形成光伏电池的方法技术

本发明专利技术涉及光伏电池，其中用于电连接/集电系统中的所有金属部件是充分相似的以避免可能由原电池效应引起的腐蚀。特别地，所有金属部件应该相同或应该具有非常相似的电位。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形成光伏电池的方法
本专利技术总体涉及互连光伏电池和组件，特别地涉及在所述电池或组件的整个使用寿命中保持良好互连性能的改良方法。
技术介绍
光伏电池通常包含将光能转换成电的光活性部分。在这些电池的背面上存在背面电极并且在正面上存在另一个集电系统。这些电池通常通过多个细的互连导线或带串联连接，该互连导线或带将第一个电池的正面与相邻电池的背面接触而形成太阳能电池串。一种常见的互连构型采用扁平导线带，其连接在一个电池的顶部集电系统上，通常在作为沉积在所述电池的顶部电极上的导电栅的部分的汇流线上。扁平导线带然后延伸以接触相邻电池的背面电极。这种构型通常被称为“串-接片(string&tab)”。为了确保所述带保持与正面和背面电极二者的电接触，通常用导电性胶粘剂(ECA)或焊料将所述互连带贴附于相邻电池的正面和背面。这些互连构型普遍用于刚性和柔性光伏电池，例如铜硫属元素化物型电池(例如铜铟镓硒化物、铜铟硒化物、铜铟镓硫化物、铜铟硫化物、铜铟镓硒化物硫化物等等)、非晶硅电池、晶体硅电池、薄膜III-V电池、有机光伏器件、纳米粒子光伏器件、染料敏化太阳能电池和类似的组合。WO2009/097161教导了通过用在相邻电池正面和背面上的导电性胶粘剂粘着的导电接片或带进行电联接的电池串，并进一步教导了衬底的背部可以涂有Mo或Cr/Mo层。WO2009/097161还教导了带的材料的热膨胀系数与衬底的热膨胀系数之差应该小于20％，以避免可能引起故障的膨胀系数失配。用于这类应用的互连带的典型例子包括涂有Sn或Sn/Ag合金的金属带。互连方法的其他例子包括US2009/0266398，US2009/0260675，U.S.7,732,229，US2005/0263179，US2008/0216887，US2009/00025788，US2008/0011350，US7,432,438，US6,936,761，US2007/0251570和US.S.7,022,910。行业中一直在研究改善互连的替代途径。
技术实现思路
本专利技术人已经发现，互连电池串中的电接触在环境暴露之后容易发生电阻增加。专利技术人还发现，这种电阻增加可以通过合理选择互连电池串中使用的金属元件来避免或显著降低。因此，根据第一种实施方式，本专利技术是光伏制品，其包含：可用作光伏电池背面电极的导电衬底，所述衬底正面上的光活性部分，在所述光活性部分的与所述衬底相反侧上的正面集电系统，至少一个具有外表面的第一电连接元件，所述元件与所述衬底的背表面电连接，至少一个具有外表面的第二电连接元件，所述元件与正面集电系统电连接，其中所述衬底的背表面、所述集电系统的顶表面(如果它是金属或金属合金的话)和电连接元件的外表面各由各自电位与其它表面上使用的材料的电位差异不大于0.1V、优选不大于0.05V的材料形成(即用于所述衬底的背表面和所述电连接元件的外表面、以及所述正面集电系统的顶表面(如果其是金属的)各自的材料的电位彼此差异不大于0.1V)。附图说明图1是显示一个光伏电池与相邻光伏电池的代表性电连接的正视图的示意图。图2是显示一个电池与相邻电池的代表性电连接件的横截面示意图。具体实施方式本专利技术要求对本专利技术光伏制品的集电和互连系统的导电部件的表面进行选择以最小化或消除所述系统中的原电池腐蚀可能性。本领域已知的典型太阳能电池的集电和互连系统通常用足够相异的金属设计，使得有利于原电池腐蚀发生。就是说，两种界面材料的标准电位或标准电极电位(本文中称为电位)明显不同，使得原电池腐蚀是有可能的或甚至是有利于原电池腐蚀的。给定材料的标准电极电位是可逆电极在标准条件下相对于标准甘汞电极(SCE)的个体电位的量度。作为例子，光伏组件内晶体硅太阳能电池的电互连最经常是通过将锡涂布的带焊接到含Ag的丝网印刷汇流条上制成的。如上所述，通常薄膜电池的背面电连接由与不锈钢或Mo后接触电接触的Sn涂布的互连带构成。根据公开的电位数据，Mo/Sn或Ag/Sn系统的原电池腐蚀电位可以大于约0.2V并可以在界面处引起原电池腐蚀。因此，如上所述，本专利技术的光伏制品中暴露金属表面所用材料的电位各自与它们被电连接于其上的其他暴露金属表面所用材料的电位相差0.1V，优选0.05V以内。最优选地，所述金属表面用相同的金属或相同的金属合金制成。若干金属和合金的标准电位值可以从若干出处找到，例如CRCHandbookofChemistryandPhysics或ASTMG82-98。在最宽的实施方式中，本专利技术可以是单电池，其背面电极外表面以及所述电连接元件的外表面由电位差为0.1V、优选0.05V或更低的材料制成。优选地，所述正面集电系统也是金属或金属合金，其外表面由电位与所述背面电极的外表面和所述电连接元件的外表面所使用材料的电位相差0.1V、优选0.05V内的材料制成。优选地，所述电连接元件利用导电性胶粘剂与所述背面电极或所述正面集电系统的至少一种相连接。这样的胶粘剂在聚合物基质中包含金属颗粒。选择所述金属颗粒以使得构成其外表面的金属或金属合金具有的电位与其他元件(背面电极表面、电连接元件和任选的正面集电系统)上使用的材料相差0.1V、优选相差0.05V以内。优选地，本专利技术包含至少两个彼此相邻定位的电池，其中与一个电池的正面集电系统联接的电连接元件与相邻电池的背面电极相连接。最优选地，各暴露金属部件中的金属与其他暴露金属部件中使用的金属相同。图1显示了本专利技术的光伏制品的示例性实施方式的正视图，在这个情况中显示了两个相邻的光伏电池11。图2显示了两个互连电池位置处的横截面。每个电池具有背面电极14和正面集电系统，在这个情况中显示为由一系列细导线或用作集电器的导电材料组成的集电栅12，位于正面透明电接触26上(栅12之间的区域)。根据一种方式，正面集电器可延伸超出第一电池的边缘以接触第二个电池的背面。在这种方式中，所述集电系统也充当电池与电池的电连接器。这种方式没有在图1和2中显示。或者，如图1和2中所示，提供单独的电连接元件(本文中也被为互连元件)13，在这种情况中是导电带，来连接第一电池的正面集电系统12与第二电池的背面电极14。在其他实施方式中，所述导电带可以替代细导线或导线网，在每种情况下包含与上述专利技术一致的适当冶金材料或用与上述专利技术一致的适当冶金材料涂布或镀敷。导电粘合元件，例如导电性胶粘剂(ECA)15和16，可用于将互连元件13粘附于所述电池的正面和背面电极。可以添加附加的电池以形成期望长度的串；末端电池具有提供用于使得能够将所述电池连接成更复杂的阵列(由所述串制成的组件形成)或连接到用电系统的电引线(未显示)。所述集电栅12、互连元件13、背面电极14以及导电胶粘剂15和16一起构成所述太阳能电池串或组件的集电和互连系统。所述集电和互连系统的导电部件12-16的表面是电位值差距小于0.1V、优选小于0.05V的金属元件，和最优选是相同的金属或相同的金属合金。在这种方式中，这种互连构型降低或消除了所述部件12-16中使用的相异金属之间的界面处的原电池腐蚀电位。例如，电连接元件和背面电极的背表面可以完全是单一的金属或可以全部用相似的金属镀敷。同样地，如果使用粘合成分，例如焊料或导电性胶粘剂，则应该选择所述焊接材料或本文档来自技高网...

【技术保护点】
光伏制品，其包含：i)光伏电池，其包含a.可用作光伏电池背面电极的导电衬底，b.在所述衬底正面上的光活性部分，c.在所述光活性部分的与所述衬底相反侧上的正面集电系统，ii)至少一个具有外表面的第一电连接元件，所述元件与所述衬底的背表面电连接，iii)至少一个具有外表面的第二电连接元件，所述元件与所述正面集电系统电连接，其中所述衬底的背表面、作为所述正面集电系统的部分的任何金属表面和所述电连接元件的外表面各自由具有与在其他表面上使用的材料的电位相差不超过0.1伏的材料形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.08 US 61/568,1921.光伏制品，其包含：i)第一光伏电池，其包含a.可用作光伏电池背面电极的导电衬底，b.在所述导电衬底正面上的光活性部分，所述光活性部分包含IB-IIIA族硫属元素化物，和c.在所述光活性部分的与所述衬底相反侧上的正面集电系统，ii)至少一个具有外表面的第一电连接元件，所述元件与所述导电衬底的背表面电连接，iii)至少一个具有外表面的第二电连接元件，所述元件与所述正面集电系统电连接，其中所述衬底的背表面、作为所述正面集电系统的部分的任何金属表面和所述电连接元件的外表面各自由具有与在其他表面上使用的材料的电位相差不超过0.1伏的材料形成。2.权利要求1的制品，其中所述正面集电系统包括金属栅。3.权利要求1的制品，其中所述第一和第二电连接元件的至少一个利用导电性胶粘剂与所述背表面或所述正面集电系统的至少一个相连接，所述导电性胶粘剂包含在聚合物基质中的金属颗粒，其中所述金属颗粒的外表面的材料具有与所述其他表面上使用的材料相差不超过0.1伏的电位。4.权利要求1-3任...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·W·德格鲁特，L·A·克拉克，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US