太阳能电池板的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种太阳能电池板，包括：后盖构件；前盖构件，包括多个聚光器元件；光伏组件，位于所述前盖构件和所述后盖构件之间，所述光伏组件具有多个光伏带，分别对准所述多个聚光器元件，所述光伏带具有正面和背面，所述光伏带基本上由光伏材料组成，每个所述光伏带至少在其所述背面上具有导电区域，以及至少具有电连接所述导电区域和所述光伏材料的导电腿；以及一个或多个总线，电耦接至所述光伏带的所述导电区域。除了其它特性外，根据本实用新型的导电腿使太阳能电池板的制造更容易，并且与传统系统相比提高了系统可靠性。
【专利说明】太阳能电池板
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种太阳能电池板。
【背景技术】
[0002]通常，一块光伏材料包括瑕疵和缺陷。例如，光伏材料包括由于在光伏材料的背面上缺失导电材料(例如，铝、银等)而导致的缺陷，在使用包含这种缺陷的光伏带时引起电中断和性能损失。
[0003]此外，在制造过程期间，导电区域可能有时未偏。图5示出导电区域的未对准。如所示出的，导电材料502的带设置在光伏块501之上。为了利用总线形成适当的电接触，假设导电材料被设置在光伏块501的预定位置上。然而，由于光伏块501的未对准(例如,光伏块501以稍微倾斜的角度放置)，导电材料502的一部分未能在预定的位置上与光伏材料形成适当的电接触。例如，在区域503上，导电区域502和光伏块501没有形成适当的电接触，导致电中断和/或性能损失。对于光伏带504，通过导电区域502和光伏块501形成的电接触，由于上面说明的未对准问题，没有适当运行。因此，光伏带504，一旦封装为光伏组件(例如，光伏组件301 )，由于较差的电连接而不能执行它的设计的功能。在一些情况下，导电区域周围具有缺陷和/或未对准问题的光伏带不能起作用。
[0004]图4和图5中示出的缺陷和/或未对准问题相反地影响太阳能模块(例如，诸如太阳能模块100)的性能。不幸地是，光伏块水平面上的这种缺陷经常难以检测。这是因为相对大(与光伏带向比较)片的光伏材料，局部的缺陷没有更多地影响整体性能，因此经常不能检测到。然而，更糟的是，如果缺陷靠近光伏带的导电区域，那么所起的作用会是有害的。
[0005]图6A提供示出导电区域周围缺陷的示图。示图601示出导电区域没有在光伏区域上适当形成的情况。例如，由于没有适当形成导电区域，导电区域的左侧被示出为在导电区域的左侧上具有黑线(与导电区域右侧基本均匀的灰色区域相对)。在右侧上，示图602示出导电区域未对准的情况。由于未对准，导电区域没有在光伏区域之上适当形成。
[0006]图6B提供示出具有一条或多条有缺陷光伏带的太阳能模块的示图。如图6B所示，示出一些光伏带具有“黑视区”，表示这些带在它们各自的导电区域可能具有差的或断开的电连接。
[0007]因此，应该理解，在各个实施方式中，本实用新型提供技术以解决与光伏块上的导电区域的缺陷和/或未对准相关联的问题。
实用新型内容
[0008]本实用新型旨在解决与光伏块上的导电区域的缺陷和/或未对准相关联的问题。
[0009]根据另一实施方式，本实用新型提供了一种太阳能电池板。该太阳能电池板包括后盖构件。该太阳能电池板还包括前盖构件，该前盖构件包括多个聚光器元件。该太阳能电池板另外包括位于前盖构件和后盖构件之间的光伏组件。光伏组件具有多条光伏带，分别对准多个聚光器元件。光伏带具有正面和背面。光伏带基本上由光伏材料组成。每个光伏带至少在其背面具有导电区域，以及至少具有电耦接导电区域与光伏材料的导电腿。该太阳能电池板还包括一个或多个总线，电耦接至光伏带的导电区域。
[0010]优选地，光伏带的所述导电区域包括银材料。
[0011 ] 优选地，每个光伏带包括每个所述导电区域两个所述导电腿。
[0012]优选地，光伏组件耦接至所述后盖构件。
[0013]优选地，前盖构件包括玻璃材料。
[0014]优选地，大体上还包括位于所述后盖构件和所述前盖构件之间的透明高分子材料。
[0015]通过本实用新型的方式可以获得许多益处。例如，本太阳能模块提供导电腿结构(其是聚光太阳能电池板中的光伏组件的一部分)。除了其它特性外，根据本实用新型的导电腿使太阳能电池板的制造更容易，并且与传统系统相比提高了系统可靠性。例如，导电腿延伸其中的导电区域电耦接光伏区域的区域，从而减小导电区域未电耦接光伏区域的风险。通过与传统系统相比由导电腿提供的电连接的更大的范围(reach)，可以简化制造工艺，而更大的范围意指制造过程期间的更大的容许度(tolerance)。例如,对准工艺与传统工艺相比较可以被简化和/或精简。此外，具有导电腿的太阳能模块与传统的太阳能模块相比可以更便宜地被制造，因为导电腿提高了制造产量(即，更多无缺陷的太阳能模块)和系统可靠性。在特定实施方式中，导电腿结构作为导电区域的一部分被集成，从而能够容纳不同类型的聚光器结构或光伏组件。因此，根据本实用新型的各个实施方式与传统设备兼容。也存在其它的益处。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是示出聚光光伏模块的简化图。
[0017]图2是示出光伏设备的简化图。
[0018]图3A是示出根据本实用新型实施方式的光伏组件的简化图。
[0019]图3B是示出根据本实用新型实施方式的光伏带的简化图。
[0020]图4是示出根据本公开实施方式的用于形成导电区域的工艺的简化图。
[0021]图5示出导电区域的未对准。
[0022]图6A提供示出导电区域周围的缺陷的示图。
[0023]图6B提供具有一个或多个缺陷光伏带的太阳能模块的示图。
[0024]图7A是示出根据本实用新型实施方式的导电区域的简化图。
[0025]图7B和图7C是示出根据本实用新型实施方式的导电腿的益处的简化图。
[0026]图8是示出根据本实用新型实施方式的光伏带的简化图。
[0027]图9A和图9B是示出根据本实用新型实施方式的通过导电腿提供的益处的示图。
【具体实施方式】
[0028]本实用新型提出光伏系统及其制造工艺和装置。更具体地，本公开实施方式涉及用于将光伏带电耦接至电总线(聚光太阳能电池板的一部分)的系统和方法。在各个实施方式中，本实用新型提供从导电区域向光伏区域延伸的导电腿，以确保导电区域与光伏区域之间适当的电连接。也存在其它实施方式。[0029]本公开实施方式提供用于制造聚光太阳能电池板的系统和方法。本实用新型实施方式使用聚光元件以减少所需光伏材料的量，从而减小总体成本。注意，【具体实施方式】为说明目的而示出，并且代表实例。本领域的技术人员将认识到其它的变化、修改以及替换。
[0030]根据本实用新型实施方式，聚光太阳能模块包括聚光器构件，聚光器构件包括平行排列的若干聚光器带。若干小尺寸的光伏电池(每个均具有通过一条或多条总线连接的若干光伏带)装配成大光伏包，大光伏包包含对准聚光器带的光伏带。如下所述，本公开实施方式提供用于连接光伏区域的系统和方法。也存在其它实施方式。
[0031]尽管方位不是本实用新型的一部分，但是便于认识到太阳能模块具有在使用该模块时面向太阳的侧面、以及相对侧，即远离太阳的面。尽管该模块可以存在于任何方位，但是便于涉及其中的“上部”或“顶部”涉及面向太阳侧以及“下部”或“底部”涉及相对侧的方位。因此，据说在另一元件上面的元件将比在它上面的元件更靠近上侧。
[0032]图1是示出聚光光伏模块的简化图。该图仅是实例，不应该过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到许多变化、替换以及修改。如图1所示，光伏模块100包括聚光器结构，聚光器结构包括若干聚光器带，聚光器带对准光伏包103的光伏带)。例如，图1中示出的光伏模块在结合于此作为参考的于2010年2月19日提交的美国专利申请第12/709,438号和于2010年2月I日提交的美国临时专利申请61/300，434中描述。
[0033]在各个实施方式中，聚光器结构由沿着光伏带的纵向方向延伸的多个细长的聚光器元件(有时称作透镜元件)形成。对于至少聚光器元件位于公共平面内的那些实施方式，它们的中心距标称地等于光伏带的中心距。每个聚光器元件沿着指定带的方向纵向延伸，并且横向跨带的方向。应该理解，光伏带同样可以是诸如基本正方形的其它形状。指定的聚光器元件被形成为使得入射到聚光器顶面上的平行光在到达下方光伏带的平面时被限制到具有小于聚光器元件的以及也可能小于光伏带的横向尺寸的区域。在举例说明的实施方式中，尽管聚光同样可以发生在聚光器的下表面上，但是聚光发生在上表面上。实际上，如在标准透镜的情况下，可以具有两个表面提供聚光。
[0034]通常涉及提供倍率的聚光器元件，因为光伏带在通过聚光器元件观看时显得比它本身更宽。换句话说，当通过聚光器元件观看时，光伏带更适宜充满聚光器元件的孔径。因此，从入射太阳光的观点来看，太阳能模块似乎具有横跨整个侧面范围的光伏材料。
[0035]尽管使用术语倍率，但是在光被会聚的程度的意义上使用，所以可以同样地被称作聚光。倍率/聚光同样有时限定为节省光伏材料的量，并且由于光伏带通常比光的宽度稍微宽，尤其是获取以不同角度入射的光，所以数量通常小于光学倍率/聚光。通常将使用术语倍率。
[0036]提供倍率的聚光器元件的表面部分具有可以包括圆形、椭圆形、抛物线、直线段或这些形状的组合中的一个或多个的截面。尽管聚光器元件的放大(通常上部的)表面的部分可以是平的，但是便于考虑并且涉及放大表面为凸的(即，曲线的或拱形的)。对于截面是半圆的实施方式，聚光器元件的放大部分的表面是半圆柱。然而，通常使用所张开的小于180°的圆弧。尽管凸面在上面所引的美国专利申请第61/154，357号中称作“环形”部分，但是这里将不使用“环形的”术语。在一些实施例中，聚光器元件是压型玻璃，尽管可以使用其它加工技术(例如，模塑)和其它材料(例如，聚合物)。
[0037]图2是示出光伏设备的简化图。图2中示出的光伏模块100的侧视图包括聚光器IOlA和101B。例如，光伏带103A和103B是光伏组件的一部分，并且通过总线彼此耦接。如从图2看到的，光伏带103A和103B分别对准聚光器IOlA和101B。例如，聚光器IOlA需要对齐光伏带103A基本上正上方的位置，使得来自聚光器IOlA的光可以适当指向光伏带103A。
[0038]在各种制造工艺中，由于制造的偏差，聚光器元件101可能会不完全对齐，或均匀地间隔。例如，聚光器元件101由包含多个聚光器带(例如，聚光器IOlA和101B)的大块玻璃材料组成。通常地，易于通过调节光伏带的排列和/或布局对准聚光器和光伏带。例如，光伏带103A和103B可以基于聚光器IOlA和IOlB的位置移动得更近或进一步分离。例如，光伏带103A和103B均包括它们边缘的导电区域。
[0039]通常地，聚光器元件101具有大面积，并且是单片结构。另一方面，光伏组件是较小的片。例如，图1中示出的光伏模块100包括一片集成聚光器元件101和由许多光伏组件组合的光伏包103。
[0040]图3A是示出根据本实用新型实施方式的光伏组件的简化图。该示图仅是实例，不应该过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到许多变化、替换以及修改。例如，光伏组件301和311是大光伏包的一部分。光伏组件301包括通过总线302A、302B以及302C彼此耦接的光伏带(例如，带303A、303B以及303C等)。类似地，光伏组件311包括通过总线312A、312B以及312C耦接的光伏带(例如，带313A、313B等)。例如，总线包括导电材料(例如，金属材料)。应该理解，通常由硅类型材料制成的光伏带经常易碎。因此制造更小的光伏组件301和311然后连接在一起以形成的光伏包。为了连接光伏组件301和311，连接总线。例如，总线302A、302B以及302C分别连接至总线312A、312B以及312C。在实施方式中，组件301和311连接时之间的距离基于聚光器构件的对准。
[0041]在通常包括使用一条或多条装配线的制造过程期间，期望确保光伏组件(例如，光伏组件301和302)到装配系统上。应该理解，在本实用新型的各个实施方式中，系统被设置为确保用于制造、存储、传输以及其它的光伏组件。
[0042]图3A中示出的每个光伏带包括光伏区域和导电区域。图3B是示出根据本实用新型实施方式的光伏带的简化图。该示图仅是实例，不应该过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到许多变化、替换、以及修改。例如，光伏带303A是图3A中示出的光伏组件301的一部分。光伏带303A包括光伏区域351。例如，光伏区域351基本由诸如单晶硅材料、多晶硅材料、基于光伏材料的薄膜、或其它的光伏材料组成。在各个实施方式中，光伏区域351包括使光伏区域351导电的诸如铝材料的金属材料。光伏带303A还包括导电区域350A、352A和353A。例如，导电区域电耦接有时称作导电“总线(bus bar)”(为光伏带303A提供至其它光伏带的电连接)的总线结构。例如，遍及光伏区域(例如，光伏区域351)的这种应用，尽管导电，但是称作“光伏区域”，并且与涉及包括导电材料且电耦接太阳能模块的总线的光伏带的预定区域的“导电区域”(例如，导电区域350A、352A以及353A)相区别。如图3A所示，光伏带303A电耦接总线302A、302B以及302C。更具体地，总线302A、302B以及302C分别耦接至导电区域350A、352A和353A。依靠本实用新型，导电区域可以包括一种或多种导电材料。例如，导电材料可以包括铝、银、铜和/或其它类型的材料。在各个实施方式中，导电区域的宽度为大约2?3mm。
[0043]在各个实施方式中，通过在一块光伏材料上沉积导电材料而形成导电区域。图4是示出根据本实用新型实施方式的用于形成导电区域的工艺的简化图。该示图仅是实例，不应该过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到许多变化、替换以及修改。如图4所示，处理的光伏材料400包括一块光伏区域404和导电区域402A、402B以及402C。如上说明的，光伏区域404可以包括诸如单晶硅材料、多晶硅材料、基于光伏材料的薄膜和/或其它的各种类型的光伏材料。
[0044]导电区域402A、402B以及402C设置在光伏区域404的背面上。例如，在光伏区域404的背面上，导电区域不阻止光伏区域聚集光。导电区域可以以诸如印刷、沉积以及其它的各种方式在光伏区域上形成。导电区域402A、402B以及402C的位置基于预定的位置和对准。导电区域可以包括一种或多种导电材料，例如铝、银、铜和/或其它类型的材料。为了形成光伏带(例如，光伏带303A)，光伏材料400如图4所示被水平切成块，其中带303A将具有导电区域的一小部分。
[0045]图7A是示出根据本实用新型实施方式的导电区域的简化图。该示图仅是实例，不应该过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到许多变化、替换以及修改。如图7A所示出的，光伏结构700(部分示出)包括光伏材料703和导电区域702。例如，光伏材料703沿着705A-D的虚线切成块，如图所示带宽大约可以是3?8_。对于在虚线之间形成的每个光伏带，存在从导电区域702的两侧延伸的两个导电腿(conductive leg)。例如，对于在虚线705A和705B之间形成的光伏带，导电区域702电耦接至导电腿701A和701B。如所示出的，导电腿相对于导电区域702基本垂直。导电腿701A和701B可以是导电区域702的延伸部分。
[0046]根据本实用新型，导电腿701A和701B可以由诸如银、铝、铜和/或其它的各种导电材料构成。例如，腿的长度大约是0.5mm以及上至1mm，但是应该理解，其它腿，从大约
0.1mm至1.5mm也是可以的。腿的厚度可以从大约50 μ m至150 μ m。除了其它方面以外，即使在导电材料703在导电区域702附近包含缺陷或导电区域702未对准的情况下，从导电区域延伸的腿帮助导电区域连接至导电材料703。例如，导电腿比导电区域单独覆盖相对更多的区域。
[0047]导电腿701A和702B可以以各种方式形成。在某些实施方式中，导电腿701A和701B部分地在导电区域702之上以及部分地在导电材料703之上印刷或沉积。在特定实施方式中，导电腿701A和702B重叠导电区域702大约0.3mm。例如，连接至导电腿的导电区域702类似于“蜈蚣”结构。应该理解，导电腿701A和702B也可以以其它方式形成，例如作为导电区域702的整体部分。如图7A所示，导电腿电耦接导电区域，并且分别为每个形成的光伏带提供光伏区域。
[0048]如图7B和图7C示出的，导电腿提供了许多优点。图7B和图7C是示出根据本实用新型实施方式的导电腿的益处的简化图。该示图仅提供实例，不应该过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到许多变化、替换以及修改。如图7B所示出的，导电区域在区域720上未对准光伏材料。幸运地是，导电腿桥接间隙，并且在导电区域与光伏材料之间形成电连接。没有导电腿，如果还有那么一点儿的话，导电区域与光伏材料彼此之间可能没有合适的电接触。
[0049]现在参照图7C。在区域730上，导电区域没有与附近的光伏区域形成良好的接触，因为在导电区域与光伏区域之间有明显的间隙。例如，诸如导电区域的未对准、光伏材料的包裹(从而导致光伏材料与导电区域之间的未对准)、和/或其它等的各种原因的结果形成间隙。再次，如图7B所示，区域730周围，导电腿桥接导电区域与光伏区域之间的间隙。例如，导电腿形成导电区域与光伏材料之间的电接触。
[0050]图8是示出根据本实用新型实施方式的光伏带的简化图。该示图仅是实例，不应该于此过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到其它变化、修改以及替换。应该理解，图8没有按比例绘制。如图8所示，光伏带800包括光伏区域804和导电区域801,802以及803。例如，光伏带800类似于图3B中示出的光伏带303A。光伏带800与光伏带303A之间的差异是从导电区域801、802以及803延伸的导电腿。如上所述，导电腿确保导电区域与光伏区域之间的适当的电连接。
[0051]应该理解的是，除了帮助形成好的电连接，导电腿还可以帮助减小导电区域的尺寸。在各个实施方式中，导电区域的宽度从大约3mm (没有导电腿)减小至少于2.5mm (具有导电腿)。导电区域减少的宽度可以提高光伏区域的能量转换效率。
[0052]图9A和图9B是示出根据本实用新型实施方式的通过导电腿提供的益处的示图。该示图仅是实例，不应该于此过分限制本实用新型的范围。本领域的技术人员将认识到其它变化、修改以及替换。如图9A所示，没有导电腿，太阳能模块中的一些光伏带(具有变黑区域的部分)没有适当地耦接至总线，结果，这些光伏带没有适当起作用，从而降低了太阳能模块整体性能。相比之下，图9B中的太阳能模块基本示出没有变黑区域，这意味着该太阳能模块中的光伏带与总线具有良好的电接触。例如，经验数据示出在故意移动光伏区域上的铝印刷远离导电区域600um的试验中，导电腿提供导电总线与光伏区域之间的电连接。可以知道，“蜈蚣(centipede)”结构(S卩，耦接导电腿的导电区域，有时称作“鱼骨”或“毛毛虫”结构)从15.59% (标准总线)提高电池效率至15.65% (具有导电腿的蜈蚣总线)，效率增益大约3?4%。因此，如上所述，“蜈蚣”结构也可以防止有缺陷的光伏区域发生电势损耗。导电腿也提高了与太阳能电池板相关联的其它度量。
[0053]虽然上面是本实用新型的【具体实施方式】的完整描述，但是上面的描述不应该限制本实用新型的范围。
【权利要求】
1.一种太阳能电池板，包括: 后盖构件； iu盖构件，包括多个聚光器兀件； 光伏组件，位于所述前盖构件和所述后盖构件之间，所述光伏组件具有多个光伏带，分别对准所述多个聚光器元件，所述光伏带具有正面和背面，所述光伏带由光伏材料组成，每个所述光伏带至少在其背面上具有导电区域，以及至少具有电耦接所述导电区域和所述光伏材料的导电腿；以及 一个或多个总线，电耦接至所述光伏带的所述导电区域。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，所述光伏带的所述导电区域包括银材料。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，对于每个所述导电区域，每个光伏带包括两个所述导电腿。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池板，其中，所述光伏组件耦接至所述后盖构件。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池板，所述前盖构件包括玻璃材料。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池板，还包括位于所述后盖构件和所述前盖构件之间的透明高分子材料。
【文档编号】H01L31/048GK203445139SQ201220731146
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年12月26日 优先权日:2012年12月26日
【发明者】利拉普拉桑纳·曼达拉普·贾亚拉姆卢 申请人:索拉里亚公司