方向 圖4:展示根據本發明之光伏打模組中之連接件與太陽能電池電極之間的連接的例示性截面 圖5:展示具有連接件之太陽能電池之俯視圖 圖6:展示藉由連接件連接以形成光伏打模組之兩個太陽能電池

Claims (13)

  1. 一種連接件,其用於將太陽能電池電極連接至另一元件,其中該連接件包含其上佈置有至少一個金屬塗層之導體圖案,其中該導體圖案含有鋁,其特徵在於該塗層含有選自由以下組成之群組之元素:Ni、Ag、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Sb、Co、Cr以及該等元素之合金。
  2. 如請求項1之連接件,其中該導體圖案為條帶或導線。
  3. 一種光伏打組件,其包含太陽能電池,該太陽能電池之太陽能電池電極藉助於連接件連接至另一元件,其中該連接件包含其上佈置有至少一個金屬塗層之導體圖案,且其中該導體圖案含有鋁,其特徵在於該塗層含有選自由以下組成之群組之元素:Ni、Ag、Sn、Pb、Zn、Bi、In、Sb、Co、Cr以及該等元素之合金。
  4. 如請求項3之光伏打組件,其中該連接件藉助於導電黏合劑連接至該太陽能電池電極。
  5. 如請求項3或4中任一項之光伏打組件,其中該太陽能電池電極為指狀電極或母線。
  6. 如請求項5之光伏打組件,其中該連接件直接接觸至少一個指狀電極。
  7. 如請求項3至6中任一項之光伏打組件,其中該金屬塗層在光入射之一側上含有圖案,其中該圖案包含具有表面區之圖案形成元件,該等表面區相對於該表面之方向傾斜20°至40°。
  8. 如請求項3至7中任一項之光伏打組件,其中該金屬塗層在接觸該電極之一側上包含圖案,該圖案相比於平面表面增加表面積且適合於增加黏附。
  9. 如請求項3至8中任一項之光伏打組件,其中該另一元件為另一太陽能電池電極。
  10. 一種用於生產光伏打組件之方法,其包含以下步驟: a. 提供包含至少一個太陽能電池電極之太陽能電池 b. 提供另一元件 c. 藉助於如請求項1或2中任一項之連接件連接該太陽能電池電極與該另一元件。
  11. 如請求項10之方法,其中在步驟c)中,該連接件藉助於導電黏合劑連接於該太陽能電池電極上。
  12. 如請求項11之方法,其中該金屬塗層藉助於選自由以下組成之群組之製程產生於該連接件上:浸塗、熔融塗佈、化學氣相沈積(CVD)、物理氣相沈積(PVD)、電解沈積、印刷、無電電鍍及軋製包覆。
  13. 一種如請求項1或2之連接件之用途,其用於將太陽能電池電極連接至另一元件。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022143109A1 (zh) * 2020-12-30 2022-07-07 东方日升新能源股份有限公司 太阳能电池组件的封装方法、太阳能电池串的连接方法、太阳能电池组件及其制备方法
DE102021204346A1 (de) * 2021-04-30 2022-11-03 Vitesco Technologies Germany Gmbh Leiterplatte, Kraftfahrzeug und Verfahren zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung eines Drahts mit einer Leiterplatte
CN219642849U (zh) * 2022-12-30 2023-09-05 中能创光电科技(常州)有限公司 光伏电池串及光伏组件

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5491682B2 (ja) * 2004-08-13 2014-05-14 日立金属株式会社 太陽電池用平角導体及びその製造方法並びに太陽電池用リード線
AT502004B1 (de) * 2005-06-01 2007-07-15 Outokumpu Copper Neumayer Gmbh Elektrisches verbindungselement, verfahren zu seiner herstellung und solarzelle und modul mit verbindungselement
KR101248636B1 (ko) * 2007-05-09 2013-04-01 히타치가세이가부시끼가이샤 도전체의 접속 방법, 도전체 접속용 부재, 접속 구조 및 태양 전지 모듈
JP5436901B2 (ja) 2009-03-23 2014-03-05 三洋電機株式会社 太陽電池モジュールの製造方法
JP2010251611A (ja) * 2009-04-17 2010-11-04 Fujifilm Corp 太陽電池及びその製造方法
EP2871642B1 (en) 2013-11-06 2019-08-28 Airbus Defence and Space GmbH Solar cell interconnector and manufacturing method thereof
CN105374897A (zh) * 2014-08-15 2016-03-02 英稳达科技股份有限公司 太阳能电池模组及其制造方法

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