专利名称：用于互连的薄膜太阳能电池模块的制造的自动组装方法
技术领域：
本发明一般地涉及一种用于将太阳光转化为电能的薄膜太阳能电池，并且更具体地涉及一种用于将太阳能电池互连以形成光伏模块或串(string)的方法和设备。置量光伏领域一般地涉及将日光辐射或太阳光能转化为直流(DC)电用于产生电能的多层材料。这些光伏材料通常 称为太阳能电池，并且商业上可以以薄膜外形制造，如将一个或多个光伏材料的薄层和支持层以特定图案和顺序沉积至基板上。薄膜太阳能电池提供数个益处。一个这样的益处是这些组合物具有用于吸收入射光的高截面。换言之，非常薄的光伏层可以捕获相对高的百分比的入射光。例如，在很多薄膜太阳能电池器件中，光伏层可以具有约Iym至约4μπι的范围内的厚度。这些薄层允许结合这些层的器件是柔性的。薄膜特有的柔韧性进一步使得包括多个器件的太阳能电池材料能够如在柔性料片上以连续方式制造。这与较低柔性的太阳能电池，如包含晶体硅的那些相反，例如典型地作为分立的单独太阳能电池制造和加工的那些。因为单个的传统太阳能电池典型地不能产生足以用于大部分应用的电，可以将数个太阳能电池以称为光伏模块或“串”的构造彼此电和物理连接。这种模块或串设计为以特定电压提供电，其中所产生的电正比于到达模块的太阳光的量。多个模块可以依次彼此连接以形成阵列。通常，模块或阵列的面积越大，将产生越多的电。这些模块和阵列可以以串联或者并联电排列连接以产生所需的电压和电流组合。尤其是，电连接可以是串联以获得所需的输出电压和/或并联以提供所需量的电流源容量。此外，半导体结形成光电压，而器件的面积和其他参数决定可得的电流。可商购的太阳能电池板因此设计为具有适当的面积和构造以释放特定量的功率并优化其他应用参数。光伏阵列通常与建筑物结合，其中这些阵列可以结合至建筑结构中，以某种方式安装至建筑物上(例如，附着至屋顶结构)，或与建筑物结构分离地定位但通过电缆或电源连接至建筑物。在一些情况下，该阵列作为新建筑物的构造的一部分建造，并且在其他情况下，将该阵列改造至现有的建筑物中。对于一个实例，开发了结合有光伏电池的瓦，其中使用这些瓦代替传统的屋顶瓦片。在另一个应用中，可以将太阳能电池结合至建筑物的墙板中，如可以结合至侧墙结构中或可以附着至现有的侧墙材料的嵌板这种瓦和/或墙板可以结合至家用和工业建筑两者中作为用于该结构的电能的主要或次要来源。作为制造薄膜太阳能电池模块或串的工艺的一部分，必须进行数个加工步骤以将多个太阳能电池彼此连接，这可以称为互连工艺。这种互连工艺需要可以是例如线或扁丝(这在本文中也称为并且在本领域中也已知为带)的互连元件以及太阳能电池的精确放置，以便获得可以在采用这些串的后面的工艺中使用的机械鲁棒的太阳能电池串。线带相对于太阳能电池的该精确放置还需要作为粘合剂起作用的导电环氧树脂的分配的精确调节。为确保可以容易地在下游工艺中提供太阳能电池串，机械容差的精确控制是重要的。在用于互连薄膜太阳能电池的工艺中确保高准确性和精度与对于刚性基板的类似工艺比较可以是有挑战性的操作，尤其是归因于由薄膜太阳能电池的柔性本性提供的附加的自由度。因此，对于提供用于以有效并且准确的方式电连接多个太阳能电池的自动薄膜太阳能电池互连装置和方法存在需要。附图简述将参考附图进一步解释本发明，其中遍及数个视图相同的结构通过相同的数字引用，并且其中
图1是本发明的太阳能电池互连系统的透视图；图2是图1的太阳能电池互连系统的前视图；图3是图1的太阳能电池互连系统的侧视图；图4是图1的太阳能电池互连系统的顶视图；图5是图1的系统的带卷处理机和展开模块的透视图；图6是图1的系统的分配和电池互连模块的透视图；图7是图1的系统的固化炉模块的透视图；图8是图1的互连系统的互连传送机系统的透视图；图9是可以使用本发明的方法和系统与其他太阳能电池互连的类型的单独的太阳能电池的顶视图；图10是图9中所示类型的单独的太阳能电池的顶视图，并且进一步示出一个示例粘合剂施用图案；图11是前导带的顶视图并显示示例粘合剂分配区；图12是互连带的顶视图并显示示例粘合剂分配区；图13是本发明的示例五电池互连的太阳能电池串的顶视图；图14是为了示例的清楚所示的不具有收集栅格图案并且仅具有单个的互连带、拖后带和前导带的五太阳能电池的示意图；图15是根据本发明的底部垫板的顶视图；并且图16是用于在将直的线材料提供至粘合剂分配台中使用的示例真空系统的侧视图。本发明涉及使用“串和片”型方式的互连的太阳能电池组件的制造，所述制造需要互连带和太阳能电池以预定构造的精确放置。为了实现这点，对自动太阳能电池串制造系统提供本发明的系统和方法，所述制造系统采用热稳定的粘合剂固化载体组件(例如，传送器或更优选垫板组件)结构，并且提供以所需程度的精度重复地制造薄膜太阳能电池互连的串的能力。所述的互连设备通常包括底部载体(例如，传送机带或辊或其他元件但优选垫板)、至少一个顶部载体(优选多个顶部垫板)，用于传递顶部载体(例如，垫板)的机器人、输送系统(优选用于将垫板组件输送通过粘合剂固化和/或加热系统的传送机系统)、粘合剂分配系统、带(例如，线带)进料系统、一个或多个显示(vision)系统以及用于将电池放置在所述底部载体(例如，底部垫板)上的电池放置系统，尽管全部的这些部件对于每个系统并不都是必须的。所述载体(例如，垫板)的物理特征，包括用于固定所述垫板的接口机械接合和对准特征，以及用于固定所述带和粘合剂的对准特征如针或凹槽的使用，对提供所述互连的太阳能电池组件的机械容差的精确控制是有益的。这种针或凹槽可以提供接口机械接合和/或对准特征和用于所述太阳能电池组件的粘合剂固化。因此，本发明的所述制造系统可以一般地称为基于垫板的光伏串组件系统。根据本发明的一个方面，提供一种制造电互连的太阳能电池组件的方法，所述方法包括以下步骤(a)提供第一光伏电池；(b)至少将第一互连元件定位在顶部载体(例如，垫板)的对准特征(例如，凹槽)中并且面对第一电池的顶表面；(C)将第一互连元件粘附至第一电池的顶表面上的预定位置，其中第一互连元件的长度延伸超过第一电池的后缘；(d)将第一互连元件的延伸超过第一电池的后缘的长度的部分定位在底部载体(例如，垫板)的第一对准特征(例如，凹槽)中；和(e)至少将第一互连元件的定位在底部载体的第一对准特征中的长度的部分粘附至第二电池的底表面上的预定位置，从而建立多个光伏电池串。步骤(C)还可以包括在第一电池的顶表面上的预定位置和第一互连元件的表面上的预定位置中的至少一个上施用粘合剂，并且步骤(e)还可以包括在第二电池的底表面上的预定位置和第一互连元件的定位在所述底部载体的第一对准特征中的长度的部分中的至少一个上施用粘合剂。以上步骤提供电池的相邻对的互连；然而，太阳能电池模块或串将通常还适宜地设置有前导带和/或拖后带以提供所述模块或串与所述模块内的其他导电元件如端子条和母线条的电连接，以便利用由所述太阳能电池组件收集的太阳能。在需要拖后带的情况下，所述方法还可以包括以下步骤将至少一个拖后元件定位在顶部载体(例如，垫板)的对准特征(例如，凹槽)中并且面对所述串的所述最终电池的顶表面；以及将所述至少一个拖后元件粘附至所述最终电池的所述顶表面上的预定位置，其中所述至少一个拖后元件的每一个的一部分延伸超过所 述最终电池的后缘。在需要前导带的情况下，所述方法还可以包括以下步骤将至少一个前导元件定位在底部载体(例如，垫板)的对准特征(例如，凹槽)中并且面对第一电池的底表面；和将所述至少一个前导元件粘附至第一电池的底表面上的预定位置，其中所述至少一个前导元件的每一个的一部分延伸超过第一电池的前缘。根据本发明的另一方面，提供一种将前导和拖后元件连接至其他的导电元件如端子条或母线条的方法，以使得当通过所述载体组件(例如，垫板组件)将所述太阳能电池和带固定在原位时进行所述连接。根据本发明的另一方面，提供一种用于组装薄膜太阳能电池互连串的系统。所述的系统包括电池传输设备；下部载体(例如，垫板)，所述下部载体(例如，垫板)在其顶表面中包括对准特征(例如，多个凹槽)；上部载体系统(例如，多个上部垫板)，所述上部载体系统的每一个包括在其一个表面具有对准特征(例如，多个凹槽)的表面或板；粘合剂分配系统；带供应机构；以及用于移动线带和顶部载体(例如，垫板)的系统。迸述现在参考附图并且以图1-4开始，示例了基于垫板的光伏或太阳能电池互连系统10的一个实施方案，其通常包括带卷处理机和展开模块100、分配和电池互连模块200、固化炉模块300以及互连垫板/串传送机系统400。虽然系统10的模块和设备通常示例为以线性构造排列，可以同时操作设备模块的特定组件以使得太阳能电池可以不简单地沿直线路径移动通过包括相继的加工步骤的系统。换言之，多个操作可以至少部分地同时进行以便增加用于构造和固化每个太阳能电池串的通过时间。光伏电池的卷可以是柔性形式的任意光伏电池。实例包括IB-1IIA硫属化物(例如硒化铜铟镓(CIGS)、硫硒化铜铟(CISS)等)、非晶硅、柔性基板上的碲化镉以及砷化镓电池。光伏电池可以包括吸收太阳光射线中包含的光能并且之后将该光能光伏转化为电能的光伏吸收器层。在示例实施方案中，吸收器层优选为含有硫属化物的吸收器区域。吸收器可以是单个整体层也可以由一个或多个层形成。硫属化物吸收器层可以结合有至少一个IB-1IIB-硫属化物，如包含铜、铟和/或镓中的至少一个的IB-1IIB-硒化物、IB-1IIB-硫化物和IB-1IIB-硒化物-硫化物。在很多实施方案中，这些材料可以以多晶形式存在。有益地，这些材料可以展现允许吸收器是非常薄的和柔性的光吸收的截面。在示例实施方案中，吸收器层可以具有约I μ m至约5 μ m的范围内的厚度，并且更具体地可以在约2 μ m至约3 μ m的范围内。在再另一个示例实施方案中，具有光伏性质的CIGS材料可以由式Culn(1_x)GaxSe(2_y)Sy表示，其中X是O至I并且y是O至2。可以使用硒化铜铟和硒化铜铟镓。吸收器层可以通过使用一个或多个各种技术如蒸发、溅射、电沉积、喷雾、烧结等中的任意合适的方法形成。这里公开的太阳或光伏电池通常包括其上以特定方式沉积多个薄层光伏材料和其他活性组件的柔性基板。基板可以由宽范围的允许连续光伏元件的形成的柔性材料形成。这些包括聚合物、金属、金属合金、金属间组合物、纸、纺织或无纺织物，这些的组合等。在一个实施方案中，使用导电基板如不锈钢。还可以包括数个层作为光伏电池的一部分，包括背侧电接触区域、缓冲区域和透明导电氧化物(TCO)层。这些 区域的每一个可以是单个的整体层也可以由一个或多个层形成。电接触层可以由宽范围的导电材料形成，所述导电材料包括Cu、Mo、Ag、Al、Cr、N1、T1、Ta、Nb、W，这些的组合等中的一个或多个。在示例性实施方案中可以使用结合Mo的导电组合物。当基于硫属化物材料时，与具有同质结结构的基于硅的半导体电池相反，电池可以设置有异质结结构。在吸收器区域与由缓冲层缓冲的TCO层之间可以形成异质结。还可以存在任选的窗口层。这些区域的每一个可以是单个的整体层也可以由一个或多个层形成。缓冲层通常包括具有合适的带隙的η型半导体材料以有助于在最接近吸收器区域与缓冲层之间的界面处形成P-η结。示例缓冲层材料包括CdS或ZnS，而示例TCO层可以是氧化铟锡或氧化铝锌。可以使用氧化锌作为任选的窗口层。每个层的厚度依赖于材料的选择并且依赖于用于形成每个层所选择的特定涂布过程。单独的电池可以单独地形成也可以从包括沿材料的长度彼此相邻的多个光伏制品的柔性基板切出。光伏或太阳能电池20的一个示例实施方案在图9中示例，其包括具有顶表面22、相反的底表面24、前缘26以及大体与前缘26相反的后缘28的基本上平面的和矩形的材料片。每个电池20可以具有与提供至互连系统10的其他电池等同或类似的大小，虽然应明白的是单独的电池可以是至少彼此略微不同的。
在本发明的实施方案中，每个电池20的顶表面22通常配置为包括收集结构体或栅格，其包括一个或多个相对窄的导电条或母线30，其可以是大约垂直于材料的前缘和/或后缘26、28。这些母线30可以与通常平行于前缘和/或后缘26、28的方向延伸的多个集电极条或指状物32相邻或邻接。这些集电极条32可以显著地比母线30更薄。一同使用集电极条32和母线30用于电子的收集，如用于光伏工艺的工业中已知的。收集栅格可以由宽范围的导电材料形成，但最适宜地是由一种或多种金属、金属合金或金属间组合物形成。示例材料包括Ag、Al、Cu、Cr、N1、Ti等中的一种或多种,其可以单独地或彼此组合地使用。对于一个特定的实例，母线30和集电极条32可以由导电银墨层制成。在另一个示例实施方案中，收集栅格具有包含镍和银的双层构造。图10是图9的电池20的另一个顶视图，进一步示例通常在与母线30相邻的电池20的前缘26的电介质或电绝缘材料区域34。电绝缘材料34可以涂布至顶部和底表面22、24中的一个或两个，和/或可以沿电池20的前缘26涂布。用于在下面描述的步骤中将涂布的粘合剂的一个示例图案或分配区也在图10中示例并且指定为附图标记36。该示例粘合剂分配区36从与电绝缘材料34相邻的点并且沿着每个母线30向后缘28延伸，但在达到后缘28之前终止，从而在后缘28与粘合剂区36的末端之间留下空间。使用粘合剂以在电池的顶部或底表面与互连元件之间形成电连接。粘合剂优选为导电粘合剂如导电环氧树脂。可以是图9和10中示例的类型的太阳能电池20可以分批或堆叠提供，并且手动地或自动地提供至卸载台，其通常为电池互连模块200的一部分并且在图6中示例。可以将太阳能电池20在箱或叠层中提供至互连系统，其可以包括通过光伏性能分类的数个太阳能电池。提供在箱中的电池可以通过操作器单独地手动装载，或者可以使用工业机器人204以将单独的电池从箱中拣出并放置在检测区中。之后可以使用显示系统202以引导工业机器人204精确拾起光伏电池并将其在适当的方向放置至平顶真空传送机206上。在一个实施方案中，显示系统202包括摄取电池顶表面的照片的相机，其将关于电池的准确方向的信息传送至机器人204，以使得机器人可以将其拾起并将其以精确定位的方向放置在传送机206上。
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之后电池可以沿传送机206移动以使得可以将粘合剂经由粘合剂分配头208分配或施用至光伏电池20的顶表面上。示例了三个这种粘合剂分配头208，其可以同时将粘合剂施用至三个分开的区域，如上述粘合剂分配区34。粘合剂分配头208可以包括通常以单个珠状物或小球的线性阵列的形式提供粘合剂的分配单元。当将带和垫板放置至粘合剂的珠状物的阵列上时，分立的粘合剂区域将向其他分立的区域散布，直到它们彼此连接以形成连续或相对连续的粘合剂条。以这种方式，可以经由单个珠状物的体积和频率的调节精确地控制粘合剂的最终宽度和厚度，从而减轻散布超过带的外边缘的过量粘合剂的出现。在一个示例实施方案中，粘合剂分配头是喷射分配器。在将粘合剂施用至光伏电池的顶表面的同时，当将带从带卷处理机的轴102和展开模块100展开时可以将粘合剂施用至带的一侧，如图5中所示。带可以是扁线，如铜线，或更优选例如镀锡铜线，虽然可以使用其他材料用于带。在该构造中，提供三个分离的带轴102以便提供用于放置在三个粘合剂分配区34上所需的三个带。在特定的示例实施方案中，用于产生最终互连的组件需要三个不同类型和长度的带(例如，互连带、前导带或拖后带，如下面将描述的)。在本文描述的实施方案中，将粘合剂分别施用至前导和互连带40和41上的粘合剂分配区42和44，如图11和12中所示。虽然该示例实施方案包括将粘合剂施用至太阳能电池20上的粘合剂分配区34和前导和拖后带40和41上的粘合剂分配区42和44，明白的是粘合剂可以备选地或另外地施用至将放置在那些粘合剂分配区34上的带，其通常将与母线30 —致和/或在前导和互连带所定位的预定位置施用至电池的底部。在另一个实施方案中，带可以设置有在将带放置在垫板的凹槽中的过程中或之后允许带粘附至太阳能电池的顶部和底表面的前体。作为实例，可以使用涂布有当施加压力时，例如当将顶部垫板放置在电池上时与电池的表面形成粘合的压敏粘合剂的带。在另一个实施方案中，带可以包括允许带经由热的施加粘合至电池的顶部和底表面的焊料涂层。依赖于对于互连的太阳能电池组件中的带(例如，互连带、前导带或拖后带，如下面将描述的)的所需用途，带展开操作还可以包括将带切割为特定预定长度。切割操作可以或者在带卷处理机和展开模块100中发生，或者在电池互连模块200中发生。为了将带以用于连接至它们各自的太阳能电池的通常平的和直的构造提供，互连模块200可以设置有真空固定设备，如图16中所示的固定设备220。在该实施方案中，固定设备220包括板226，所述板226具有带远端凹槽224和多个真空孔(未显示)的突部222，其可以有助于确保当将带从轴展开并移动越过凹槽224时将带固定在精确的方向。带卷处理机和展开模块100还包括当将带引入至互连系统200中时用于从带移除翘曲的机构。这确保可以在指定容差内制造最终互连组件。在示例实施方案中，带矫直机构包括在切割之前使所述带进料通过，以减少带材料的翘曲的多个辊。在一个实施方案中，带矫直机构包括通过由放置至带的未缠绕部分上的移动“跳动”辊提供的定位反馈致动的电动机驱动的轴展开器。当带材料移动通过该机构时该跳动辊可以对它提供张力。在带在下方通过或已通过跳动辊之后，可以使用多种辊型材料矫直机构以当带离开展开模块100时正确地将其定位。根据本发明，可以与机器人结合使用精确伺服系统和气动控制致动器以使用具有多个顶部垫板的相对大的底部垫板将多个太阳能电池互连为串。尤其是，底部垫板240示例在图15中，可以大小合适为 在互连过程中容纳互连的太阳能电池的完整串。底部垫板中凹槽的宽度为近似等于带的宽度并提供用于确保跨越电池的宽度的多个带在O.1mm容差内平行的机构。垫板还可以提供机械接合和对准特征，其有助于垫板的正确组装并且还有助于在组件传输通过在后的加工步骤(例如，炉固化)的过程中保持垫板对准的精度。凹槽的深度配置为近似等于带的厚度，加上粘合剂的所需的最终厚度。在特定实施方案中，底部垫板还包括垫板的边缘中的缺口，所述缺口使得能够将垫板夹住，以用于在互连组件的制造过程中将其保持在一定位置。底部垫板也可以由用于施加真空的多个孔组成，以确保在互连的串的组装的过程中将电池固定在原位，也可以备选地或另外地包括用于将电池固定在原位的其他特征。典型地对于单独的电池的每一个提供一个上部垫板，其中每个上部垫板的宽度为近似等于单独的太阳能电池的宽度。例如，对于五个电池的太阳能电池组件，提供一个下部垫板并且提供五个上部垫板。顶部垫板包括具有包括凹槽的延伸部分的顶板。凹槽可以配置有多个孔用于施加用于在带传递过程中固定带的真空，或者可以备选地或另外地包括用于将带固定在指定位置的其他特征，如夹子、磁体等。顶部垫板中的凹槽的每一个的宽度为近似等于带的每一个的宽度。在电池、带和垫板的初始组装之后，互连带可以存在于底部垫板和顶部垫板两者的凹槽中，从而提供确保跨越电池的宽度的多个带在指定容差(例如，O.1mm容差)内平行的机构。凹槽的深度配置为近似等于带的厚度，加上粘合剂的所需的最
终厚度。图14示意性地示例了在构造包括五个太阳能电池的太阳能电池串中可以与太阳能电池一起使用的多种带。为了配置用于将第一太阳能电池60与第二太阳能电池62互连的垫板，将第一互连带64定位在顶部垫板的凹槽中以使得它面对太阳能电池60的顶表面。将粘合剂施用至第一电池的任一个顶表面(例如，沿母线中的一个)，沿带64的表面的一部分，或这些表面的两个上。使带与电池的顶表面与带64的延伸超过电池60的后缘68的部分66彼此接触。部分66定位在底部垫板的凹槽中，以使得它面对第二太阳能电池62的底表面。将粘合剂沿带64的一部分66施用至第二电池的任一个底表面或施用在这些表面的两个上。之后使带部分66和第二电池62彼此接触以将带粘附至第二太阳能电池62的底部。该过程可以用三个带同时进行，例如，如为沿相邻的太阳能电池的三个母线互连电池所需要的。此外，也可以重复互连两个相邻的太阳能电池的过程用于将其他相邻的电池彼此连接(例如，连接第二和第三太阳能电池，第三和第四电池等)。在太阳能电池阵列的很多实施方案中，阵列的一端包括拖后带并且阵列的另一端包括前导带。这些带提供模块或串与其他设备的电连接，以便利用由太阳能电池阵列收集的太阳能。为了将前导带70连接至图14的太阳能电池阵列，将前导带70定位在底部垫板的凹槽中并面对第一电池60的底表面。将粘合剂沿前导带70的一部分施用至任一个第一电池的底表面，或施用在这些表面的两者上。之后使前导带和第一太阳能电池60的底表面彼此接触，以将前导带70粘附至太阳能电池60。将带70的一部分定位至延伸超过太阳能电池60的前缘67。类似地，为了将拖后带78连接至串的最终太阳能电池76，将拖后带78定位在顶部垫板的凹槽中并面对电池76的顶表面。将粘合剂沿拖后带78的一部分施用至电池76的顶表面，或者施用这些表面的两者上。之后使拖后带78与电池76的顶表面彼此接触以将拖后带78粘附至电 池76。将带78的一部分定位至延伸超过电池76的后缘80。在完成互连过程之后，将完全互连的串和它们相应的顶部和底部垫板传送通过炉，如图7中示例的红外固化炉模块300，以便固化粘合剂。炉可以设置有一系列的红外灯，例如，其在不同的区域中可以具有相同的或不同的强度。对于一个实例，对于互连的串可以适宜的是最初进行低强度固化，可以在固化过程的末端将其升高至更高水平。对于另一个实例，适宜的是对互连的串最初进行相对高强度的固化，可以在固化过程的末端将其降低至较高水平。换言之，炉区可以设计为对于所使用的特定粘合剂提供最优化固化条件，并且预期的是强度是可变的，以使得可以是对于不同的粘合剂和或其上施用有粘合剂的基板调节。在一个示例实施方案中，监控粘合剂的固化温度并使用来自经由反射的红外能量测量垫板温度的温度传感器的反馈控制。如用箭头302、304所示，在示例实施方案中，具有互连的太阳能电池的垫板系统将在第一方向302移动通过炉直至它达到一端，并且之后图8的传递传送机或互连传送机系统400将垫板系统移动至炉的另一侧，以使得它可以在相反的方向304并且向后朝向电池互连模块200移动。传送机系统400包括第一传送机部分410和第二传送机部分420。传送机系统400是采用以将垫板送回通过炉的传递传送机。尽管在该实施方案中，传送机系统400在炉外部，因为一些组件不能耐受炉温度，但是预期的是可以将这些组件替换为耐热的以使得传送机可以完全或部分地定位在炉内。根据垫板遵循的该示例路径，在垫板离开炉之后，将它们传送回互连模块200用于它们在组装另一个太阳能电池串中再使用。备选地，互连系统可以包括在炉模块300末端的第二互连模块200，或者在炉模块300的末端处的卸下模块。尤其是，一旦具有太阳能电池串的垫板系统返回至互连模块200，互连模块200的工业机器人可以移除顶部垫板并且将它们定位用于在另一个互连组件操作中使用。机器人也用于从加热并热稳定化的底部垫板将完整的并固化的太阳能电池串卸载至操作者卸下台。之后可以将太阳能电池串层叠或以其他方式储存用于传送至另一个位置，如用于太阳能电池串至例如太阳能屋顶电池板的结合。然而，可能的是配置系统以使得该串仅在一个方向上移动通过炉。在这种情况下，炉将具有更长的占地并且意味着其将需要被提供用于将垫板输送回至电池互连模块200用于下面的操作中使用。互连系统还可以配置有用于将另外的导电元件连接至前导和拖后带的末端的系统。导电元件可以包括母线条或端子条和为将互连的太阳能电池组件连接至外部电路可以需要的其他导电元件。在示例实施方案中，前导带连接至第一端子条，而拖后带在互连的太阳能电池组件的相反端连接至第二端子条。在另外的示例实施方案中，第一端子条和第二端子条彼此电连接。前导和拖后带连接至其他导电元件如端子条的可能方法可以包括软焊和焊接。在示例实施方案中，连接过程经由激光焊接进行。在另外的示例实施方案中，导电元件的连接可以当垫板仍然在原位时与互连组件进行，如在互连的串完成之后或在固化过程之后，在电池和带由垫板组件固定在原位的同时。这使得最终互连组件可以包括在指定容差内制造的端子条。已经参考其至少一个实施方案描述了本发明。这里引用的任何专利或专利申请的内容通过引用以它们的全部内容结合在此。以上详述和实例仅为了理解的清楚而给出。不应从其理解任何不必的限定。对于本 领域技术人员显见的是在所描述的实施方案中可以进行许多改变而不脱离本发明的范围。因此，本发明的范围不应限定为本文所描述的结构，而是仅由权利要求的语言描述的结构和这些结构的等价物限定。
权利要求
1.一种制造电互连的太阳能电池组件的方法，所述方法包括以下步骤(a)提供第一光伏电池；(b)至少将第一互连元件定位在顶部载体的对准特征中并且面对第一电池的顶表面；(c)将第一互连元件粘附至第一电池的顶表面上的预定位置，其中第一互连元件的长度延伸超过第一电池的后缘；(d)将第一互连元件的延伸超过第一电池的后缘的长度的一部分粘附至第二电池的底表面。
2.权利要求1所述的方法，所述方法还包括在粘附步骤(d)之前，将第一互连元件的延伸超过第一电池的后缘的长度的一部分定位在底部载体的第一对准特征中，其中所述粘附步骤(d)还包括至少将第一互连元件的定位在所述底部载体的第一对准特征中的长度的一部分粘附至第二电池的底表面上的预定位置。
3.根据权利要求1-2中的任一项所述的方法，其中步骤(c)还包括在第一电池的顶表面上的预定位置和第一互连元件的表面上的预定位置中的至少一个上施用粘合剂。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的方法，其中步骤(d)还包括在第二电池的底表面上的预定位置和第一互连元件的定位在所述底部载体的第一对准特征中的长度的一部分中的至少一个上施用粘合剂。
5.根据权利要求1-4中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤(e)将至少一个在后的互连元件定位在顶部载体的对准特征中并面对在互连元件已经连接在其底表面上的电池串中最后的电池的顶表面；(f)将所述至少一个在后的互连元件粘附至所述的互连元件已经连接在其底表面上的串中最后的电池的顶表面上的预定位置，其中所述至少一个在后的互连元件的长度延伸超过所述的互连元件已经连接在其底表面上的电池串中最后的电池的后缘；(g)将所述至少一个在后的互连元件的延伸超过所述的互连元件已经连接在其底表面上的电池串中最后的电池的后缘的长度的一部分定位在底部载体的第一对准特征中；以及(h)至少将所述至少一个在后的互连元件的定位在所述底部载体的第一对准特征中的长度的一部分粘附至电池的底表面上的预定位置，该电池位于所述的互连元件已经连接在其底表面上的电池串中最后的电池所连接的串中的电池的相邻处，其中所述电池串包括第一电池和在该串中与第一电池间隔最远的最终电池。
6.根据权利要求1-5中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤(i)将至少一个拖后元件定位在顶部载体的对准特征中并且面对串中的最终电池的顶表面；以及U)将所述至少一个拖后元件粘附至所述最终电池的顶表面上的预定位置，其中所述至少一个拖后元件的每一个的一部分延伸超过所述最终电池的后缘。
7.根据权利要求1-6中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤(k)将至少一个前导元件定位在底部载体的对准特征中并且面对第一电池的底表面；(I)将所述至少一个前导元件粘附至第一电池的底表面上的预定位置，其中所述至少一个前导元件的每一个的一部分延伸超过第一电池的前缘。
8.根据权利要求1-7中的任一项所述的方法，其中所述顶部和底部载体各自包括多个对准特征，并且其中所述方法还包括对跨越第一和第二电池的宽度彼此间隔的多个互连元件同时进行步骤(a)至(h)。
9.根据权利要求6-8中的任一项所述的方法，其中所述顶部载体包括多个对准特征， 并且其中所述方法还包括对跨越最终电池的宽度彼此间隔的多个拖后元件同时进行步骤(i)至(j)，和/或对跨越第一电池的宽度彼此间隔的多个前导元件同时进行步骤(k)至 ⑴。
10.根据权利要求1-9中的任一项所述的方法，其中每个光伏电池包括至少一个电绝缘区域，所述至少一个电绝缘区域位于与该光伏电池的后缘最接近的预定位置。
11.根据权利要求1-10中的任一项所述的方法，其中每个光伏电池包括收集结构体， 所述收集结构体包括安置成大体上垂直于每个光伏电池的前缘和后缘中的至少一个的至少一条母线，和/或安置成大体上垂直于所述至少一条母线的多个指状物。
12.根据权利要求1-11中的任一项所述的方法，其中粘附包括将导电粘合剂施用至每一个光伏电池和所述互连元件和前导元件上的预定位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述粘合剂是通过施用各个珠状物的阵列和/ 或使用喷射分配方法施用粘合剂中的至少一个而施用的。
14.根据权利要求1-13中的任一项所述的方法，其中所述对准特征中的至少一个包括在所述顶部和底部载体的至少一个中的凹槽。
15.根据权利要求1-14中的任一项所述的方法，其中所述载体的至少一个是垫板。
16.根据权利要求14所述的方法，其中每个凹槽的深度近似等于每个互连元件的定位在所述凹槽中的部分的厚度加上施用在每个元件上的粘合剂的所需最终厚度。
17.根据权利要求1-16中的任一项所述的方法，其中每个载体包括保持元件，所述保持元件用于将所述互连元件保持在由所述对准特征中的一个限定的指定位置。
18.根据权利要求1-17中的任一项所述的方法，所述方法还包括使用多轴机器人，所述多轴机器人用于将具有任一个互连元件的一部分的顶部载体相对于任一个电池的顶表面定位。
19.根据权利要求3-18中的任一项所述的方法，所述方法还包括以下步骤通过将所述电互连的太阳能电池和所述顶部和底部载体输送通过固化炉，固化在施用到至少一个电池的至少一个表面上之后的粘合剂。
20.一种用于组装薄膜太阳能电池互连串的系统，所述系统包括电池传输设备；底部垫板，所述底部垫板在其顶表面中包括多个凹槽；多个顶部垫板，所述多个顶部垫板的每一个包括在其表面的一个中具有多个凹槽的板；粘合剂分配系统；带供应机构；以及用于移动带和顶部垫板的系统。
全文摘要
一种制造电互连的太阳能电池组件的方法，所述方法包括以下步骤至少将第一互连元件(64)定位在顶部载体的对准特征中并面对第一光伏电池(60)的顶表面；将第一互连元件粘附至第一电池的顶表面上的位置，其中第一互连元件的长度延伸超过第一电池的后缘(68)；并且将第一互连元件的延伸超过第一电池的后缘的长度的一部分粘附至第二电池(62)的底表面。一方面，提供用于组装太阳能电池串的系统，所述系统包括电池传输设备、包括凹槽的底部垫板、多个包括凹槽的顶部垫板、粘合剂分配系统、带供应机构以及用于移动带和顶部垫板的系统。
文档编号H01L31/18GK103053032SQ201180037291
公开日2013年4月17日 申请日期2011年7月29日 优先权日2010年7月30日
发明者马蒂·W·德格鲁特, 纳拉扬·拉梅什, 佐久间实, 达斯汀·M·沙拉穆特, 迈克尔·E·米尔斯, 戴维·J·佩尔孔 申请人:陶氏环球技术有限责任公司