太陽能電池串、用于將太陽能電池連接成太陽能電池串的方法和裝置制造方法
【專利摘要】具有彼此成行排列的太陽能電池(2)的太陽能電池串包括用于對太陽能電池進行電連接的接觸元件(3)，接觸元件(3)具有通過深沖或壓鑄來實現(xiàn)的缽形凹陷部(6)，凹陷部(6)通過絕緣帶(4)中的開口(5)與太陽能電池(2)接觸。
【專利說明】太陽能電池串、用于將太陽能電池連接成太陽能電池串的 方法和裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種太陽能電池串、用于將太陽能電池連接成太陽能電池串的方法和 裝置。本發(fā)明特別適合用于連接所謂的背側(cè)太陽能電池，背側(cè)太陽能電池的特征在于，接觸 區(qū)一也就是P型摻雜區(qū)域和η型摻雜區(qū)域--位于太陽能電池的相同一側(cè)上。

【背景技術(shù)】
[0002] 圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、可依照類屬對比的太陽能電池串。針對已知的太陽能 電池串的連接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造方案的細節(jié)可由圖2獲悉，圖2涉及的是由背側(cè)太陽能電 池組成的串。為了對太陽能電池進行電連接，應(yīng)用通過彎曲變形來實現(xiàn)的銅帶。在太陽能 電池的背側(cè)上布置有沿X-方向延伸的絕緣帶4,絕緣帶4具有開口 5,其中，開口露置出η 型摻雜的接觸區(qū)10。該區(qū)10對于專業(yè)人士也常以英文術(shù)語"n-Pad(η-焊盤）"出現(xiàn)。接 觸元件3構(gòu)造為彎曲部件并且具有彎曲邊沿，彎曲邊沿通過橫向于X-方向走向的平行的線 11來標示。已知的接觸元件是相對較為細窄的；接觸元件3的最大寬度通過開口直徑d來 限制；這樣細窄的接觸元件由于相對較高的歐姆電阻而導(dǎo)致了不希望的功率損耗。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 因此，本發(fā)明的目的在于，提出開頭所提及類型的太陽能電池串，該太陽能電池串 能夠在能量上更有效率地運行。特別是太陽能電池的連接部應(yīng)當以很小的歐姆損耗見長。 由一個或多個這樣的太陽能電池串構(gòu)造的太陽能模塊的效率應(yīng)當?shù)玫絻?yōu)化。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明，該目的憑借具備權(quán)利要求1特征的太陽能電池串來實現(xiàn)。多個沿縱 向排列的太陽能電池優(yōu)選分別通過由金屬帶（例如由銅）形成的接觸元件進行電連接。這 樣的接觸元件分別將兩個相鄰的太陽能電池彼此連接。至少對于具有η極的接觸區(qū)域或者 說對于η型摻雜區(qū)而言，太陽能電池設(shè)有絕緣材料，絕緣材料分別具有至少一個開口，接觸 元件通過開口與太陽能電池接觸。絕緣材料可以是沿縱向延伸的帶。為了絕緣，例如可以應(yīng) 用優(yōu)選在一側(cè)進行粘接的絕緣帶，該絕緣帶例如由不能導(dǎo)電或僅導(dǎo)電能力很弱的塑料材料 構(gòu)成。這樣的粘接帶可以通過按壓到太陽能電池表面上而簡便地固定到太陽能電池上。但 不言而喻地，也可以考慮用來將絕緣帶安設(shè)到太陽能電池上的其他可行性方案。例如也可 以考慮將阻焊漆層作為絕緣材料，該阻焊漆層借助絲網(wǎng)印刷來安設(shè)到太陽能電池上。因而， 替代例如一個或多個絕緣帶，太陽能電池可以設(shè)有由阻焊漆層構(gòu)成的大致相同地設(shè)定尺寸 的條帶。但絕緣材料也可以通過其他涂覆方法或以其他方式安設(shè)到太陽能電池上。當太陽 能電池具有多行η極時，則太陽能電池可以優(yōu)選設(shè)有相應(yīng)數(shù)目的安設(shè)于其上的絕緣帶。通 過為了在接觸元件與太陽能電池之間產(chǎn)生接觸而使接觸部具有容納在至少一個開口中的 凹陷部的方式，獲得多個優(yōu)點。有賴于設(shè)有凹陷部的接觸元件，可以應(yīng)用較寬的接觸元件， 由此，傳輸功率由于減小的歐姆損耗而可以得到顯著提高。于是，由這樣的太陽能電池串構(gòu) 造的太陽能模塊的效率可以得到改善。視凹陷部的構(gòu)造方案而定地，最終可以實現(xiàn)接觸元 件與太陽能電池之間改善的接觸。
[0005] 當接觸元件例如是金屬帶時，可為有利的是：凹陷部是優(yōu)選通過深沖過程或壓鑄 過程而在金屬帶中實現(xiàn)的缽形凹陷部。這樣的缽形凹陷部可被簡便地制成。
[0006] 為了實現(xiàn)至太陽能電池表面的有利的接觸面，凹陷部可以具有平坦的缽底部。
[0007] 開口和/或配屬于該開口的凹陷部可以在俯視圖中呈圓形來構(gòu)造。例如給圓孔的 開口特別優(yōu)選地配屬有大致互補的圓形凹陷部。但不言而喻地，也可以考慮其他開口形狀 和凹陷部形狀。開口例如可以呈橢圓形地構(gòu)造。但也可以考慮多邊形的開口形狀和凹陷部 形狀。特別有利的是：開口和凹陷部相同類型地成型，其中，一般來講，凹陷部應(yīng)當小于開 口。只要凹陷部配得進開口中，甚至也可以考慮不同類型的造型。
[0008] 當接觸元件關(guān)于俯視圖分別在所有側(cè)搭接至少一個開口時，也就是當相應(yīng)的接觸 元件在俯視圖中比開口更寬時，獲得了在能量上尤其更有效率的太陽能電池串。
[0009] 當接觸元件的寬度分別比如至少一個開口的直徑寬至少25%，優(yōu)選寬至少50% 以及特別優(yōu)選寬大約100%時，該布置方案可以得到進一步優(yōu)化。對于確定的應(yīng)用領(lǐng)域，太 陽能電池串的太陽能電池甚至可以配設(shè)有還要更寬的接觸元件。
[0010] 為了機械上穩(wěn)定的連接，相應(yīng)的接觸元件可以分別在凹陷部的區(qū)域內(nèi)具有至少一 個平面部段，該平面部段置于絕緣材料上。凹陷部相對于所提及的平面部段抬高。由此， 凹陷部的深度相當于絕緣材料的厚度。但在理論上也可以設(shè)想的是：設(shè)置有更深的凹陷部 (凹陷部的深度大于絕緣材料的厚度），由此，獲得了在太陽能電池表面與絕緣材料的平面 部段之間的間距或者說間隙。
[0011] 相應(yīng)的接觸元件可以具有至少兩個平面部段，這兩個平面部段通過露置或者說裸 露的、與太陽能電池隔開間距的架橋部段來連接。在此，接觸元件相應(yīng)具有優(yōu)選兩個相對于 平面部段抬高的凹陷部。
[0012] 本發(fā)明的另一方案涉及一種用于將太陽能電池以及特別是將背側(cè)太陽能電池連 接成太陽能電池串的方法，該太陽能電池串特別是指前面介紹過的太陽能電池串。該方法 包括下列工作步驟：將設(shè)有開口的、預(yù)先生產(chǎn)的、呈絕緣帶形式的絕緣材料至少在某些區(qū)域 中或者說區(qū)域式地安設(shè)到太陽能電池上。為此，例如應(yīng)用設(shè)有開口的絕緣帶。絕緣帶分別 以如下方式安置到太陽能電池上，即：開口露置出η型接觸區(qū)。在下一步驟中，制造出接觸 元件，方式為：將凹陷部通過深沖過程或壓鑄過程加工到金屬帶中。之后，太陽能電池可以 配設(shè)有這樣制造的接觸元件，其中，在配設(shè)過程中，凹陷部被置入相應(yīng)的開口中。
[0013] 最后，本發(fā)明的另一方案涉及一種優(yōu)選用以實施前面所介紹的方法的、用于借助 接觸元件對太陽能電池進行電連接的裝置。該裝置包括：用于將設(shè)有開口的絕緣材料安設(shè) 到太陽能電池上的施加單元或者說敷設(shè)單元；以及具有至少一個壓鑄沖頭的壓鑄單元或深 沖單元，用以在由金屬帶成型的接觸元件中建立匹配于開口的凹陷部。
[0014] 相應(yīng)的接觸元件可以具有多個凹陷部。為了能使凹陷部在一道工序中得以實現(xiàn)， 可為有利的是：壓鑄單元或深沖單元具有多個壓鑄沖頭。但不言而喻地也可以考慮的是： 對于各接觸元件，僅憑借唯一的壓鑄沖頭來安設(shè)凹陷部。
[0015] 一個或多個壓鑄沖頭可以構(gòu)造為缽形突出部，由此，可以特別簡便地將缽形凹陷 部加工到金屬帶中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 本發(fā)明的其他單個特征以及優(yōu)點由對實施例的下列說明以及由附圖獲得。其中：
[0017] 圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池串的俯視圖，
[0018] 圖2示出圖1中的太陽能電池串的在太陽能電池與接觸元件之間的接觸的放大圖 示，以及
[0019] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池串的在太陽能電池與接觸元件之間的接觸的 放大圖示。

【具體實施方式】
[0020] 圖3示出根據(jù)本發(fā)明的太陽能電池串（Solarzellen-String)的在太陽能電池2 與接觸元件3之間的接觸。除了在下面詳細介紹的、特殊構(gòu)造的接觸元件之外，該太陽能電 池串以大致與圖1中的太陽能電池串相同類型地構(gòu)造。借助這樣的接觸元件3,將背側(cè)太 陽能電池2電連接。由金屬帶制成的接觸元件3分別將太陽能電池的一個或多個η型摻雜 (n-dotiert)的區(qū)域（負極）與一個或多個ρ型摻雜（p-dotiert)的區(qū)域（正極）相連接。 如圖3所示地，在太陽能電池2上，在η極的區(qū)域中布置有已知的、沿縱向X延伸的絕緣帶 4(參見圖2)。絕緣帶主要由不能導(dǎo)電的或僅導(dǎo)電能力很弱的材料構(gòu)成，例如由柔性的塑料 材料構(gòu)成。絕緣材料可以構(gòu)造為粘接帶，從而可以將絕緣材料特別簡便地而且在唯一的工 作步驟中（通過按壓）安設(shè)到太陽能電池上。這樣的絕緣帶是有利的而且能以不同的寬度、 厚度以及組成方案獲得，并且能最佳地匹配于相應(yīng)的使用目的。絕緣帶4具有至少一個開 口 5,接觸元件3通過開口 5在η型摻雜的接觸區(qū)中與太陽能電池2接觸。開口 5實現(xiàn)了對 以10標注的接觸區(qū)（"η-焊盤"）的露置，由此，通過接觸元件3實現(xiàn)了太陽能電池2的接 觸。
[0021] 為了產(chǎn)生與相應(yīng)的η型摻雜的接觸區(qū)10的接觸，接觸元件3具有缽形凹陷部6,凹 陷部6能以簡單的方式通過深沖過程或壓鑄過程例如在應(yīng)用壓鑄沖頭的情況下來實現(xiàn)。接 觸元件3由寬度為Β的金屬帶制成，該金屬帶被裁切并且通過翻邊工藝或其他變形方法來 預(yù)成型。通過該造型，實現(xiàn)了應(yīng)力消減式結(jié)構(gòu)（Zugentlastungsstrukturen)。這種應(yīng)力消 減式結(jié)構(gòu)可以防止或者至少減少太陽能電池在借助例如釬焊或熔焊建立接觸時出現(xiàn)的、不 希望的、在熱學(xué)上有影響的拉伸或彎折。例如可以將鍍錫（涂以釬焊料）或鍍銀的銅帶用于 接觸元件。但也可以考慮其他材料（例如鋁）。用以實現(xiàn)凹陷部的深沖或壓鑄可以在實現(xiàn) 應(yīng)力消減式結(jié)構(gòu)之前、期間或之后來進行。一般地，每個分別配屬于一個太陽能電池的絕緣 帶具有多個開口，其中，為每個開口配有η型摻雜的接觸區(qū)。而與之相應(yīng)地，所屬的或者說 對應(yīng)的接觸元件也具有多個相應(yīng)于開口數(shù)目的凹陷部6。大致類似于在圖1中示出的總體 布置方案地，太陽能電池串對于每個太陽能電池可以具有多個彼此平行走向的接觸元件。 例如太陽能電池串可以具有三個沿縱向走向的、帶有成對布置的接觸元件的接觸行。在此， 三個接觸元件對中的每一個包括兩個如下的接觸元件，這兩個接觸元件與絕緣材料的交替 式安設(shè)相應(yīng)地反過來取向（參見圖1)。
[0022] 凹陷部6為了實現(xiàn)電學(xué)上有利的接觸面而具有平坦的缽底部7。開口 5和與該開 口對應(yīng)的凹陷部6都關(guān)于俯視圖呈圓形來構(gòu)造。缽直徑D稍小于開口直徑d，從而一方面確 保了將凹陷部簡便地裝入到開口中，并且確保了（例如借助釬焊、粘接和/或熔焊）可靠的 電連接。與已知的、在圖2中示出的解決方案相反，這里示出的接觸元件3寬于絕緣材料4 中的開口 5,由此，太陽能電池連接部的傳輸功率可以得到顯著改善。換言之，接觸元件3搭 接開口 5。開口 5的直徑以d來標示。有賴于經(jīng)深沖或經(jīng)壓鑄的接觸部段，接觸元件的寬度 由此與η-焊盤的寬度脫開關(guān)聯(lián)，由此，用于對接觸元件進行設(shè)計和設(shè)定尺寸的構(gòu)造可行性 和自由度得以擴寬。在本示例中，接觸元件3大致為開口 5的直徑d的兩倍寬。但當接觸 元件相對于開口 5的直徑寬至少25%時，就已經(jīng)可以實現(xiàn)非常好的結(jié)果。由此，例如可行的 是：將2mm寬的η-焊盤10(這產(chǎn)生了高的電池效率）與4mm或5mm寬的接觸元件4(這產(chǎn) 生了高的模塊效率）接觸。因此，電池效率還有模塊效率都能得到最大化。接觸元件3在 每個凹陷部6的區(qū)域內(nèi)分別具有一個平面部段9,該平面部段9置于絕緣材料4上。由此， 凹陷部的深度相應(yīng)于帶狀的絕緣材料4的厚度。平面部段9通過露置的、與太陽能電池隔 開間距的架橋部段8來連接。
[0023] 在與裝置相關(guān)的方面，本發(fā)明的長處在于：本發(fā)明具有（未示出的）壓鑄單元或深 沖單元，憑借該壓鑄單元或深沖單元能將凹陷部加工到由金屬帶構(gòu)成的接觸元件中。該裝 置還可以包括用于將優(yōu)選作為絕緣帶存在的絕緣材料安設(shè)到太陽能電池上的施加單元。絕 緣帶可以已然設(shè)有在預(yù)先生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的開口。但也可以考慮的是：前面提及的裝置包 括用于將開口實現(xiàn)到絕緣帶中的機構(gòu)（例如打孔站）。配設(shè)有接觸元件的太陽能電池可以 經(jīng)過具有預(yù)加熱區(qū)的（未示出的）釬焊站，在該釬焊站中制成接觸連接部。在該釬焊站后 面可以安置有冷卻區(qū)域。
【權(quán)利要求】
1. 一種太陽能電池串，所述太陽能電池串具有：多個沿縱向（X)排列的太陽能電池 (2) ，所述太陽能電池（2)特別是指背側(cè)太陽能電池；用于對所述太陽能電池進行電連接的 接觸元件（3)，其中，每個接觸元件（3)是金屬帶并且將各兩個相鄰的太陽能電池（2)彼此 相連，其中，分別就一個接觸元件（3)而言，相鄰的太陽能電池（2)中的至少一個設(shè)有絕緣 材料（4)，其中，所述絕緣材料（4)具有至少一個開口（5)，所述接觸元件（3、3'）通過所述 至少一個開口（5)與所述太陽能電池（2)接觸，其特征在于，為了在接觸元件（3)與太陽能 電池（2)之間產(chǎn)生接觸，所述接觸元件（3)具有容納在所述至少一個開口（5)中的凹陷部 (6)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能電池串，其特征在于，所述凹陷部（6)是優(yōu)選通過深沖 過程或壓鑄過程實現(xiàn)的缽形凹陷部（6)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的太陽能電池串，其特征在于，所述凹陷部（6)為了建立接 觸面而具有平坦的缽底部（7)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能電池串，其特征在于，所述至少一個開口（5)和/或配 屬于所述開口的所述凹陷部（6)呈圓形或橢圓形地構(gòu)造。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的太陽能電池串，其特征在于，所述接觸元件（3)關(guān)于 俯視圖在所有側(cè)搭接所述至少一個開口（5)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的太陽能電池串，其特征在于，所述接觸元件（3、3'） 的寬度比所述至少一個開口（5)的直徑（d)寬至少25%，優(yōu)選寬至少50%，以及特別優(yōu)選 寬大約100%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的太陽能電池串，其特征在于，所述接觸元件（3)在 凹陷部￠)的區(qū)域內(nèi)具有至少一個平面部段（9)，所述平面部段（9)置于所述絕緣材料（4) 上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的太陽能電池串，其特征在于，所述接觸元件（3)具有至少兩個 平面部段（9)，所述平面部段（9)通過露置的架橋部段（8)來連接。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的太陽能電池串，其特征在于，所述凹陷部（6)具有大 致相當于所述絕緣材料（4)厚度或大于所述絕緣材料（4)厚度的深度。
10. -種用于將太陽能電池（2)以及特別是背側(cè)太陽能電池連接成太陽能電池串的方 法，所述太陽能電池串特別是指依照權(quán)利要求1至9之一所述的太陽能電池串，所述方法包 含下列步驟： 將設(shè)有開口（5)的絕緣材料（4)至少在部分區(qū)域安設(shè)到所述太陽能電池（2)上， 通過深沖過程或壓鑄過程，在由金屬帶制成的接觸元件（3、3'）中引入凹陷部（6)， 為所述太陽能電池配設(shè)所述接觸元件（3)，用以在所述太陽能電池之間產(chǎn)生電連接，其 中，將所述凹陷部（6)置入所述開口（5)中。
11. 一種用于借助接觸元件（3)對太陽能電池（2)進行電連接的以及特別是用于將背 側(cè)太陽能電池電連接成太陽能電池串的裝置，所述裝置特別是用于執(zhí)行依照權(quán)利要求1至 10之一所述的方法，所述裝置包括： -用于將設(shè)有開口（5)的絕緣材料（4)安設(shè)到所述太陽能電池（2)上的施加單元， -具有至少一個壓鑄沖頭的壓鑄單元或深沖單元，用于在由金屬帶成型的接觸元件 (3) 中建立匹配于所述開口的凹陷部（6)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述壓鑄單元或深沖單元具有多個壓 鑄沖頭。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，一個或多個所述壓鑄沖頭構(gòu)造為缽形 突出部。
【文檔編號】H01L31/18GK104143577SQ201410190670
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月8日
【發(fā)明者】斯特凡·考夫曼, 阿道夫·霍弗爾 申請人:科馬斯控股股份公司