專(zhuān)利名稱：齒形光致電壓屋頂板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶一定截面形狀以下簡(jiǎn)稱為齒形的(profiled)光致電壓屋頂板，更具體地說(shuō)，涉及一種包括一載體和一太陽(yáng)能電池單元的齒形光致電壓屋頂板，該太陽(yáng)能電池單元包括串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池。本發(fā)明還涉及一種包括至少一個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元包括串聯(lián)連接的單個(gè)太陽(yáng)能電池，使得在安裝在一齒形屋頂板中之后，串聯(lián)連接的每個(gè)電池將供應(yīng)基本相同量的電流。在本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“太陽(yáng)能電池單元”指代一包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的單個(gè)太陽(yáng)能電池的單元。在本說(shuō)明書(shū)中，一柔性太陽(yáng)能電池箔包括一設(shè)有一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性載體。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能電池通常包括一由光電材料組成的光致電壓層，該光致電壓層設(shè)置在一前電極(在該單元的前面)和一后電極(在該單元的背面)之間。該前電極是透明的，或者盡可能小，從而能夠使入射光到達(dá)該光電材料，在該光電材料處，進(jìn)入的輻射被轉(zhuǎn)換成電能。這樣，光就可以用來(lái)產(chǎn)生電流，從而就提供一個(gè)重要的例如礦物燃料或核電的替代品。
目前，太陽(yáng)能電池常常以平板形式使用。然而，尤其當(dāng)太陽(yáng)能電池要用在房屋上時(shí)，從審美的角度看，期望使用齒形更具體地說(shuō)為周期性齒形的太陽(yáng)能電池。這樣，太陽(yáng)能電池的外部可結(jié)合進(jìn)覆蓋有例如瓦片或波紋板的屋頂?shù)耐獠恐小榱藢?shí)現(xiàn)此目的，WO99/66563說(shuō)明了一種具有多個(gè)瓦片排和/或瓦片列的形狀的屋頂板，同時(shí)該屋頂板設(shè)有至少一個(gè)太陽(yáng)能電池。
US 4670293說(shuō)明了一種制造位于一具有非平表面的基體例如一屋頂瓦片上的一半導(dǎo)體膜的方法。該半導(dǎo)體膜可分成以常規(guī)方式與相鄰電池串聯(lián)連接的單個(gè)太陽(yáng)能電池。
DE公開(kāi)文獻(xiàn)3626450說(shuō)明了一種設(shè)有一柔性太陽(yáng)能電池板的玻璃屋頂瓦片。
Y.lchikawa等(具有塑料膜基體的柔性a-Si基太陽(yáng)能電池——Mat.ResSoc.Symp.Proc.577卷703-712頁(yè)(1999))說(shuō)明了屋頂覆蓋件中的柔性太陽(yáng)能電池箔的應(yīng)用。該太陽(yáng)能電池與相鄰電池串聯(lián)連接。
EP-A884432說(shuō)明了設(shè)有一太陽(yáng)能電池板的彎曲屋頂覆蓋件。該太陽(yáng)能電池可以常規(guī)方式串聯(lián)連接。
與太陽(yáng)能電池在齒形屋頂覆蓋件上的應(yīng)用相關(guān)的問(wèn)題在于對(duì)于一定的太陽(yáng)位置，太陽(yáng)能電池的照射角在其整個(gè)表面面積上會(huì)隨著齒形上的位置不同而變化，從而產(chǎn)生稱為陰影的效果。因而，太陽(yáng)能電池不是所有部分均接收相同量的入射光，并且因而，由太陽(yáng)能電池各部分產(chǎn)生的電流會(huì)隨著齒形上的位置不同而變化。這會(huì)不利地影響整個(gè)太陽(yáng)能電池的電流產(chǎn)生特性。
常規(guī)上，為了增加模件的電壓，太陽(yáng)能電池箔被分成通過(guò)將一個(gè)電池的前電極與相鄰電池的后電極相連而串聯(lián)連接的單個(gè)電池。此外，在這種情況下，由于該單元的齒形，對(duì)于一定的太陽(yáng)位置，不是每個(gè)電池均接收相同量的入射光，因此陰影致使太陽(yáng)能電池單元的性能出現(xiàn)問(wèn)題。具有最少照射的電池確定產(chǎn)生多少電流。而且，具有最少照射的電池可開(kāi)始充當(dāng)一串聯(lián)連接的電阻器，致使太陽(yáng)能電池單元的輸出附加地減少。

發(fā)明內(nèi)容
因此，需要一種包括一太陽(yáng)能電池單元的齒形光致電壓屋頂板，其中，這些問(wèn)題已被解決。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)提供一種包括一載體和一太陽(yáng)能電池單元的光致電壓屋頂板實(shí)現(xiàn)此目的，該太陽(yáng)能電池單元被分成多個(gè)單個(gè)太陽(yáng)能電池，同時(shí)至少兩個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，其中，至少一個(gè)太陽(yáng)能電池與一不相鄰的太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接。優(yōu)選地，串聯(lián)連接的每個(gè)太陽(yáng)能電池將供應(yīng)基本相同量的電流。更優(yōu)選地，本發(fā)明涉及一種包括一載體和一太陽(yáng)能電池單元的光致電壓屋頂板，該載體具有一周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為l且齒形長(zhǎng)度為k的周期性齒形輪廓，該齒形長(zhǎng)度k為該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l中的齒形的長(zhǎng)度，該載體設(shè)有一太陽(yáng)能電池單元，該單元在與該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度垂直的方向被分成寬度分別為w1…wn的多個(gè)太陽(yáng)能電池c1…cn，w1…wn的和等于該齒形長(zhǎng)度k，并且至少一個(gè)電池c1…cn與另一周期性齒形的對(duì)應(yīng)電池c1…cn串聯(lián)連接，其中，n為等于2或大于2的整數(shù)。
因?yàn)橐恢芷谛札X形的每個(gè)電池c1…cn接收與該太陽(yáng)能電池單元中的其他周期性齒形的對(duì)應(yīng)電池c1…cn相同量的入射光，所以本發(fā)明中采用的串聯(lián)連接方式確保產(chǎn)生基本相同量的電流的電池串聯(lián)連接。于是，上述問(wèn)題已由本發(fā)明解決。與現(xiàn)有技術(shù)的屋頂板相比，在本發(fā)明屋頂板的太陽(yáng)能電池單元中，至少一個(gè)太陽(yáng)能電池與一不相鄰的太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接。
通過(guò)沿與該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度垂直的方向?qū)⒃撎?yáng)能電池單元分成多個(gè)單個(gè)太陽(yáng)能電池，各單個(gè)電池均在電池表面上實(shí)現(xiàn)基本均勻瞬時(shí)的照射，這改善了該電池的電流產(chǎn)生特性。各單個(gè)電池的在電池表面上的基本均勻照射在這種情況下是指該電池表面面積上的照射(用W/m2表示)的最大偏差為該電池整個(gè)表面面積上的平均照射的至多20％，優(yōu)選為至多10％，較優(yōu)選為至多5％，更優(yōu)選為至多1％，最優(yōu)選為至多0.5％。
至少一個(gè)電池c1…cn與另一周期性齒形的對(duì)應(yīng)電池c1…cn的串聯(lián)連接使得接收基本相同量的光并因此將產(chǎn)生基本相同量的電流的電池串聯(lián)連接。電池將產(chǎn)生基本相同量的電流的規(guī)定在這種情況下是指串聯(lián)連接的電池的每個(gè)電池所產(chǎn)生的電流量(用安培表示)的最大偏差為串聯(lián)連接的電池所產(chǎn)生的平均電流的至多25％，優(yōu)選為至多10％，較優(yōu)選為至多5％，更優(yōu)選為至多2％，最優(yōu)選為至多1％。
盡管本發(fā)明的板是指一種屋頂板，但很明顯，本發(fā)明的板不僅可用于屋頂，還可用于墻壁，以及其它采用設(shè)有一太陽(yáng)能電池單元的齒形板可具有吸引力的應(yīng)用場(chǎng)合。


圖1示出本發(fā)明一屋頂板的一段的透視圖，其中，示出周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l、齒形長(zhǎng)度k、電池c1…cn以及每個(gè)電池的寬度w1…wn。該屋頂板具有一正弦曲線的齒形。該第一齒形段的至少一個(gè)電池c1…cn通過(guò)配線(未示出)與相鄰齒形段的電池c1…cn串聯(lián)連接。
圖2示出本發(fā)明一不同屋頂板的一段的剖視圖，該屋頂板具有一鋸齒型齒形輪廓。示出周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l、齒形長(zhǎng)度k以及電池c1…cn的電池寬度w1…wn。該第一齒形段的至少一個(gè)電池c1…cn與相鄰齒形段的電池c1…cn串聯(lián)連接。
圖3示出本發(fā)明又一屋頂板的一段的剖視圖，該屋頂板也具有一不同的齒形輪廓。示出周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l、齒形長(zhǎng)度k以及電池c1…cn的電池寬度w1…wn。該第一齒形段的至少一個(gè)電池c1…cn與相鄰齒形段的電池c1…cn串聯(lián)連接。
圖4示出圖3的屋頂板的一個(gè)變型，該變型的屋頂板在扁平部分中具有凸棱。電池的分割與圖3中相同。
圖5示出一種采用多個(gè)瓦片排和多個(gè)瓦片列的形式的屋頂板，該多個(gè)瓦片排設(shè)有一太陽(yáng)能電池箔。
應(yīng)該指出的是，這些附圖本身是示意性的。它們不提供關(guān)于每周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度上的電池?cái)?shù)量或者關(guān)于電池的長(zhǎng)度或?qū)挾鹊娜魏涡畔ⅰ?br> 具體實(shí)施例方式
如上所述，目標(biāo)是在本發(fā)明的屋頂板中使每個(gè)電池的表面面積上的照射基本均勻。這并不意味著完全不能采納不規(guī)則性的電池表面面積。因此，圖4實(shí)施例的電池c3中的一凸棱的存在將取決于入射光在該電池c3中引起某種陰影效果，從而該電池c3不是所有的表面面積均將收集相同量的光。但是，該凸棱足夠低，從而使其存在可接受。
如上所述，本發(fā)明屋頂板包括一載體和至少一個(gè)太陽(yáng)能電池單元。該太陽(yáng)能電池單元可直接形成在該載體上，例如通過(guò)將該太陽(yáng)能電池單元的不同層如后電極、光致電壓層以及前電極直接沉積在一玻璃載體上。然而，一種較具吸引力的方案是以一隨后施加在一載體上的柔性太陽(yáng)能電池箔形式單獨(dú)地制造該太陽(yáng)能電池單元。該方案的優(yōu)點(diǎn)是該太陽(yáng)能電池箔的包括建立串聯(lián)連接的制造可在該太陽(yáng)能電池箔處于扁平位置時(shí)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)該太陽(yáng)能電池箔的柔性使其能夠應(yīng)用在一齒形上。為此，本發(fā)明還涉及一種設(shè)有至少一個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元被分成幾組寬度為w1…wn的單個(gè)太陽(yáng)能電池c1…cn，同時(shí)至少一個(gè)電池c1…cn與對(duì)應(yīng)電池c1…cn串聯(lián)連接，其中n為等于2或大于2的整數(shù)?？赏ㄟ^(guò)給該太陽(yáng)能電池單元設(shè)置一絕緣墊同時(shí)將產(chǎn)生串聯(lián)連接的配線穿過(guò)該墊而建立這種串聯(lián)連接。下面詳細(xì)說(shuō)明該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選選擇。很明顯，還可通過(guò)該載體實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接，即將產(chǎn)生串聯(lián)連接的配線穿過(guò)該載體。
一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l內(nèi)的太陽(yáng)能電池c1…cn的數(shù)量將尤其取決于周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的長(zhǎng)度、取決于周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的齒形的變化、以及取決于電池c1…cn的期望長(zhǎng)度。通常，周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l越大和/或該齒形越復(fù)雜，則每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l內(nèi)的要求電池的數(shù)量越大。齒形越復(fù)雜導(dǎo)致每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度內(nèi)的太陽(yáng)能電池越多的事實(shí)能夠確保該單個(gè)太陽(yáng)能電池上的入射光的均勻度保持在可接受的限度內(nèi)。該太陽(yáng)能電池的尺寸將取決于其寬度w1…wn，當(dāng)然，還取決于其長(zhǎng)度。該太陽(yáng)能電池的合適長(zhǎng)度將取決于該屋頂板的齒形，因?yàn)閮?yōu)選僅沿一個(gè)方向即沿該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的方向使該太陽(yáng)能電池單元形成為齒形。因?yàn)橛纱私o該太陽(yáng)能電池帶來(lái)的要求，在兩個(gè)方向上使該太陽(yáng)能電池單元形成為齒形不怎么優(yōu)選。該合適長(zhǎng)度還將取決于所選電池寬度以及期望電池表面面積。如上所述，電池c1…cn的寬度w1…wn的和應(yīng)等于該齒形長(zhǎng)度k。還應(yīng)注意，在該連接中，串聯(lián)連接本身的寬度包括在電池寬度w1…wn中。
根據(jù)該屋頂板齒形，該電池寬度w1…wn可相同或者不同。如上所述，重要的是該單個(gè)電池上的入射光的均勻度保持在可接受限度內(nèi)。為此，有時(shí)優(yōu)選是在屋頂板的急劇彎曲部分上使用較窄的太陽(yáng)能電池，而彎曲較小的部分允許使用較寬的電池。但是，如果該齒形合適，鑒于加工原因，優(yōu)選選擇恒定的電池寬度w1…wn。
該屋頂板的周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l將基本介于5至100cm之間，優(yōu)選介于10至60cm之間，更優(yōu)選介于15至45cm之間。
每個(gè)周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度內(nèi)的電池?cái)?shù)量n將基本介于2至100之間，優(yōu)選介于5至50之間。
在屋頂板具有一其某些部分上的相鄰電池具有相同照射的齒形的情況下，具有相同照射的相鄰電池可串聯(lián)連接，并且該組串聯(lián)連接的電池進(jìn)而可與該齒形的一對(duì)應(yīng)部分上的對(duì)應(yīng)組串聯(lián)連接的電池串聯(lián)連接。在本說(shuō)明書(shū)的術(shù)語(yǔ)中，具有相同照射的相鄰電池可指代子電池s1…sm。該組串聯(lián)連接的電池s1…sm與寬度為w1…wn的電池組c1…cn中的一個(gè)寬度為w的電池對(duì)應(yīng)。
本發(fā)明屋頂板包括一載體和一設(shè)有以特定方式串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池單元。該載體可由一個(gè)或多個(gè)子板構(gòu)成，而該屋頂板可包括一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池單元。
本發(fā)明屋頂板可由設(shè)有太陽(yáng)能電池的寬度為一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的多個(gè)分立單元組成，一個(gè)單元上的至少一個(gè)電池c1…cn與另一個(gè)單元上的對(duì)應(yīng)電池c1…cn之間的串聯(lián)連接在這些單元置于一屋頂上時(shí)建立。該實(shí)施例是否具有吸引力在很大程度上將取決于該單元的尺寸。如果該單元的尺寸為一常規(guī)屋頂瓦片的尺寸，則與各單元的連接相關(guān)聯(lián)的人工成本可得到抑制。另一方面，對(duì)于較大的單元例如寬度至少為15cm且長(zhǎng)度至少為1米的單元，優(yōu)選的是，該單元從凸棱到檐溝的長(zhǎng)度與該屋頂長(zhǎng)度相匹配，這是本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
本發(fā)明另一實(shí)施例是一種寬度至少為該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的兩倍的屋頂板，更優(yōu)選的是一種寬度為該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的四至二十倍的屋頂板。該屋頂板的寬度優(yōu)選為30至250cm，更優(yōu)選為30至150cm。在該屋頂板的寬度上，該屋頂板可用幾個(gè)太陽(yáng)能電池單元覆蓋，但是如果該太陽(yáng)能電池單元位于一太陽(yáng)能電池箔上，優(yōu)選該屋頂板在其寬度上覆蓋一太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池箔在該板的寬度上包括一個(gè)具有串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池單元。該箔可在該屋頂板的高度上設(shè)有幾個(gè)單元。該屋頂板的寬度在本說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容中是指該屋頂板在該齒形方向上的寬度。該屋頂板的高度是指垂直于該寬度的方向。
本發(fā)明屋頂板的高度的要求不重要，并且通常該高度將取決于常規(guī)結(jié)構(gòu)尺寸。沿長(zhǎng)度方向設(shè)置在該屋頂板上的太陽(yáng)能電池單元的數(shù)量可隨情況變化。當(dāng)該屋頂板具有瓦片帶的形狀時(shí)，在高度方向有一個(gè)太陽(yáng)能電池單元將被基本認(rèn)為足夠。當(dāng)該屋頂板較高時(shí)，即在波紋板或鋁制屋頂齒形的情況下，要求沿該板的高度設(shè)置多個(gè)太陽(yáng)能電池單元。這正是所期望的，因?yàn)檫@是該太陽(yáng)能電池單元的高度所需?；蛘撸缫?yàn)樵撐蓓敯寰哂幸粋€(gè)位于另一個(gè)上方的多個(gè)瓦片排的形狀，要求該屋頂板在該方向上具有一齒形。尤其在較高的屋頂板的情況下，具有吸引力的是使用一設(shè)有多個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔。
本發(fā)明屋頂板的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例是一種具有一個(gè)或多個(gè)瓦片排或瓦片列且至少一個(gè)瓦片排或瓦片列設(shè)有一依照本發(fā)明串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池單元的屋頂板。該實(shí)施例在圖5中示出。該圖示出一種其外部采用每排具有五個(gè)瓦片的五個(gè)瓦片排形式的屋頂板，其中，在每排中設(shè)置有一個(gè)長(zhǎng)度為五個(gè)瓦片的太陽(yáng)能電池單元(陰影部分)。未示出電池的分離以及串聯(lián)連接。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于從外部來(lái)說(shuō)，它非常適合與常規(guī)覆蓋有瓦片的屋頂?shù)耐獠颗浜希瑫r(shí)其尺寸使得其易于安裝。給一太陽(yáng)能電池單元設(shè)置單個(gè)排或列能夠防止該太陽(yáng)能電池單元在兩個(gè)方向上具有齒形。對(duì)于這種屋頂板，通常為了易于處理，優(yōu)選1至10個(gè)“瓦片”寬且1至8個(gè)“瓦片”高的板，同時(shí)瓦片的總數(shù)優(yōu)選為至少4個(gè)，較優(yōu)選為至少8個(gè)，更優(yōu)選為至少12個(gè)?！巴咂睌?shù)量的優(yōu)選最大值取決于該“瓦片”的尺寸以及最終單元的期望尺寸。
本發(fā)明屋頂板中的串聯(lián)連接的關(guān)鍵在于要串聯(lián)連接的電池的選擇。該串聯(lián)連接同樣只包括將一個(gè)電池的后電極與另一電池的前電極連接。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)并安裝所需的配線。
如上所述，本發(fā)明還涉及一種設(shè)有至少一個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元被分成單個(gè)太陽(yáng)能電池，同時(shí)該太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，使得該太陽(yáng)能電池被安裝在一齒形屋頂板中之后，串聯(lián)連接的每個(gè)電池將供應(yīng)基本相同量的電流。建立串聯(lián)連接的一種具有吸引力的方法是通過(guò)一互連/聯(lián)接層(interconnection layer)。其原理在半導(dǎo)體工業(yè)中公知的互連層由相互絕緣的導(dǎo)電條結(jié)構(gòu)組成。電池組c1…cn的至少一個(gè)電池通過(guò)該互連層中的一個(gè)導(dǎo)電條與相鄰電池組的對(duì)應(yīng)電池c1…cn的后電極連接。對(duì)應(yīng)電池c1通過(guò)該互連層的一第一條連接，對(duì)應(yīng)電池c2通過(guò)一第二條連接，等等。為了防止一電池的TCO與相同電池的后電極連接，該互連層中的導(dǎo)電條通過(guò)電絕緣材料斷開(kāi)。這種斷開(kāi)可通過(guò)切斷該條或利用單獨(dú)提供的一絕緣材料而實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明還涉及一種設(shè)有一太陽(yáng)能電池單元的太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元被分成幾組單個(gè)太陽(yáng)能電池c1…cn，該太陽(yáng)能電池從陽(yáng)光入射側(cè)向下包括一前電極、一光致電壓層、一后電極，以及一包括相互絕緣的導(dǎo)電條p1…pn的互連層，該導(dǎo)電條設(shè)有電絕緣材料，同時(shí)至少一個(gè)電池c1…cn通過(guò)一個(gè)導(dǎo)電條p1…pn與對(duì)應(yīng)電池c1…cn串聯(lián)連接，其中n為等于2或大于2的整數(shù)。
該太陽(yáng)能電池箔的一個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)施例是一種該互連層的條與該太陽(yáng)能電池箔單元成一角度的箔。該角度優(yōu)選介于60至120°之間，較優(yōu)選介于80至100°之間，更優(yōu)選介于88至92°之間。最優(yōu)選的是，該互連層的條基本與該太陽(yáng)能電池單元垂直。在該實(shí)施例中，該串聯(lián)連接可非常簡(jiǎn)單地通過(guò)一個(gè)電池c1…cn的TCO層與該互連層之間以及來(lái)自相鄰電池組的對(duì)應(yīng)電池c1…cn的后電極與該互連層之間的“刺穿”導(dǎo)電連接建立。
實(shí)現(xiàn)該串聯(lián)連接的另一方法是通過(guò)帶有導(dǎo)電涂層的帶或電線實(shí)現(xiàn)，該帶或電線與一個(gè)電池的前電極連接并沿該太陽(yáng)能電池單元的側(cè)部通到要連接的電池。
本發(fā)明屋頂板的載體材料的要求不重要。當(dāng)該載體是透明的時(shí)，例如由玻璃或合成材料制成，該太陽(yáng)能電池單元可選地設(shè)置在該載體的底部上，從而確保恰當(dāng)防止對(duì)該太陽(yáng)能電池單元的外部影響。當(dāng)該太陽(yáng)能電池單元設(shè)置在該載體的頂部時(shí)，該載體不必是透明的。在該種情況下，合適材料包括常規(guī)屋頂材料，尤其是陶瓷材料，例如混凝土、石料等；合成材料，可選的是以回收合成材料為基礎(chǔ)的合成材料；以及金屬，例如鋼、鋅以及鋁。
本發(fā)明屋頂板中使用的太陽(yáng)能電池單元從后往前包括一后電極、一光置電壓層，以及一前電極。常常還存在一載體，以便提高該太陽(yáng)能電池單元的固有強(qiáng)度。這些材料的特性對(duì)于本發(fā)明的屋頂板來(lái)說(shuō)并不重要。下列說(shuō)明僅僅出于說(shuō)明性的目的。
該太陽(yáng)能電池單元的載體—如果有的話—可為任何公知載體。當(dāng)該載體位于該前電極的一側(cè)上時(shí)，它應(yīng)為透明的。該載體可例如由玻璃或透明聚合物制成。當(dāng)該載體設(shè)置在該后電極的一側(cè)上時(shí)，它可以是透明的，也可以是不透明的，這取決于該太陽(yáng)能電池單元的預(yù)期應(yīng)用。合適材料包括適于在卷裝進(jìn)出(roll-to-roll)工藝中使用的柔性材料，例如聚合物箔或金屬箔。
該前電極通常為一透明導(dǎo)電氧化物(TCO)。合適的TCO包括銦錫氧化物、氧化鋅、摻雜鋁的氧化鋅、摻雜氟的氧化鋅或摻雜硼的氧化鋅、硫化鎘、氧化鎘、氧化錫和摻雜F的SnO2。
該光致電壓層可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的任何合適體系，例如非晶硅(a-Si:H)，微晶硅，單晶硅，多晶硅，非晶碳化硅(a-SiC)和a-SiC:H，非晶硅鍺(a-SiGe)和a-SiGe:H，a-SiSn:H。此外，還可采用CIS(二硒化銅銦，CuInSe2)，碲化鎘，CU(In，Ga)Se，ZnSe/CIS，ZnO/CIS，以及Mo/CIS/CdS/ZnO。薄膜太陽(yáng)能電池優(yōu)選采用非晶硅或微晶硅。
該后電極根據(jù)該太陽(yáng)能電池單元的應(yīng)用還可充當(dāng)反射器，該后電極由例如鋁、銀，或者二者的組合制成。
如果要求，該太陽(yáng)能電池單元可包括附加公知成分，例如用以防止該單元受環(huán)境影響的密封劑/膠囊密封材料。
如果在本發(fā)明屋頂板中使用一設(shè)有一太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，這種情況是優(yōu)選的，則優(yōu)選使用一種通過(guò)一種連續(xù)工藝優(yōu)選為一種卷裝進(jìn)出工藝制造的柔性太陽(yáng)能電池箔。如WO98/13882或WO99/49483中所述制造的柔性太陽(yáng)能電池箔尤其優(yōu)選。這些公報(bào)中有關(guān)制造該柔性太陽(yáng)能電池箔的工藝以及在那里使用的材料被結(jié)合在本說(shuō)明書(shū)中作為參照，但是所述公報(bào)中公開(kāi)的串聯(lián)連接方法不適合在用于本發(fā)明屋頂板的太陽(yáng)能電池單元中使用。
權(quán)利要求
1.包括一載體和一太陽(yáng)能電池單元的光致電壓屋頂板，該太陽(yáng)能電池單元被分成多個(gè)單個(gè)太陽(yáng)能電池，同時(shí)至少兩個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，其中，至少一個(gè)太陽(yáng)能電池與一不相鄰太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光致電壓屋頂板，其特征在于，串聯(lián)連接的每個(gè)電池將供應(yīng)基本相同量的電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光致電壓屋頂板，其特征在于，它包括一載體和一太陽(yáng)能電池單元，該載體具有周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為l且齒形長(zhǎng)度為k的周期性齒形輪廓，該齒形長(zhǎng)度k是該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l內(nèi)的齒形的長(zhǎng)度，該載體設(shè)有一太陽(yáng)能電池單元，該太陽(yáng)能電池單元在與該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l垂直的方向被分成寬度為w1…wn的太陽(yáng)能電池c1…cn，w1…wn的和等于該齒形長(zhǎng)度k，并且至少一個(gè)電池c1…cn與另一周期性齒形的對(duì)應(yīng)電池c1…cn串聯(lián)連接，其中，n為等于2或大于2的整數(shù)。
4.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屋頂板，其特征在于，該太陽(yáng)能電池單元包括一柔性太陽(yáng)能電池箔。
5.一種根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的屋頂板，其特征在于，電池寬度w1…wn恒定。
6.一種根據(jù)前述權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的屋頂板，其特征在于，它由寬度為一個(gè)周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的多個(gè)分立單元組成。
7.一種根據(jù)前述權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的屋頂板，其特征在于，它的寬度為該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的至少兩倍，更優(yōu)選為該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l的四至二十倍。
8.一種根據(jù)權(quán)利要求7所述的屋頂板，其特征在于，該屋頂板的整個(gè)寬度上覆蓋有一個(gè)太陽(yáng)能電池單元，該太陽(yáng)能電池單元包括一具有串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)能電池箔。
9.一種根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屋頂板，其特征在于，它具有一個(gè)或多個(gè)瓦片排或瓦片列的形狀，同時(shí)至少一個(gè)瓦片排或瓦片列設(shè)有一太陽(yáng)能電池單元。
10.一種根據(jù)前述權(quán)利要求3至9中任一項(xiàng)所述的屋頂板，其特征在于，一個(gè)太陽(yáng)能電池單元中的所有電池c1…cn與所述太陽(yáng)能電池單元中的所有對(duì)應(yīng)電池c1…cn串聯(lián)連接。
11.一種根據(jù)前述權(quán)利要求3至10中任一項(xiàng)所述的屋頂板，其特征在于，電池組c1…cn的至少一個(gè)電池c由一組串聯(lián)連接的相鄰子電池s1…sm組成。
12.包括一個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元被分成多組單個(gè)太陽(yáng)能電池，同時(shí)至少兩個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，其中，至少一個(gè)太陽(yáng)能電池與一不相鄰太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接。
13.包括一個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元被分成多組單個(gè)太陽(yáng)能電池，該太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，使得在安裝在一根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的屋頂板中之后，串聯(lián)連接的每個(gè)電池將供應(yīng)基本相同量的電流。
14.包括一個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元被分成幾組寬度為w1…wn的單個(gè)太陽(yáng)能電池c1…cn，同時(shí)至少一個(gè)電池c1…cn與對(duì)應(yīng)電池c1…cn串聯(lián)連接，其中，n為等于2或大于2的整數(shù)。
15.一種根據(jù)權(quán)利要求12至14任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能電池箔，其特征在于，它設(shè)有一絕緣墊，同時(shí)建立串聯(lián)連接的配線穿過(guò)該墊。
16.包括一個(gè)太陽(yáng)能電池單元的柔性太陽(yáng)能電池箔，該太陽(yáng)能電池單元被分成多組單個(gè)太陽(yáng)能電池c1…cn，該太陽(yáng)能電池從陽(yáng)光入射側(cè)向下包括一前電極、一光致電壓層、一后電極，以及一包括相互絕緣的導(dǎo)電條p1…pn的互連層，該導(dǎo)電條設(shè)有電絕緣材料，同時(shí)至少一個(gè)電池c1…cn通過(guò)一個(gè)導(dǎo)電條p1…pn與對(duì)應(yīng)電池c1…cn串聯(lián)連接，其中n為等于2或大于2的整數(shù)。
17.一種根據(jù)權(quán)利要求16所述的太陽(yáng)能電池箔，其特征在于，該互連層的條與該太陽(yáng)能電池箔單元基本垂直，并且該串聯(lián)連接通過(guò)一個(gè)電池c1…cn的TCO層與該互連層之間以及相鄰電池組的對(duì)應(yīng)電池c1…cn的后電極與該互連層之間的“刺穿”導(dǎo)電連接建立。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包括一載體和一太陽(yáng)能電池單元的光致電壓屋頂板，該太陽(yáng)能電池單元被分成單個(gè)太陽(yáng)能電池，同時(shí)至少兩個(gè)太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接，其中，至少一個(gè)太陽(yáng)能電池與一不相鄰太陽(yáng)能電池串聯(lián)連接。優(yōu)選地，串聯(lián)連接中的每個(gè)電池將供應(yīng)基本相同量的電流。更優(yōu)選地，本發(fā)明涉及包括一載體和一太陽(yáng)能電池單元的光致電壓屋頂板，該載體具有周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度為l且齒形長(zhǎng)度為k的周期性齒形，該齒形長(zhǎng)度k是該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l內(nèi)的齒形的長(zhǎng)度，該載體設(shè)有一太陽(yáng)能電池單元，該太陽(yáng)能電池單元在與該周期性結(jié)構(gòu)長(zhǎng)度l垂直的方向被分成寬度為w
文檔編號(hào)H01L31/048GK1606809SQ02825830
公開(kāi)日2005年4月13日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月21日
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