专利名称：电连接元件的制作方法
电连接元件
本发明涉及一种电连接元件，该电连接元件包括电导体和导电涂层。
已公开的连接元件被用于使多个电部件(例如太阳能电池)彼此电连 接。对此，连接元件;故加热并且通过熔化涂层而与电部件焊4妄在一起。
此外，也公开了被涂敷的连接元件，其构造为沖压件或者构造为被切 割的带。
已公开的连接元件具有的缺点是需要相当大的能量，以便能够足够 快地加热涂层。否则，不能足够快速地加热涂层，使得不能实现电导体与 电部件之间的可靠连接。
因此，本发明的任务是提供一种前面所述类型的连接元件，其可容易 地被加工并且其涂层可被快速加热，使得在更高的加工速度的情况下同时 能够实现电导体与电部件之间的可靠连接。
根据本发明，该任务通过这样的方式来解决涂层的表面至少局部地 构造有结构化的和/或粗糙的表面。
通过这样的方式产生的优点是为涂层提供了相对于未被处理的表面 增大的有效表面，并且该有效表面因此具有高的光吸收和/或热吸收。因 此在焊接过程或粘合过程中，可更容易且更快速地引入所需的热。涂层优 选由均匀的材料形成，结构化和/或粗糙的表面通过表面处理被引入该材 料中。由于均匀性而保证了整个层被均匀地加热并且因此提供给随后的连 接工艺。
根据本发明的另一种构造，导电涂层可以包含可焊接的材料，例如焊 接剂，尤其是锌。通过这样的方式，涂层本身可确保在一个加工步骤中实 现牢固粘合的焊接连接。
根据另一种实施方式，导电涂层可以包含粘合剂，优选为导电的粘合 剂。通过这样的方式，涂层可以有助于构造牢固粘合的粘合连接。
有利地，电导体由金属、尤其是铜构成，或者由金属合金、尤其是铜 合金构成。通过这样的方式，实现了特别高的导电性以及易加工性。
在本发明的另 一种改进方案中，结构化的和/或粗糙的表面由滚花或 者皱紋构成。这样的表面改变例如可特别简单和自动化地通过碾压来进 行。
在另一扩展方案中，结构化的和/或粗糙的表面可以通过磨削产生。 通过这样的方式可以赋予涂层与加工方向无关且因此在表面上的所有方 向上均相似的特性。
根据另一实施方式，结构化的和/或粗糙的表面通过腐蚀来产生。通 过这样的化学处理同样可以实现均匀的表面改变。
在一种改进方案中，结构化的和/或粗糙的表面在横截面上可以仅仅 在涂层的用于能量吸收的区域上延伸。通过这样的方式，不需要处理涂层 的整个表面。因此，仅须改变以后在将连接元件施加到电部件上时利用红 外光照射来加热的那个表面。
根据另一种变形方案，结构化的和/或粗糙的表面在橫截面上可以在 电导体的整个环周上延伸。在这样的实施中，在使用根据本发明的连接元 件的情况下不需要注意涂层的哪个部分设置有改变过的表面。加工过程相 应地简化了。
优选地，电导体可由冲压件或者被切割的带制造。在此，可特别简单 且^[氐成本地制造连4妄元件。
在一种优选的扩展方案中，电导体可以具有比横截面大的纵向伸展， 并且可以例如^皮构造为线材。通过这样的方式，可以在一个加工步骤中通
过连接元件4吏多个电部件;波此相连。
有利的是，滚花或者皱紋可以基本上平行于电导体的纵向延伸走向。 这具有这样的优点在制造连接元件时可以以连续的工艺简单地施加滚花
或者皱紋。此外，以特别有利的方式形成在纵向延伸上均匀的表面，并且 因此也形成涂层的均匀特性。
在另一种变形方案中，磨削方向可基本上平行于电导体的纵向延伸走 向。此外，在这种情况下，也可以以连续的工艺简单地实施表面处理。同 样地，形成在纵向延伸上均匀的表面，并且因此同样也形成涂层的均匀特 性。
在其它扩展方案中，电导体在横截面上可以构造为圆形。通过这样的 方式可以使用市面上常见的线材。
在一种特别优选的实施方式中，电导体可以被构造为具有形状不同于 圆形的、例如矩形的横截面，尤其是可以构造为扁线。通过这样的设计， 由于接触面更大，可实现连接元件在电部件上特别良好的粘合。此外，涂 层的可用面积被增大，这能够使热量引入变得容易。
在另一种扩展方案中，涂层的表面可以在连接元件的整个长度上构造 有结构化的和/或粗糙的表面。通过这样的方式可以特别高地引入热量而 且可以特别简单地制造和加工。在制造时，可以在连续的工艺中施加结构 化的和/或粗糙的表面，而在加工中可以可靠地在任何位置形成涂层的相 同特性。
有利的是，涂层可以在连接元件的整个长度上延伸。在此，有利的是， 在加工时不必注意在哪些位置上存在涂层以及通过涂层在哪些位置上形
成对电导体的表面保护。
在优选的应用中，根据本发明的连接元件可以被应用到太阳能电池 上。在这样的使用中，可靠地产生太阳能电池与电导体之间的连接是特别 重要的，并且因此根据本发明的将结构化的和/或粗糙的表面施加到涂层 上是特别有利的。
在另 一种扩展方案中，两个或者多个太阳能电池可以通过根据本发明 的连接元件彼此相连。这样，利用这些连接元件可以使多个太阳能电池连 接成更大的单元，例如连接成太阳能模块。该模块可以被封装，以便不受 天气影响。
前面所提及的任务也可通过一种用于接触电部件(尤其是太阳能电
池)的方法来解决，该方法具有以下步骤
1) 用导电的涂层涂敷电导体，
2) 将结构化的和/或粗糙的表面施加到涂层上，
3 )将这样获得的电连接元件用具有结构化的和/或粗糙的表面的侧施 加到电部件上，其中涂层产生与电导体和部件的牢固连接。
通过这样的方式，有利地可以使用比较小的能量实现特别快速地在电 导体与电部件之间产生连接。
在一种优选的实施方式中，在此可以使用具有比横截面大的纵向伸展 并且例如构造为线材、优选构造为扁线的电导体。电导体可以以有利的方 式沿其纵向延伸被施加到电部件上。在此，可以在一个加工步骤中将多个 部件通过连4妄元件;f皮此相连。
下面参照附图示例性地更详细地阐述本发明，在附图中表示了一些实
施方式。其中
图1示出了具有截面基本上为圆形的电导体的连接元件的第一实施 方式，
图2示出了具有扁平构造的电导体的连接元件的第二实施方式，
图3示出了具有扁平构造的电导体的连接元件的第三实施方式，
图4示出了具有扁平构造的电导体的连接元件的第四实施方式，
图5示出了由根据本发明的电连接元件和电部件构成的接合的产生，
图6示出了另一实施方式，其中涂层的表面和电导体的表面被改变，
图7示出了具有两个施加在其上的电连接元件的太阳能电池，
图8示出了由多个借助电连接元件彼此相连的太阳能电池构成的太 阳能模块，
图9示出了图8中所示的具有两个借助电连接元件相连的太阳能电池 的太阳能模块的局部A。
根据第一实施方式，如图1中所示，电连接元件1由电导体2构成， 该电导体被设计为芯。电导体2环周设置有涂层3,该涂层例如可以包含 可焊接的材料。但是，可替换地，涂层3也可以包含粘合剂。涂层3具有 结构化的或粗糙的表面5,例如其可通过碾压、磨削、腐蚀等形成。因此， 涂层有效表面大于未经该加工步骤的涂层的有效表面。
根据第二实施方式，如图2中所示，电连接元件1由电导体2构成， 该电导体被设计为扁线。该导体具有不同于圆形的、基本上为矩形的横截 面。如图2a和2b中所示，电导体2的上侧设置有涂层，该涂层同样是导 电的。图2a和2b中所示的上侧、即涂层3的外侧具有结构化的或粗糙的 表面5。可替换地，如图2a和2b中所示，电导体2的下侧也可附加地具 有涂层。
根据第三实施方式，如图3中所示，电连接元件1由电导体2构成，该电导体类似于根据图2的实施例被设计为扁线。图3中所示的涂层3 在电连接元件1的上侧和下侧上具有结构化的和/或粗糙的表面5。由于 涂层3在横截面上被施加在电导体2的整个环周上，所以实现了电连接元 件的广泛适用性。因此，在加工期间不必再注意电连接元件1的正确位置。 附加地，电连接元件被保护免受有害环境影响和腐蚀。另外，涂层不必处 处都同样强地构造。更为准确地说，在一侧上例如可以施加更多的涂层材 料。在对置的侧上例如减小层厚度。以特别优选的方式，在设置用于接触 的侧上的层厚度大于对置的、在那里涂层主要具有保护功能的侧上的层厚 度。
根据第四实施方式，如图4中所示，电连接元件1由电导体2构成， 该电导体类似于根据图2和3的实施例被实施为扁线。然而在此，涂层3 的表面仅在电导体2的用于能量吸收的侧上被改变。因此，结构化的和/ 或粗糙的表面5在横截面上只在涂层环周的一部分区域上延伸。然而，涂 层3在横截面中被施加在整个环周之上，使得电导体2完全被涂层3包封。 通过这样的方式，同时可以保护电导体2免受环境影响和腐蚀。此外，在 这种情况下，涂层也不必处处都同样厚地构造。相反，在一侧上例如可以 施加更多的涂层材料。在对置的侧上例如减小层厚度。特别优选的是，在 设置用于接触的侧上的层厚度大于对置的、在那里涂层主要具有保护功能 的侧上的层厚度。
以下参考图5来描述根据本发明的电连接元件的使用。在此，图5 中的电连接元件具有电导体2，其构造为扁线。电连接元件被施加到电部 件4例如太阳能电池上，使得涂层用具有结构化的和/或粗糙的表面5的 侧朝向能量引入装置的方向。在此，任意类型的适于充分加热涂层材料来 产生可靠连接的装置都可以考虑作为能量引入装置。尤其是，示例性地实 施为红外设备。在图5中，示出了一种连接元件，其电导体2实施为扁线 并且其环周具有涂层。由于涂层也在连^t妾元件1的两侧上具有结构化的和 /或粗糙的表面5，所以连接元件1不仅可在所示位置中而且也可旋转180。 地施加。如果涂层3由可焊接的材料构成，则涂层例如在红外光下被加热 并且#:熔化。在此，涂层与电部件4相连并且在冷却之后确保了电导体2 与电部件4之间的连接。
在所有实施方式中，涂层3的表面5在此可以具有任意类型的结构化 的，例如在纵向方向和/或横向方向上的沟紋、在纵向方向和/或横向方向上的线痕、在纵向方向和/或横向方向上的磨削痕迹等等。粗糙的表面5 可以具有一个或者多个优选方向，或者在所有方向上相同地构造。结构化 的和/或粗糙的表面5可以机械地和/或以化学方式(例如通过腐蚀)来实现。
在所有实施方式中，涂层3本身可以是用于使电导体2和电部件4 相连的物质。因此，在应用电连接元件1时不需要其它连接剂，如焊剂或 者粘合材料。
在所有实施方式中，涂层3可以由可焊接的材料构成。涂层3的较大 的表面5能够实现更为快速地加热，以形成电导体2与电部件4之间的焊 接结合。这种焊接可自动化地进行。该焊接可以借助红外光实施。由于涂 层由可焊接的材料、尤其是焊接剂(例如锌)构成，所以无需附加材料可 进行焊接。在这样的情况下，涂层材料本身是对焊接结合所需的焊料。
如果根据一种替换方案的导电的涂层3包含粘合剂，则该粘合剂可以 起到连接电导体2和电部件4的物质的作用。在这样的情况下，通过增大 的涂层表面5也实现了更好地将能量引入涂层3,并且由此实现了更为快 速且可靠地在电导体2与电部件4之间产生粘合连接。
如图6中所示，除了涂层3的表面5的加工之外，也可以改变电导体 2的表面6。因此，电导体2同样可以构造有结构化的和/或粗糙的表面6。 通过这样的方式，得到的优点是在电导体与涂层材料之间提供了增大的 接触面并且因此提高了可实现的粘合力。同时，可以减小涂层的层厚度而 预先确定的粘合力。
在已公开的电连接元件中(以及在实施为扁线的电连4妄元件中)，涂 层主要具有凸形表面。相反，在根据本发明的连接元件中，由于涂层表面 的加工，该表面平整且平坦地构造。通过这样的方式，根据本发明的电连 接元件在其表面上至少局部是完全平面且平整的。这又具有这样的优点 在施加到电部件例如太阳能电池上时，电连接元件扁平地布置，并且因此 可以产生可靠连接。因此在焊接到太阳能电池上，尤其是焊接到通过压印 产生的、在焊接结合中用作对应4妄触部的4艮汇流条(Si 1 ber-Bus-Bar )时， 该材料完全且平整地铺设，这引起明显更好的焊接结果。
此外，这样的连接元件(例如扁线，该扁线也在其涂层上具有基本上 平面的、平整的表面)可更为容易地操纵。尤其是，常用于此的真空夹持 器可以更为快速且可靠地抓取这种平整的对象。此外产生这样的优点具 有平整的平面表面的线材也可以更为节约空间地、更快速地和以更高的加 工可靠性地绕到线圈上。该线材(尤其是当其为扁线时)因此可以容易分 层地绕到线圏上并且又能容易地从线圈上;^开。也确保了平直性，而该平 直性在不规则缠绕时可能会受到影响。在加工过程中，这在自动化可能性 和制造费用方面具有明显的优点。
根据本发明的电连接元件1可以以特别优选的方式用作太阳能电池4 的连4妄器。如图7中所示，两个连才妄元件1例如分别实施为扁线并且施加 到太阳能电池4的表面。但是，可替换地也可以使用其它已说明的根据本 发明的连接元件。在将具有带同样结构化的或粗糙的表面的电导体的连接 元件用作太阳能电池的连接器的情况下，需要高的剥离力或分离力以便从 太阳能电池中移除连接元件。也可能的是，也可能的是，对于预给定的剥 离力或分离力，减小涂层厚度。
多个太阳能电池4可以借助连接元件1以任意方式彼此连接成一个太 阳能模块7。在使用设计为扁线的连接元件1的情况下，产生了图8中所 示的具有连续连接带的外观。但是，可替换地也可以使用其它所描述的根 据本发明的连接元件，其中例如在通过沖压件或者被切割的带相连时不会 看到连续的连接带。
图9示出了连接太阳能模块7的两个相邻太阳能电池4的一种可能 性。在此，太阳能电池4的上侧分别通过根据本发明的连接元件1与相邻 太阳能电池4的下侧相连。
其它根据本发明的实施方式具有所述特征的仅仅一部分，并且可以设 置任意特征组合，尤其是不同的所述实施方式的任意特征组合。
权利要求
1.一种电连接元件(1)，其包括电导体(2)和导电的涂层(3)，其特征在于，所述涂层(3)的表面至少局部构造有结构化的和/或粗糙的表面(5)。
2. 根据权利要求1所述的电连接元件(1),其特征在于，所述导电 涂层包含可焊接的材料，例如焊剂，尤其是锌。
3. 根据权利要求1所述的电连接元件(1)，其特征在于，所述导电 的涂层包含粘合剂，优选是导电的粘合剂。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的电连接元件(1 )，其特征在 于，所述电导体(2)由金属、尤其是铜，或金属合金、尤其是铜合金构 成。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的电连接元件(1 )，其特征在 于，所述结构化的和/或粗糙的表面(5)由滚花或者皱紋构成。
6. 根据权利要求1至4中任一项所述的电连接元件(1 ),其特征在 于，所述结构化的和/或粗糙的表面(5)通过磨削产生。
7. 根据权利要求1至4中任一项所述的电连接元件(1 )，其特征在 于，所述结构化的和/或粗糙的表面(5)通过腐蚀产生。
8. 根据权利要求1至7中任一项所述的电连接元件(1 ),其特征在 于，所述结构化的和/或粗糙的表面(5)在横截面中仅仅在涂层(3)的 用于能量吸收的区域上延伸。
9. 根据权利要求1至7中任一项所述的电连接元件(1 )，其特征在 于，所述结构化的和/或粗糙的表面(5)在横截面中在所述涂层(3)的 整个环周上延伸。
10. 根据权利要求1至9中任一项所述的电连接元件(1 ),其特征在 于，所述电导体(2)由冲压件或者^皮切割的带制造。
11. 根据权利要求1至10中任一项所述的电连接元件(1 ),其特征 在于，所述电导体(2)具有比横截面大的纵向伸展，并且例如构造为线 材。
12. 根据权利要求6和11所述的电连接元件(1)，其特征在于，所 述滚花或者皱紋基本上平行于所述电导体(2)的纵向延伸走向。
13. 根据权利要求7和11所述的电连接元件(1)，其特征在于，所 述磨削方向基本上平行于所述电导体(2)的纵向伸展走向。
14. 根据权利要求11至13中任一项所述的电连接元件(1 ),其特征 在于，所述电导体(2)在横截面中构造为圆形。
15. 根据权利要求11至13中任一项所述的电连接元件(1 )，其特征 在于，所述电导体(2)在横截面中具有不同于圆形的形状，例如矩形， 并且尤其是构造为扁线。
16. 根据权利要求11至15中任一项所述的电连接元件(1 ),其特征 在于，所述涂层(3 )的表面在所述连接元件(1 )的整个长度上构造有结 构化的和/或粗糙的表面(5 )。
17. 根据权利要求11至16中任一项所述的电连接元件(1 ),其特征 在于，所述涂层(3 )在所述连接元件(1 )的整个长度上延伸。
18. —种太阳能电池(4 )，在其上应用有根据权利要求1至17中任 一项所述的电连接元件(1 )。
19. 一种太阳能模块(7),其由两个或者多个太阳能电池(4)构成， 其特征在于，所述太阳能电池(4 )通过根据权利要求1至17中任一项所 述的连接元件(1 )相连。
20. —种用于接触电部件、尤其是太阳能电池的方法，其特征在于包 括以下步骤a) 用导电的涂层(3)涂敷电导体(2),b) 将结构化的和/或粗糙的表面(5)施加到所述涂层(3 )上，C)将这样获得的电连接元件(1)用具有所述结构化的和/或粗糙的表面(5)的侧施加到电部件(4)上，其中所述涂层(3)产生与所述电导 体(2)和部件(4)的牢固连接。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述电导体(2)具 有比横截面大的纵向伸展，并且例如构造为线材，优选构造为扁线，并且 沿着其纵向延伸施加到所述电部件(4)上。
全文摘要
在一种包括电导体(2)和导电的涂层(3)的电连接元件(1)中，为了提供易加工且其涂层能被迅速加热的连接元件，建议涂层(3)的表面至少局部构造有结构化的和/或粗糙的表面(5)。
文档编号H01R4/02GK101199084SQ200680019423
公开日2008年6月11日 申请日期2006年5月29日 优先权日2005年6月1日
发明者彼得·贝格霍费尔, 约瑟夫·叙盖蒂克, 马蒂亚斯·佩代维拉 申请人:卢瓦塔奥公司