专利名称：包括电连接和具有光学功能的光伏模组的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够把来自入射光线的光子转换成电能的光伏模组。更具体地说，本发明涉及同一个模组的光伏电池之间的连接。
背景技术：
一般来说，光伏模组由多个光伏电池2形成，每个光伏电池2都具有正面20和背面21。这些光伏电池2可以是单面的，S卩，只具有一个活性面，或者双面的，即具有活性正面和活性背面，每个活性面能够捕捉和把来自落在这些活性面上的入射光线的光子转换成电能。图I所示，这些光伏电池2被布置成具有把它们相互分开的间隙，并经由从一个电池的正面20延伸到相邻电池的背面21的连接装置3而相互串联地电连接。由于这些连接装置承受形变，光伏电池之间的电连接不是最佳。这些连接装置的这种布置需要设置分隔电池的较大间隙，从而减小所得到的光伏板的活性表面。为此，提出实现平面连接，不过，平面连接仍然掩蔽电池的一些正面。顺便提及仍然需要分隔所述电池的间隙。在这种情况下，本发明的目的是提出另一种不存在前述局限的光伏模组。本发明的具体目的是提出一种提高特定装置或模组表面的电效率的光伏模组。
发明内容
为此，本发明涉及一种包括经由含有电导体的连接装置串联电连接的多个光伏电池的光伏模组。按照本发明，每个连接装置包括具有反射-衍射或者透射-衍射光学特性的光学器件。另外，按照本发明，每个连接装置由薄片构成，所述薄片由对入射光线来说透明的材料形成，并至少包括一个电导线网络。换句话说，本发明包括利用电池之间的电连接作为光学器件。由光学器件重定向的光线可特别用于提高电池的电效率。因此，尽管通常来说这些连接占据电池的一些活性表面因而对电效率而言这些表面被浪费，然而本发明则异乎寻常地选择增大所述“损失的”表面，同时对所述“损失的”表面赋予光学功能以使光子返回电池，从而补偿活性表面的损失。另外，光学器件可以同时具有各种光学功能，比如透光性和衍射性。有利的是，每个电池的正面被连接到相邻电池的正面，而电池的背面被连接到另一个相邻电池的背面。由此电连接是平面的，这使制造方法更容易。优选地，每个连接装置另外具有适合于允许入射光子全部或部分地通过的光学特性。例如，连接装置可以对一些波长来说是透明的。按照本发明的一个实施例，导电线的网络具有能够沿着与互连的两个相邻光伏电池之间的电流流动方向垂直的方向，发送衍射光线的设计。每个电池具有活性正面和活性背面，光伏模组还包括与电池的背面相对布置的背板，所述背板具有反射区，所述反射区能够朝着电池的背面发送入射光子。例如，背板可另外具有允许所有或部分光线通过的区域。背板可由透明材料形成。
参考附图，根据下面出于举例说明的目的，而不是对本发明的限制给出的说明，本发明的其它特征和优点将变得更清楚，其中-图I是现有技术的光伏电池的局部示意剖视图；-图2是包括具有按照本发明的一个实施例的设计的电连接装置的光伏模组的局部示意平面图；-图3是包括具有按照本发明的另一个实施例的另一种设计的电连接装置的光伏模组的局部示意平面图； -图4是按照本发明的另一个实施例的电连接装置的另一种设计的示意图；-图5是按照本发明的另一个实施例的电连接装置的另一种设计的示意图；-图6是按照本发明的另一个实施例的光伏模组的局部示意剖视图；-图7是图6中的光伏模组的局部示意平面图；-图8是按照本发明的一个实施例的包括具备反射装置的背板的光伏模组的局部示意剖视图；和-图9是按照本发明的另一个实施例的包括具备反射装置的背板的光伏模组的局部示意剖视图。
具体实施例方式按照本发明，光伏模组I包括经由均具有光学特性的连接装置3串联电连接的多个光伏电池2。在这种情况下，每个连接装置3由薄片构成，所述薄片由对入射光来说透明或半透明的材料形成，并且包括例如纳米尺度的导电线30。所述光学特性可以是反射-衍射或透射-衍射光学特性。在本发明的一个实施例中，参考图2，连接装置3的导电线30被布置成彼此隔开，相互平行，并且平行于电流的流动方向I。由于隔开导电线的间隙的缘故，电连接装置3起入射光线衍射网的作用。衍射光线4被沿着垂直于导电线，或者垂直于电流的流动方向I的方向发送。在本实施例中，电池占据的表面和连接装置占据的表面之比可以等于I。通过在涂覆有薄膜导电金属(比如铝或铜或银)的透明聚合物薄片中进行蚀刻，可以形成这种结构。通过利用导电油墨在聚合物薄片上进行印刷，也可获得导电线。按照另一种技术解决方案，采用导电材料，通过构成导电材料的表面来对所述导电材料赋予光学性质。取决于设计的形式、间隔和重复，该材料的表面变成衍射网。按照本发明的另一个实施例，并且参考图3，按所谓的鱼骨图案布置连接装置3的导电线30。换句话说，连接装置包括4组导线-相互平行布置并相对于电流的流动方向I成45°角的第一组导线301；-相对于与电流的流动方向I垂直的第一轴，和第一组导线301对称布置的第二组导线302，所述第一轴与电池的面平行；-相对于与所述第一轴垂直的第二轴，和第二组导线302对称布置的第三组导线303 ;所述第一轴和第二轴共面。相对于第二轴，和第一组导线301对称的第四组导线304。在本实施例中，每组导线301、302、303和304起衍射网络的作用，衍射光线沿着大体垂直于导线的方向被发送。这种图案对电池的相对排列，以及对电池的形式赋予极大的灵活性。按照本发明的另一个实施例，并且参考图4，连接装置的导电线可被布置成形成网格，它具有如上所述的相同优点，从而优化导电。按照本发明的另一个实施例，并且参考图5，连接装置的导电线可形成椭圆形或环形线。从而，这种图案改善排列的灵活性。按照本发明的另一个实施例，并且参考图6和7，电池是双面的。特别地，它们可由例如多层硅形成，并且具有P-掺杂活性面和另一个n-掺杂活性面。这些电池由在图2中 的实施例中使用的连接装置3串联连接，并被布置成使得一个电池的p型正面与相邻电池的n型正面共面。另外，每个电池的正面被连接到相反掺杂的相邻电池的正面，所述电池的背面同样被连接到相反掺杂的另一个相邻电池的背面。此外，为了提高光伏模组的电效率，每个连接装置3可另外具有适合于允许所有或部分入射光子通过的光学特性，如图8和9中所示。另外，光伏模组可包括与电池的背面21相对布置的背板5，所述背板设置有反射区50，所述反射区50能够朝着电池的背面21回送落到所述反射区的入射光子。如图8中所示，还可以在背板5上设置透明区51，以便允许自然光通过从而照亮房间。另一种备选方案还可包括对背板设置诸如反射镜之类的反射装置，或者诸如棱镜或透镜之类的折射装置，或者诸如集光器之类的装置。根据上面所述，显然本发明的原创性在于光伏电池之间的电连接装置具有与入射光线有关的光学特性这一事实。这些连接装置可以是透明的，使得允许所有或部分光线通过，从而通过利用尤其是置于光伏模组的背板上的反射装置，比如反射镜，朝着电池的背面回送光子，所述所有或部分光线可用于提高光伏电池的电效率。这些装置也可以是衍射型装置，即，光线具有改变的轨迹。通过增大电池之间的表面，和利用双面电池的背面，能够提高电效率，同时减小电池的表面，因此降低制造成本。此外，通过从光伏模组向外重新定向诸如红外线之类的某些光线，能够冷却电池。
权利要求
1.一种包括多个光伏电池(2)的光伏模组(I)，所述多个光伏电池(2)经由包含电导体的连接装置(3)串联电连接，其特征在于每个连接装置(3)包括具有反射-衍射或者透射-衍射光学特性的光学器件，每个连接装置(3)由薄片构成，所述薄片由对入射光线来说透明的材料形成，并包括至少一个导电线(30)网络。
2.按照权利要求I所述的光伏模组，其特征在于所述光学器件同时具有各种光学功能，尤其是透光性和衍射性。
3.按照权利要求I或2所述的光伏模组，其特征在于每个光伏电池(2)的正面(20)被连接到相邻光伏电池(2)的正面(20)，所述电池(2)的背面(21)被连接到另一个相邻电池(2)的背面(21)。
4.按照权利要求I到3所述的光伏模组，其特征在于每个连接装置(3)至少具有一种适合于允许所有或部分入射光子通过的光学特性。
5.按照权利要求I到4所述的光伏模组，其特征在于所述导电线(30)网络具有能够沿着与互连的两个相邻光伏电池之间的电流的流动方向(I)垂直的方向发送衍射光线的设计。
6.按照权利要求I到4中任意一项所述的光伏模组，其特征在于每个连接装置由构造成产生光学衍射网的导电材料组成。
7.按照权利要求I到6中任意一项所述的光伏模组，其特征在于每个光伏电池(2)具有活性正面(20)和活性背面(21)，所述光伏模组(I)还包括与所述电池(2)的背面(21)相对布置的背板(5)，所述背板(5)具有反射区(50)，所述反射区(50)能够朝着所述电池(2)的背面(21)发送入射光子。
8.按照权利要求7所述的光伏模组，其特征在于所述背板(5)另外具有允许入射光线通过的透明区域(51)。
全文摘要
光伏模组包括多个光伏电池(2)，所述光伏电池(2)经由包含电导体的连接装置(3)串联电连接。每个连接装置(3)包括具有反射-衍射或者透射-衍射光学特性的光学器件，每个连接装置(3)由薄片构成，所述薄片由对入射光线来说透明的材料形成并至少包括一个导电线(30)的网络。
文档编号H01L31/05GK102782873SQ201080053831
公开日2012年11月14日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年12月14日
发明者埃里克·格里森, 菲利普·托尼 申请人:原子能与替代能源委员会