太阳能电池及太阳能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种太阳能电池及太阳能系统。所述太阳能电池包括：旁路二极管；置于旁路二极管上方的散热器单元；置于旁路二极管下方的透明覆盖层；以及将旁路二极管与透明覆盖层和散热器单元相分离的一个或多个密封剂层。所述太阳能系统包括：一对太阳能电池；置于这对太阳能电池之间的旁路二极管；以及置于这对太阳能电池上方的电池互连，电池互连包括一个或多个应力缓解结构特征。
【专利说明】太阳能电池及太阳能系统
[0001]本申请是基于申请日为2010年11月11日、申请号为201090001363.2 (国际申请 号为PCT/US2010/056386)、发明名称为“太阳能电池及太阳能系统”的中国专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2009年12月8日提交的申请号为61/267，637的美国临时申请的优 先权，该申请的全部内容通过引用并入本文。
【技术领域】
[0004]本发明的实施例涉及可再生能源领域，特别涉及具有旁路二极管的光电子设备及 系统。
【背景技术】
[0005]发光二极管(LED)和光伏(PV)设备是两种常见的光电子设备。当对诸如包括LED 和PV设备的光电系统进行组建和部署时，热量管理和装配可能是需要考虑的。例如，具有 集成的旁路二极管的设备系统领域是在热量管理和装配方面改进成熟的领域。制造和部署 这种系统的挑战包括旁路二极管与热沉之间的低热阻路径以及对工作电压的可靠电隔离 的可能需求。
实用新型内容
[0006]本实用新型通过将旁路二极管集成在电池组件或叠层系统中来解决针对诸如发 光二极管(LED)和光电(PV)系统的光电系统的热量管理和装配的问题。
[0007]为此，本实用新型提供了一种太阳能电池，其包括:旁路二极管；置于旁路二极管 上方并覆盖旁路二极管的散热器单元，其中旁路二极管置于散热器单元下的凹槽中；以及 置于散热器单元上方的热沉。
[0008]还提供了一种太阳能系统，其包括:多对太阳能电池；多个旁路二极管，其中在每 对太阳能电池之间布置一个或多个旁路二极管；多个散热器单兀，其中一个或多个散热器 单元置于每个旁路二极管上方并覆盖所述每个旁路二极管，其中每个旁路二极管置于一个 散热器单元下的凹槽中；以及多个热沉，其中在每个散热器单元上方布置一个或多个热沉。
[0009]还提供了一种太阳能电池，其包括:旁路二极管；置于旁路二极管上方但不覆盖 旁路二极管的散热器单元；以及置于散热器单元上方的热沉。
[0010]还提供了一种太阳能系统，其包括:多对太阳能电池；多个旁路二极管，其中在每 对太阳能电池之间布置一个或多个旁路二极管；多个散热器单兀，其中一个或多个散热器 单元置于每个旁路二极管上方但不覆盖所述每个旁路二极管；以及多个热沉，其中在每个 散热器单兀上方布置一个或多个热沉。
[0011]在本实用新型中，改善的热性能允许设备在低温下运转，从而提升光电转换效率 并减少组件的退化和衰退。【专利附图】
【附图说明】[0012]图1示出了具有旁路电路路径及外装式二极管的普通的光电系统的俯视图。[0013]图2A示出了根据本发明一个实施例的具有内部旁路二极管的光电系统的一部分 的俯视图。[0014]图2B示出了根据本发明一个实施例的具有内部旁路二极管的光电系统的一部分 的俯视图。[0015]图3示出了根据本发明一个实施例的具有内部旁路二极管的光电系统的一部分 的立体图。[0016]图4示出了根据本发明一个实施例的具有旁路二极管的光电设备的剖视图。[0017]图5示出了根据本发明一个实施例的具有旁路二极管的光电设备的剖视图。[0018]图6示出了根据本发明一个实施例的具有散热器单元的光电设备的自上而下的 视图。[0019]图7A示出了根据本发明一个实施例的具有夏至光照模式的太阳能集中器装置。[0020]图7B示出了根据本发明一个实施例的具有冬至光照模式的太阳能集中器装置。【具体实施方式】[0021]本文描述了具有旁路二极管的光电设备以及具有旁路二极管的光电系统。为了提 供对本发明的各实施例的更透彻的理解，在下面的描述中展示了很多具体的细节，如有关 旁路二极管的散热器单元的具体的配置。显然，对于本领域内的技术人员来说，可以在没有 这些具体细节的情况下实践本发明的各实施例。为了避免不必要地模糊本发明的实施例， 没有对其它实例中的一些众所周知的制造技术(如层叠技术)进行详细的描述。此外，需要 理解的是，附图中所展示的若干实施例只是说明性地描绘，并不必然按比例绘制。[0022]本文披露了具有旁路二极管的光电设备。在一个实施例中，光电设备具有旁路二 极管。散热器单元置于旁路二极管上，并覆盖旁路二极管。热沉被置于散热器单元上。在 一个实施例中，光电设备具有旁路二极管。散热器单元置于旁路二极管上，但不覆盖旁路二 极管。热沉被置于散热器单兀上。在一个实施例中，光电设备为光伏电池。[0023]本文还披露了具有旁路二极管的光电系统。在一个实施例中，光电系统包含多对 光电设备。光电系统还包含多个旁路二极管，其中在每对光电设备之间布置一个或多个旁 路二极管。光电系统还包括多个散热器单元，一个或多个散热器单元被置于每个旁路二极 管之上，并覆盖旁路二极管。光电系统还包含多个热沉，其中在每个散热器单元之上布置一 个或多个热沉。在一个实施例中，光电系统包括多对光电设备。光电系统还包括多个旁路 二极管，其中在每对光电设备之间布置一个或多个旁路二极管。光电系统还包括多个散热 器单元，一个或多个散热器单元被置于每个旁路二极管上，但不覆盖旁路二极管。光电系统 还包括多个热沉，其中在每个散热器单元之上布置一个或多个热沉。在一个实施例中，多个 光电设备为多个光伏电池。[0024]对于诸如发光二极管(LED)和光电(PV)系统的光电系统的热量管理和装配,可通 过将旁路二极管集成在电池组件或叠层系统中来解决。但是，根据本发明的一个实施例，由 于这样的二极管中高密度的功率耗散，为了保证相应的二极管和电池外壳的可靠运转，需要低热阻路径连接至环境空气。此外，为了便于批量生产，需要基于连续工艺的设计概念和 装配技术。在一个实施例中，降低了旁路二极管与外部热沉之间的热阻，同时提供了一种横 穿电池外壳或组件的高热流区的更均匀和平坦的表面。在一个实施例中，沿着电池外壳的 背面的平坦表面改善了电池与旁路二极管外壳附加到热沉的过程中的交界面和黏合的质 量。在一个实施例中，改善的热性能允许设备在低温下运转，从而提升光电转换效率并减少 组件的退化和衰退。另外，在一个实施例中，实现了用于制造LED照明应用的光电晶片阵列 和日光集中器的光电接收器的持续批量制造工艺。
[0025]常规的将旁路二极管集成到诸如PV和LED的系统中的方法包括将旁路二极管从 外部附接到具有允许电连接的背板穿孔的电池叠层或组件。这种方法需要大量的额外组装 步骤，并且会限制能够集成到一串电池上的二极管的数量。根据本发明的一个实施例，通过 金属箔、介电层及聚合物黏合剂涂层的连续轧制处理，可制作柔性衬底。在一个实施例中， 裸露的光电晶片和旁路二极管随后被焊接到衬底的引线或电池互连，然后被封装到玻璃盖 片和集成于衬底内的流入晶片的热流最大的区域的金属散热器之间。在一个特定的实施例 中，在衬底中打入了浅腔或通孔以容纳比电池更厚的二极管，从而允许将薄的、小热阻连接 至散热器或衬底。通孔或浅腔可允许制造改进了散热片与电池之间的热连接的平坦背部表 面的电池组件或外壳。去除了高热密度上方的区域的散热器似乎是违反直觉的。但是，在 一个特定的实施例中，由于主要的二极管热量通过互连和电池流向了散热片，任何对系统 的改良也会改善(例如，降低)二极管的温度。这还可以带来同时针对电池和二极管的单一 热解决方案。在上述特定的实施例的一个方面中，将散热器扩展超出电池和散热片面积同 样允许安装在电池外围位置的二极管热集成到电池上。
[0026]这样，在一个实施例中，光电系统的一部分是以轧制(roll)的方式制造的，以允许 这种光电系统的连续的批量加工以及后继组装。在一个实施例中，这种方法在提供改良的 热、电性能的同时为光电系统的制作及组装的方式提供了改变的可能。
[0027]由于光伏系统推动了光电技术的集成从而减小电池的尺寸，具有鲁棒性的旁路电 路设计的益处也得到了提升。由于集中器系统通常具有较小的电池区域，来自背面驱动串 电流通过这种电池的热载荷会增加由于过热而造成电池损坏和永久性失效的可能。在一个 实施例中，也许是最重要的是，由于电池串中的部分遮蔽、错位及其它缺陷，系统的性能可 能会显著地降低，于是更频繁的集成旁路二极管(例如，每个电池I个旁路二极管、每2个电 池I个旁路二极管，等等)，通过捕捉剩余的高性能电池的最大可能性能，可以限制不均匀性 的影响。进一步，在一个实施例中，更频繁的二极管限制了通过二极管终端的反向电压，降 低了设备的电子需求和反向击穿故障的可能性。
[0028]从组装和制造的透视图中，将旁路二极管集成到电池串中，而没有背板穿孔，可降 低复杂性和二次制造的步骤，并提供额外的超出系统性能的益处。例如，在传统的1-sun光 伏模块中，二维电池阵列通常被划分为几个具有旁路二极管的电池串序列(通常为3个)，这 些旁路二极管允许电流通过并行通路绕过一个或多个被遮蔽的或不起作用的电池串。在这 样的配置中，二极管可集中地置于接线盒中，该接线盒中同时放置了连接了模块的(从叠层 电池阵列背板通过穿孔接入)接线电缆。但是，由于接线盒的中心位置，可能需要额外的电 线连接于电池串末端的电池与接线盒之间，并增加额外的成本、组装步骤和潜在的故障点。 根据本发明的一个实施例，尽管中心接线盒对于二维阵列电池组是适用的，但是更倾向连接电池串两端的具有线性阵列的集中器光电设备是不理想的。例如，生成的电要经过集中 器接收器的总长度，并且可能显著地增加成本和制造的复杂性。[0029]在电池叠层或组件中集成二极管系统时，另一个需要克服的障碍是在旁路操作中 耗散功率时的二极管热管理需求。例如，在一个实施例中，当二极管中耗散的功率比系统功 率少时(由于在较小的二极管组件中耗散，例如，〈1cm2)，热负荷密度达到了需要热连接到 散热片(理想的是电池所使用的散热片)的值。[0030]这样，根据本发明的一个实施例，一个或多个旁路二极管包含在叠层电池组件内 部，并且通过电池互连热耦合到电池安装的热沉(在一些实施例中，为额外集成的散热器)。 在一个实施例中，不是连接额外的电线以绕开一些电池(分别具有背板穿孔及安装在外部 的二极管)，而是以每个二极管对应一个电池或每个二极管对应两个电池的方式将旁路二 极管集成在电池与互连之间，如通过对比图1与图2A和图2B的构造所进行的描述。在一 个实施例中，如结合图2B所描述的方法允许更窄的接收器组件，相比图1或图2A的方法， 该接收器组件具有更低的材料成本和减小的形状因数。[0031]常规的旁路二极管的方式可包括每8个电池为节距的二极管，同时利用旁路电路 路径以及具有叠层背板穿孔的外部安装二极管。例如，图1示出了常规的包括旁路电路路 径和外部安装二极管的光电系统的平面图。参照图1，常规的光电系统100包含多个电池 102。以某一固定的周期，针对每数个电池包含一个外部二极管104。还包括旁路电路路径 106。[0032]相比之下，根据本发明的一个实施例，可以以2个电池对应I个二极管的节距直接 在电池互连上安装内部旁路二极管。在一个实施例中，随后在背板和玻璃覆盖层之间层叠 电池串，以用该电池串封装二极管。例如，图2A示出了根据本发明的一个实施例的具有内 部旁路二极管的光电系统的一部分的平面图。参照图2A，光伏系统200包括多个电池202。 例如对于每对电池，包含位于电池上面的各电池互连206之间的旁路二极管204，如图2A所 示。如图所示，也可以包含位于电池下面的互连之间的旁路二极管，作为冗余二极管，当旁 路二极管204中出现故障时，这些冗余二极管可增强可靠性。此外，这些额外的旁路二极管 可降低成本，并为已知的可能出现的光照不规则性提供最高性能。电池互连206连接在旁 路二极管204之间，并与各对电池202并联。在未图示的另一个实施例中，额外的二极管置 于下面的互连之上，以针对成对的电池、甚至可以针对单个电池提供旁路电流的能力。在一 个实施例中，可以在接收器内的不同位置(例如，在接收器的末端或中心区域)提高或降低 二极管相对于电池对的频率。[0033]根据另一个实施例，图2B示出了根据本发明的一个实施例的具有内部旁路二极 管的光电系统的一部分的平面图。参照图2B，光电系统250中只有电池阵列254的一侧包 含旁路二极管252。在一个实施例中，光电系统250中包含可选择的旁路二极管256，并且 该旁路二极管256与旁路二极管252并联连接，而各个旁路二极管252之间是串联连接的， 如图2B所示。在一个特定的实施例中，减轻或避免了在多个旁路二极管串联连接时可能导 致的电压降。[0034]根据本发明的一个实施例，通过在电池互连之间焊接旁路二极管，可在电池串焊 接操作的同时附接旁路二极管，或在连接电池前预先将旁路二极管应用到互连上。在一个 实施例中，这种方法消除了对背板穿孔以及随后的组装步骤的需求，随后的组装步骤通常用于在叠层背面附接密封(potted)外壳，以保护电池串的外部特征。
[0035]根据本发明的一个实施例，旁路二极管的热管理是通过经由电池互连创建从二极 管至接收器热沉的适当热路径来实现的。在一个实施例中，这种方式需要扩展到超出电池 范围以覆盖互连区域的改良热沉、最大化热沉下面的区域的互连设计、以及允许热量更好 地散下互连的增加的互连厚度，如下面结合图3所进行的描述。
[0036]旁路二极管与散热器之间的热耦合可通过电池互连或电池互连对提供。例如，图3 示出了根据本发明的一个实施例的具有内部旁路二极管的光电系统的一部分的立体图。参 照图3，光电系统300包括位于电池互连304之间的旁路二极管302，该旁路二极管与电池 306集成为一体。在一个实施例中，电池互连304包括互连扩展308。根据本发明的一个实 施例，热沉310位于电池306上方。
[0037]在一个实施例中，增强的热管理还可以通过在叠层或热组件内集成散热器实现。 在一个实施例中，散热器扩展到电池和互连上方，并提供了除电池互连外的从二极管到热 沉的并行热路径。在一个具体的实施例中，这种方式将二极管简化为环境热阻，并降低了电 池互连的热需求。在一个实施例中，散热器可设计为具有用于容纳二极管的竖直高度的凹 陷区域，或具有沿二极管的外周长的通孔，用于为二极管的形状因数提供更大的竖直灵活 性，如下面结合图4和图5所进行的描述。
[0038]在本发明的一个方面中，具有容纳二极管的凹槽的散热器下可包含集成互连的二 极管。例如，图4示出了根据本发明的一个实施例的具有旁路二极管的光电设备的剖视图。
[0039]参照图4，光电设备400包括旁路二极管402。光电设备400还包括散热器单元 404，其置于旁路二极管402上方，并覆盖了旁路二极管402。根据本发明的一个实施例，散 热器单元404包括一个或多个电介质层406及一个或多个热传导层408，如图4所示。光电 设备400还包括置于散热器单兀404上方的热沉410。
[0040]继续参照图4，在一个实施例中，旁路二极管402被置于散热器单元404下方的凹 槽412中。在一个实施例中，旁路二极管402与一对互连414相耦合，散热器单元404置 于这对互连414上方,如图4所示。在一个实施例中，旁路二极管402及这对互连414被 置于透明覆盖层416上方，旁路二极管402通过一个或多个焊盘418与这对互连414相耦 合，并且旁路二极管402与透明覆盖层416以及散热器单元404通过一个或多个密封剂 (encapsulant)层420相分离。在一个实施例中，热沉410包括折叠鳍片,其通过一个或多 个热粘合层422与散热器单元404相分离，如图4所示。在另一个实施例中(未示出)，热沉 410包括多个独立的、通过公共基座耦合的鳍片，该公共基座通过一个或多个热粘合层与散 热器单元404相分离。在一个实施例中，二极管402的底部引线的S形的弯曲有助于降低 正常操作温度范围中可能出现的热膨胀相关应力的系数。在另一个实施例中，互连414被 弯曲成类似S形，并且在互连之间安装裸露的二极管晶片，以消除在裸露的二极管晶片与 二极管引线之间对额外的焊盘的需求。
[0041]在另一个实施例中，在装配形成光电设备400前对二极管402进行封装。在一个 实施例中，这种方法使得可以隔离二极管晶片的升高温度，与光电系统密封剂420相比，这 可以承受高得多的温度。在一个实施例中，包围这种最初封装的二极管402的材料本身被 一种与光电系统密封剂420不同的材料密封,如通过图4中包围二极管402的框内的不同 阴影所示。[0042]结合上面关于图2A-图4的描述，光电系统可包括多个光电设备(如图4所示的光 电设备)。这样，根据本发明的一个实施例，光电系统包括多对光电设备。在一个实施例中， 每个光电设备为背面接触式太阳能电池。光电系统还包括多个旁路二极管，其中在每对光 电设备之间布置一个或多个旁路二极管。光电系统还包括多个散热器单元，一个或多个散 热器单元被置于每个旁路二极管上方，并覆盖该旁路二极管。光电系统还包括多个热沉，其 中在每个散热器单元上方布置一个或多个热沉。[0043]在一个实施例中，上述光电系统的每个旁路二极管被置于一个散热器单元下的凹 槽中。在一个实施例中，每个旁路二极管与一对互连相耦合，散热器单元中的一个置于这对 互连上方。在一个实施例中，每个旁路二极管和各对互连被置于透明覆盖层上方，每个旁路 二极管通过一个或多个焊盘与各对互连相耦合，并且每个旁路二极管通过一个或多个密封 剂层与衬底和散热器单元相分离。在一个实施例中，每个热沉包括一个折叠鳍片，其通过一 个或多个热粘合层与各个散热器单元相分离。在另一个实施例中，每个热沉包括多个独立 的、通过公共基座相耦合的鳍片，每个公共基座通过一个或多个热粘合层与各散热器单元 相分离。在一个实施例中，多个散热器单元用于将来自多对光电设备的热量与多个热沉耦 合。这与旁路二极管同热沉和电池竖直集成成一条线的方法不同。[0044]在本发明的另一个方面中，可通过用于容纳互连集成的二极管的通孔将该二极管 置于与散热器相关的位置。例如，图5示出了根据本发明的一个实施例的具有旁路二极管 的光电设备的剖视图。[0045]参照图5,光电设备500包括旁路二极管502。光电设备500还包括散热器单兀 504，其置于旁路二极管502之上，但不在旁路二极管502上方延伸。根据本发明的一个实 施例，散热器单兀504包括一个或多个电介质层506以及一个或多个热传导层508,如图5 所不。光电设备500还包括置于散热器单兀504之上的热沉510。[0046]继续参照图5，在一个实施例中，旁路二极管502被置于通孔512中，通孔512被置 于散热器单兀504中。在一个实施例中，旁路二极管502与一对互连514相连接,散热器单 元504被置于这对互连514之上,如图5所示。在一个实施例中，旁路二极管502和这对互 连514被置于透明覆盖层516之上，旁路二极管502通过一个或多个焊盘518与这对互连 51相连接，并且旁路二极管502通过一个或多个密封层520与透明覆盖层516和散热器单 元504相分离。在一个实施例中，热沉510包括一个折叠鳍片，并通过一个或多个热粘合层 522与散热器单兀504分离,如图5所不。在一个替代实施例(未不出)中，热沉510包括多 个独立的、通过共用基座相连接的鳍片，该共用基座通过一个或多个热粘合层与散热器单 元504相分离。在一个实施例中，二极管502的底部引线中的S形的弯曲有助于降低正常 工作温度范围中可能出现的与热膨胀相关的应力的系数。在一个实施例中，互连514被弯 曲成近似S形，并且在互连之间安装一个裸露的二极管晶片，以消除裸露的二极管晶片与 二极管引线之间的额外增加焊盘的需求。[0047]在另一个实施例中，在形成光电设备500的组装前对二极管502进行封装。在一 个实施例中，这种方法使得可以隔离二极管晶片升高的温度，与光电系统密封剂520相比， 这可以显著地承受更高的温度。在一个实施例中，以如图5中在包围了二极管502的外壳 内的不同阴影表示所示，这种最初封装的二极管502周围的材料本身也被一种与光电系统 密封剂520不同的材料密封。[0048]通过上面结合图2A和图2B、图3、图5的描述，光电系统可包括多个光电设备(如 图5的光电设备)。这样，根据本发明的一个实施例，光电系统包括多对光电设备。在一个 实施例中，每个光电设备为背面接触式太阳能电池。光电系统还包括多个旁路二极管，其中 在每对光电设备之间布置一个或多个旁路二极管。光电系统还包括多个散热器单兀，一个 或多个散热器单元被置于每个旁路二极管之上，但不在旁路二极管上方延伸。光电系统还 包括多个热沉，其中在每个散热器单元上布置一个或多个热沉。
[0049]在一个实施例中，上述光电系统的各个旁路二极管被置于处于散热器单元中的通 孔中。在一个实施例中，各个旁路二极管与一对互连相连，散热器单元中的一个置于这对互 连之上。在一个实施例中，各个旁路二极管和各对互连被置于透明覆盖层之上，各个旁路二 极管通过一个或多个焊盘与各对互连相连，并且各个旁路二极管通过一个或多个密封层与 衬底和散热器单元分离。在一个实施例中，各个热沉包括一个折叠鳍片，其通过一个或多个 热粘合层与各个散热器单元分离。在一个可选择性的实施例中，各个热沉包括多个独立的、 通过共用基座相连接的鳍片，各个共用基座通过一个或多个热粘合层与各散热器单元相分 离。在一个实施例中，多个散热器单元用于将来自多对光电设备的热与多个热沉耦合。这 与旁路二极管同热沉和电池竖直集成成一条线的方法不同。
[0050]在本发明的一个方面，图4和图5的装置使得光电设备400和500的外壳的各个 外表面变得平坦，从而提供一个均匀的表面用于使用粘合剂或其它焊接原料焊接热沉。图 6不出了根据本发明的一个实施例的一个具有散热器单兀的光电设备的自上而下的视图。 参照图6,系统600包括两个(或更多)光伏电池602和604。电池互连606被置于光伏电池 602和604之上。在一个特定的实施例中，光伏电池602和604是串联的。图6还示出了旁 路二极管612。根据本发明的一个实施例，光电系统的至少一个电池互连包括一个或多个应 力缓解结构特征。在一个实施例中，旁路二极管612和电池焊盘(同样位于606)周围的部 分通孔650允许潜在的这些结构特征可能增加的厚度，并确保了一个用于附着热沉的低热 阻的平整表面。
[0051]在本发明的另一个方面中，旁路二极管可用于避免电池被遮蔽导致的损失。例如， 图7A至图7B示出了根据本发明的一个实施例的一个太阳能集中器装置，该太阳能集中器 装置分别具有夏至光照模式和冬至光照模式。
[0052]参照图7A，太阳能集中器装置700可服从于与地平线以上的太阳相符的光照模 式，例如夏至时。太阳能聚集元件或集光器(如透镜(如图7A所示)、透镜系统、反射镜、或反 射镜系统)被置于太阳能电池阵列702之上。该太阳能电池阵列702中的太阳能电池通过 旁路二极管704和电池互连706耦接。该太阳能电池阵列还可包括热交换鳍片(如708所 示)以及电源输出线(未示出)。
[0053]根据本发明的一个实施例，当太阳位于太阳能聚集元件或集光器正上方时，日照 710A被太阳能电池阵列702接收。在一个实施例中，太阳能聚集元件或集光器将光照712A 提供给整个太阳能电池阵列702，如图7A中所描述。
[0054]参照图7B，太阳能集中器装置700可服从于与地平线以下的太阳相符的光照模 式，例如冬至时。根据本发明的一个实施例，当太阳不位于太阳能聚集元件或集光器正上方 时，日照710B被太阳能电池阵列702接收。在一个实施例中，太阳能聚集元件或集光器将 光照712B提供给部分太阳能电池阵列702,如图7B中所描述。在一个实施例中，未被光照射到的电池无法通过所需的电流，并将被强制进入功耗模式(例如，反向偏压)以适应由被 光照射到的电池所生产的电流。随后，当温度显著升高时，这些未被光照射到的电池可泄漏 一些产生的电力。[0055]相应地，在一个实施例中，如本文所描述的旁路二极管之类的旁路二极管用于排 除线性接收器一端或者两端的电池组，使得由于那些未接收到入射光照的阵列中的电池而 造成的能源的损失很小。在一个实施例中，太阳能电池阵列上的旁路二极管的是按照成本 和性能最优化的方式进行布置的。例如，在一个特定的实施例中，太阳能电池和旁路二极管 的布置，提供了绕过线性的电池组中的最后2个、4个、6个、8个、或10个电池的旁路。[0056]这样，披露了具有旁路二极管的光电设备。根据本发明的一个实施例，光电设备包 括旁路二极管、置于旁路二极管上并在旁路二极管上方延伸的散热器单元、置于散热器单 元之上的热沉。在一个实施例中，旁路二极管置于散热器单元下的凹槽中。根据本发明的 另一个实施例，光电设备包括旁路二极管、置于旁路二极管上但不在旁路二极管上方延伸 的散热器单元、和置于散热器单元之上的热沉。在一个实施例中，旁路二极管置于散热器单 元中的通孔中。
【权利要求】
1.一种太阳能电池，包括:旁路二极管；置于旁路二极管上方的散热器单元；置于旁路二极管下方的透明覆盖层；以及将旁路二极管与透明覆盖层和散热器单元相分离的一个或多个密封剂层。
2.如权利要求1所述的太阳能电池，其中旁路二极管置于形成在散热器单元下方的凹槽中。
3.如权利要求2所述的太阳能电池，其中第一密封剂层置于凹槽内旁路二极管与散热器单元之间。
4.如权利要求3所述的太阳能电池，其中第二密封剂层置于旁路二极管与透明覆盖层之间。
5.如权利要求1所述的太阳能电池，还包括置于散热器单元上方的热沉。
6.如权利要求5所述的太阳能电池，其中热沉包括通过一个或多个热粘合层与散热器单元相分离的折叠鳍片。
7.如权利要求1所述的太阳能电池，其中旁路二极管与一对互连相耦合，散热器单元置于这对互连上方。
8.如权利要求7所述的太阳能电池，其中旁路二极管通过一个或多个焊盘与所述一对互连相耦合。
9.如权利要求7所述的太阳能电池，其中所述一对互连被弯曲形成S形弯曲。
10.如权利要求1所述的太阳能电池，其中散热器单元覆盖旁路二极管。
11.如权利要求1所述的太阳能电池，其中旁路二极管包括至少一个底部引线，底部引线包括S形弯曲。
12.—种太阳能系统，包括:一对太阳能电池；置于这对太阳能电池之间的旁路二极管；以及置于这对太阳能电池上方的电池互连，电池互连包括一个或多个应力缓解结构特征。
13.如权利要求12所述的太阳能系统，其中所述一个或多个应力缓解结构特征包括置于电池互连的至少一部分周围的部分通孔。
14.如权利要求12所述的太阳能系统，还包括置于旁路二极管周围的部分通孔。
15.如权利要求12所述的太阳能系统，其中所述一个或多个应力缓解结构特征被配置来提供一个用于支撑热沉的低热阻的平整表面。
16.如权利要求15所述的太阳能系统，还包括热沉，热沉与所述一对太阳能电池相耦口 o
17.如权利要求12所述的太阳能系统，还包括置于旁路二极管上方的散热器单元。
18.如权利要求17所述的太阳能系统，其中旁路二极管置于散热器单元下方的凹槽中。
19.如权利要求18所述的太阳能系统，还包括将旁路二极管与散热器单元和置于旁路二极管下方的透明覆盖层相分离的一个或多个密封剂层。
20.如权利要求12所述的太阳能系统，还包括:串联连接的多对太阳能电池；多个旁路二极管，其中每个旁路二极管置于一对太阳能电池之间；以及置于所述多对太阳能电池上方的多个电池互连，每个电池互连包括一个或多个应力缓解结构特征。1
【文档编号】H01L31/02GK203386763SQ201320188083
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2010年11月11日 优先权日:2009年12月8日
【发明者】瑞恩·林德曼, 多戈·罗斯, 尼古拉斯·博伊诺特, 凯丝·约翰斯顿, 戴维·B·德格拉夫 申请人:太阳能公司