测试设备的制造方法

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测试设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据前文权利要求1所述的测试设备和使用测试设备测试光伏设备的方法。
[0002]本发明总体上涉及测试光伏的设备,并且更加具体而言,本发明涉及至少可拆卸的电接触至少光伏设备的用于以可靠、可重现且成本合算、环境安全以及稳固的方式测试光伏设备的系统和方法。
【背景技术】
[0003]太阳能电池是将太阳光的能量通过光伏效应直接转化为电力的(固态)设备。太阳能电池组件用于制造太阳能模块,也称为太阳能板。从这些太阳能模块中产生的能量,称为太阳能电力,是太阳能的实例。光伏是与在由光线产生电力方面实际应用光伏电池有关的技术和研宄领域,虽然光伏通常特别用于涉及由太阳光产生电力。
[0004]光伏电池也称为太阳能电池,通常是将光转换成电能的半导体器件。目前,大多数商售光伏电池是晶体太阳能电池,其由掺杂的硅晶片构成。为了建立与这些电池的电接触,设置接触件,例如,在这些晶片的背面和顶面上施加金属化层。通常,背面金属化覆盖整个背面区域,同时顶面金属化由非常窄的指状物和两个或多个母线构成。而且,本领域也已知前面和/或背面没有金属化的电池。
[0005]为了得到较高的电力,太阳能电池相互连接并且组装成太阳能模块。这些太阳能模块由多个电池构成,这些电池串联电连接。通常一个电池的金属化顶面通过使用金属带状物(也称为键形物)连接至下一个电池的金属化背面。这些带状物通常焊接至电池或通过其他方式连接至电池,从而最小化接触电阻并且得到与电池的均匀电接触,迄今为止,大部分带状物连接至母线。
[0006]通常,在电池生产结束时以及快要将电池组装成太阳能模块时,对太阳能电池进行测试,从而确定它们的品质。使用太阳模拟器评价不同电池的性能的现有测量技术包括电致发光成像、分流热成像以及IV-曲线测量,其中,电池必须与测量设备电连接。
[0007]电致发光是使用光伏电池的逆原理的成像技术。电致发光成像配置可构成用于电池的电接触系统和照相系统。为了能够仅通过非常低的电致发光辐射强度进行测量,整个系统必须安装在暗室中。与将光子转换为电子不同,电流被施加于电池并且光子在电池的活化区域中产生。所述活化区域是其中产生光子的整个电池表面。只有光子可能不直接离开电池,因为它们可从背面接触中反射出来并由此包围指状物或母线。发射的光子可通过使用高灵敏度数码相机被可视化。
[0008]在作为电池的功能性室内测试的IV-曲线测量技术中,可使用光源(可能带有类似太阳的光谱),电接触系统和以及电测量仪。电池连接至测量设备并且在电池的照明过程中,进行电测量。可变负载可以是主动的或被动的,在设备特性的整个范围内进行扫描,例如,从短路至开路,从而收集电池的电流相对于电压的曲线。
[0009]在电致发光成像,IV-曲线测量中,而且也在其他诸如用于栅极电阻的测量等的技术中,重要的是具有电接触系统,该系统覆盖其中产生光子的电池顶面最少的活化区域。因此,最优电接触系统可被限制在这些非活化区域中并且在活化区域上浇铸仅仅最少的遮盖物。本领域技术人员还可期望使用将模块中的电池相互连接的类似连接器的接触系统。这样,模块中的电池效率就可被估计。
[0010]而且,对于IV-曲线测量而言重要的是具有电接触特性,该特性非常类似于使用焊接的带状物。接触电阻必须非常低(与焊点相当)并且接触点可在整个母线上均匀分布,这样,母线的欧姆电阻与连接器的欧姆电阻平行,因为连接器是带有焊接的带状物的盒体。
[0011]总体而言,存在三个主要的途径,即,弹簧探针、弯曲金属线和支撑的金属线用于太阳能电池的电接触。
[0012]弹簧探针(例如,通过CN 102023235A,HR20120081 Tl,JP2010177379A 已知的)由在管中进行导向并且预加载了弹簧的插针构成。对于接触太阳能电池的母线而言,多个弹簧探针的列与母线对齐并且固定在固定棒上。这些设计需要许多精细的组装步骤。插针非常精细并且易于损坏。接触区域的横截面相对于连接至母线的带状物的横截面而言也非常小。而且,所述弹簧探针的列必须对每个母线重复。除了母线带有较少电池之外,探针的接触件并不类似于在稍后在电池中的接触件,这引起未定义错误。当接触指状物时,探针极其困难击中指状物。
[0013]在弯曲金属线方式的情况下,使用弯曲的金属线。它们固定在电池区域的外部以最小化太阳能电池上的浇铸遮盖物。金属线端部在母线上的精确对齐需要进行精密组装。而且,接触的横截面非常小(并且与太阳能模块中的相互连接完全不同)并且接触点的数目受到复杂设计的限制。
[0014]用作电接触方式的支撑金属线(例如,通过CN201945665 U, DE 102011081004A1,US2007068567 Al已知的)沿着它们的整个长度固定地连接至在待接触的太阳能电池上延伸的纵向支撑体。携带金属线(其至少部分是裸露的,没有绝缘)的纵向支撑体迫使金属线抵住太阳能电池。所述支撑体必须是刚性的并且对于施加这种作用力而言是机械稳定的。这产生不理想的较大的且较重的支撑体,浇铸更多的遮盖物于太阳能电池上。
[0015]US2010045264A I公开了一种用于测试目的的暂时电接触太阳能电池的探针,该探针具有多个接触元件,所述接触元件具有成角度的结构并且其下部末端(尖端)放在太阳能电池的电极末端,用于产生电接触。
[0016]因此,本领域目前亟需一种新的能够通过与至少电伏设备的至少接触区域可拆卸的电接触而克服常规电伏测试技术中的固有不足的用于测试电伏设备的系统,这样,可最小化接触和释放电伏设备的时间并且可防止在光伏设备上产生冲击,从而避免了电池表面的裂缝、小缝隙或破坏。而且,新的系统应当成本合算,具有高重现性(接触电阻应当在每个电池之间尽可能保持恒定)并且严格地模拟用于使太阳能模块中的电池相互连接的相互连接技术。进一步地,接触电池的部件磨损并且应当是便宜的且易于重复的。

【发明内容】

[0017]鉴于上述现有技术中存在的缺陷,本发明的总体目的在于提供一种方便且实用的改善组合,其包括现有技术中的优势并且克服了现有技术中固有的缺陷,成本合算,环境安全且稳固。
[0018]在光伏工业中,电池通常设置于母线,电池是足够大的电极以允许将铜带状物焊接于其上。一旦铜带状物位于电池上,有时将该铜带状物称为键形物。这些母线占据/遮盖电池上的一些区域,因此,所述母线使光无法通过该母线,因此,减小了光伏产生的电池电流。而且,指状物应用于与母线连接的电池,从而将电子引导至母线。
[0019]目前,一些厂商正在设计无母线电池,该电池仅仅带有指状物或电池上甚至没有指状物。在最终的模块中,电流收集功能(以前通过母线完成)通过多个指状物完成或通过连接各个电池且延伸的金属线完成,如同指状物那样。电池上的(透明)导电层可有助于电子的收集。然而,在将电池组装成太阳能模块之前,必须对电池进行测试。假设与电池的指状物(通过设置31个指状物或更多)的暂时电连接或与完全不带电极的电池的暂时电连接是具有挑战性的工作。
[0020]在后一种情况下,接触系统必须模拟电池的最终相互连接,因为电子的流动强烈依赖于连接至电池的金属结构(带状物或接触方式)。
[0021 ] 在生产线中,太阳能电池以每秒接触或甚至跨过一个太阳能电池的节拍时间来生产。如果太阳能电池是无母线型,那么本领域技术人员需要合适的设备来确保每个指状物与若干列金属线(可能是两列至五列,理想地与稍后使用的带状物的数目一致)之间的可靠接触。而且,设备中这两个至五个金属线需要接触指状物。更新的技术使用多个较薄的金属线,例如,从申请人SmartWire Technology中获知的。
[0022]该设备及其接触件必须经受数百万个接触顺序且带有良好的可靠性。应当在电池上施加最小的压力,因为所述电池非常易碎,尤其是将来电池厚度下降至200-140 μπι至100 μπι(微米)。此外,该设备或其接触件应当具有非常低的内部电阻,因为该电阻将会给测量带来误差。进一步,接触应当具有良好的重现性,这甚至更加重要,因为系统误差可被修正。
[0023]本发明的目的在于克服这些问题并且提供一种可靠的电接触平面光伏设备的方案,尤其是(无母线)电池、晶片或任何中间阶段,并且带有最小的机械应力和良好的可重复接触品质,从而提供一种测量这种类型的电池的可靠方式。光伏设备具有两个接触件(+和_),该接触件可分布在电池的对侧或同一侧或它们的组合。
[0024]本发明的目的由根据权利要求1的测试设备实现。根据本发明,电接触方式包括至少一个柔性金属线,所述金属线是导电的并且被设置为在支撑表面和柔性金属线之间容纳光伏设备,并且当光伏设备被支撑表面容纳时,所述测试设备包括用于迫使柔性金属线的至少一部分沿着其纵向延伸方向抵接匹配光伏设备的电接触区域的
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