用于叠盖并联连接的晶片条的系统和方法与流程

本文提供的“

背景技术：
”描述是为了总体呈现本公开的语境。本发明人的工作在本背景技术部分所述的范围内以及在提交时可能不以其它方式被视为现有技术的描述方面，既不明确地也不暗示地当作本发明的现有技术。

光伏(pv)电池(常被称为太阳能电池)是熟知的用于将太阳辐射转换为电能的装置。pv电池可组装成pv模块(也称为太阳能模块)，可用于将光能转换成电能。太阳能系统通常包括多个pv模块、一个或多个逆变器和互连线路。pv模块可包括框架，其可以安装在建筑物的顶部，并且其它部件可定位在建筑物外部或内部以与电力系统进行交互。

技术实现要素：

上述段落作为一般性介绍提供，并非旨在限制以下权利要求的范围。通过参考以下结合附图的详细描述，将充分理解所述的实施例以及其他优点。

根据本发明所公开的主题的实施例，太阳能面板包括第一串第一太阳能晶片，其中多个第一太阳能晶片各自与第一串中的至少一个竖直相邻的太阳能晶片重叠。另外，太阳能面板包括第二串第二太阳能晶片，其中多个第二太阳能晶片各自与第二串中的至少一个竖直相邻的太阳能晶片重叠，其中多个第一太阳能晶片与多个第二太阳能晶片中的一者或多者重叠以并联电连接水平相邻的太阳能晶片。

附图说明

当结合附图进行考虑时，通过参考以下详细描述，将更容易获得本公开的更完整的认识并且将更好地理解其伴随的许多优点，其中：

图1示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的太阳能面板的示例性概览；

图2a示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的太阳能面板的一部分；

图2b示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的重叠太阳能晶片；

图3a示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的第一列太阳能晶片的背面；

图3b示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的第一列太阳能晶片的正面；

图3c示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的第二列太阳能晶片的背面；

图3d示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的第一列太阳能晶片的正面；

图4示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的重叠太阳能晶片的近距离正视图；并且

图5为根据本发明所公开的主题的一个或多个方面用于绞合太阳能装置的示例性工作流程。

具体实施方式

下文结合附图示出的描述旨在作为本发明所公开的主题的各种实施例的描述，并不一定旨在表示唯一的实施例。在某些情况下，描述包括用于提供对本发明所公开的主题的理解的具体细节。然而，对本领域的技术人员将显而易见的是，可在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在一些情况下，熟知的构造和部件可示出于框图中，以避免模糊本发明所公开的主题的概念。

在整个说明书中引用的“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征、结构、特性、操作或功能包括在本发明所公开的主题的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或“在某一实施例中”在说明书中的出现不一定是指同一实施例。此外，具体特征、结构、特性、操作或功能可在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。此外，本发明所公开的主题的实施例旨在并且确实涵盖所述实施例的修改和变型。

应该注意的是，除非上下文清楚地指明，否则本说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”、“一个”和“所述”包括复数指代物。即，除非另有明确说明，否则如本文所用的词语“一”和“一个”等具有“一个或多个”的含义。另外，应当了解可用于本文中的诸如“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“侧”、“高度”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“内”、“外”、“内部”、“外部”等术语仅仅描述参考点，并不一定将本发明所公开的主题限制为任何特定的取向或构造。此外，诸如“第一”、“第二”、“第三”等术语仅仅标识如本文所述的多个部分、部件、参考点、操作和/或功能中的一个，并且同样不一定将本发明所公开的主题限制为任何特定的构造或取向。

现在参考附图，其中类似的附图标号指示若干视图中相同的或对应的部件。

图1示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面构成太阳能装置100的晶片(例如，单晶硅晶片)系统的示例性概览。例如，太阳能装置100可为太阳能面板或太阳能面板的一部分，并且/或者太阳能装置100可与太阳能面板无关(例如，不暗示结构，如连接到太阳能装置的框架)。太阳能装置100可包括预先确定数量的太阳能晶片105。太阳能晶片105可被称为太阳能电池、晶片、太阳能晶片等。太阳能晶片可布置成列，其中每列对应于一串串联连接的太阳能晶片，串联连接的太阳能晶片串以叠盖方式布置，其中竖直相邻的太阳能晶片的端部重叠并且电连接。例如，每个太阳能晶片可包括半导体二极管结构及其电触点，太阳能晶片被光照射时，其中产生的电流可通过该半导体二极管结构及其电触点而提供给外部负载。每个太阳能晶片(例如，太阳能晶片105)可包括倒角边缘。例如，每个太阳能晶片可为来自倒角单晶硅晶片的端部条带。倒角边缘可允许采用独特的叠盖技术，该技术可增大有效面积，例如，同时为所有串中的所有条带提供完全并联的连接，从而显著提高太阳能装置100的稳定性。例如，由于电连接的并联性质，遮阴、无效电池、不良接触、裂缝、芯片等不利影响可能较小。

作为参考，太阳能电池105可处于第一行和第一列，使得第二列与第一列的右侧相邻，第三列与第二列的右侧相邻，等等。类似地，太阳能电池105可在第一行，使得第二行(例如，包括太阳能电池115的行)在第一行下方，第三行在第二行下方，等等。在一个实施例中，太阳能装置100可包括五列和六十三行。然而，应当理解，太阳能面板可包括成任意数量的列和/或行当任意数量的太阳能晶片。

在一个实施例中，倒角边缘条带(例如，太阳能晶片105)可连接为叠盖的串，并且叠盖的串可进一步彼此叠盖。例如，第一列、第三列和第五列可为“a”串，并且第二列、第四列和第六列可为“b”串。每个“a”串和“b”串可包括预先确定数量的串联连接的太阳能晶片(例如，太阳能晶片105)。“a”串中的每个太阳能晶片包括具有倒角边缘的第一侧和包括接触垫的第二侧，其中第二侧与第一侧相对。此外，“a”串中的每个太阳能晶片具有相同的预先确定的第一取向，使得“a”串中的每个太阳能晶片的倒角边缘面向相同的方向。另外，“b”串中的每个太阳能晶片具有相同的预先确定的第二取向，其中预先确定的第二取向相对于预先确定的第一取向相反。换句话讲，“b”串中的每个太阳能晶片的第一侧(例如，倒角边缘侧)相对于“a”串面向相反的方向，同时“b”串中的每个太阳能晶片定位在预先确定的第二取向。每个“a”串太阳能晶片的正面和每个“b”串太阳能晶片的背面可包括接触垫，使得一个或多个“b”串可与每个“a”串重叠，使得太阳能晶片的每个水平相邻的行可并联连接。“a”串中的太阳能晶片可经由行中的“b”串太阳能晶片连接至一个或多个相邻的“b”串，“a”串太阳能晶片位于该行下方。因此，第一行和最后一行不并联连接。然而，第一行和最后一行可包括例如提供电连接的带。

换句话讲，太阳能面板中的每个太阳能晶片(例如，太阳能晶片105)可连接至至少一个其他太阳能晶片，其中每个连接可通过叠盖技术实现，使得每个太阳能晶片与至少一个其他太阳能晶片重叠(或被至少一个其他太阳能晶片重叠)。例如，太阳能晶片105可与第一列和第二行中的太阳能晶片以及第二列和第二行中太阳能晶片的角部重叠。每列中重叠的太阳能晶片(例如，所有竖直相邻的太阳能晶片)可串联电连接(例如，经由接触垫)。另外，所有水平相邻的太阳能晶片可并联电连接。此外，太阳能面板的第一行可带负电，而太阳能装置100的最后一行可带正电。每个太阳能晶片与任何相邻太阳能晶片的电连接进一步描述于图4中。

太阳能装置100的一部分110在图2a标识出来予以进一步描述。

图2a示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的太阳能装置100的一部分110。太阳能装置100的一部分110可包括太阳能晶片205、210、215、220、225、230、235和240。太阳能晶片205、210、215、220、225和230可为“a”串的组成部分，使得太阳能晶片205、210、215、220、224和230中的每个串联电连接。另外，太阳能晶片235和240可为“b”串的组成部分，其中太阳能晶片235和240可与“a”串中的太阳能晶片205重叠。因此，每个水平相邻的太阳能晶片可并联电连接。

另外，重叠太阳能晶片205、210、215、220、225和230沿线7-7的左侧正视图在图2b中示出。

图2b沿线7-7示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的重叠太阳能晶片205、210、215、220、225和230。重叠太阳能晶片205、210、215、220、225和230可串联连接。

图3a示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的太阳能晶片第一列(例如，“a”串)的正面。例如，“a”串的正面可包括接触垫310，该接触垫310用于在与“b”串中另一个重叠的太阳能晶片的另一个接触垫耦接时建立电连接。另外，例如“a”串的正面(太阳侧)可背向安装表面。例如，安装表面可为屋顶。

图3b示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的太阳能晶片第一列(例如，“a”串)的背面(阴影侧)。例如，“a”串的背面可面向安装表面。

图3c示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的太阳能晶片第二列(例如，“b”串)的正面(太阳侧)。另外，例如“b”串的正面可背向安装表面。

图3d示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的太阳能晶片第二列(例如，“b”串)的背面(阴影侧)。例如，“b”串的背面可包括接触垫330，该接触垫330可耦接至“a”串正面的接触垫310。另外，例如“b”串的背面可面向安装表面。

图4示出了根据本发明所公开的主题的一个或多个方面的重叠太阳能晶片405、410、415、420和425的近距离正视图。太阳能晶片405、410、415、420和425可表示例如太阳能装置100中的太阳能晶片。箭头430、435、440和445示出电流在太阳能晶片之间如何流动。更具体地，箭头430可指示太阳能晶片405与太阳能晶片410电连接，其中太阳能晶片405和太阳能晶片410可串联电连接。例如，太阳能晶片405和410可为“a”串的组成部分。类似地，箭头440可指示太阳能晶片415和太阳能晶片420串联电连接。例如，太阳能晶片415和420可为“b”串的组成部分。箭头435可指示电流可在太阳能晶片405和太阳能晶片420之间行进。类似地，箭头425可指示电流可在太阳能晶片420和太阳能晶片425之间行进。另外，箭头435和445可指示“b”串中的太阳能晶片连接至两个“a”串。由于电连接，水平相邻的太阳能晶片可并联电连接。

另外，部分450可指示经由接触垫310(对应于“a”串太阳能晶片的正面)和接触垫330(对应于“b”串太阳能晶片的背面)的电连接。换句话讲，部分450可指示太阳能晶片在它们重叠区域中通过导电接合材料彼此导电接合，该导电接合材料将一个太阳能晶片的金属化图案电连接至相邻太阳能晶片的金属化图案

图5为根据本发明所公开的主题的一个或多个方面用于绞合太阳能装置的示例性工作流程。例如，太阳能装置可为太阳能面板的一部分。太阳能装置的绞合可分成“a”串和“b”串，其中“a”和“b”指示放置串的次序。另外，“a”串可包括多个太阳能晶片，其中太阳能晶片与一个或多个竖直相邻的太阳能晶片重叠。每个“a”串中的每个太阳能晶片可具有预先确定的第一取向。每个“a”串的绞合可包括将第一太阳能晶片置于预先确定的第一取向并且将后续的太阳能晶片放置成与第一太阳能晶片重叠(例如，在叠盖技术中)。后续的太阳能晶片可被放置成与先前放置的太阳能晶片重叠，直至“a”串完成。每个“b”串的绞合类似于“a”串。然而，“b”串中的每个太阳能晶片置于预先确定的第二取向，其中预先确定的第二取向相对于预先确定的第一取向相反，例如图1-4中所示。

在s505中，可放置“a”串太阳能晶片。

在s510中，可将“b”串太阳能晶片放置成在“a”串的第一侧与“a”串重叠。重叠可为叠盖效应，例如其中重叠发生在每个“a”串和“b”串的预先确定的部分。例如，预先确定的重叠部分可按照图4的部分450中所详述来定位。换句话讲，“a”串和“b”串可包括接触垫，这些接触垫可促进太阳能晶片之间的电连接，并且可执行“a”串和“b”串的重叠/叠盖，使得接触垫连接以在太阳能晶片之间形成所需的电连接。

在s515中，可将后续的“a”串放置成与先前的“a”串的第二侧相距预先确定的距离。“a”串的第二侧可为相对于“a”串的第一侧的“a”串的相对侧。例如，“a”串的第一侧可为“a”串的右侧，从而使得“a”串的第二侧为“a”串的左侧。换句话讲，在s510中，“b”串可置于“a”串的右侧。因此，可将后续的“a”串放置成与先前的“a”串的左侧相距预先确定的距离。应当理解，绞合可被镜像(例如，第一侧为左侧，并且第二侧为右侧)以实现相同的最终结果。预先确定的距离可为这样的距离，其中“b”串可被放置在两个最近放置的“a”串之间，同时仍然与两个最近放置的“a”串中的每一个重叠，使得每个太阳能晶片的接触垫对齐并且充分连接以提供电连接。

在s520中，“b”串可被放置在两个最近放置的“a”串之间并且与之重叠，使得该重叠允许对应的接触垫充分连接以提供电连接。

在s525中，可重复步骤s515和s520，直至太阳能装置(例如，太阳能装置100)的绞合完成。为描述绞合，换句话讲，可认为图1中太阳能晶片的列从左到右编号为1至5，其中第一列、第三列和第五列为“a”串，并且第二列和第四列为“b”串。绞合的次序可为：首先放置第五列，然后放置第三列(为第四列留出空间，如s515中所述)，然后放置第四列(其放置成与第三列和第五列均重叠，如s520中所述)，然后放置第一列(为第二列留出空间，如s515中所述)，然后放置第二列(其放置成与第一列和第三列均重叠，如s520中所述)。应当理解，串的放置次序可使得“b”串与一个或多个“a”串重叠。例如，绞合的次序可为首先放置所有“a”串，然后可将“b”串放置成与“a”串重叠。

应当理解，在放置“b”串之前，可在每个“a”串上加入粘合剂，为接触垫的连接提供额外的稳定性(例如，与图4中所述的部分450一样)。

太阳能装置(例如，太阳能装置100)包括若干优点，其中包括每个水平行的条带均并联连接。因此，每个条带提供了多个供选择的电流路径，使其更耐遮阴、条带开裂和单个条带的劣化。另外，例如并联连接为电流提供了多个电流路径，而不是必须使其穿过损坏的条带。

并联连接还允许每个单独条带在其最佳电流下操作。这是有利的，因为各个条带具有略微不同的最佳工作电流，并且由于串联条带之间的这种“性能不匹配”，通常会导致轻微的功率损失。没有并联连接，每个条带将被迫产生与其串联的串相同的电流。并联连接减少或消除了“性能不匹配”带来的功率损失。

此外，并联连接可在相同的功率下提供减小的产品尺寸，并且冗余并联连接在可靠性方面具有优势，并且减少了设计中所需的二极管的数量。

而且，如果采用二极管，多个并联连接可无需用于将二极管连接至条带的附加导体。在一个示例中，电导体可连接到条带的背面以使它们电并联。然后，二极管可电连接到并联连接。如果条带已经并联电连接，则可以省略附加导体。

太阳能晶片模块可有利地在“一个太阳”(非聚光)照明下使用，并且可具有允许它们代替传统硅太阳能晶片模块的物理尺寸和电气规格。

使用离散的前表面接触垫可减少太阳能晶片上银的量，可有利于降低成本。

另外，提高的电压和增加的分区为功率优化带来了潜在的优势。

此外，有利的是，并联电连接的太阳能晶片可在相同照明条件下产生匹配或近似匹配的电压。

如上所述，特定实施例可采用叠盖的斜角切割晶片。在此类情况下，沿着每个晶片与相邻晶片之间的粘合线，可具有镜面散热的优点。

例如，可以有利地采用具有长且窄的纵横比和小于标准太阳能晶片(例如，156mm×156mm)面积的太阳能晶片来降低太阳能晶片模块中的i²r电阻功率损失。具体地，与标准尺寸硅太阳能晶片相比，面积减小的太阳能晶片可减小太阳能晶片中产生的电流，直接减少太阳能晶片中的电阻功率损失。

用于高电压太阳能模块的叠盖的显著优点在与叠盖式系统中的太阳能晶片之间的散热。例如，通过相邻的重叠硅太阳能晶片之间薄的导电和导热粘结，热量可易于沿超级硅晶片传输。叠盖式太阳能晶片之间的薄粘结可减少晶片之间交汇处的电阻损失，并且还可促进热量沿连接的太阳能晶片从太阳能晶片在操作过程中可能形成的任何热点的流动。

现在已经描述了本发明所公开的主题的实施例，对于本领域技术人员来说显而易见的是，前述内容仅仅是例示性的而非限制性的，仅作为示例呈现。因此，尽管本文讨论了特定构造，但是也可采用其他构造。本公开使得许多修改和其他实施例(例如，组合、重新布置等)成为可能，并且这些修改和实施例处于本领域的普通技术人员的范围内，并且被考虑为落入本发明所公开的主题及其任何等同形式的范围内。本发明所公开的实施例的特征可在本发明的范围内组合、重新布置、省略等以产生另外的实施例。此外，有时可使用某些特征而无需相应地使用其他特征。因此，申请人旨在涵盖处于本发明所公开的主题的精神和范围内的所有此类替代方案、修改、等同形式和变型。