TWM571591U - 用於專用導電背板的ｍｗｔ類型光伏電池 - Google Patents

Abstract

一種用於專用導電背板(20)的金屬穿孔捲繞或MWT類型的背面接觸式晶體矽光伏電池(10)；所述電池(10)具有用於前部收集的電子穿越的孔，以及具有用於相反符號的電荷的點狀背觸頭，分別是N孔(102)和P點(104)，它們根據觸頭的配置布置，對於自動化生產的目的以及與集成有單個導電層(200)的導電背板(20)的聯接來說，該配置是有利的，所述導電層旨在通過串將連接完成整個面板的電路的所有電池的N孔和P點。電池(10)包括二十四個N孔(102)和十五個P點(104)，分別對齊成4N列(103)，每列有六個孔，以及對齊成3P列(105)，每列有五個點，具有特定的中心距。

Description

用於專用導電背板的MWT類型光伏電池

本創作涉及一種用於導電背板的背面接觸式晶體矽光伏電池，稱為金屬穿孔捲繞或MWT類型，導電背板旨在在光伏面板中用於電池的電接觸。

本創作特別適用於工業光伏領域，具體關於具有背面接觸式電池的現代光伏面板。本創作提出了一種用於光伏面板的背面接觸式電池的特定和有利的配置，該光伏面板也在背面集成有已設置有電路的稱為導電背板的支撐部件。

原則上，眾所周知，太陽能電池的工業成本和轉換效率是當今確定光伏能發電系統的成功和廣泛使用的一些主要變量。為了改善這些參數的目的，在光伏領域運營的主要公司以及一些研究中心多年來一直在提出電池的創新解決方案，以降低由安裝系統實際產生的能源成本，其中，這種能力涉及電池和模塊的製造成本，還涉及模塊組裝和連接的成本，根據稱為平准化能源成本或LCOE的已知參數。例如，一些製造商已經試圖提高所用矽的純度和效率，另一些製造商已經嘗試與矽相關的替代半導體材料，諸如鎘、鎵、砷或銦，另一些製造商開發了集成在電池的暴露正面上的新的光學系統。

目前，在最先進和有利的解決方案中，存在以創新架構為特徵的光伏電池，特別是背面接觸式電池。這種電池基本上提供的是，所有的接觸位於背面上，使得增加實際輻射面積，也就是說，減少被接觸所遮蔽的電池的前部或者一個電池與另一個電池之間的相互連接的電池的前部減少，以這種方式優化模塊的構造，這是由於接觸顯著簡化，它僅發生在電池的背面上，還允許減少電池之間的空的空間。此外，這種優點提供了改進完成的模塊的設計的可能性。

然而，已經觀察到，雖然這種優點是眾所周知的，但是由於許多生產、質量以及經濟困難，具有背面接觸式電池的所述光電面板仍然很少普及。更詳細地說，目前主要的困難是電氣接觸的實現和配置；人們必須考慮工作過程(諸如鑽孔或金屬化)所需的準確度，或者面板的電路邏輯或者生產設備的高度自動化。同樣已知的是，有時這種解決方案意味著高的工業成本以及有限的效率提高。因此，由於這些原因和其他原因，目前市場上的大多數面板仍然具有非背面接觸式的傳統架構，其概念、基本部件和裝配過程彼此非常相似。

在已知類型的背結電池中，人們應該主要記得住稱為發射極穿孔捲繞(Emitter Wrap Through)或EWT的變型，以及稱為金屬穿孔捲繞(Metal Wrap Through)或MWT的變型。所述EWT電池達到較高效率，通常在20%至22%之間，但是基於高真空沉積和受控氣氛的困難光刻工藝，還提供了使用旨在用於在每個電池中製造數千個孔的雷射器，因此意味著極高的生產成本，阻礙其傳播。另一方面，已經通過實驗證實，所述MWT變型對於工業目的是更有利的，具有更低的成本，相對於所述EWT電池的效率略低，但是比常規電池更高，在18%至20%之間；它們提供有限數量的孔，采用與已經廣泛用於兩面直接接觸的傳統類型的電池基本類似的工業技術。

更詳細地說，為了描述本創作所應用的MWT電池，我們將作為參考采用從正電荷矽獲得的電池(通常稱為p型)，其前面摻雜負層；以這種方式，成品電池將具有負極性N的暴露於太陽的上表面以及正極性P的下表面。該參考僅對於本創作的描述性目的是有利的，這是由於在工業現實中，MWT電池還能夠從通常稱為n型的負電荷矽獲得，其前面摻雜有正層；以這種方式，成品電池將相對於之前的電池具有相反的極性。本創作適用於MWT電池的這兩種體系結構，即p型和n型，但是，通常為了描述方便，選擇p型作為參考。在所述MWT電池中，能量被收集在暴露的前面上，前面被稱為負側或N面，其特徵在於，通過多個金屬化分支的負電荷，金屬化分支通常具有平行或放射狀配置以及被稱為指；所述集電指通過通孔或過孔以及指之間的連接導電元件(也稱為連接匯流條並且具有增加截面)將電子直接傳送到相反面或P面上，如在所述參考配置中描述的，P面被正摻雜。所述過孔也稱為N電極或N孔，正如在本說明書中常規地發生的那樣，它們旨在收集所述負電荷並且將它們以與同時在背面產生的相反符號電流電性分開的方式傳送到背面，確保由相鄰對齊的電池形成的每個串(string)的串聯連接的連續性。為了節省金屬化，避免任何短路或干擾並且利於電氣接觸或成串(stringing)操作的目的，所述正電流有時也集中在電氣接觸的帶、段或點中；這種接觸元件因此稱為P電極、P觸頭或者甚至P點，如在本創作說明書中通常出現的那樣。

因此，在MWT電池的背面上，在所述參考配置中，存在多個負接觸點，即位於所述內部金屬化的N通孔的出口處；以及存在多個正觸頭，也就是說所述P點；一般來說，所述N孔和所述P點平行對齊，用於加工和接觸方便，使得也能夠通過傳統的導電帶互相連接。MWT電池的最普遍的結構具有這樣的N孔，它們布置在正交矩陣中並且中心對稱，每個矩陣具有二、三或四列孔，通常也稱為2×4、3×3和4×4類型，這取決於孔的數量；尤其，能夠按照慣例考慮不 同的布置：N孔的列數對應於每列中的孔的數量，也就是說，根據所述中心對稱為3×3、4×4、5×5或6×6，其中在背面上，P點構成的列彼此平行地間隔開，沿縱向方向具有間隔的間距。

因此，已經觀察到，如今，光伏面板的組裝過程仍然很少自動化，包括許多手動操作，具有很高的錯誤、再處理、浪費的可能性，結果降低了質量和可靠性，具有高的工業和勞動力成本；特別是在具有背面接觸式電池的面板的情況下，經常有利用導電帶焊接的長的成串操作，除了其他的之外，在組裝過程期間，尤其在批量生產的情形下，涉及的問題是，工藝的連續性和可重複性以及電池斷裂，質量控制以及產品的檢測。

為此，我們提醒的是，在背面布置有N和P觸頭的MWT類型的電池配置有利地允許消除相鄰電池之間互連的常規手動操作，從而增加了自動化水平生產，具有更高的工藝可重複性和質量，還允許使用創新和有利的集成接觸系統。特別參照的是背面支撐件或背板的已知方案，所述背面支撐件或背板也包括電互連裝置並且有利地允許防止在所述電池上施加單個導電帶；這種複合元件稱為導電背板。為此，參見例如EP2139050(Bakker等人)、WO2012058053(Meakin等人)或WO2013115851(Kian等人)中所述的各種方案，其中，通過放置在電池背面並且由背板支撐的適當機加工的導電材料片製成電路；此外，參見例如ITTV2012A000211(Baccini等人)中的多層和多功能背板的有利方案，多層和多功能背板包括也具有絕緣和封裝材料的薄導電層。

如今，由於所達到的效率和組裝自動化的高度，背面接觸式電池被認為比傳統電池更有利，在傳統電池中，導電帶逐漸焊接在相鄰電池的對置面上，即通過從相鄰和相繼的電池的上面成帶到下面；因此，所述背面接觸式電池是優選的，因為它們是通過平面導電帶在背面被成串，或者優選地通過已經設置有電路的有利支撐背板直接接觸。此外，已知非常有利的是，已經包括 介電掩模和下封裝材料的導電背板的集成解決方案，以便利於自動組裝階段和提高產品的質量。

實際上，從生產角度來看，與所述導電背板關聯的具有背面接觸式結構的光伏面板特別允許在批量生產的情況下減少或消除手動操作，降低了工業成本，增加了工業化、自動化和可重複性水平。為了更好地在上下文中考慮使用所述背面接觸式電池所提供的優點，並且強調其阻礙其廣泛使用的關鍵點，我們將回顧具有MWT電池的光伏面板的生產過程，在下文從背面開始朝向暴露在陽光下的正面詳細說明其基本組件：-導電背板，其包括具有高導電性的內部薄金屬層，通常通過滾動以及之後的選擇性移除而製成，以便製造電路，將放置在其上且互連的太陽能電池串聯電連接。今天，適合製造這種元件的技術是廣泛已知和可用的，例如銑削、蝕刻、剪切、雷射、選擇性沉積；-單晶矽或多晶矽的光伏電池，MWT型，具有布置在背面的N和P觸頭；-導電材料，位於所述導電背板和電池的背面之間，對應於具有不同電極性的觸頭，例如被稱為電子導電黏合劑或ECA的類型，或者焊膏類型或其他等同材料；所述材料通常通過絲網印刷或者分配器、噴射分配系統或其他等同塗布方案施加；-兩層密封材料，通常是醋酸乙烯乙酯，其也公知為字母縮寫EVA，或者聚烯烴或者POE類型，其背層對應於由所述導電材料產生的觸頭而開孔，所有上述元件封閉在前面和後面；-絕緣材料，其介於電池的背面和所述導電背板之間，所述絕緣材料具有對應於與所述電池的背面極性接觸的區域的開口；-平板玻璃、框架以及接線盒。

在使用所述MWT電池用於具有背面接觸式結構的面板的工業生產的目的中，特別是在批量生產的情況下，存在的主要技術困難中，有一些問題是關於製作單個電池以及將面板的所有電池同時成串時的電接觸問題；在最為人所知的問題當中例如有個問題是，在這些孔內的穿孔和金屬化或兩個面之間的電流複合時需要相當的精確性。特別是，在集成有單個導電層的背板的情況下，已經觀察到在面板拐角附近的MWT電池的連接具有顯著的困難，迄今為止還沒有已知的有利配置：其可用於接觸電池的每個串的下端和上端處的負號以及正號，也就是說，旨在與端部電池的對應負和正電觸頭耦合，以便連續地連接閉合串的電流，直到接線盒，而無需離開電池占用的區域，以及無需添加導電帶。

在該領域中運行的主要公司最近已經提出了用於MWT電池的前面金屬化的許多有利配置，其中MWT具有集電指，集電指布置成最富於變化的規則或不規則配置(例如正交矩陣或徑向配置)，以增加收集的能量，並且通過所述N孔以最有效的方式將所述負電荷傳送在背面。然而，已經觀察到，現在，就實際轉換效率以及其廣泛使用而言，MWT電池的技術優化廣泛地涉及電觸頭的配置，特別涉及數量，涉及所述N孔和P點的布置和對準，導電背板以及相應模塊的給定設計以及導電背板的組裝過程，也關聯於電池上的觸頭的所述配置。為此，已經通過實驗證實，通過改變電池背面中的觸頭的配置，能夠在生產自動化、控制和可重複性方面獲得顯著的改進，在實際效率方面也具有更大的優勢，關於前部集電指的所述優化，因此總體上就總成本而言可優化。

因此，本創作旨在優化MWT電池中觸頭的所述構造，特別是關於電池背面中的N孔和P點，以便提高質量和效率，促進面板自動組裝的生產階段，允許使用專用導電背板，顯著降低工業成本，從而降低相關光伏能量的所述LCOE。

為了確定與提出的解決方案有關的現有技術，進行了常規檢索，搜索公共檔案，導致發現了一些現有技術文獻，其中：

D1：US8575475(Sakamoto等人)

D2：CN103094369(李繼飛等人)

D3：CN102956746(王書波)

D4：CN203674221(徐娟等人)

D5：WO2010097268(Krokoszinski)

D6：WO2015003600(盧忠林等人)

D7：US201318614(Von Campe等人)

D1和D2提出了MWT電池的背面上的N和P觸頭的特定布置，其連續對準並與相鄰電池交替，以便能夠借助平行帶進行接觸，利於電池成串。

D3描述了MWT電池的改進配置，具有3×3N孔類型的規則矩陣，其中，表面分為九個正方形部分，在每個部分的中心處存在N孔，以這種方式來提高效率，減少由於不均勻擴散或材料中的雜質造成的損失；在正面上，徑向布置的集電指被限制到具有N孔的每個部分，同樣在背面上的金屬化印刷物形成大尺寸且容易接觸的P電極，該P電極還限定了從N孔到連續的P電極的絕緣路徑。

D4提出了具有常規矩陣的MWT電池的改進配置，其具有常規的平行集電指和四個正交匯流條，其中，在每個匯流條上具有四個具有菱形接觸的N孔，以這種方式減小由金屬化占據的面積並且增加接收面積。

D5描述了MWT電池，其具有對齊成五、七或九列的N孔和P點，P點以規則間距相對於它們交替，以這種方式允許通過多個導電帶在背面進行接觸，導電帶以恒定間距平行布置並且在頭部相互連接，像梳子一樣，從而完成相鄰電池上具有相反符號列的電路。

D6提出了一種MWT電池的改進結構，其具有以K×K類型的矩陣布置的N孔，K是大於或等於5的整數，或具有至少五列N孔以及在每列中具有相應數量的孔；並且具有以矩陣布置在背面上的4×4個P點，使得正面金屬化允許限制屏蔽和銀膏的消耗。

D7描述了MWT類型的光伏電池，其中，背面上的N觸頭是點狀的並且對齊成二或四個平行列，而P觸頭呈彼此平行的連續條的形式；在特定的構造中，N孔對齊成四列，每列有八個孔，它們以恒定的間隔由構成P觸頭的3條帶隔開，3條帶具有比電池的總長度稍小的長度。相鄰電池之間的電接觸是依靠在電池的所述N孔和毗鄰電池的所述P帶上交替地施加梳狀布置的導電帶平面地發生的，或者在一個實施例變型中，能夠依靠疊加的導電片獲得這種電連接。

總而言之，如已知的，以下認為是合理的：-光伏面板具有通過焊接導電帶而平面地串接的背面接觸式電池；-光伏面板具有背面接觸式電池以及背面支撐件，背面支撐件還包括電路，也被稱為導電背板；-MWT類型的背面接觸式光伏電池具有以不同形狀製成的前集電金屬化部，具有平行或徑向布置的集電指，其中N通孔對齊成列，一個布置類型是具有三列，每列具有三個孔，也稱為3×3，或者甚至是4×4、5×5、6×6、2×8或4×8類型，以及其中P背面觸頭與所述N列平行對齊，呈對齊的點或連續的條的形式；-具有MWT電池的光伏面板，其中相鄰電池之間的電接觸是依靠施加梳狀布置的導電帶在電池的背面上平面地發生的，或者在一個實施例變型中依靠疊加導電片在電池的背面上平面地發生的。

缺點

總之，我們已經觀察到，所描述的已知方案具有一些缺陷或者無論如何都有一些限制。

首先，在例如D1-D7的已知方案中，已經觀察到，MWT電池的電觸頭的配置，特別是所述N通孔和所述P背部觸頭的數量和位置不是最優化的，取決於以下技術問題，如果同時考慮的話，也就是說彼此相互影響：大量銀膏用於電池的金屬化；兩個相對面之間的電荷通過的效率有限；光伏面板生產過程的自動化程度有限，生產率和重複性有限；如果在面板中使用現代導電背板替代傳統的導電帶，則相鄰電池之間靠近拐角處的電路形成有困難。因此，在所有已知方案中都觀察到，用於生產所述MWT電池的高工業成本以及將其組裝在光伏面板中的高工業成本。

在關於上述問題的更詳細的描述中，眾所周知的是，在MWT電池的最普遍構造中，也就是說，具有布置成四列的規則矩陣中的十六個N孔，每列具有四個孔，大量的銀漿需要用於正面金屬化；事實上，已經觀察到，在這種類型的電池中，製造前匯流條和集電指意味著在與原始晶片相關的矽成本之後的最高生產成本；也已經觀察到，例如在D4中，為此目的優化的4×4型方案提供了金屬化成本的有限的降低。此外，與所述P觸頭的數量、形狀和位置有關的所述N孔的數量、直徑和位置還影響著由所述金屬化部前面收集的電荷的正確通過，這是由於電池內部的分散或重新組合現象在MWT電池的常規方案中頻繁出現。

此外，已經觀察到，N和P觸頭的所述配置顯著影響生產過程的效率；實際上，已經通過實驗證實，在使用現代工業雷射器的鑽孔中，每個電池超過四個平行列的數量是不利的，例如在D5和D6中，雖然已經觀察到對於一些金屬化中的質量問題和高工業成本，每列超過六個孔的數量是不利的，例如在D7中。

而且，在具有MWT電池的面板的所有已知常規方案中，已經在實驗中觀察到電池背面上的電荷的正確接觸和傳導問題，在該情形下，使用導電背板代替焊接在相鄰電池之間的常規導電帶，通常是相反符號的，並且以梳狀方式交替布置，電池的電觸頭(即所述N孔和P點)的數量和位置對於整個面板的電路配置的目的來說是極其受約束的。更詳細地說，沒有已知這樣的MWT電池的方案，其可以無需額外成本就能夠直接連接專用於其接觸的導電背板，以便完成面板的電氣路徑，克服在每個電池串的端部和對應的接線盒中連接的各種連續性問題；特別是已經觀察到，由於疊加和/或短路，主要問題出現在對應於位於面板拐角處的電池中，每當電氣路徑橫向連續時，即與之前的電池正交時；在這種區域中，會容易地相對於導電層的減小段產生電流集中，這可能構成有害的瓶頸，導致顯著的電阻增加，必然的產量下降和危險的局部溫度升高。這種優化問題的增長成比例於每個電池的P點和N點的增長數量。

因此，考慮到上述情況，儘管MWT電池與導電類型背板聯接的優點對於獲得光伏面板的目的是已知的，例如在D7中，但是，這樣的MWT電池的配置不是已知的：其可優化用於依靠一個單個導電層進行直接接觸，使得解決串和/或面板的任何配置以及所述電池在所述導電層上任何位置情況下所述N孔和P點的電連接的所述問題。

在傳統的已知方案中已經發現的另外的問題涉及生產中的低自動化和可重複性。

另一個問題是，由於MWT電池依靠常規成串操作相互連接而導致面板組裝的高總成本；特別是在例如D1、D2、D3和D7中將P觸頭配置為導電條而不是單個點的電池中，已經觀察到電池中導電材料的大量浪費。

因此，該領域的公司需要找到對現有方案更有效的解決方案；本創作的目的也在於解決所描述的缺點。

通過根據如所附權利要求中的特徵的本創作來實現該目的和其它目的，借助於用於專用導電背板20的金屬穿孔捲繞或MWT類型的背接觸晶體矽光伏電池10解決了出現的問題；所述電池10具有用於前部收集的電子穿越的孔，以及具有用於相反符號的電荷的點狀背觸頭，分別是N孔102和P點104，它們根據觸頭的配置布置，對於自動化生產的目的以及與集成有單個導電層200的導電背板20的聯接來說，該配置是有利的，所述導電層200旨在通過串(strings)將連接完成整個面板的電路的所有電池的N孔和P點。電池10包括二十四個N孔102和十五個P點104，它們分別對齊成4N列103，每列中有六個孔，以及對齊成3P列105，每列中有五個點，具有特定的中心距。

目的

這樣，通過允許達到相當大技術進步的可觀的創造性貢獻，實現了一些目的和優點，解決了所指出的主要問題。

本創作的第一目的是，優化常規寬度的MWT電池的背面的配置，特別地優化電觸頭(或者，N通孔和P點)的數量和位置，使得使用最少量的銀膏用於金屬化電池的正面，而且同時：能夠使電荷更好地通過兩個對置面之間，避免電池內部的分散或重新組合，能夠實現用於大批量生產的自動化生產過程，特別是雷射鑽孔和金屬化，能夠依靠旨在用於接觸電池相應背面的現代導電背板實現相鄰電池之間的互連。

第二個目的是獲得電極成本之間的最佳折衷，電極成本隨著孔的增長而增長，在相同截面和使用材料的情況下，串聯電阻隨著電極增長而減小，以及獲得連接確定性，以防一些電極在模塊的生命周期中失去接觸。為此，已經觀察到，相對於常規的九或十六個N孔，具有二十四個N孔的方案是相當有利的；因此，本創作的目的是優化所述N孔和P點在電池的背面上的配置。還觀察到，提供更多數目的N電極(例如，根據6×6配置布置的三十六個N孔)的已知方案並不是最佳的，這是由於它們太多地增加了電池的成本，由於大量孔要金屬化，也意味著具有電池斷裂的更大風險。此外，這種方案意味著製造相應導電背板的時間更長，成本也更高，也意味著相鄰電池之間互連過程的極大複雜化，導電黏合劑的量更大，電流循環中存在高風險的問題，有時被稱為瓶頸。也已經觀察到，為了本創作的目的，不考慮所述前集電指的具體形狀，例如平行或徑向布置，而是另一方面，相關於所述P點的特定配置，考慮相反面上的電子通過的所述N孔的特定配置。

第三個目的是，根據用途以及專用導電背板來優化電池的背面觸頭的配置，以便直接互連電池以通過疊加和表面黏合來自動形成光伏電板，即使在與光伏面板的拐角相對應的電池的互連中也不需要手動干預。使用導電背板代替傳統的焊接串提供了在專利文獻中已知的顯著優點，無論是在簡化光伏模塊的配置方面，還是在用於組裝模塊的自動機器的使用方面，特別地，導電背板允許顯著降低光伏面板的成本，也增加了過程可重複性和質量。本創作使得所述導電背板用於所述MWT電池的互連更加有利，進一步降低了光伏面板的最終成本，並且不增加所述背板的成本。

相對於最普遍的常規方案，進一步的目的是，不增加生產電池和麵板所需的不同工作過程的時間和工業成本。事實上，已經觀察到，相對於具有十六個N孔或四個平行列(每列四個孔)的矩陣的傳統方案，具有布置成四個平行列(每列六個孔，合適定位)的二十四個N孔的創新性方案在集成型現代多層導電背板的情況下，不會導致處理電池或處理導電層所需時間的增加；為了這個目的，需要提醒的是，所述導電背板是迄今在電池之後的模塊中最昂貴的部件。還觀察到，相對於此處所提出的方案，具有包括更多列數的對稱矩陣的已知方案，例如稱為5×5或6×6的布置，意味著處理電池和導電背板的成本更高。正如從專利和科學文獻中已經知道的，事實上，導電背板的機械銑孔是這樣的技術之一，其允許在光伏板的技術發展的這個基本部件的工業生產中能夠獲得每平方米最低成本；通常被稱為6×4的本創作所提出的配置在四列上提供了在一條線上銑出的六個N孔，意味著更小的銑削路徑，因此比已知的5×5配置、甚至比已知的6×6配置涉及更短的生產時間和更低的成本，5×5配置由於五列而需要再多大約20%的時間，6×6配置由於六列而需要再多大約50%的時間。

另一個目的是，優化所述N孔和P觸點的布置，以便減少在所述觸點和所述導電背板之間自動塗布導電黏合劑的液滴的時間，所述導電黏合劑也已知字母縮寫是ECA。

另一個目的是，配置所述N和P觸頭，使得優化所述背板的導電截面，特別是減小攜帶電流的截面的尺寸，而不會遇到尺寸縮小的已知問題，尺寸縮小會導致加熱、接觸變形或局部損失，有時發生在對應於串的拐角和端部的情況下。

源自上述優點的另一個目的是，使得能夠高度自動化地製造具有背面接觸式結構的光伏面板，從而相對於傳統的方案，提高可重複性，提高質量標準並降低工業成本成品。

總之，所提出的有利配置允許優化用於處理和組裝電池、導電背板和整個光伏模塊的效率、電性能和熱性能、成本效益、可靠性和時間；尤其是工業生產成本降低，結果能夠大大降低每瓦光伏能量的成本。

借助於圖式，這些和其他優點將從下文對一些優選實施例的詳細描述顯現，圖式的細節的執行不被認為是限制性的而是僅是說明性的。

〔本創作〕

10‧‧‧稱為金屬穿孔捲繞或MWT類型的背面接觸式晶體矽光伏電池

100‧‧‧電池的朝向導電背板的背面

101‧‧‧電池的暴露於光的正面

102‧‧‧內部金屬化的N通孔，稱為N孔

103‧‧‧對齊的N孔的列

104‧‧‧接觸P點

105‧‧‧對齊的P點的列

106‧‧‧連接匯流條

107‧‧‧集電指

20‧‧‧導電背板

200‧‧‧背板的導電層

201‧‧‧電池的接觸正方形區域

202a、202b、202c、202d‧‧‧電池的可選接觸配置，分別對應於第一配置(202a)、第二配置(202b)、第三配置(202c)或第四配置(202d)

203‧‧‧旨在接觸電池的所有N孔的區域部分，稱為第一N部分

204‧‧‧旨在接觸電池的所有P點的區域部分，稱為第二P部分

205‧‧‧分離切口

206a、206b、206c、206d‧‧‧半島，呈齒的形式，具有會聚及發散邊，稱為齒，分別涉及第一、第二、第三和第四接觸配置

207‧‧‧接線盒的接觸塊

L1‧‧‧電池的寬度

L2‧‧‧金屬化集電區域的寬度

NI1‧‧‧N列之間的中心距

NI2‧‧‧N孔之間的中心距

NL1‧‧‧最後的N列距側邊的間距

NL2‧‧‧最後的N孔距側邊的間距

PI1‧‧‧P列之間的中心距

PI2‧‧‧P點之間的中心距

PL1‧‧‧最後的P列距側邊的間距

PL2‧‧‧最後的P點距側邊的間距

第1圖正交地示出了本創作提供的MWT電池的正面，為正面金屬化的一個可行變型，其中，N通孔在與正交集電指連接的匯流條下方對齊；所述的第1圖旨在促進對本創作的理解，涉及所述MWT電池的背面上的電觸頭的特定配置，也具有所述N孔。

第2圖正交地顯示了由本創作提供的MWT電池的背面。

第3圖正交地示出了由本創作提供的導電背板的內部，其旨在電連接所述MWT電池的背面，所述MWT電池並排放置以形成例如由六十個電池製成的光伏面板；為了便於理解電路，示意性地示出了與所述電池的N孔和P點相關的觸頭。

第4圖是有關第3圖的細節A1的導電背板的細節圖，突出顯示了對應於面板上不同位置的電池的四種不同的接觸配置。

對本創作的至少一個實施例的描述

本創作描述了一種用於專用導電背板20的稱為金屬穿孔捲繞(Metal Wrap Through，也已知為縮寫MWT)類型的背面接觸式晶體矽光伏電池10。所述光伏電池具有用於電子的通孔和用於相反符號的電荷的點狀背觸頭，分別稱為N孔102和P點104，具有有利的配置，從而能夠實現工業自動化生產，以及促進與導電背板20類型的共平面直接接觸支撐件的聯接。所述背板在其面向電池的一面集成有導電層200，所述導電層200旨在通過串將完成整個光伏面板(也稱為模塊)的電路的所有電池的所述N孔和P點電連接，直到接線盒的接觸塊207。這種直接精確接觸的方案防止了所述N孔和P觸頭之間電連接時要焊接或插入導電帶，還降低了金屬化成本；本創作還允許解決在串和/或面板為任意配置以及所述電池在任何位置(特別是對應於面板的拐角)的情況下MWT電池和導電背板之間的電連接的已知問題。

更詳細地說，根據本創作的MWT電池10是156mm寬度L1的正方形，考慮到+/-0.5mm的公差，包括稱為N孔102的二十四個N通孔，以及包括局部型的十五個P觸頭，也就是說具有呈單點形式的有限區域，稱為P點104。因此，在電池的背面100上，存在兩種相反符號的電觸頭，也即所述N孔和P點，它們是點狀的並且對齊成平行列103、105：N孔102沿著四個平行列對齊，也稱為N列103，即6×4N，所述P點104沿著三列對齊，也稱為P列105，也就是說，5×3P。P列被插入所述N列，第二P列相對於電池居中地定位，如中心線(第1圖及第2圖)。因此，本創作提出了MWT電池10的背面100上的電觸頭的有利配置，即對應於所述N孔102和P點104；我們想指出的是，為了本創作的目的，所述電池的正面101能夠包括任何構造和/或類型的正面金屬化，無論如何，關於對應於所述N孔的負電荷的穿越，它們是穿通的並且在相反面中相對應。作為一個非窮盡的例子，適用於本創作的是，正交圖案類型(第1圖)的金屬化集電區，其寬度L2稍 小於所述電池的所述寬度L1，其中，所述N孔對齊在集電指107的連接匯流條106上，集電指107與它們正交，以恒定間距、彼此平行地布置；作為替代方案，適用於本創作的是，集電指從所述N孔起的徑向布置，或者根據本創作的目的適於改善前部集電的任何其他配置。

因此，N孔102、N列103、P點104和P列105以某些數量、形狀和位置位於電池10的背面100(第2圖)：-4N列103，每列由六個N孔102形成，總共二十四個N孔；-3P列105，每列由五個P點104構成，總共十五個P點；-N列103之間的中心距NI1是恒定的，是38.5mm，與側邊保留一間距NL1，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距NL1是20.25mm；-P列105之間的中心距PI1是恒定的，是44.7mm，與側邊保留一間距PL1，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距PL1是33.3mm；-每個P列105的P點104相對於所述N孔102以間隔的方式偏移，也就是說，在中心線102、NI2上具有中心距PI2；-每個N列103的N孔102具有恒定25.5mm的中心距NI2，與側邊保留一間距NL2，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距NL2是14.25mm；-每個P列105的P點104具有恒定25.5mm的中心距PI2，與側邊保留一間距NL2，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距NL2是27mm；-認為所有上述數值均具有+/-5%的公差。

在優選的構造中(第2圖)，規定的是，所述N孔102具有80微米至220微米之間的直徑D，例如200微米；此外，規定，所述P點104是圓形的，其直徑在1mm和4mm之間，例如為2.5mm。更詳細地說，關於優選但非排他的實施例，所述N孔102填充有銀導電膏，以連接到印刷在電池的背面並且相對於所述孔居 中的較寬的導電墊上，導電墊也由銀導電膏構成，具有的直徑大於孔本身的寬度，以便於通過導電黏合劑連接到相對的導電背板上。

所述電池10(第1圖及第2圖)用於導電背板20(第3圖)，導電背板20具有接觸導電層200，其被分成多個正方形區域201，正方形區域201各自對應於所述光伏面板的每個電池10、100；每個所述正方形區域在內部被分成彼此互補的兩個部分203、204，為了電絕緣的目的，所述兩個部分被具有0.5mm至3mm之間的恒定寬度的分離切口205分開。所述分離切口205沿著設計成連續、導圓化的Z字形圖案的路徑(也就是說，沒有尖銳的方向變化)，以便局部地圍繞所述N孔102和/或所述P點104，從而為每個電池10、100連接相同符號的所有電觸頭以及排除其他觸頭，也就是說，實現旨在電聯接所述N孔102的第一N部分203，還存在旨在電聯接所述P點104的第二P部分204。

更詳細地說(第3圖及第4圖)，所述分離切口205限定了構造為齒的半島206a、206b、206c、206d，所述半島也彼此連接，具有帶會聚及發散輪廓的側邊，以便在端部變窄，局部地圍繞要接觸的所述N孔102、所述P點104，並且傳導電通量，具有與接觸所述N孔102、所述P點104的數量和位置成比例的非恒定截面(non-constant section)。基本上提出的是，為了增加接觸電極的數量，必須對應相應導電層的增長寬度，具有相同的軋製厚度。因此，應注意的是，導電截面能夠是可變的，因為它們由所述齒的每個單獨部分的寬度乘以導電層200的厚度局部確定，如果導電層200是銅則厚度優選35微米，如果它是鋁，則厚度優選55微米。

導電墊旨在連接到放置在成品面板背面的外部接線盒，通常稱為接觸塊207，其布置取決於所使用的接線盒和麵板的配置。為此，實際上我們提醒大家，現在市場上有不同配置的接線盒，例如，能夠實現對應於第一行電池的四個接觸塊的對稱布置，它們居中組合成正方形(第3圖)。本創作10、20允 許提供所述接觸塊207以適應所使用的特定接線盒，還允許實現多種光伏面板配置，能夠根據不同的數量或不同的定位將所述電池10布置在所述導電背板20上，作為非窮舉性實例，製造具有六十個電池(第3圖)的光伏面板；或具有四十八個電池的面板，具有少於兩行的電池；或者甚至具有七十二個電池的面板，具有多於兩行的電池。

專用於接觸根據本創作的電池10、100的導電背板20的優選配置，為背面100的每個正方形區域201提供以下接觸配置202a、202b、202c、202d)中的至少一種(第3圖及第4圖)：-第一配置202a是雙梳型，具有像指狀部的寬齒206a，它們以互補方式正面穿透彼此，其中，每個齒選擇性地接觸整個列103、105；-第二配置202b，其中，所述梳的齒206b相對於所述列103、105正交地布置，並且其中，中央部變寬及變窄使得包括相同符號的兩個相鄰觸頭；-第三配置202c，其中，齒206c主要是L形的以適應串的拐角和/或端部，相對於所述列103、105組合成局部重疊及局部正交的布置，其中最短的齒設計成不發生彎曲；-第四配置202d，其是所述第三配置202c的替代變型，其中最短的齒206d側向彎曲。

為了製造具有六十個電池的光伏面板(第3圖)，所述導電背板20提供六十個接觸正方形區域201，它們布置成六個相鄰列，每列有十個區域201，其中：-所述第一接觸配置202a出現四十四次，也即，在兩個側列中有八次，在四個中央列中有七次；-所述第二接觸配置202b在每個所述中央列中出現四次； -所述第三和第四接觸配置202c、202d作為整體出現八次，也即，每列兩次以及在端部至少一次，使得在所述導電背板20的四個拐角中，總是存在所述配置202c、202d中的至少一種。

所述導電背板20具有至少一個如上所述處理的導電層200，所述導電層200與背部支撐面板聯接。在本創作的有利的替代實施例中，目的在於使用現代工業自動化生產和控制裝置以大產量自動組裝光伏面板，例如ITTV2013A000192(Spotti等人)公開的，提供了一種集成、多層和多功能類型的導電背板的複合結構。例如，參見ITTV2012A000211(Baccini等人)中描述的導電背板的有利的解決方案，其也包括ITVI2012A000133(Baccini等人)中描述的類型的半成品層狀元件。

更詳細地，這種導電背板集成了具有多樣化特定功能的多個疊加層，至少包括：一個絕緣電介質背層，其起到支撐件的作用並且又由至少兩層組成，兩層的最外層保持暴露在空氣中，因此被處理以能夠抵抗更多的水解和紫外線，以及導電金屬層，其被適當配置成用於串聯電池的背面接觸；複合類型的多層元件，其對應於觸頭被鑽孔，並且由與導電層接觸的第一層封裝或熱黏材料以及與放置在上部的電池接觸的第二層封裝或熱黏材料形成，在它們之間插入介電材料的內層，其起到選擇性絕緣掩模的作用。此外，為了允許與接線盒的電接觸，在所述導電背板上製造用於導電元件通過的孔；為此目的，眾所周知的是傳統的解決方案，在傳統的解決方案中接觸是用手工過程來進行的，已知的是演變的解決方案，其簡化了所述接線盒的組裝，消除了對非常精細的內部元件的任何處理。其中，作為非窮舉的例子，應該記住ITTV20130059(Baccini等人)和ITTV20130060(Baccini等人)中描述的解決方案，它們提供了固定在所述導電背板上的特定穿通導電元件，插入到面向所述接線盒的一面 與面向電池的一面之間，在那裏它們被集成在一個降低的基座部上，從而能夠用黏合劑與背板的導電層直接接觸。

具有所述MWT電池以及包括所述層式多功能導電背板的背面接觸構造的光伏面板的組裝結構因此相對於常規方案被簡化了，因為其從背面依次由以下形成：具有集成封裝和介電材料的導電背板20；所述MWT光伏電池10；例如稱為ECA類型的導電黏合劑；前封裝層；前玻璃。所述導電背板的背面支撐層又能夠是複合型的，根據現有技術，其由不同的常規聚合物和黏合劑層形成，具有多種功能，專用於保護免受天氣條件影響，如濕度和紫外線。作為一個非窮盡的例子，我們想要提出的是由防紫外線的PET層、防潮層、支撐BS層和EVA底層組成的多層類型的實施例變型；此外，我們也希望提出金屬導電層被防腐蝕層保護的實施例變型。

Claims (10)

1. 一種用於專用導電背板(20)的稱為金屬穿孔捲繞或MWT類型的背面接觸式晶體矽光伏電池(10)，所述電池(10)旨在僅在背面(100)依靠所述導電背板(20)被支撐以及電接觸，所述導電背板(20)充當包括多個電池(10)的具有背面接觸結構的光伏面板的支撐及背面完成件，所述導電背板(20)在其面向所述電池(10)的一面上集成有接觸導電層(200)，所述接觸導電層(200)旨在電連接所述電池(10)的N通孔(102)和背面接觸P點(104)，分別稱為N孔和P點，從而完成所述光伏面板直至接線盒的接觸塊(207)的電路；所述電池(10)具有正方形結構，寬度(L1)為156mm，公差為+/-0.5mm；所述電池(10)具有所述N孔(102)以及所述P點(104)，所述N孔(102)沿稱為N列(103)的四個平行列對齊，所述P點(104)沿稱為P列(105)的三個平行列對齊，其中所述P列(105)介於所述N列(103)之間，第二P列像所述電池(10)的所述背面(100)的中心線一樣位於中央；所述N列(103)和P列(105)依次相互平行；所述電池(10)的特徵在於，其具有的所述背面(100)具有由六個N孔(102)形成的每個所述N列(103)，總共二十四個N孔，以及具有由五個P點(104)形成的每個所述P列(105)，總共十五個P點，其中，所述N列(103)之間的中心距(NI1)恒定為38.5mm，與側邊保留一間距(NL1)，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距(NL1)是20.25mm；其中，所述P列(105)之間的中心距(PI1)恒定為44.7mm，與側邊保留一間距(PL1)，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距(PL1)是33.3mm，所述值具有+/-5%的公差；每個P列(105)的所述P點(104)相對於所述N孔(102)以間隔的方式偏移或在所述中心線(102、NI2)上具有中心距(PI2)；每個N列 (103)的所述N孔(102)具有恒定25.5mm的中心距(NI2)，與所述側邊存在一間距(NL2)，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距(NL2)是14.25mm，所述值具有+/-5%的公差；每個P列(105)的所述P點(104)具有恒定25.5mm的中心距(PI2)，與側邊保留一間距(NL2)，相對於另一邊是互補和對稱的，也就是說，間距(NL2)是27mm，所述值具有+/-5%的公差；以及其中所述N孔(102)具有80微米至220微米之間的直徑(D)，所述P點(104)是圓形的，直徑在1mm至4mm之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與具有所述接觸導電層(200)的導電背板(20)聯接，所述接觸導電層(200)分成正方形區域(201)，所述正方形區域(201)各自旨在接觸所述電池(10)，所述正方形區域(201)對應於構成具有背面接觸結構的所述光伏面板的每個電池(10)；以及其中每個所述正方形區域(201)在內部分成彼此互補的兩個部分(203、204)，為了電絕緣的目的，所述兩個部分(203、204)通過具有0.5mm至3mm之間恒定寬度的分離切口(205)分離；所述分離切口(205)沿著設計成連續、導圓化的Z字形圖案的路徑，也就是說，沒有尖銳的方向變化，以便局部地圍繞所述N孔(102)和/或所述P點(104)，從而為每個電池(10、100)連接相同符號的所有電觸頭以及排除其他觸頭，也就是說，實現旨在電連接所述電池(10)的所有所述N孔(102)的第一N部分(203)，還存在旨在電連接同一電池(10)的所有所述P點(104)的第二P部分(204)。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與包括所述接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，其中所述Z字形的分離切口(205)限定了構造為齒的半島(206a、206b、206c、206d)，所述半島具有帶會聚及發散輪廓的側邊，以便在端部變窄，局部地圍繞要接觸的所述N孔 (102)、所述P點(104)，並且以與所接觸所述N孔(102)、所述P點(104)的數量和位置成比例的非恒定截面傳導電通量；以及其中在所述導電背板(20)中，對於所述電池(10)的所述背面(100)的每個正方形區域(201)，存在以下接觸配置(202a、202b、202c、202d)中的至少一種：-第一配置(202a)，其是雙梳型，具有像指狀部的以互補方式正面穿透彼此的寬齒(206a)，其中，每個齒選擇性地接觸整個列(103、105)；-第二配置(202b)，其中，所述梳的齒(206b)相對於所述列(103、105)正交地布置，並且其中，中央的齒變寬及變窄使得包括相同符號的兩個相鄰觸頭；-第三配置(202c)，其中，齒(206c)主要是L形的以適應電池串的拐角和/或端部，相對於所述列(103、105)組合成局部重疊及局部正交的布置，其中最短的齒設計成不發生彎曲；-第四配置(202d)，其是所述第三配置(202c)的替代變型，其中最短的齒(206d)側向彎曲。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與具有至少四十八個接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，所述接觸正方形區域(201)用於接觸相同數量的所述電池(10)，以及其中所述第一接觸配置(202a)至少等於所述正方形區域(201)總數的70%並存在於所有的電池串中。
5. 如申請專利範圍第3項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與包括至少四個接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，所述接觸正方形區域(201)具有所述第二接觸配置(202b)。
6. 如申請專利範圍第3項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與包括至少四個接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，所述接觸正方形區域(201)具有所述第三接觸配置(202c)。
7. 如申請專利範圍第3項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與包括至少四個接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，所述接觸正方形區域(201)具有所述第四接觸配置(202d)。
8. 如申請專利範圍第3項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與具有六十個接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，所述接觸正方形區域(201)布置成六個相鄰列，每列具有十個正方形區域(201)，其中所述第一接觸配置(202a)出現四十四次，也即，在兩個側列中有八次，在四個中央列中有七次；以及其中所述第二接觸配置(202b)在每個所述中央列中出現四次；以及其中所述第三和第四接觸配置(202c、202d)作為整體出現八次，也即，每列兩次以及在端部至少一次，使得在所述導電背板(20、200)的四個拐角中，總是存在所述配置(202c、202d)中的至少一種。
9. 如申請專利範圍第3項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與具有四十八個接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，所述接觸正方形區域(201)布置成六個相鄰列，每列具有八個正方形區域(201)，其中所述第一接觸配置(202a)出現三十二次，也即，在兩個側列中有六次，在四個中央列中有五次；以及其中所述第二接觸配置(202b)在每個所述中央列中出現四次；以及其中所述第三和第四接觸配置(202c、202d)作為整體出現八次，也即，每列兩次以及在端部至少一次，使得在所述導電背板(20、200)的四個拐角中，總是存在所述配置(202c、202d)中的至少一種。
10. 如申請專利範圍第3項所述之光伏電池(10)，其特徵在於，其與具有七十二個接觸正方形區域(201)的導電背板(20)聯接，所述接觸正方 形區域(201)布置成六個相鄰列，每列具有時二個正方形區域(201)，其中所述第一接觸配置(202a)出現五十六次，也即，在兩個側列中有十次，在四個中央列中有九次；以及其中所述第二接觸配置(202b)在每個所述中央列中出現四次；以及其中所述第三和第四接觸配置(202c、202d)作為整體出現八次，也即，每列兩次以及在端部至少一次，使得在所述導電背板(20、200)的四個拐角中，總是存在所述配置(202c、202d)中的至少一種。