专利名称：光伏模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏模块和制造方法。
背景技术：
光伏模块通常用在互连子模块的阵列中。每个子模块包括通常串联连接的独立的太阳能电池。通过在刚性或柔性的基底或超基底上沉积多个半导体或有机薄膜来形成薄膜光伏模块。对位于基底侧的太阳能电池材料的电接触通过太阳能材料与诸如透明导电层的基底之间的导电基底材料或附加的导电层来提供。
图1是并联连接的两个光伏子模块的示意图。图2是包括双面胶带和铅箔的光伏模块的示意图。图3是包括双面胶带和铅箔的光伏模块的示意图。图4是包括双面胶带和铅箔的光伏模块的示意图。图5是包括汇流条组件的光伏模块的示意图。图6是包括汇流条组件的光伏模块的示意图。
具体实施例方式光伏模块可以包括透明导电层，位于基底上；第一子模块，包括串联连接的第一组多个光伏电池；第二子模块，包括串联连接的第二组多个光伏电池，其中，第一子模块和第二子模块通过共用电池并联连接并接触透明导电层；第一胶带条，具有沿第一子模块和第二子模块上的接触区域分布的长度，其中，第一胶带条包括正表面和背表面，其中，每个表面包含粘结剂；第一铅箔，沿第一胶带条的长度分布；第二胶带条，具有比第一胶带条的长度短的长度，沿该长度分布并位于第一胶带条的端部之间，其中，第二胶带条包括正表面和背表面，每个表面包含粘结剂；第二铅箔，具有比第二胶带条的长度短的长度，沿第二胶带条的长度分布；以及多个平行的汇流条，与第一胶带条和第二胶带条相邻地且垂直地设置，其中，多个平行的汇流条中的每个汇流条接触第一铅箔或第二铅箔中的一个。光伏模块可以具有各种可选的特征。例如，光伏模块可以包括大约140个和大约180个之间的电池。光伏模块可以包括大约144个、大约156个或大约176个光伏电池。多个平行的汇流条中的每一个汇流条可以与多个平行的汇流条中的至少另一个汇流条近似等距离地设置。多个平行的汇流条可以包括三个汇流条。多个平行的汇流条可以包括两个带正电荷的汇流条以及设置在这两个带正电的汇流条之间的一个带负电的汇流条。带负电的汇流条可以物理地接触第二铅箔，带正电的汇流条可以物理地接触第一铅箔的分开部分。多个平行的汇流条中的每一个汇流条可以包括铜。多个平行的汇流条中的每一个汇流条可以包括大于大约IOmm的宽度。多个平行的汇流条中的每一个汇流条可以包括小于大约13mm的宽度。共用电池可以位于第一子模块和第二子模块之间的中心处。第二胶带条可以位于共用电池的正上方。第一组多个光伏电池和第二组多个光伏电池中的每一个光伏电池可以包括位于硫化镉上的碲化镉。多个平行的汇流条中的每一个汇流条可以包括铜。第一胶带条或第二胶带条的厚度可以为大约0. 0005英寸至大约0. 0100英寸。第一胶带条或第二胶带条的厚度可以为大约0. 0010英寸至大约0. 0045英寸。第一胶带条或第二胶带条的厚度可以为大约0. 0012英寸至大约0. 0020英寸，例如为大约0. 0015英寸。接触区域可以包括沟槽图案，以限定第一组多个光伏电池和第二组多个光伏电池中的每一个光伏电池。沟槽图案可以基本上穿过一个层延伸。沟槽图案可以基本上穿过两个层延伸。沟槽图案可以基本上穿过三个层延伸。第一组多个光伏电池或第二组多个光伏电池中的至少一个光伏电池的宽度可以为大约6mm至大约10mm。第一组多个光伏电池或第二组多个光伏电池中的至少一个光伏电池的宽度可以为大约7mm至大约8mm。第一组多个光伏电池或第二组多个光伏电池中的至少一个光伏电池的宽度可以为大约7. Imm至大约7. 5mm，例如大约7. 24mm。共用电池的宽度可以为大约IOmm至大约20mm，例如大约15mm。第一铅箔可以包括以远离光伏模块的顶表面的基本上垂直的方向延伸的环。环可以包括位于第一胶带条上方大约20mm至大约25mm的顶点。环可以包括位于第一胶带条上方大于大约20mm的顶点。环可以包括位于第一胶带条上方小于大约25mm的顶点。用于制造光伏模块的方法可以包括施加第一胶带条，第一胶带条具有沿通过共用电池并联连接的第一子模块和第二子模块的接触区域的长度，其中，第一子模块包括串联连接的第一组多个光伏电池，第二子模块包括串联连接的第二组多个光伏电池；沿第一胶带条的长度施加第一铅箔；沿第一胶带条的长度并在第一胶带条的端部之间施加第二胶带条，其中，第二胶带条的长度比第一胶带条的长度短；沿第二胶带条的长度施加第二铅箔，第二铅箔的长度比第二胶带条的长度短；以及与第一胶带条和第二胶带条相邻地且垂直地施加多个平行的汇流条，其中，多个平行的汇流条中的每一个汇流条接触第一铅箔或第二铅箔中的一个。该方法可以具有各种可选的特征。例如，施加第一胶带条的步骤可以包括在一个或多个接触金属上设置胶带条，其中，第一组多个光伏电池和第二组多个光伏电池中的每个光伏电池包括接触金属。施加多个平行的汇流条的步骤可以包括将多个平行的汇流条中的至少一个汇流条与多个平行的汇流条中的至少另一个汇流条近似等距离地设置。该方法可以包括在接触区域中形成沟槽图案，其中，第一子模块和第二子模块包括接触区域，其中，沟槽图案限定第一组多个光伏电池和第二组多个光伏电池中的每个光伏电池。形成步骤可以包括激光烧蚀、激光切割、湿化学蚀刻或干蚀刻。该方法可以包括形成环以及沿远离光伏模块的顶表面的基本上垂直的方向延伸环，其中，第一铅箔包括环。光伏模块可以包括与基底相邻的透明导电氧化物层和半导体材料层。半导体材料层可以包括双层，该双层可以包括η型半导体窗口层和ρ型半导体吸收层。η型窗口层和ρ型吸收层可以设置为彼此接触，以产生电场。光子在接触η型窗口层时可以释放电子-空穴对，从而将电子发送到η侧，并将空穴发送到P侧。电子可以经由外部电流通路流回到P 侧。产生的电子流动提供了电流，其与电场产生的电压结合而产生功率。结果是光子能量转换为电能。为了保持并增强器件性能，除了半导体窗口层和吸收层之外，许多层可以设置在基底上。光伏模块可以形成在诸如玻璃的光学透明的基底上。因为玻璃是不导电的，所以透明导电氧化物(TCO)层通常沉积在基底和半导体双层之间。因为锡酸镉展现出高的透光率和低的电学片电阻，所以锡酸镉在该能力上面很好地发挥作用。平坦的缓冲层可以沉积在TCO层和半导体窗口层之间，以减小在半导体窗口层的形成过程中出现不平整的可能性。另外，阻挡层可以被包括在基底和TCO层之间，以减少会导致劣化和层离的钠或其它污染物从基底到半导体层的扩散。阻挡层可以是透明的、热稳定的，具有数量减少的针孔并具有高的钠阻挡能力以及良好的粘附性能。因此，TCO可以是三层堆叠件的一部分，该三层堆叠件可以包括例如二氧化硅阻挡层、锡酸镉TCO层和缓冲层(例如，氧化锡(IV))。缓冲层可以包括各种合适的材料，其包括氧化锡、氧化锌锡、氧化锌和氧化锌镁。光伏模块可以包括沉积在TCO堆叠件上的硫化镉窗口层和沉积在该硫化镉层上的碲化镉吸收层。相对于其它光伏技术，碲化镉光伏模块提供了若干优点。其中的优点是在多云和漫射光的条件下优异的光吸收性能，并且易于制造。光伏系统可以包括若干个模块。模块可以包括并联连接的两个或更多个子模块。 子模块可以包括串联连接的多个独立的电池。光伏模块可以以多个互连模块的阵列使用。参照图I，通过举例，光伏系统可以包括光伏模块10，光伏模块10可以通过连接第一子模块100Α和第二子模块100Β而形成。每个子模块可以包括串联连接的多个光伏电池 110。光伏模块10可以包括位于基底120上的透明导电层130。透明导电层130可以包括任何合适的材料，其包括透明导电氧化物。例如，透明导电层130可以包括锡酸镉。基底 120可以包括任何合适的基底材料。例如，基底120可以包括玻璃。光伏模块10可以包括沉积在透明导电层130上的一个或多个半导体层140。半导体层140可以包括位于硫化镉上的碲化镉。接触金属180可以沉积到半导体层140上。基底120、透明导电层130、半导体层140和接触金属180均可以是第一子模块100Α和第二子模块100Β的一部分。可以对子模块100Α和100Β进行切割，以形成一个或多个沟槽。例如，可以将沟槽150切割到接触金属180中，以描绘出光伏电池110。可以切割沟槽160以产生通孔，接触金属180可以流到该通孔中，从而产生与透明导电层130的电接触。可以切割沟槽170，并在沟槽170中沉积绝缘物。绝缘物可以包括任何合适的材料，其包括介电材料、大气或真空。绝缘物可以在串联连接的光伏电池之间的恒定位置处。绝缘物可以穿过半导体材料、透明导电层或两者。 绝缘物的长度可以跨越组合的半导体材料和透明导电层的长度。因此，对于每个光伏电池 110，子模块100Α和100Β分别具有3种不同的沟槽图案。可以使用包括例如激光烧蚀、激光切割、湿化学蚀刻或干蚀刻的任何合适的方法来形成沟槽图案。光伏模块10可以包括位于第一子模块100Α和第二子模块100Β之间的中心处的共用电池190。共用电池190可以通过透明导电层130和接触金属180之间的两个电接触件160侧面连接。共用电池190可以将子模块100Α和100Β并联连接。因此，光伏模块10 的总电流输出可以是每个子模块的电流之和。如图I所示，子模块100Α和100Β的并联互连可以通过使两个子模块共用对基底120上的透明导电层130的接触来获得。第一子模块100A和第二子模块100B可以通过共用电池190并联连接并与透明导电层130接触。第一子模块100A可以具有包括第一沟槽图案的电接触区域，其中，第一沟槽图案是串联连接的光伏电池的图案，串联中的最后一个电池是共用电池。第二子模块100B可以具有包括第二沟槽图案的电接触区域，其中，第二沟槽图案是第一沟槽图案的镜像，该镜像具有关于共用电池的对称性。可以将该结构应用于任何数量N的子模块(其中，N是大于I的自然数)。模块的输出电压将与N成比例地降低。这提供了控制模块的输出电压的能力，从而理想地满足太阳能阵列的系统要求。光伏模块10可以具有任何合适数量的光伏电池。例如，光伏模块10可以包括大约 144个、大约154个或大约176个电池。较少的电池数(例如，144个电池)会导致降低的开路电压，这更适合于在冷气候下操作。也可以修改电池数，以降低电阻损失，因此产生较高的填充因子。光伏模块10的电池可以具有任何合适的宽度。例如，一个或多个电池的宽度可以在大约7mm至大约8mm之间,例如，为大约7. Imm至大约7. 5mm,例如为大约7. 24mm。 共用电池190可以具有更大的宽度，例如可以具有大约IOmm至大约20mm的宽度，例如可以具有大约15mm的宽度。参照图2，汇流条组件可以附着到光伏模块10的接触金属侧。第一双面胶带条210 可以施加于金属表面200,第一铅箔220可以施加在第一双面胶带条210上。第一胶带条 210可以在其正面和背面上包括粘结剂。第一胶带条210可以具有任何合适的厚度。例如， 第一胶带条210的厚度可以在大约O. 0005英寸至大约O. 0100英寸的范围内，或者在大约
O.0010英寸至大约O. 0045英寸的范围内。第一胶带条210的厚度可以大于大约O. 0005英寸或者小于大约O. 0100英寸。例如,第一胶带条210的厚度可以为大约O. 0012英寸至大约O. 0020英寸，例如，为大约O. 0015英寸。较小的胶带厚度可以使来自胶带布局的对模块的应力最小化。参照图3，第二双面胶带条300可以沿第一胶带条210施加。第二胶带条300的长度可以基本上比第一胶带条210的长度短。例如，第二胶带条300的长度可以为第一胶带条210的长度的大约一半。第二胶带条300可以具有与第一胶带条210基本相同的长度。 第二胶带条300可以覆盖第一铅箔220的一部分。当第二胶带条300覆盖第一铅箔220的一部分时，第二胶带条300可以用作腐蚀阻挡件，以防止或减少第一铅箔220的腐蚀。第二胶带条300可以设置为使得第二胶带条300的端部距离第一胶带条210的中心的距离为大约一个电池。现在参照图4，第二铅箔400可以置于第二胶带条300上。第二铅箔400可以具有与第二胶带条300的长度基本相近的长度，或者第二铅箔400可以基本上或略微地较小。 第二铅箔400和第二胶带条300的端部可以设置为基本上接近图I的共用电池190。第二铅箔400的相对端部可以被构造为适合于产生电连接的引线端。例如，如图6所示，可以以适合于利用与模块10相邻的线板电连接到例如导电体(例如，电线)的方式来使第二铅箔 400的引线端610定向(例如，基本垂直地远离光伏模块10的主体定向)。参照图5，多个汇流条可以施加于第一铅箔和第二铅箔。多个汇流条可以包括彼此平行设置的三个汇流条，并可以包括一个负汇流条500和两个正汇流条510。负汇流条500可以设置在第二铅箔400上，正汇流条510可以位于第一铅箔220上。正汇流条510可以与负汇流条500基本上等距离地设置。每个正汇流条510可以基本上接近第一胶带条210的端部。例如，每个正汇流条510可以设置在第一胶带条210的端部处，距基底120的边缘大约13mm。正汇流条510和负汇流条500中的每个可以具有任何合适的宽度，例如大约11mm。参照图6，第一铅箔220的一部分可以卷曲，以形成环600。环600可以具有任何合适的长度，其包括例如在大约20mm以上、在大约25mm以下或者在大约20mm至大约25mm之间。环600可以沿远离光伏模块的顶表面的基本上垂直的方向延伸。环600可以被分割或切割以形成两个弓I 线端，这两个弓I线端可以以适合于产生电连接的任何方式来构造。例如，每个弓I线端可以利用线板电连接到例如导电体(例如，电线或电缆)。第二铅箔400的引线端610可以具有任何合适的长度，其包括与环600的长度基本相近的长度。例如，引线端610可以延伸到在大约20mm以上、在大约25mm以下或者在大约20mm至大约25mm之间的长度。使用这里讨论的方法和装置制造的光伏装置/模块可以并入到一个或多个光伏阵列中。阵列可以并入到用于发电的各种系统中。例如，可以用光束照射光伏模块，以产生光电流。可以收集光电流，并将光电流从直流(DC)转换为交流，并分配到电网。可以在模块处引导任何合适的波长的光，以产生包括例如大于400nm或小于700nm(例如，紫外光)的光电流。从一个光伏模块产生的光电流可以与从其它光伏模块产生的光电流组合。例如， 光伏模块可以是光伏阵列的一部分，由此可以利用并分配聚集电流。通过举例说明和示例的方式给出了上面描述的实施例。应当理解的是，上面提供的示例在某些方面可以改变，并仍处于权利要求的范围内。应当明白的是，虽然已经参照上面的优选实施例描述了本发明，但是其它实施例处于权利要求的范围内。
权利要求
1.一种光伏模块，所述光伏模块包括透明导电层，位于基底上；第一子模块，包括串联连接的第一组多个光伏电池；第二子模块，包括串联连接的第二组多个光伏电池，其中，所述第一子模块和所述第二子模块通过共用电池并联连接并接触所述透明导电层；第一胶带条，具有沿所述第一子模块和所述第二子模块上的接触区域分布的长度，所述第一胶带条包括正表面和背表面，每个表面包含粘结剂；第一铅箔，沿所述第一胶带条的长度分布；第二胶带条，具有比所述第一胶带条的长度短的长度，沿所述第一胶带条的长度分布并在所述第一胶带条的端部之间，其中，第二胶带条包括正表面和背表面，每个表面包含粘结剂；第二铅箔，具有比所述第二胶带条的长度短的长度，沿所述第二胶带条的长度分布；以及多个平行的汇流条，与所述第一胶带条和所述第二胶带条相邻地且垂直地设置，其中，所述多个平行的汇流条中的每一个汇流条接触所述第一铅箔或所述第二铅箔中的一个。
2.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述模块包括大约140个和大约180个之间的电池。
3.如权利要求2所述的光伏模块，其中，所述模块包括大约144个光伏电池。
4.如权利要求2所述的光伏模块，其中，所述模块包括大约156个光伏电池。
5.如权利要求2所述的光伏模块，其中，所述模块包括大约176个光伏电池。
6.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述多个平行的汇流条中的每一个汇流条与所述多个平行的汇流条中的至少另一个汇流条近似等距离地设置。
7.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述多个平行的汇流条包括三个汇流条。
8.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述多个平行的汇流条包括两个带正电的汇流条以及设置在所述两个带正电的汇流条之间的一个带负电的汇流条。
9.如权利要求8所述的光伏模块，其中，所述带负电的汇流条物理地接触所述第二铅箔，其中，所述带正电的汇流条物理地接触所述第一铅箔的分开部分。
10.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述多个平行的汇流条中的每一个汇流条包括铜。
11.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述多个平行的汇流条中的每一个汇流条包括大于大约IOmm的宽度。
12.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述多个平行的汇流条中的每一个汇流条包括小于大约13mm的宽度。
13.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述共用电池位于所述第一子模块和所述第二子模块之间的中心处。
14.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述第二胶带条位于所述共用电池的正上方。
15.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述第一组光伏电池和所述第二组多个光伏电池中的每一个光伏电池包括位于硫化镉上的碲化镉。
16.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述第一胶带条或所述第二胶带条具有大约0. 0005英寸至大约0. 0100英寸的厚度。
17.如权利要求16所述的光伏模块，其中，所述第一胶带条或所述第二胶带条具有大约0. 0010英寸至大约0. 0045英寸的厚度。
18.如权利要求17所述的光伏模块，其中，所述第一胶带条或所述第二胶带条具有大约0. 0012英寸至大约0. 0020英寸的厚度。
19.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述接触区域包括沟槽图案，以限定所述第一组多个光伏电池和所述第二组光伏电池中的每一个光伏电池。
20.如权利要求19所述的光伏模块，其中，所述沟槽图案基本上穿过一个层延伸。
21.如权利要求20所述的光伏模块，其中，所述沟槽图案基本上穿过两个层延伸。
22.如权利要求21所述的光伏模块，其中，所述沟槽图案基本上穿过三个层延伸。
23.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述第一组多个光伏电池或所述第二组多个光伏电池中的至少一个光伏电池具有大约6mm至大约IOmm的宽度。
24.如权利要求23所述的光伏模块，其中，所述第一组多个光伏电池或所述第二组多个光伏电池中的至少一个光伏电池具有大约7mm至大约8mm的宽度。
25.如权利要求M所述的光伏模块，其中，所述第一组多个光伏电池或所述第二组多个光伏电池中的至少一个光伏电池具有大约7. Imm至大约7. 5mm的宽度。
26.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述共用电池具有大约IOmm至大约20mm的宽度。
27.如权利要求1所述的光伏模块，其中，所述第一铅箔包括环，所述环沿远离所述光伏模块的顶表面的基本上垂直的方向延伸。
28.如权利要求27所述的光伏模块，其中，所述环包括位于所述第一胶带条上方大约20mm至大约25mm的顶点。
29.如权利要求27所述的光伏模块，其中，所述环包括位于所述第一胶带条上方大于大约20mm的顶点。
30.如权利要求27所述的光伏模块，其中，所述环包括位于所述第一胶带条上方小于大约25mm的顶点。
31.一种用于制造光伏模块的方法，所述方法包括施加第一胶带条，所述第一胶带条具有沿通过共用电池并联连接的第一子模块和第二子模块的接触区域的长度，其中，所述第一子模块包括串联连接的第一组多个光伏电池，所述第二子模块包括串联连接的第二组多个光伏电池；沿所述第一胶带条的长度施加第一铅箔；沿所述第一胶带条的长度并在所述第一胶带条的端部之间施加第二胶带条，所述第二胶带条的长度比第一胶带条的长度短；沿所述第二胶带条的长度施加第二铅箔，所述第二铅箔的长度比所述第二胶带条的长度短；以及与所述第一胶带条和所述第二胶带条相邻地且垂直地施加多个平行的汇流条，其中，所述多个平行的汇流条中的每一个汇流条接触第一铅箔或第二铅箔中的一个。
32.如权利要求31所述的方法，其中，施加第一胶带条的步骤包括在一个或多个接触金属上设置胶带条，其中，所述第一组多个光伏电池和所述第二组多个光伏电池中的每一个光伏电池包括接触金属。
33.如权利要求31所述的方法，其中，施加多个平行的汇流条的步骤包括将所述多个平行的汇流条中的至少一个汇流条与所述多个平行的汇流条中的至少另一个汇流条近似等距离地设置。
34.如权利要求31所述的方法，所述方法还包括在接触区域中形成沟槽图案，其中，所述第一子模块和所述第二子模块包括接触区域，其中，所述沟槽图案限定所述第一组多个光伏电池和所述第二组多个光伏电池中的每个光伏电池。
35.如权利要求34所述的方法，其中，形成步骤包括激光烧蚀。
36.如权利要求34所述的方法，其中，形成步骤包括激光切割。
37.如权利要求34所述的方法，其中，形成步骤包括湿化学蚀刻或干蚀刻。
38.如权利要求31所述的方法，所述方法还包括形成环；以及沿远离所述光伏模块的顶表面的基本上垂直的方向延伸所述环，其中，所述第一铅箔包括所述环。
全文摘要
一种光伏模块可以包括透明导电层、第一子模块和第二子模块，所述透明导电层位于基底上，所述第一子模块包括串联连接的第一组多个光伏电池，所述第二子模块包括串联连接的第二组多个光伏电池。
文档编号H02J7/00GK102598462SQ201080046649
公开日2012年7月18日 申请日期2010年10月12日 优先权日2009年10月14日
发明者布莱恩·E·科恩, 约瑟夫·卡斯乐 申请人:第一太阳能有限公司