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帶有扁平帶導體的太陽能模塊以及用于其制造的方法

文檔序號:7252827閱讀:134來源:國知局
帶有扁平帶導體的太陽能模塊以及用于其制造的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種太陽能模塊、尤其薄層太陽能模塊,其帶有用于光電地產(chǎn)生能量的大量串聯(lián)的太陽能電池,其帶有以下特征:太陽能模塊具有相反極性的兩個電壓端子,其分別通過聯(lián)接導體被引導到模塊外表面上,這兩個聯(lián)接導體分別電氣地聯(lián)接到單獨的聯(lián)接裝置處,其中,每個聯(lián)接裝置位于單獨的聯(lián)接殼體中,這兩個聯(lián)接殼體分別固定在模塊外表面處,這兩個聯(lián)接導體在空載二極管的中間連接下電氣地相互連接,這兩個聯(lián)接裝置通過布置在這兩個聯(lián)接殼體之間的固定在模塊外表面處的扁平帶導體電連接。此外,本發(fā)明涉及一種用于這樣的太陽能模塊的制造方法。
【專利說明】帶有扁平帶導體的太陽能模塊以及用于其制造的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]用于將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電能的光電式層系統(tǒng)充分已知。其通常被稱為“太陽能電池”,其中,術(shù)語“薄層太陽能電池”涉及帶有僅幾微米的較小厚度的層系統(tǒng),其需要載體基質(zhì)(Trjigersubstrate)用于足夠的機械強度。已知的載體基質(zhì)包括無機的玻璃、塑料(聚合物)或金屬、尤其金屬合金并且可根據(jù)相應的層厚和特定的材料特性構(gòu)造為剛性的板或柔韌的薄膜。
【背景技術(shù)】
[0002]在技術(shù)上的可操作性和效率方面,帶有由非晶形的、微晶形的或多晶的硅、碲化鎘(CdTe)、砷化鎵(GaAs)或黃銅礦(Chalkopyrit)化合物、尤其銅-銦/鎵-二硫/ 二硒(通過化學式Cu(In,Ga) (S,Se)2來縮寫)構(gòu)成的半導體層的薄層太陽能電池證實為有利的。尤其銅-銦-二硒(CuInSe2或CIS))由于它的與太陽光的光譜相匹配的帶隙(Bandabstand)通過特別高的吸收系數(shù)出眾。
[0003]利用單個的太陽能電池典型地僅可實現(xiàn)小于IV的電平。為了獲得技術(shù)上可用的輸出電壓,在太陽能模塊中將大量太陽能電池相互串聯(lián)。在此,薄層太陽能模塊提供特別的優(yōu)點,即太陽能電池已可在層制造期間以集成的形式來連接。在專利文件中已多次說明薄層太陽能模塊。就此而言應僅示例性地參照文件DE 4324318 Cl和EP 2200097 Al。
[0004]在所謂的基質(zhì)結(jié)構(gòu)中,將用于制造太陽能電池的不同的層直接施加到基質(zhì)上,基質(zhì)與前側(cè)的透明的覆層被粘合成對天氣穩(wěn)定的(bewitterungsstabil)復合物。在基質(zhì)與覆層之間的層結(jié)構(gòu)包括背電極層、前電極層和半導體層。典型地將太陽能電池復合物的電壓端子(Spannungsanschluss)在背電極層上借助于金屬帶引導到基質(zhì)的背側(cè)上。在那里存在接線盒(Anschlussdose),其例如通過接觸端子(Kontaktklemme)電氣地接觸金屬帶。
[0005]在實踐中,大多將多個太陽能模塊通過聯(lián)接到接線盒處的聯(lián)接纜線串聯(lián)成面板(Modulstrang)。典型地將每個太陽能模塊與逆平行于太陽能電池的空載或旁通二極管(Bypassdiode)連接,空載或旁通二極管在正常的運行狀態(tài)(在該狀態(tài)中太陽能模塊提供電流)中在截止方向(Sperrrichtung)上極化。另一方面,假如例如由于陰影(Verschattung)或模塊故障沒有電流被提供,可防止太陽能模塊的損壞,因為由其它太陽能模塊所提供的電流可流過空載二極管。
[0006]國際專利申請WO 2009/134939 A2說明了一種太陽能模塊,在其中多個接線盒(其分別具有旁通二極管)電氣地相互連接。這兩個外部的接線盒分別具有聯(lián)接纜線用于與其它太陽能模塊連接。接線盒彼此的電氣連接通過在太陽能模塊的內(nèi)部中的面狀的電導體實現(xiàn)。接線盒在其下側(cè)(接線盒以下側(cè)安放到太陽能模塊的背側(cè)上)上被接觸。德國公開文件DE 102009041968 Al示出了一種太陽能模塊,其帶有安放在下側(cè)上的接線盒,其分別具有旁通二極管。接線盒的接觸在其下側(cè)上實現(xiàn)。接線盒彼此的電氣連接通過在太陽能模塊的內(nèi)部中的導體電路(Leiterbahn)實現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]相對于此,本發(fā)明的目的在于以有利的方式改進傳統(tǒng)的太陽能模塊,其中尤其應簡化自動化制造且減小制造成本。該和另外的目的根據(jù)本發(fā)明的提議通過帶有并列的權(quán)利要求的特征的一種太陽能模塊和一種用于其制造的方法來實現(xiàn)。本發(fā)明的有利的設(shè)計方案通過從屬權(quán)利要求的特征來說明。
[0008]根據(jù)本發(fā)明示出一種太陽能模塊,其帶有用于光電地產(chǎn)生能量的大量串聯(lián)的太陽能電池。該太陽能模塊優(yōu)選地是帶有以集成的形式連接的薄層太陽能電池的薄層太陽能模塊。半導體層尤其由黃銅礦化合物構(gòu)成,黃銅礦化合物例如可以是由群組銅-銦/鎵-二硫/ 二硒(Cu (In, Ga) (S,Se)2)、例如銅-銦-二硒(CuInSe2或CIS)或相關(guān)的化合物構(gòu)成的1-1I1-VI半導體。
[0009]太陽能電池典型地位于第一基質(zhì)與常常構(gòu)造為覆層(例如蓋板)的第二基質(zhì)之間,其中,這兩個基質(zhì)例如可包含無機的氣體、聚合物或金屬合金并且根據(jù)層厚和材料特性可設(shè)計為剛性的板或柔韌的薄膜。
[0010]太陽能模塊具有相反極性的兩個(產(chǎn)生的)電壓端子,其分別通過聯(lián)接導體被引導到模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)或基質(zhì)外側(cè)(也就是說基質(zhì)外表面)上。這兩個聯(lián)接導體在模塊外側(cè)處分別電氣地聯(lián)接到單獨的聯(lián)接裝置處,其中,每個聯(lián)接裝置位于單獨的聯(lián)接殼體(例如接線盒或接線箱)中,使得太陽能模塊具有兩個聯(lián)接殼體,在其中分別布置有聯(lián)接裝置。這兩個聯(lián)接殼體分別固定在模塊外或者模塊外表面(這兩個產(chǎn)生的電壓端子通過聯(lián)接導體被引導到其上)上。
[0011]在本發(fā)明的意義中,術(shù)語“模塊外側(cè)”表示太陽能模塊的外側(cè)(也就是說外表面)。模塊外側(cè)同時是基質(zhì)(第一或第二基質(zhì))的外側(cè)(也就是說外表面)。
[0012]在太陽能模塊中,這兩個聯(lián)接導體為了該目的與所連接的太陽能電池的電極層、例如背電極層電連接。因此,這兩個聯(lián)接導體通過串聯(lián)的太陽能電池電氣地相互連接。另一方面,這兩個聯(lián)接導體分別通到單獨的聯(lián)接殼體中。這兩個聯(lián)接殼體用于連接太陽能模塊與電氣負載、尤其用于該太陽能模塊與另外的太陽能模塊的串聯(lián)。
[0013]太陽能模塊的兩個聯(lián)接導體在逆平行于太陽能電池連接的至少一個空載或旁通二極管的中間連接下電氣地相互連接。空載二極管優(yōu)選地布置在這兩個聯(lián)接殼體的中的一個中。通過空載二極管來實現(xiàn)在例如由于陰影而缺乏電流產(chǎn)生的情況下太陽能模塊的保護。
[0014]根據(jù)本發(fā)明,這兩個聯(lián)接導體或這兩個聯(lián)接裝置(聯(lián)接導體電氣地聯(lián)接到其處)通過布置在這兩個聯(lián)接殼體之間的扁平帶導體(Flachbandleiter)(其固定在模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)或基質(zhì)外側(cè)(也就是說基質(zhì)外表面)處)電氣地相互連接。扁平帶導體因此不位于太陽能模塊的內(nèi)部中(也就是說在這兩個基質(zhì)之間),而是布置在太陽能模塊的面向周圍環(huán)境的外表面上。
[0015]扁平帶導體以特別有利的方式使在這兩個聯(lián)接導體之間的電的連接能夠在技術(shù)上不那么復雜地集成到自動化的處理過程中。因為扁平帶導體具有限定的幾何形狀,其可被自動化的抓夾機構(gòu)(Greiforgan)以簡單的方式抓取用于固定在模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)處。此外,例如借助于粘接使扁平帶導體能夠特別簡單地且可靠地自動化地固定在典型地玻璃狀的模塊外側(cè)或模塊外表面處。與此相比,這兩個聯(lián)接導體與在橫截面中圓形的連接纜線的電連接在自動化中將導致顯著的問題,因為這樣的連接纜線的幾何形狀不受限定并且因此要來設(shè)置復雜的且成本集中的位置識別器件(例如光學傳感器),以便將抓夾機構(gòu)帶到位置中。此外,連接纜線在玻璃狀的模塊外側(cè)或模塊外表面處的固定由于比較小的接觸面(例如通過粘接)僅能以顯著的耗費來實現(xiàn),其中,不能排除的是,這樣的固定在實踐中不持久地經(jīng)受住高的機械負荷。如果另一方面將這樣的連接纜線僅連接在這兩個聯(lián)接殼體處,始終存在該風險,即連接纜線被濫用為承載裝置。
[0016]實際上,通過固定在模塊外側(cè)處的扁平帶導體才可在空載二極管的中間連接下實現(xiàn)這兩個聯(lián)接導體的電連接的簡單的自動化,由此,在工業(yè)的批量生產(chǎn)中可節(jié)省時間和成本。
[0017]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的一有利的設(shè)計方案中,扁平帶導體至少在這兩個聯(lián)接殼體之間被由電絕緣的材料構(gòu)成的套包圍。在此,當扁平帶導體的布置在所屬的聯(lián)接殼體內(nèi)的端部截段對于簡單的電氣接觸是自由的時,可以是有利的。電絕緣的套至少位于扁平帶導體的一截段中,該截段從一聯(lián)接殼體延伸至另一聯(lián)接殼體。尤其地,絕緣的包套也可延伸直到進入這兩個聯(lián)接殼體中。通過該套使扁平帶導體朝向外部的環(huán)境電絕緣。
[0018]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊中,扁平帶導體固定在模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)處,這例如由此來實現(xiàn),即扁平帶導體與模塊外側(cè)粘接。
[0019]在根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的另一有利的設(shè)計方案中,扁平帶導體被由電絕緣的材料構(gòu)成的固定在模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)處的遮蓋部(Abdeckung)遮蓋。為了該目的優(yōu)選地粘接到模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)處的遮蓋部可滿足不同的功能。一功能在于保護扁平帶導體免受機械影響,以改善耐久性。另一功能可在于將扁平帶導體固定在模塊外側(cè)處。在該情況中必要時可放棄扁平帶導體在模塊外側(cè)處的單獨固定,其中,但是另一方面然也可設(shè)置成將扁平帶導體本身固定在模塊外側(cè)處,以獲得與模塊外側(cè)的特別良好的連接。
[0020]在鑒于由于高的溫度波動的機械應力特別有利的設(shè)計方案中,扁平帶導體本身不固定在模塊外側(cè)處,而是僅通過遮蓋部。此外,當扁平帶導體與這兩個聯(lián)接導體、尤其通過聯(lián)接裝置電連接成使得其在帶平面中或在帶方向上不確定或固定時,可以是有利的。以該方式可至少很大程度地減小在通常較高的溫度波動(太陽能模塊在實踐中常常暴露于其)下的熱應力。
[0021]扁平帶導體使在這兩個聯(lián)接殼體中聯(lián)接導體能夠特別簡單地電連接。優(yōu)選地,聯(lián)接殼體為了該目的分別具有與所屬的聯(lián)接導體電連接的接觸元件、例如彈性接觸元件或者夾持接觸元件,其可被帶到與扁平帶導體的兩個端部截段的中的一個電氣接觸。有利地,接觸元件構(gòu)造成在聯(lián)接殼體固定在模塊外側(cè)處時自動地達到與扁平帶導體的電氣接觸,由此使扁平帶導體在聯(lián)接殼體中的電氣接觸的簡單的自動化成為可能,從而在自動化的模塊制造中可節(jié)省時間和成本。
[0022]本發(fā)明此外涉及一種用于自動化制造太陽能模塊的方法,太陽能模塊帶有用于光電地產(chǎn)生能量的大量串聯(lián)的太陽能電池,在該方法中太陽能模塊具有相反極性的兩個電壓端子,其分別通過聯(lián)接導體被引導到模塊外側(cè)或模塊外表面上,其中,這兩個聯(lián)接導體分別電氣地聯(lián)接到單獨的聯(lián)接裝置處,其中,每個聯(lián)接裝置位于單獨的聯(lián)接殼體中。該方法包括以下步驟:一步驟,在其中將這兩個聯(lián)接殼體分別固定在模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)處。一步驟,在其中將這兩個聯(lián)接導體在尤其布置在這兩個聯(lián)接殼體中的一個中的空載二極管的中間連接下電氣地相互連接,其中,為了這兩個聯(lián)接導體的電連接將布置在這兩個聯(lián)接殼體之間的扁平帶導體固定在模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)處。例如將扁平帶導體為了該目的與模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)粘接。例如將遮蓋扁平帶導體的遮蓋部固定在模塊外側(cè)(也就是說模塊外表面)處,其中,尤其可能的是,扁平帶導體僅通過遮蓋部被固定在模塊外側(cè)處。此外,當在聯(lián)接殼體固定在模塊外側(cè)處時接觸元件自動被帶到與扁平帶導體電氣接觸時,可以是有利的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在根據(jù)實施例來詳細闡述本發(fā)明,其中,參考附圖。在附圖中相同的或起相同作用的元件以相同的附圖標記來標明。其中:
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的太陽能模塊的結(jié)構(gòu)的示意性的圖示;
圖2顯示了圖1的太陽能模塊的示意性的剖示圖;
圖3顯示了用于說明圖1的太陽能模塊的扁平帶導體的示意性的圖示;
圖4顯示了用于說明在圖1的太陽能模塊的接線盒中扁平帶導體的接觸的示意性的圖
示;
圖5-6顯示了用于說明圖3的扁平帶導體的變體的示意性的圖示;
圖7-8顯示了用于說明在圖1的太陽能模塊中的聯(lián)接導體的變體的示意性的圖示。
【具體實施方式】
[0024]首先觀察圖1和2,在其中來說明根據(jù)本發(fā)明的整體以附圖標記I標明的太陽能模塊的結(jié)構(gòu)。相應地,太陽能模塊I (其在此例如是薄層太陽能模塊)包括以集成的形式相互串聯(lián)的大量太陽能電池2,其分別以二極管符號來表示。太陽能模塊I在此例如基于所謂的基質(zhì)結(jié)構(gòu),其結(jié)合圖2來詳細闡述。在圖2中示例性地示出兩個(薄層)太陽能電池2,其中,應理解的是,太陽能模塊通常具有大量(例如大約100個)太陽能電池2。
[0025]太陽能模塊I包括電絕緣的基質(zhì)7(在說明書引言中稱為“第一基質(zhì)”),其帶有施加在其上的層結(jié)構(gòu)用于構(gòu)造光電地活動的吸收層8。層結(jié)構(gòu)布置在基質(zhì)7的光進入側(cè)的前側(cè)(III)上?;|(zhì)7在此例如由帶有相對較小的透光性的玻璃構(gòu)成,其中,同樣可應用帶有足夠的強度以及相對于所執(zhí)行的過程步驟惰性的特性的其它絕緣材料。
[0026]層結(jié)構(gòu)包括布置在基質(zhì)7的前側(cè)(III)上的背電極層9。背電極層9例如包含由不透光的金屬如鑰構(gòu)成的層并且例如通過陰極噴射(Kathodenzerstjiuben)被施加到基質(zhì)7上。背電極層9例如具有大約I μπι的層厚。在另一實施形式中,背電極層9包括不同單層的層堆垛(Schichtstapel)。
[0027]在背電極層9上沉積光電地活動的吸收層8,其帶間距優(yōu)選地能夠吸收太陽光的絕大部分。光電地活動的吸收層8包含P摻雜的半導體層10、例如P傳導的黃銅礦半導體,如群組銅-銦-二硒(CuInSe2)、尤其Cu (In,Ga) (S,Se)2的化合物。半導體層10例如具有500nm至5 μ m的且尤其大約2 μ m的層厚。在半導體層10上沉積有緩沖層11,其在此例如包含單層的硫化鎘(CdS)和單層的內(nèi)在的氧化鋅(1-ZnO)。例如通過汽相蒸鍍(Aufdampfen)將前電極層12施加到緩沖層11上。前電極層12對于在對半導體層11敏感的光譜區(qū)域中的輻射是透明的(“窗戶層(Fensterschicht)”),以確保射入的太陽光的僅較小的減弱。透明的前電極層12可概括地被稱為TCO層(TCO=透明的傳導性電極(Transparent ConductiveElectrode))并且基于摻雜的金屬氧化物,例如η傳導的、鋁摻雜的氧化鋅(AZO)。通過前電極層12、緩沖層11和半導體層10來形成ρη異質(zhì)結(jié)(Heteroiibergang),這意味著一系列相反的導線類型(Leitungstyp)的不同的層。前電極層12的層厚例如為300nm。
[0028]層系統(tǒng)利用本身已知的用于制造(薄層)太陽能模塊I的方法劃分成單個的光電地活動的區(qū)域、也就是說太陽能電池2。該劃分通過在使用合適的結(jié)構(gòu)化技術(shù)如激光寫入(Laserschreiben)和機械加工(例如通過切削(Abheben)或劃刻(Ritzen))的情況下的切口(Einschnitt) 13實現(xiàn)。單個的太陽能電池2通過背電極層9的電極區(qū)域14相互串聯(lián)。
[0029]太陽能模塊I例如具有100個串聯(lián)的太陽能電池2和56V的空載電壓。在這里所示出的示例中,太陽能模塊I的不僅產(chǎn)生的正的(+)而且產(chǎn)生的負的(_)電壓端子在背電極層9上來引導并且在那里被電氣接觸,這下面進一步詳細地來闡述。
[0030]為了保護免受環(huán)境影響,在前電極層12上施加有中間層15,其例如包含聚乙烯醇縮丁醛(PVB)或乙烯醋酸乙烯酯(EVA)。中間層15的厚度例如為0.76mm。附加地,由基質(zhì)
7、背電極層9和光電地活動的吸收層8構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)通過帶有蓋片(Deckscheibe) 16(在說明書引言中稱為“第二基質(zhì)”)的中間層15來密封,蓋片16與其背側(cè)(11)粘接。蓋片16對于太陽光透明并且例如包含帶有較少鐵含量的硬化的、特別白的(extraweifi)玻璃。蓋片16例如具有1.6mx0.7m的面積。太陽能電池2可被在蓋片16的前側(cè)(I)上射入的光(其在圖2中通過箭頭來表示)照射。蓋片16的前側(cè)(I)或前面和基質(zhì)7的背側(cè)(IV)或背面形成模塊外側(cè)或模塊外表面。
[0031]此外適宜的是,環(huán)繞地以邊緣密封部(Randversiegelung) 34作為蒸汽擴散障礙(Dampfdiffusionssperre)來密封在基質(zhì)7與蓋片16之間的邊緣區(qū)域,優(yōu)選地利用塑料材料、例如聚異丁烯,以保護腐蝕敏感的光電地活動的吸收層8免于空氣中的氧和濕氣。邊緣密封部34在圖7和8中可識別出。整個太陽能模塊I為了在使用地點處的裝配被固定在鋁空腔框架(其在此未示出)中。
[0032]在太陽能模塊I中,這兩個產(chǎn)生的電壓端子(+,-)通過兩個聯(lián)接導體17被引導到基質(zhì)7的背側(cè)(IV)或背面(其在圖1、7和8中示出)上。
[0033]此時觀察圖7,在其中示出在聯(lián)接導體17的區(qū)域中通過模塊I的剖面。太陽能模塊I在這兩個聯(lián)接導體17的區(qū)域中具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0034]相應地,聯(lián)接導體17包括例如由鋁構(gòu)成的帶狀的金屬薄膜30,其帶有例如0.1mm的厚度和例如20mm的寬度。金屬薄膜30 (在此示例性地單側(cè)地)與由電絕緣的材料、例如聚酰亞胺構(gòu)成的絕緣薄膜31粘合,其中,絕緣薄膜31布置在薄膜導體17的處于外部的側(cè)面上、也就是說在背對基質(zhì)7的側(cè)面上。在一備選的實施方案中,聯(lián)接導體17包括鍍錫的銅帶。同樣也可能的是,帶狀的金屬薄膜30在兩側(cè)與絕緣薄膜31相連接。絕緣薄膜31示例性地粘接到金屬薄膜30上。還可考慮將金屬薄膜30層壓(einlaminieren)到兩個絕緣薄膜31中。
[0035]這兩個聯(lián)接導體17的金屬薄膜30與帶狀的電導體、所謂的匯流條36電連接。這兩個匯流條36分別接觸太陽能模塊I的(在此例如由背電極層9形成的)產(chǎn)生的電壓端子(+,-)并且僅在背電極層9的平面的區(qū)域中延伸。匯流條36因此用于將這兩個電壓端子與聯(lián)接導體17電連接。
[0036]每個匯流條36在此例如構(gòu)造為金屬薄膜、尤其鋁薄膜。這兩個聯(lián)接導體17的金屬薄膜30和與此電連接的匯流條36可構(gòu)造成兩件式并且彼此不同,其尤其可由彼此不同的材料構(gòu)成。備選地但是也可能的是,這兩個聯(lián)接導體17的金屬薄膜30和與此電連接的匯流條36是一體的或者單件式的金屬薄膜,使得匯流條36僅是聯(lián)接導體17的金屬薄膜30的薄膜截段。
[0037]這兩個匯流條36與背電極層9例如通過焊接、結(jié)合(Bonden)、釬焊(L5ten)或粘接利用能導電的膠粘劑導電地相連接。在鋁薄膜中優(yōu)選地通過超聲波結(jié)合實現(xiàn)與背電極層9的電連接。
[0038]在圖7中所示的示例中,這兩個聯(lián)接導體17分別在側(cè)向的模塊邊緣32處從由基質(zhì)7和蓋片16構(gòu)成的復合物出來、圍繞基質(zhì)7的基質(zhì)邊緣33并且直到基質(zhì)7的背側(cè)(IV)來引導。這兩個聯(lián)接導體17分別具有用于電氣接觸的聯(lián)接部位18,其例如在基質(zhì)7的背側(cè)(IV)上以與其側(cè)緣(基質(zhì)邊緣33)大約20mm的間距來布置,其中,應理解的是,聯(lián)接部位18原則上可布置在基質(zhì)7的背側(cè)(IV)的任意部位處。
[0039]這兩個聯(lián)接導體17在聯(lián)接部位18處的電氣接觸分別通過在接線盒3中的第一聯(lián)接裝置19 (其為了該目的具有電氣接觸元件、例如彈性接觸元件或夾持接觸元件)實現(xiàn)。在圖7中示例性地示出彈性接觸元件,其接觸聯(lián)接導體17的金屬薄膜30。備選地,例如也可能通過釬焊、利用能導電的膠粘劑粘合或超聲波結(jié)合實現(xiàn)電連接。對于由鋁構(gòu)成的聯(lián)接導體17適宜的是給聯(lián)接部位18鍍錫,以改善導電性。另一方面,聯(lián)接部位18不必裸露金屬,而是同樣可利用由漆或塑料薄膜構(gòu)成的保護層來覆層,以便在制造過程期間保護金屬接觸面免于氧化和腐蝕。保護層可為了與物品、例如接觸銷或接觸針的電氣接觸被穿透。還可考慮由粘上的且可取下的塑料薄膜制造保護層,塑料薄膜在與接觸元件真正電氣接觸之前被移除。
[0040]這兩個聯(lián)接導體17的聯(lián)接部位18的接觸在接線盒3中實現(xiàn),接線盒3例如由塑料構(gòu)成并且以注塑方法來制造。這兩個接線盒3例如通過粘接來固定在基質(zhì)7的背側(cè)(IV)或外表面上,這使簡單的且快速的自動化裝配成為可能。接線盒3與基質(zhì)7的粘接例如可利用丙烯酸酯膠粘劑或聚氨酯膠粘劑實現(xiàn)。除了簡單的且持久的連接外,該膠粘劑滿足密封功能和保護所包含的電氣部件免于濕氣和腐蝕。接線盒3的內(nèi)部也可以以密封劑、例如聚異丁烯至少部分地來填充,以提高電擊穿強度(Durchschlagsfestigkeit)并且減小濕氣侵入的風險和伴隨于此的泄漏電流(Kriechstrom)。
[0041]在圖8中在聯(lián)接導體17的區(qū)域中說明了太陽能模塊I的一備選的設(shè)計方案。為了避免不必要的重復,僅闡述與圖7的區(qū)別并且其它參照在那里做出的實施方案。相應地,對于每個聯(lián)接導體17在基質(zhì)7中分別設(shè)置有在此例如實施為孔的穿孔(Durchbrechung) 35,聯(lián)接導體17通過穿孔35被引導到基質(zhì)7的背側(cè)(IV)或外表面上。聯(lián)接導體17具有金屬薄膜30、然而不具有絕緣套31。
[0042]如在圖1中所示,這兩個接線盒3分別具有帶有極端子(Polanschluss) 5的聯(lián)接纜線4,極端子與第一聯(lián)接裝置19電連接。在這兩個極端子5處可將太陽能模塊I與電負載、例如逆變器相連接。這兩個極端子5尤其可用于太陽能模塊I與另外的(未示出的)太陽能模塊的串聯(lián)。[0043]在兩個接線盒3中的一個中布置有空載二極管6,其反平行于太陽能模塊I的太陽能電池2的通流方向(Durchlassrichtung)與這兩個聯(lián)接導體17串聯(lián)。通過空載二極管6防止太陽能模塊I例如在陰影或模塊故障的情況中由于反極性(Verpolung)被損壞。在這兩個聯(lián)接導體17或這兩個第一聯(lián)接裝置19之間的電連接在圖1中以示意性的方式通過電線20來說明。
[0044]如在圖3中所示,在這兩個聯(lián)接導體17或這兩個第一聯(lián)接裝置19之間的電連接包括布置在這兩個接線盒3之間的扁平帶導體21,其以其兩個端部截段22分別延伸直到進入接線盒3中。圖3顯示了對基質(zhì)7的背側(cè)(IV)或外表面的俯視圖以及在扁平帶導體21的區(qū)域中通過基質(zhì)7的剖示圖,其中,剖線在俯視圖中來說明。
[0045]扁平帶導體21具有限定的幾何形狀,使得其可被抓夾機構(gòu)以相對簡單的方式抓取用于裝配。如由剖示圖可見,扁平帶導體21包括導電的金屬帶26,其被由電絕緣的材料構(gòu)成的絕緣套23包圍,其中,金屬帶26的兩個端部截段22自由地處于接線盒3內(nèi)。金屬帶26例如是例如10至30 μ m的厚度、例如50mm的寬度且例如60cm的長度的鋁帶或鍍錫的銅帶。金屬帶26與由例如聚酰亞胺構(gòu)成的電絕緣的薄膜粘接,其中,電絕緣的薄膜位于所有側(cè)面上、尤其還位于扁平帶導體21的面向基質(zhì)7的側(cè)面上。扁平帶導體21以其寬面通過粘接層29粘接到基質(zhì)7的背側(cè)(IV)或背側(cè)的外表面上,這使在基質(zhì)7處的簡單的且快速的自動化裝配成為可能。扁平帶導體21的粘接例如可利用丙烯酸酯膠粘劑或聚氨酯膠粘劑實現(xiàn)。還可考慮利用雙側(cè)的膠帶將扁平帶導體21粘接到基質(zhì)7上。根據(jù)電氣接觸方式可使其端部截段22與基質(zhì)7粘接而或相對于基質(zhì)7可自由運動。通過較大的粘接面,可將扁平帶導體21可靠地且持久穩(wěn)定地固定在基質(zhì)7處。
[0046]通常,扁平帶導體21特征在于非常高的縱橫比(Aspektverhjiltnis)(寬度與厚度的比例),使得即使在非常扁平的實施方案中也實現(xiàn)較小的例如小于IOm Ω的電阻。在例如3A的電流的情況下這將導致例如30mV的電壓損失,相應于例如大約0.06%的效率損失。
[0047]扁平帶導體21的兩個端部截段22分別完全位于接線盒3內(nèi),其中,絕緣套23延伸直到進入接線盒3中。金屬帶26的端部截段22用作用于電氣接觸的聯(lián)接部位24,這在圖4中根據(jù)在端部截段22的區(qū)域中的剖示圖來詳細示出。在圖4中示出在端部截段22的區(qū)域中的剖面,其中,太陽能模塊I在這兩個端部截段22的區(qū)域中具有相同的結(jié)構(gòu)。
[0048]如由圖4可見,這兩個端部截段22的電氣接觸分別通過帶有由能導電的材料構(gòu)成的電氣接觸元件、在此例如彈性接觸元件(其彈性負載地達到貼靠向金屬帶26的表面)的第二聯(lián)接裝置25實現(xiàn)。在使用這樣的彈性接觸元件時,端部截段22可分別固定(粘接)在基質(zhì)7處。這兩個彈性接觸元件25在空載二極管6的中間連接下與這兩個第一聯(lián)接裝置
19(這兩個聯(lián)接導體17聯(lián)接到其處)電連接。尤其地,作為共同的聯(lián)接裝置的組成部分,這兩個第二聯(lián)接裝置25可構(gòu)造用于扁平帶導體21的金屬帶26的電氣聯(lián)接而這兩個第一聯(lián)接裝置25可構(gòu)造用于聯(lián)接導體17的金屬薄膜30的電氣聯(lián)接。
[0049]使用構(gòu)造為彈性接觸元件的聯(lián)接裝置的一特別的優(yōu)點在于,每個彈性接觸元件可構(gòu)造成使得其通過接線盒3在基質(zhì)7處的(自動化)裝配自動達到與金屬帶26或金屬薄膜30相接觸,由此使太陽能模塊I的自動化制造容易。備選地,然而也可能使用夾持接觸元件或者待通過釬焊、利用能導電的膠粘劑粘合或超聲波結(jié)合與金屬帶26連接的接觸元件(例如金屬線)。[0050]如果金屬帶26由鋁構(gòu)成,適宜的是給聯(lián)接部位24鍍錫,以改善導電性。應理解的是,聯(lián)接部位24不必裸露金屬,而是可利用由漆或塑料薄膜構(gòu)成的保護層來覆層,以便在制造過程期間保護金屬接觸面免于氧化和腐蝕。保護層可為了與物品、例如接觸銷或接觸針的電氣接觸被穿透。還可考慮由粘上的且可取下的塑料薄膜制造保護層,塑料薄膜在真正電氣接觸之前被移除。
[0051]在圖5中根據(jù)相應的俯視圖和剖示圖示出太陽能模塊I的一變體。在此附加地設(shè)置有覆蓋薄膜27,其布置在已與基質(zhì)7粘接的扁平帶導體21上并且被與基質(zhì)7的背側(cè)(IV)粘接。覆蓋薄膜27因此不位于扁平帶導體21的面向基質(zhì)7的側(cè)面上。覆蓋薄膜27比扁平帶導體21更寬并且具有側(cè)向伸出的兩個薄膜區(qū)域28。覆蓋薄膜27可與扁平帶導體21粘接。在一備選的設(shè)計方案中,覆蓋薄膜27僅與基質(zhì)7粘接并且不連接地貼靠扁平帶導體21。
[0052]覆蓋薄膜27由電絕緣的材料、例如塑料構(gòu)成。如在圖5中所示,覆蓋薄膜27可延伸直到進入接線盒3中,其中,端部截段22對于電氣接觸保持自由。覆蓋薄膜27用于扁平帶導體21的機械保護,其中,此外加強了扁平帶導體21在基質(zhì)7處的固定。
[0053]在圖6中根據(jù)俯視圖和剖示圖示出太陽能模塊I的另一變體。該變體與在圖5中所示的變體區(qū)別僅在于,扁平帶導體21不具有絕緣套21并且不與基質(zhì)8粘接。扁平帶導體21或金屬帶26在基質(zhì)7處的固定僅通過與基質(zhì)7粘接的覆蓋薄膜27實現(xiàn)。在一可能的設(shè)計方案中,覆蓋薄膜27與金屬帶26粘接。在一備選的設(shè)計方案中,覆蓋薄膜27不與金屬帶26粘接。在最后提及的情況中,當這兩個端部截段22分別在接線盒3中至少在金屬帶6的帶平面的方向上可運動地電氣接觸使得金屬帶26可執(zhí)行熱體積變化而在此不產(chǎn)生機械應力時,是有利的。這例如可通過由這兩個彈性接觸元件電氣接觸來實現(xiàn)。通過該措施可改善耐久性。
[0054]在圖6中所示的變體中,扁平帶導體21的覆蓋薄膜27具有較大的寬度,這意味著這兩個側(cè)向伸出的薄膜區(qū)域28的尺寸大于在圖5中的扁平帶導體21的尺寸。備選地還可考慮的是,覆蓋薄膜27的寬度小于圖5的扁平帶導體21的寬度。
[0055]本發(fā)明提供一種太陽能模塊、尤其薄層太陽能模塊,在其中用于將太陽能電池聯(lián)接到聯(lián)接裝置處的聯(lián)接導體在接線盒中在空載二極管的中間連接下通過扁平帶導體相互電連接。扁平帶導體使在基質(zhì)處的待在技術(shù)上簡單地實現(xiàn)的自動化的固定成為可能,其中,例如通過粘接可將扁平帶導體可靠地且安全地與基質(zhì)相連接。
[0056]附圖標記清單 I太陽能模塊
2太陽能電池 3接線盒 4聯(lián)接纜線 5極端子 6空載二極管 7基質(zhì) 8吸收層 9背電極層10半導體層11緩沖層12前電極層13切口14電極區(qū)域15中間層16蓋片17聯(lián)接導體18聯(lián)接部位19第一聯(lián)接裝置
20導線21扁平帶導體22端部截段23絕緣套24聯(lián)接部位25第二聯(lián)接裝置26金屬帶27覆蓋薄膜28薄膜區(qū)域29粘接層30金屬薄膜31絕緣薄膜32模塊邊緣33基質(zhì)邊緣34邊緣密封部35穿孔36匯流條。
【權(quán)利要求】
1.一種太陽能模塊(I),其帶有用于光電地產(chǎn)生能量的大量串聯(lián)的太陽能電池(2),其帶有以下特征: -所述太陽能模塊具有相反極性的兩個電壓端子(+,_),其分別通過聯(lián)接導體(17)被引導到模塊外表面(IV)上, -這兩個聯(lián)接導體(17)分別電氣地聯(lián)接到單獨的聯(lián)接裝置(19)處,其中,每個聯(lián)接裝置(19)位于單獨的聯(lián)接殼體(3)中, -這兩個聯(lián)接殼體(3)分別固定在所述模塊外表面(IV)處, -這兩個聯(lián)接導體(17)在至少一個空載二極管(6)的中間連接下電氣地相互連接, -這兩個聯(lián)接裝置(19)通過布置在這兩個聯(lián)接殼體(3)之間的固定在所述模塊外表面(IV)處的扁平帶導體(21)電氣地相互連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能模塊(I),在其中所述扁平帶導體(21)至少在這兩個聯(lián)接殼體(3)之間被由電絕緣的材料構(gòu)成的套(23)包圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任一項所述的太陽能模塊(I),在其中所述扁平帶導體(21)與所述模塊外表面(IV)粘接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的太陽能模塊(I),在其中所述扁平帶導體(21)被由電絕緣的材料構(gòu)成的固定在所述模塊外表面(IV)處的遮蓋部(27)遮蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽能模塊(I),在其中所述遮蓋部(27)與所述模塊外表面(IV)粘接。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5中任一項`所述的太陽能模塊(1),在其中所述遮蓋部(27)不與所述扁平帶導體(21)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的太陽能模塊(I),在其中所述扁平帶導體(21)與這兩個聯(lián)接導體(17)電氣連接成使得所述扁平帶導體(21)在帶方向上不固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的太陽能模塊(I),在其中所述聯(lián)接裝置(19)分別包括用于所述扁平帶導體(21)的電氣接觸的接觸元件、尤其彈性接觸元件(25)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能模塊(I),在其中所述接觸元件(25)構(gòu)造成在所述聯(lián)接殼體(3)固定在所述模塊外表面(IV)處時自動地達到與所述扁平帶導體(21)電氣接觸。
10.一種用于自動化制造太陽能模塊(I)的方法,所述太陽能模塊帶有用于光電地產(chǎn)生能量的大量串聯(lián)的太陽能電池(2),其中,所述太陽能模塊具有相反極性的兩個電壓端子(+,_),其分別通過聯(lián)接導體(17)被引導到模塊外表面(IV)上,其中,這兩個聯(lián)接導體(17)分別電氣地聯(lián)接到單獨的聯(lián)接裝置(19)處,其中,每個聯(lián)接裝置(19)位于單獨的聯(lián)接殼體(3)中,所述方法具有以下步驟: -將這兩個聯(lián)接殼體(3)分別固定在所述模塊外表面(IV)處, -將這兩個聯(lián)接裝置(19)在空載二極管(6)的中間連接下通過布置在這兩個聯(lián)接殼體(3)之間的扁平帶導體(21)電氣地相互連接,其中,將所述扁平帶導體(21)固定在所述模塊外表面(IV)處。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法,在其中將所述扁平帶導體(21)與所述模塊外表面(IV)粘接。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11中任一項所述的方法,在其中將遮蓋所述扁平帶導體(21)的遮蓋部(27)固定在所述模塊外表面(IV)處。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法,在其中將所述扁平帶導體(21)通過所述遮蓋部(27)固定在所述模塊外表面(IV)處。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法,在其中在所述聯(lián)接殼體(3)固定在所述模塊外表面(IV)處時接觸 元件(25)自動地被帶到與所述扁平帶導體(21)電氣接觸。
【文檔編號】H01L31/048GK103890959SQ201280051190
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月19日
【發(fā)明者】M.德赫, R.加斯, T.哈普, J.B.菲利普, M.拉泰查克, W.施泰特爾, L.福蘭 申請人:法國圣戈班玻璃廠
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