用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特征的方法和结构的制作方法
【专利说明】用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特 征的方法和结构
[0001] 相关专利申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年9月28日提交的标题为"METHODSANDSTRUCTURESFOR FORMINGANDIMPROVINGSOLDERJOINTTHICKNESSANDPLANARITYCONTROLFEATURESFOR SOLARCELLS"（用于形成并且改进太阳能电池的焊点厚度和平坦度控制特征的方法和结 构）的美国临时专利申请No. 61/707, 851的优先权，该专利申请的公开内容全文以及所有 方面以引用方式并入本文。
技术领域
[0003] 本文中所述主题的实施例总体涉及包括太阳能电池、光伏模块和相关联电子部件 的光伏组件。更具体地讲，本发明的一个或多个实施例涉及电连接多个太阳能电池来为安 装到光伏模块中作准备。
【背景技术】
[0004] 太阳能电池是用于将太阳辐射转换为电能的众所周知的装置。可使用一个或多个 互连件将若干个太阳能电池电连接在一起以形成太阳能电池阵列。可使用各种工艺和封装 材料将太阳能电池阵列封装到光伏（PV)模块中。
[0005] 用于改进与电连接太阳能电池有关的制造工艺的技术是有益的，因为这些工艺是 标准光伏（PV)模块制作过程的本质部分。这些技术可防止太阳能电池在焊点形成期间破 裂、避免焊料残留物导致污染并且改进焊点在太阳能电池上的定位精度。
【发明内容】
[0006] 本文公开的发明中的至少一者的一个方面包括认识到，虽然将互连件与太阳能电 池电连接的薄膜焊料区域可因热疲劳或其他机制的影响而失效，但可通过修改用于将互连 件与太阳能电池电连接的方法和/或硬件来减小失效率。例如，在一些已知的太阳能电池 阵列中，互连件可借助焊接技术电连接到太阳能电池，其中焊接技术产生楔形焊料层，该层 的一部分很薄。对失效太阳能电池阵列的检查已显示，焊料层的失效似乎是源自楔形焊料 层的这些薄区域。
[0007] 本文公开的发明中的至少一者的一个方面包括认识到，通过在薄焊料层周围形成 更厚焊料层可帮助防止该薄焊料层失效。例如，通过以更厚焊料层来环绕薄焊料层，可减 少、减慢或消除可能源自同一焊料层的裂纹的生长。
[0008] 根据本文公开的实施例中的至少一个，用于连接太阳能电池的方法可包括将第一 太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位，每个太阳能电池具有多个焊盘。该方法还可包括 将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中第一互连件具有主体和从其 延伸的突出部，并且其中突出部中的每一个具有向下凹入部，以使得突出部的下表面定位 在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。该方法还可包括通过将压 紧销压在第一互连件的主体上来将第一互连件钉在工作表面上，以使得互连件突出部的下 表面保持实质上平行于焊盘的上表面，并且使得突出部中的每一个的凹入部实质上平坦地 接触焊盘中的一个。
[0009] 在一些实施例中，用于连接太阳能电池的方法可包括将焊膏形成为液态，使其均 匀地散布在互连件突出部和焊盘之间的凹入部周边周围，从而在第一太阳能电池和第二太 阳能电池之间形成电连接。在另一个实施例中，该方法可包括允许每个太阳能电池上的焊 盘沿着两个相对边缘形成两行，每行焊盘对应于并且电耦接到太阳能电池的正电极或负电 极，并且其中将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤包括将第一太阳能电池 的第一电极的焊盘靠近第二太阳能电池的相对电极的焊盘定位。在又一个实施例中，将第 一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤可包括将第一太阳能电池的焊盘靠近并 且垂直于第二太阳能电池的焊盘定位。
[0010] 在又一个实施例中，将第一太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位的步骤可包括 将第一太阳能电池的焊盘靠近并且平行于第二太阳能电池的焊盘定位。在一些实施例中， 该方法还可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池之前，在多个焊 盘上沉积焊膏。在又一个实施例中，该方法还可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电 池和第二太阳能电池之前，在互连件突出部的下表面上预先涂敷焊膏。
[0011] 在另一个实施例中，将第一互连件钉在工作表面上的步骤允许在突出部的下表面 和焊盘的上表面之间形成0-1牛顿范围内的接触力。在又一个实施例中，该方法还可包括 将第三太阳能电池相邻于第二太阳能电池定位，其中使用第二互连件来将第三太阳能电池 连接到第二太阳能电池，从而形成具有第一太阳能电池、第二太阳能电池和第三太阳能电 池以及第一互连件和第二互连件的多个电连接的太阳能电池。在另外一个实施例中，该方 法可包括任何数目个太阳能电池和互连件以形成电连接的太阳能电池组成的太阳能电池 阵列。
[0012] 用于连接多个太阳能电池的另一种方法可包括将第一太阳能电池相邻于第二太 阳能电池定位，每个太阳能电池包括多个焊盘，其中将第一太阳能电池相邻于第二太阳能 电池定位的步骤包括将第一太阳能电池的焊盘靠近并且垂直于第二太阳能电池的焊盘定 位。该方法还可包括将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中第一互 连件具有主体和从其向下延伸的悬臂式突出部，并且其中突出部中的每一个具有中心定位 在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部，以使得突出部的下表面定 位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。该方法还可包括通过将 压紧销压在第一互连件的主体上来将第一互连件钉在工作表面上，以使得互连件突出部的 下表面保持实质上平行于焊盘的上表面，并且使得突出部中的每一个的凹入部实质上平坦 地接触焊盘中的一个。该方法还可包括将焊膏形成为液态，使其均匀地散布在互连件突出 部和焊盘之间的凹入部周边周围，从而在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间形成电连 接。在一些实施例中，将焊膏形成为液态的步骤包括使用感应焊接将焊膏形成为液态。在 其他实施例中，该方法还可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池 之前，在多个焊盘上沉积焊膏。
[0013] 用于连接多个太阳能电池的又一种方法可包括将第一太阳能电池相邻于第二太 阳能电池定位，每个太阳能电池具有多个焊盘，其中将第一太阳能电池相邻于第二太阳能 电池定位的步骤包括将第一太阳能电池的焊盘靠近并且平行于第二太阳能电池的焊盘定 位。该方法还可包括将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池，其中第一互 连件具有主体和从其向下延伸的悬臂式突出部，并且其中突出部中的每一个具有中心定位 在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内的向下凹入部，以使得突出部的下表面定 位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。该方法还可包括通过向 下压住第一互连件的主体来将第一互连件钉在工作表面上，以使得互连件突出部的下表面 保持实质上平行于焊盘的上表面，并且使得突出部中的每一个的凹入部实质上平坦地接触 焊盘中的一个。该方法还可包括将焊膏形成为液态，使其均匀地散布在互连件突出部和焊 盘之间的凹入部周边周围，从而在第一太阳能电池和第二太阳能电池之间形成电连接。在 一些实施例中，该方法可包括将焊膏形成为液态，包括使用热焊接将焊膏形成为液态。在 其他实施例中，该方法可包括在将第一互连件对准到第一太阳能电池和第二太阳能电池之 前，在互连件突出部的下表面上预先涂敷焊膏。
[0014] 在一些实施例中，多个电连接的太阳能电池可包括相邻于第二太阳能电池的第一 太阳能电池，每个太阳能电池具有焊盘。多个电连接的太阳能电池还可包括对准到第一太 阳能电池和第二太阳能电池的互连件，其中第一互连件具有主体和从主体延伸的多个突出 部，并且其中突出部中的每一个具有向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳 能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上方。在一些实施例中，向下凹入部的高度 可以为在10-50微米的范围内。在其他实施例中，突出部的厚度为在50-150微米的范围内。 在其他实施例中，突出部的宽度为在2-10毫米的范围内。在其他实施例中，突出部的长度 为在2-10毫米的范围内。
[0015] 在一些实施例中，凹入部可以是选自圆形凹入部、椭圆形凹入部、三角形凹入部、 正方形凹入部、多边形凹入部、矩形凹入部、边缘倒圆矩形凹入部、微凹凹入部、部分挖空凹 入部、冲出凹入部和凹面凹入部的凹入部。在其他实施例中，互连件突出部可以是从互连件 的主体向下延伸的悬臂式突出部。在其他实施例中，多个突出部从该主体的单个侧面延伸。 在其他实施例中，每个太阳能电池上的焊盘沿着两个相对边缘形成两行，并且每行焊盘对 应于并且电耦接到太阳能电池的正电极或负电极，并且其中第一太阳能电池的第一电极的 焊盘靠近第二太阳能电池的相对电极的焊盘。
[0016] 在一些实施例中，第一太阳能电池的焊盘靠近并且平行于第二太阳能电池的焊 盘。在其他实施例中，第一太阳能电池的焊盘靠近并且垂直于第二太阳能电池的焊盘。在其 他实施例中，可在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊盘的上表面上沉积焊膏。在 其他实施例中，可在互连件突出部的下表面上预先涂敷焊膏。
[0017] 在一些实施例中，多个太阳能电池可以是选自背接触式太阳能电池、前接触式太 阳能电池、单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、薄膜硅太阳能电池、 铜铟镓硒（CIGS)太阳能电池和碲化镉太阳能电池的多个太阳能电池。在其他实施例中，可 将第三太阳能电池连接到第二太阳能电池，其中使用第二互连件来将第三太阳能电池连接 到第二太阳能电池，从而形成具有第一太阳能电池、第二太阳能电池和第三太阳能电池以 及第一互连件和第二互连件的多个电连接的太阳能电池。
[0018] 根据另一个实施例，多个电连接的太阳能电池可包括相邻于第二太阳能电池的第 一太阳能电池，每个太阳能电池具有焊盘，并且其中第一太阳能电池的焊盘靠近并且垂直 于第二太阳能电池的焊盘。多个电连接的太阳能电池可包括对准到第一太阳能电池和第二 太阳能电池的第一互连件，其中第一互连件具有主体和从主体向下延伸的多个悬臂式突出 部，其中突出部中的每一个包括中心定位在突出部边缘附近的高度为在10-50微米范围内 的向下凹入部，以使得突出部的下表面定位在第一太阳能电池和第二太阳能电池两者的焊 盘的上表面上方。在一些实施例中，可在第一