专利名称：对用于能够收集光的元件的连接盒所做的改进的制作方法
技术领域：
本发明涉及对用于能够收集光的元件的连接盒所做的改进。
背景技术：
众所周知，光伏太阳能电池类型的能够收集光的元件包括吸收剂以及互相电绝缘 的两个电极。所有这些被封装在两个基板之间，其中一个构成具有玻璃功能以允许光通过 的保护基板，而另一个基板形成支撑，因此不一定是透明的。这些电极的特征主要包括尽可 能小的电阻和在吸收物层上的良好附着，以及如有必要在基板上的良好附着。电极大部分 时候用金属或由金属氧化物(例如基于钼、银、铝、铜、掺杂氧化锌或氧化锡)制成。可起吸收物作用的黄铜矿三元化合物一般含有铜、铟和硒。这涉及被称为CISe2吸 收剂层的吸收剂层。还可以向吸收剂层加入镓(例如Cu(In，Ga) Se2或CuGaSe2)、铝(例 如CU(In，Al)Se2)、或硫(例如CuIn(Se，S))。通常并且在下文中用“黄铜矿吸收剂层”这 个术语来表示这些吸收剂层。薄层状的另一族吸收剂，要么基于硅(可以是无定形硅或者微晶硅)，要么基于碲 化镉(CdTe)。还存在另一族基于结晶硅或硅片的吸收剂，与被沉积为薄层状的无定形硅或 微晶硅系(filiSre)相反的是，该族吸收剂被沉积为厚层状，厚度包括在50μπι至250μπι 之间。对于这些各种技术的吸收剂，我们知道，它们的(能量转换的)光伏效率在湿气 通过液态或蒸汽形式的水分子的扩散而进入时会明显地减小，甚至没有视觉方面可见的损坏。这就是为什么必须尽可能小心地进行太阳能电池的组装，并特别注意密封太阳能 模块，其中所述太阳能电池的组装就是要在两个基板(其中一个形成盖板，另一个形成支 撑)之间集合所有的层和允许将所述电池连接到外部以使用所产生的能量的电连接件。特 别地，模块的密封性一方面通过例如利用挤出技术沉积密封条而在电池的侧面(chant)实 现，另一方面在电连接件所通过的孔处实现。如由上文可见，黄铜矿吸收剂层对湿气敏感，因此太阳能电池的组装必须注意防 止任何湿气的进入。电池的可以构成湿气进入点的敏感点一方面是周边密封条，另一方面 是电连接件通过所必需的孔。太阳能电池的制造者已经与化学专家合作开发了用于密封件 (或一组密封件，其中一个密封件用于例如作为液态水的屏障，另一个密封件作为水蒸汽的 屏障)的成分，这些成分在电池周边履行其功能，但在电连接件所必需的孔处在较小的程 度上履行其功能。在这些孔处，湿气会沿着线向层堆的方向上升，该现象会因为由于电连接件一般 由柔性连接器构成这一事实造成产生间隙(prise de jeu)而变得突出。
发明内容
因此，本发明旨在通过提出一种在太阳能电池的电连接件入口孔和出口孔处密封
3的连接装置来克服现有解决方案的缺陷。为了这个目的，一种能够收集光的元件，包括形成保护盖板的第一基板和形成支 撑板的第二基板，所述基板将至少一个功能层束缚在形成电极的两个导电层之间，所述功 能层基于吸收性材料、允许进行由光向电能的能量转换，所述元件的特征在于，所述第二基 板设有至少一个在每一个所述导电层处开口的孔，被束缚在腔室内的压件在所述孔内延 伸，其中所述腔室形成在固定于所述基板的电连接装置中。在本发明的优选实施例中，可选地还可以采用下述一种和/或另一种布置-所述压件与附接至所述导电层的一部分表面上的导电材料带接触；-包含所述压件的所述腔室充填有防止所述压件氧化的流体；_所述电连接装置设有多个凹或凸的、同心地围绕所述压件并形成密封屏障的区 域；-所述电连接装置包括多个电连结设施，所述多个电连结设施一方面与所述压件 电关联，另一方面与使用网络和/或旁路二极管电关联。根据本发明的另一个方面，本发明的目标还包括一种适于和前述能够收集光的元 件一起使用的连接装置，所述装置包括大致为平行六面体形的盒子，所述装置的用于与基 板下表面接触的面包括孔，所述孔接收用于与至少一个沉积在基板的一部分表面上的电极 电接触的压件。
在阅读了以下参照附图示例地而非限制性地给出的描述之后，本发明的其他特 征、细节、优点将变得更清楚明了。在这些附图中-图Ia和图Ib为根据本发明的能够收集光的元件的示意图；-图2为根据本发明的元件的剖视图，该剖视图是在电连接装置处剖切的；-图3是图2示出的连接装置的透视图；-图4为根据本发明的另一个实施例的连接装置的透视图；-图5为图4示出的装置的透视图，其中可见二极管和压件；-图6为图4示出的装置的透视图，其中只有二极管可见。
具体实施例方式在图Ia中，示出了能够收集光的元件(太阳能或光伏电池)。示意地，两个基板1 和1’(基板1形成盖板，基板1’形成支撑)将层堆7束缚住，其中至少一个基板(在本例 中为基板1)必须是透明的以让光通过，层堆7在形成电级的导电层2、6之间包括基于吸收 剂的、允许进行由光向电能的能量转换的功能层3。形成盖板的基板1是透明的，例如可以完全由玻璃制成。该基板还可以由热塑性 聚合物(如聚氨酯、聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯)制成。具有玻璃功能的基板的主要重量(即至少重量的98%)甚至全部都是由具有尽可 能好的透明度并优选地在对应用(太阳能模块)有用的光谱部分上线性吸收低于0.01mm1 的材料构成，其中所述光谱一般从380至1200nm。当被用作各种技术(CIS、无定形硅、微晶硅、结晶硅)的光伏电池的保护板时，根据本发明的、形成盖板的基板1可以具有从0. 5到IOmm的总厚度。在这种情况下，当该板 由玻璃制成时，可以有利地对该板进行热处理(例如淬火类型的热处理)。形成支撑板的基板1’与基板1的不同之处在于，基板1’不一定是透明的，因此不
一定具有玻璃功能。在基板1’的一个主要表面上沉积要作为电极的第一导电层2。在电极2上沉积基 于黄铜矿吸收剂的功能层3。当涉及基于例如CIS、CIGS或CIGSe2的功能层时，优选地，功 能层3和电极2之间的界面是基于钼的。在欧洲专利申请EP1356528中描述了一种符合这 些要求的导电层。黄铜矿吸收剂层3覆盖有被称为缓冲层的薄层4，该层由硫化镉(CdS)、硫化锌 (ZnS)或硫化铟(IS)制成，允许和黄铜矿层建立pn结。实际上，黄铜矿剂一般进行了 ρ掺 杂，而缓冲层，特别是由CdS制成的缓冲层，进行了 η掺杂，这样允许建立形成电流所必需的 pn结。例如由CdS制成的缓冲薄层4本身覆盖有通常由无掺杂氧化锌(ZnO)形成的钩挂层5。为了形成第二电极6，ZnO层5覆盖有由TCO(即“透明导电氧化物”)制成的层。 为了形成第二电极6，ZnO层5覆盖有由TCO(即“透明导电氧化物”)制成的层。TCO可以 从以下材料中选取掺杂氧化锡，特别是硼掺杂氧化锡或铝掺杂氧化锡。在掺杂氧化锌，特 别是铝掺杂氧化锌的情形下，若通过CVD进行沉积，可用的前体可以是锌和铝的金属有机 化合物或卤化物。由TCO制成的，例如由ZnO制成的电极，还可以通过从金属靶或陶瓷靶的 溅射来进行沉积。另外，该导电层还必须是尽可能透明的，并应该在对应于构成功能层的材料的吸 收光谱的所有波长上具有高透光性，以免无用地降低太阳能模块的效率。导电层2、6中的一个或另一个具有的每平方电阻为最多30欧姆/平方，特别地最 多20欧姆/平方，优选地最多10或15欧姆/平方。该每平方电阻一般包含于5至12欧 姆/平方之间。通过例如由PU、PVB或EVA制成的层压夹层8将薄层堆7束缚在所述两个基板 1 (盖板)和1’(支撑)之间。基板1与基板1’的不同之处在于，基板1具有玻璃功能，例 如钠钙硅玻璃，以便形成太阳能或光伏电池然后借助密封件或密封树脂进行周边封装。在 申请EP739042中描述了这种树脂的成分及其使用方法的示例。如果使用硅(即无定形硅或微晶硅)系的薄层吸收剂，或基于碲化镉(CdTe)的薄 层吸收剂，则能够收集光的元件的构造按照与针对黄铜矿系所用方向相反的方向进行。该 构造于是被称为“顶层(superstate)构造，与被称为“底层(strate)构造”的构造相对。 可以参照图lb。主要的区别在于，薄层堆是从基板1(盖板)开始构造的。基板1的B面(主内 面)覆盖有要作为电极的第一导电层6。在该电极上沉积基于由无定形硅或微晶硅制成的 或由碲化镉制成的吸收剂的功能层。为了形成上面的电极6，该层基于由TC0(即“透明导电氧化物”)制成的层。TCO可以从以下材料中选取掺杂氧化锡，特别是硼掺杂氧化锡或铝掺杂氧化锡。 在掺杂氧化锌，特别是铝掺杂氧化锌的情形下，若通过CVD进行沉积，可用的前体可以是锌和铝的金属有机化合物或卤化物。由TCO制成的，例如由ZnO制成的电极，还可以通过从金 属靶或陶瓷靶的溅射来进行沉积。另外，该导电层还必须是尽可能透明的，并应该在对应于构成功能层的材料的吸 收光谱的所有波长上具有高透光性，以免无用地降低太阳能模块的效率。例如基于Sn02:F或ZnO:Al的TCO层6可选地覆盖有相对薄(例如IOOnm)的、由 无掺杂介电ZnO制成的附加层5。该ZnO薄层然后覆盖有基于硅或碲化镉的薄层功能层3。 层堆7的其余部分由作为电极的、由金属或金属氧化物材料制成的第二导电层2组成。通 常该导电层基于ITO(铟锡氧化物)或由金属(铜、铝)制成。导电层2、6中的一个或另一个具有的每平方电阻为最多30欧姆/平方，特别地最 多20欧姆/平方，优选地最多10或15欧姆/平方。该每平方电阻一般包含于5至12欧 姆/平方之间。通过例如由PU、PVB或EVA制成的层压夹层8将薄层堆束缚在基板1 (盖板)和 1’(支撑)之间。形成支撑的基板1’与基板1的不同之处在于，基板1’不一定由玻璃制 成，并且不一定是透明的。基板1’起支撑的作用，并且借助密封件或密封树脂与另一个基 板1 一起进行周边封装。在申请EP739042中描述了这种树脂的成分及其使用方法的示例。为了能够工作并向配电网络输送电压，如前所述的太阳能模块必须设有电连接装 置。在图2和图3中，详细地示出了电连接装置9。该连接装置9定位在太阳能模块的 背面，通过粘接或任何相似方式(焊接、粘合剂)固定到模块的下表面上。优选地，每个模 块有2个(每个电级1个)连接装置，可以保证模块和使用者界面(通常由允许将直流电 压转换为和配电网络兼容的交流电压的电子装置构成)的电连接。电连接装置9呈盒或箱的形式，通过例如塑料材料注射工艺获得。盒子的用于与 基板1’的下表面接触的面包括盲孔9和多个凹或凸的、同心地围绕该孔的区域11、12。孔9接收压件19，该压件19 一方面包括被容纳在孔9内的固定部分13，以及可相 对于固定部分13移动的、形成活塞的可动部分14，所有这些借助螺旋式或类似的弹簧15形 成弹性连接。固定部分13和可动部分14都用导电材料制成，例如由铜制成。活塞的头部设有多个凸起或粗糙点以改善在位于该头部和形成电极的导电层2、6 之间的区域处的接触。为了优化活塞13的头部与导电层2或6的电接触，在接触区域沉积由导电材料构 成(例如由铝、铜等制成)的带16，该带16例如通过超声焊接到导电层2或6的一部分表图5示出了压件19的一个实施例变型。如由该图可见，压件实施为螺旋盘绕式弹 簧(ressort alame enrouleen spirale)的形式，以给整体提供弹性。在图5中，通过塑料注射或模制技术获得的、其中插有压件19的盒子9实际上有 两层，每层均形成隔间，下层接近光伏模块的表面，上层与前者相对，这些层由密封壁分隔， 使得能够干预二极管(在图4和图5中可见，以圆柱形式示出)，而不必担心破坏与下层(内 部封有与带16电接触的压件的区域)的密封性。在图6中示出了没有用于遮盖二极管的保护盖时的盒子，该保护盖通过“夹扣 (Clipsage) ”或镶嵌(emboitage )而安装到盒体上，在需要时可以借助例如螺丝刀刃容易地取下。在图4中，盒子完全覆盖了所有放入该盒子内部的元件，由此机械地保护这些元 件并防止任何环境侵蚀。在图5中，在要连到运行网络的电线与压件之间的电连接通过折边镶接法 (sertissage)实现，但在不超出本发明范围的情况下，可以想到将该电线直接地或通过导 电部分间接地焊接到该弹性压件上，所述导电部分本身与弹性压件电接触。在压件19周围形成有多个密封屏障。这样，想到设置由弹性体制成的0形密封件 17,当连接装置被固定时，该密封件将被压缩抵靠至模块的背面。在进行连接装置和模块背 面之间的组装时，在压件周边14和0形密封件17的小圆周之间限定的环状空间18可以有 利地充填惰性流体(例如气态氮)，以避免可能对电连接的质量不利的氧化现象。在实施例 变型中，想到在所述盒子内包括用于接收干燥剂的腔室，该腔室连至环状空间18。为了进一步限制甚至消除与因液态水和水蒸汽的渗入而造成的氧化现象相关的 问题，在O形密封件的大直径和模块的周边之间设置多个密封条(实际上是区域11、12)，这 些密封条是在制造连接装置时产生的并形成隔挡。整体上包括在容腔内弹性滑动的活塞的压件的实施例可以通过其他允许实现相 同功能以获得相同结果的实施形式来实现。这样，例如在容腔内的弹性垫圈组件，或设有用 于在圆柱形容腔内侧面形成的插口中配合的凸销的垫片(cliquant)可以构成例如该压件 的替代，而不超出本发明的范围。在模制时，在连接装置内部包括与压件电关联的第一连接器(例如电线)形式的 电连结设施。包括进去的还有用于连接到旁路二极管的第二连接器。实际上，光伏太阳能模块 可以与其他模块串联连接以形成带。如果其中一个模块因例如云的经过而被遮去了阳光， 则会同时造成带内产生的电流减小以及在被遮盖的模块内产生相反方向的电流。后一个效 应会造成消耗过大量的电功率，这可能导致其破坏。因此，太阳能模块标准地配有旁路或减 载(c^lestage) 二级管，所述二极管的作用是保护被遮盖的太阳能电池，同时增大由带所 产生的功率。
权利要求
一种能够收集光的元件，包括具有玻璃功能的、形成保护盖板的第一基板(1)和形成支撑板的第二基板(1’)，所述基板将至少一个功能层(7)束缚在两个形成电极的导电层(2，6)之间，所述功能层(7)基于吸收性材料、允许进行由光向电能的能量转换，所述元件的特征在于，所述第二基板(1’)设有至少一个在所述导电层(2、6)处开口的孔，被束缚在腔室内的压件(19)在所述孔内延伸，其中所述腔室形成在固定于所述基板(1’)的电连接装置(9)中，所述连接装置以盒子的形式实施。
2.如权利要求1所述的能够收集光的元件，其特征在于，所述压件(19)与附接至所述 导电层(2、6)的一部分表面上的导电材料带(16)接触。
3.如上述权利要求之一所述的能够收集光的元件，其特征在于，包含所述压件(19)的 所述腔室(18)充填有防止所述压件氧化的流体。
4.如权利要求1所述的能够收集光的元件，其特征在于，其中插有所述压件(19)的盒 子(9)有两层，每层均形成隔间，下层接近所述第二基板(1’ )的表面，上层与前者相对，这 些层由密封壁分隔，使得能够干预二极管，而不必担心破坏与所述下层的密封性。
5.如权利要求1所述的能够收集光的元件，其特征在于，所述电连接装置(9)设有多个 凹或凸的、同心地围绕所述压件(19)并形成密封屏障的区域(12，13)。
6.如上述任一权利要求所述的能够收集光的元件，其特征在于，所述电连接装置(9) 包括多个电连结设施，所述多个电连结设施一方面与所述压件(19)电关联，另一方面与使 用网络和/或旁路二极管电关联。
7.如上述任一权利要求所述的能够收集光的元件，其特征在于，所述电连接装置(9) 包括适于接收干燥剂的储室，所述储室连接至所述腔室(18)。
8.一种适合用于根据上述任一权利要求所述的能够收集光的元件的电连接装置，其特 征在于，所述装置呈盒子的形式，所述装置的用于与基板(1’)下表面接触的面包括孔(9)， 所述孔(9)接收用于与至少一个沉积在基板(1、1’ )的一部分表面上的电极(2，6)电接触 的压件(19)。
全文摘要
本发明涉及一种能够收集光的元件，该元件包括具有玻璃功能的、形成保护盖板的第一基板(1)和形成支撑板的第二基板(1’)，所述基板将至少一个功能层(7)束缚在两个形成电极的导电层之间，所述功能层(7)基于吸收性材料、允许进行由光向电能的能量转换，其特征在于，所述第二基板(1’)设有至少一个在所述导电层处开口的孔，被束缚在腔室内的压件(19)在所述孔内延伸，其中所述腔室形成在固定于所述基板(1’)的电连接装置(9)。
文档编号H01L31/048GK101939845SQ200880120876
公开日2011年1月5日 申请日期2008年10月13日 优先权日2007年10月16日
发明者B·鲁尔, H-W·库斯特, W·斯泰特 申请人:法国圣戈班玻璃厂