金屬連接器型件、太陽能模塊及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于電連接和互聯(lián)背接觸太陽能電池（1）的金屬連接器型件。本發(fā)明還涉及一種太陽能模塊以及一種用于制造這種太陽能模塊的方法。
【專利說明】金屬連接器型件、太陽能模塊及其制造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于電連接和互聯(lián)(Verschaltung)背接觸太陽能電池(Ruckkontakt-Solarzellen)的金屬連接器型件。本發(fā)明還涉及一種太陽能模塊以及一種用于制造這種太陽能模塊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，將由結(jié)晶硅制成的太陽能電池機械地以及電地連接成更大的光伏系統(tǒng)，所謂的太陽能模塊，其中，所述太陽能電池的尺寸由于通過單晶硅的制造技術(shù)所施加的限制而被限定。在此，用于一太陽能電池的外部接觸的接觸區(qū)域與一相鄰地布置的太陽能電池的接觸區(qū)域連接，并且首先形成由多個太陽能電池組成的串聯(lián)系統(tǒng)，所謂的串。之后，多個串組合并且互聯(lián)成一太陽能模塊，其具有至少一個接線盒，用于在組合成一更大的光伏設(shè)備的情況下進(jìn)行外部聯(lián)接。
[0003]常見的結(jié)晶太陽能電池成為串的電互聯(lián)且有時候一太陽能模塊的電連接常常由帶形的金屬連接器，所謂的帶材(Bjindchen)或帶材(Ribbons)制成,其大多由銅制成并且大多通過釬焊，但有時也借助于一導(dǎo)電的粘接劑與所述太陽能電池的聯(lián)接區(qū)域材料接合地連接。用于所述帶材的材料作為原材料發(fā)貨，并且在所述串或者說太陽能模塊安裝過程中，其根據(jù)幾何形狀配置的給定條件被截短。
[0004]為了使太陽能電池盡可能少地被蒙上陰影，具有很小的寬度但為此盡可能大的高度的連接器是優(yōu)選的，其中，一高的機械的和熱機械的載荷作用到電池上。
[0005]近些年來，出于相同的原因，即為了使對于光電的能量轉(zhuǎn)換起作用的表面最大化，研發(fā)了不同的類型，所謂的背接觸電池，其中，所述聯(lián)接觸頭和在單個電池之間的連接基本上完全布設(shè)在背面。如標(biāo)準(zhǔn)太陽能電池(其也被稱作“H型電池”)，所述太陽能電池的聯(lián)接區(qū)域布置在一種集流管上，其被稱作母線。
[0006]當(dāng)然其特別窄并且僅通過一薄的溝槽與相鄰的極性的領(lǐng)域分開。背面地安裝的金屬電池連接器的寬度同樣通過所述母線的受限的尺寸被限定，從而為了實現(xiàn)所需的電流承載能力必須選擇一比較大的高度。這對于封裝和之后的模塊操作而言是不利的。為了避免短路，所述電池還設(shè)有絕緣層，或者所述母線必須設(shè)計得相應(yīng)更寬，以便在連接時補償機器公差并且能夠?qū)崿F(xiàn)更寬的電池連接器的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]利用本發(fā)明建議一種具有權(quán)利要求1的特征的金屬電池連接器型件，此外，建議一種具有權(quán)利要求10的特征的太陽能模塊以及一種具有權(quán)利要求11的特征的用于制造這種太陽能模塊的方法。本發(fā)明思想的適宜的改進(jìn)方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0008]發(fā)明人有意地同樣避開了使用相對大的高度或厚度的、用于互聯(lián)背接觸太陽能電池的如下方案那樣的電池連接器，這些方案設(shè)置太陽能電池背面的耗費的絕緣，用于避免在母線的邊緣區(qū)域中的短路。本發(fā)明包括這樣的構(gòu)思:代替所述電池的關(guān)鍵區(qū)域的絕緣而設(shè)置電池連接器的局部絕緣。本發(fā)明還包括如下構(gòu)思:該絕緣已經(jīng)在電池連接器的原材料，作為卷材提供的金屬連接器型件的情況下設(shè)置。同時地，如下構(gòu)思屬于本發(fā)明:連接器表面的局部絕緣的該方案能夠用于如此地提高型件寬度，以便使該型件寬度超過對于背接觸太陽能電池的不絕緣背面而言所允許的尺寸。這又能夠在相同的電流承載能力的情況下實現(xiàn)高度的減少或?qū)?高比的提高。
[0009]在本發(fā)明的一種實施方案中設(shè)置:所述金屬連接器型件的橫截面是扁平矩形的并且該矩形的短邊以及長邊的鄰接區(qū)域以絕緣層覆蓋。適宜的還可以是:扁平橢圓的橫截面構(gòu)型或兩側(cè)倒圓的扁平矩形橫截面，分別具有絕緣的側(cè)向邊緣區(qū)域。
[0010]在其它實施方案中設(shè)置:至少一個表面的中央?yún)^(qū)域以在Imm和2mm之間、尤其在
1.2mm和1.5mm之間的范圍中的寬度連續(xù)地或區(qū)段地(abschnittsweise)不具有絕緣層。所述連接器型件的絕緣區(qū)段的具體份額一方面與背接觸電池的常見的母線幾何形狀協(xié)調(diào)地并且另一方面鑒于型件材料的導(dǎo)電能力和所需的電流承載能力和由此獲得的所希望的型件寬度來確定。
[0011 ] 在一種設(shè)計方案中，在發(fā)貨狀態(tài)中，整個型件表面以所述絕緣層遮蓋。在該設(shè)計方案中，在安裝前又將所述絕緣層的中央?yún)^(qū)域去除，以便在那里露出金屬芯的表面并且能夠?qū)崿F(xiàn)與電池接口的電接觸。金屬芯的表面的該裸露可以條帶狀地連續(xù)或也僅區(qū)段地局部進(jìn)行，其中，同樣如使用高能射線那樣可以考慮純機械的技術(shù)并且高能射線特別適合于當(dāng)所述絕緣層僅應(yīng)局部被去除的情況。
[0012]在連接器型件的特殊幾何形狀的設(shè)計方案中，所述型件高度為0.3mm或更少，尤其0.2mm或更少，并且,所述型件寬度處在1.5mm和15mm之間、尤其5mm和1mm之間的范圍中。幾何尺寸的具體確定根據(jù)更上面所說的標(biāo)準(zhǔn)/要求來進(jìn)行，并且本發(fā)明原則上也能夠在這里提到的范圍界限之外實現(xiàn)。
[0013]在實踐中適宜的可使用的材料方面的實施方案中，金屬部件大多由銅或銅合金或鋁或鋁合金來制造。在此情況下，銅或基于銅的合金因為高的導(dǎo)電能力并且鋁或基于鋁的合金因為較低的成本而根據(jù)具體情況是優(yōu)選的?？梢栽O(shè)置:所述金屬部件的至少一個自由表面具有尤其電鍍地產(chǎn)生的銀層。這樣的或類似的(必要時還有基于合金產(chǎn)生的)覆層可以以有利的方式改善可焊性和/或減少在太陽能電池接口上的接觸阻力。
[0014]其它實施方案設(shè)置:所述絕緣層具有一絕緣漆層或合成樹脂層。在此情況下能夠原則上沒有特別限制地使用市場上常見的并且在電子技術(shù)中經(jīng)受過考驗的絕緣漆或合成樹脂。替換于此地或必要時也與絕緣漆覆層或合成樹脂覆層結(jié)合地可以設(shè)置:所述絕緣層具有氧化層或陶瓷層，在鋁連接器型件的情況下例如由電鍍強化的氧化鋁制成。
[0015]方法技術(shù)上原則上地沒有明顯偏離電池連接技術(shù)的公知方法，并且能夠很大程度上使用常見的泰伯-斯金格技術(shù)和設(shè)備(Tabber-Stringer-Technologien und -Anlagen),其中，焊接、粘接或鍵合或還有另外的技術(shù)作為連接技術(shù)是可行的并且具體技術(shù)的選擇與連接器型件的材料(金屬和絕緣層)相關(guān)地進(jìn)行。
[0016]至于所述金屬連接器型件本身的制造，則可以作為卷對卷過程(Rolle-zu-Rolle-Prozess)以部分地浸入到材料中來進(jìn)行，并且由此獲得非常有利的并且適合批量生產(chǎn)的過程。
[0017]通過本發(fā)明可以尤其在沒有昂貴的背面絕緣的情況下制造IBC電池。另一方面，避免了具有比較小的寬度和相對于該寬度比較大的高度的電池連接器的所提到的缺點。所述連接器型件可以同時通過漆層或其它的絕緣層進(jìn)行防腐。通過所述防腐可以尤其在用于導(dǎo)電粘接材料的連接器的情況下減少在表面上的以貴金屬保護(hù)的連接層(在此，首先施加所述絕緣介質(zhì)并且之后例如電鍍地鍍銀)。
[0018]鑒于對于一定的應(yīng)用希望或甚至需要太陽能模塊的光學(xué)上盡可能均勻的外觀，根據(jù)本發(fā)明的連接器型件提供了這樣的可能性:通過與太陽能電池表面的顏色協(xié)調(diào)地適當(dāng)對所述絕緣層上色來獲得巨大的進(jìn)步。這特別好地在完全或近似完全以絕緣層遮蓋連接器型件的情況下實現(xiàn)，即尤其在本發(fā)明的上述的如下設(shè)計方案中，其中，在安裝之前僅露出電池連接器的對于電池接觸無論如何都需要的表面區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面參照示意性附圖根據(jù)實施例詳細(xì)闡釋本發(fā)明。其中:
圖1A至IF在橫截面中示出了根據(jù)本發(fā)明的金屬連接器型件的實施例；
圖2和2A示出了與根據(jù)本發(fā)明的金屬連接器型件接觸的太陽能電池背面的背視圖或其中的一截段視圖；以及
圖3示出了在安裝過程之前在使用狀態(tài)中的示例性金屬連接器型件的立體視圖。
【具體實施方式】
[0020]圖1A至IE作為示意性橫截面視圖示出了的根據(jù)本發(fā)明的金屬連接器型件的幾何形狀配置的例子。這些視圖不能被理解為是按比例尺繪制的，并且在絕緣覆層的寬/高比、側(cè)向伸長和厚度以及其它幾何形狀細(xì)節(jié)方面存在相當(dāng)大的變型可能性。
[0021]圖1A示出了一金屬連接器型件10，其具有在橫截面上呈矩形的金屬芯11 (例如由銅制成)和一絕緣覆層13，該絕緣覆層覆蓋所述矩形的兩個短邊以及長邊的鄰接區(qū)域，但空出所述長邊的中間區(qū)域。
[0022]圖1B作為略微改型的實施方案示出了一金屬連接器型件10’，具有以如圖1A中那樣的相同實施方式的金屬芯11，但所述金屬連接器型件具有一絕緣覆層，所述覆層完全遮蓋所述矩形的兩個短邊和一個長邊并且僅在剩余的長邊的中間區(qū)域中空出所述金屬芯11的表面。
[0023]圖1C作為其它改型的實施方案繪制了一金屬連接器型件10’’，其具有一相應(yīng)于前面的實施方案的金屬芯11和一完全圍住該金屬芯的絕緣覆層13’’。在該圖中以箭頭LI象征性地表示一第一激光射線并且以虛線箭頭L2象征性地表示一可選的第二激光射線。這應(yīng)當(dāng)示出了:通過激光切除能夠使一個或兩個型件表面的中間區(qū)域不具有閉合的絕緣層并且由此能夠被準(zhǔn)備用于太陽能電池的接觸。
[0024]圖1D示出了另一金屬連接器型件10’ ’ ’，其在所述金屬芯11上具有特別薄的絕緣層(例如一氧化層)13’ ’ ’，該氧化層在型件橫截面的長邊之一的中央?yún)^(qū)域中省去。在那里，例如以電鍍方法為了改善所述連接器型件的可焊性而施加一金屬覆層15。
[0025]圖1E示出了另一金屬連接器型件20，其具有一扁平的橢圓形金屬芯21和一局部的絕緣覆層23，所述絕緣覆層遮蓋所述金屬芯的兩個邊緣區(qū)域，但是其空出所述金屬芯的中央?yún)^(qū)域。[0026]圖1F示出了另一金屬連接器型件20’，其具有一基本上矩形的、但在兩個棱邊上半圓形倒圓的金屬芯21’。在這里也設(shè)置有在兩個邊緣區(qū)域上，即所述型件橫截面的半圓形區(qū)段上的一絕緣覆層23’，而兩個型件表面的中間區(qū)域不具有絕緣覆層。在這里，取而代之(在兩側(cè))設(shè)置有一減小接觸阻力的覆層25，該覆層例如能夠通過能高導(dǎo)電性的薄的金屬帶材到較厚的金屬芯21’上的滾動(Aufwalzen)來形成。
[0027]圖2和圖2A草圖式地示出了背接觸太陽能電池I的背視圖，其具有被施加的、如圖1B中所示那樣的連接器型件30，或示出了其中的一放大的截斷A。在這里所使用的連接器型件30在圖3中在立體圖中單獨示出:涉及以一基本上閉合的絕緣層33包套的連接器，其具有一具有矩形橫截面的金屬芯31，其中，僅局部地在兩個型件表面之一的中央?yún)^(qū)段中去除所述絕緣，從而使得在那里裸露出金屬接觸點31a。在圖2A中示出了一處在電池連接件30之下的母線11的一區(qū)段，并且能夠識別出，所述接觸點31a的寬度相應(yīng)于所述母線11的寬度。因為除了接觸點之外，所述連接器的所有表面都是絕緣的，所以可靠地阻止了短路，并且所述連接器表面同時是防腐蝕的。
[0028]在本領(lǐng)域技術(shù)人員行為的范疇內(nèi)獲得在這里僅示例性描述的方法和裝置的其它設(shè)計方案和實施方式。
【權(quán)利要求】
1.金屬連接器型件(?ο;10’ ；10’’ ；10’’’ ；20;20’ ；30)，用于電連接和互聯(lián)背接觸太陽能電池(I)，尤其形成一太陽能電池串， 其中，所述金屬連接器型件具有一型件寬度和一型件高度并且所述型件寬度至少為所述型件高度的四倍，并且至少兩個側(cè)向的邊緣區(qū)域以一絕緣層(13 ;13’ ；13’’ ；13’’’ ；23；23’ ；33)遮蓋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬連接器型件(10;10’ ；10’’ ；10’’’ ；30)， 其中，橫截面是扁平矩形的并且所述矩形的短邊以及長邊的鄰接區(qū)域以絕緣層覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的金屬連接器型件， 其中，至少一個表面的中央?yún)^(qū)域以Imm和2mm之間、尤其1.2mm和1.5mm之間的范圍中的寬度連續(xù)地或區(qū)段地不具有絕緣層。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬連接器型件(10’’；30)，其中，在發(fā)貨狀態(tài)中，整個型件表面以所述絕緣層(13’’ ；33)遮蓋。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬連接器型件，其中，所述型件高度為0.3mm或更少，尤其0.2mm或更少，并且,所述型件寬度處在1.5 mm和15mm之間、尤其5mm和1mm之間的范圍中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬連接器型件，其中，金屬部件(11;21 ;21’ ；31)大多由銅或銅合金或鋁或鋁合金制成。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬連接器型件(10’’’；20’)， 其中，所述金屬部件(11 ;21’ )的至少一個自由表面具有一導(dǎo)電層(15 ;25)，尤其是電鍍地產(chǎn)生的導(dǎo)電層。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬連接器型件(10;10’ ;10，，;20;20，;30)， 其中，所述絕緣層(13 ;13’ ；13’’ ；23;23’ ；33)具有一絕緣漆層或合成樹脂層。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬連接器型件(10’’’)，其中，所述絕緣層(13’’’)具有一氧化層或陶瓷層。
10.太陽能模塊，其由多個借助于金屬電池連接器互聯(lián)成串的背面接觸電池(I)構(gòu)成，其中，所述金屬電池連接器由根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的金屬連接器型件(10 ；10’ ；10’’ ；10’’’ ；20;20’ ；30)形成，其中，每個金屬電池連接器的不具有絕緣層的表面區(qū)段(31a)分別機械地和電地與所述太陽能電池的一聯(lián)接區(qū)域，尤其母線(11)連接。
11.用于制造根據(jù)權(quán)利要求10所述的太陽能模塊的方法，其中，提供了金屬電池連接器(10’’’ ；30)，它們的整個型件表面以一絕緣層遮蓋，并且所述絕緣層(13’’’ ；33)在與所述太陽能電池的對應(yīng)的聯(lián)接觸點機械地和電地連接之前在至少一個型件表面的中央?yún)^(qū)域中至少區(qū)段地被去除。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法， 其中，所述絕緣層在所述中央?yún)^(qū)域中的去除利用高能射線，尤其通過激光切除來實施。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法， 其中，所述絕緣層僅在所述中央?yún)^(qū)域的預(yù)先確定的區(qū)段中被局部去除。
【文檔編號】H01L31/18GK104037241SQ201410075910
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】H-J.克羅科青斯基, H.倫格, P.策雷爾, A.普里斯納 申請人:羅伯特·博世有限公司