光伏互连系统、装置和方法制造方法及图纸

光伏模块可以包括多个柔性薄膜光伏电池，其通过具有嵌入式导线网格图案的基本透明顶片串联地电连接。提供制造包括集成式多电池互连的光伏模块的方法，该方法包括使用折叠导电带和介质带串行连接共享背片的电池。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏互连系统、装置和方法相关申请的交叉引用本申请要求在2013年1月28日提交的美国临时专利申请序列号61/757636的优先权，其通过引用并入本文。本申请还通过引用并入下列美国专利、美国出版物和外国申请的全部内容：5681402、5759291、4574160、4617420、4888061、4652693、5391235、6803513、5457057、5181968、7276724、5547516、5735966、6239352、6310281、6372538、6414235、6459032、6690041、7194197、7507903、7635810、7732243、7851700、7868249、7898053、7898054、7989692、7989063、8062922、20100147356、20120000510、20120000502、20120006378、20030121228A1、20030127128A1、20040069340、20050176270、20060032752、20060174930、20060180195、20080011350、20080227236、20080257399、20080314433、20090107538、20090111206、20090145551、20090169722、20090163374、20090223552、20090293941、20100108118、20100193367、20100218824、20100224230、20100229942、20100269902、20110056537、20110067754、20110070678、2012000052、20130269748、12/482699、WO2005077062和WO2009006230。
本申请涉及，但不限于光伏互连系统、装置和方法。引言光伏领域主要涉及将太阳光直接转换为直流电的多层材料。这种转换的基本机理是安东尼·亨利·贝克勒尔(Antoine-CesarBecquerel)在1839年首先观察到的光伏效应，并由爱因斯坦在1905年在其被授予诺贝尔物理学奖的开创性科学论文中首先正确描述。在美国，光伏(PV)器件一般称为太阳能电池或光伏电池。太阳能电池通常构造成p型和n型半导体的配合夹层结构，其中，n型半导体材料(在夹层结构的一“面”上)表现出过量电子，以及p型半导体材料(在夹层结构的另一“面”上)表现出过量空穴，每个空穴表示缺乏电子。靠近两种材料之间的p-n结，来自n型层的价电子移到p型层中的相邻空穴中，在太阳能电池中形成小电失衡。这在形成电子p-n结的冶金结附近产生电场。当入射光子将电池中的电子激发到导电带中时，所激发电子从半导体的原子变成游离的，从而形成自由电子/空穴对。因为如上所述，p-n结在所述结附近形成电场，以这种方式靠近所述结形成的电子/空穴对倾向于脱离并离开所述结，其中，电子移向所述结的n型面上的电极，空穴移向p型面上的电极。这在电池中形成总体电荷不平衡，使得如果在电池的两面之间设置外部导电路径，电子将沿着该外部路径从n型面移回到p型面，从而形成电流。在实践中，电子可以通过覆盖n型面的表面的一部分的导电网格从该表面或接近该表面收集，同时仍然允许入射光子充分进入电池。当包含适当定位的电触点并且电池(或一系列电池)并入闭合的电路时，此类光伏结构形成工作的光伏器件。作为独立的器件，单一的常规太阳能电池不足以给大多数应用供电。结果，太阳能电池通常通过前面的一个电池连接到后面的另一个电池布置成光伏模块或“串”，从而将各个电池的电压电串联在一起。通常，相当数量的电池串联连接以实现有用的电压。随后，所得直流电流可以通过逆变器馈送，其中，直流电流在该逆变器变换为适当频率的交流电流，该频率经选择以匹配由常规电网供应的交流电流的频率。在美国，这个频率是60赫兹(Hz)，，以及大多数其他国家提供50Hz或60Hz的交流电流。已经开发出来商用的一种特殊类型的太阳能电池是一种“薄膜”光伏电池。与其他类型的光伏电池诸如晶体硅光伏电池相比，薄膜光伏电池需要更少的吸光半导体材料以形成工作电池，并因此可以降低处理成本。通过采用先前开发的用于电极层的沉积技术，薄膜类光伏电池也提供降低的成本，其中，在所述沉积技术中，类似材料广泛用在薄膜行业的保护、装饰和功能涂层。低成本商用薄膜产品的常见示例包括在聚合物类食品包装上的防水涂层、建筑玻璃上的装饰涂层、住宅和商用玻璃上的低辐射热控涂层以及眼镜上的防刮伤防反光涂层。采用或更改已在这些其他领域中开发的技术允许降低光伏电池薄膜沉积技术的开发成本。而且，薄膜电池的效率接近20％，这比得上或超过最高效的结晶电池的效率。具体地，半导体材料铜铟镓硒(CIGS)是稳定的，具有低毒性，并且真正是薄膜，工作光伏电池需要的厚度小于两微米。结果，到目前为止，似乎证明CIGS最有可能具有高性能是低成本的薄膜光伏产品，并因此渗透到大容量发电市场。用于薄膜光伏技术的其他半导体变体包括铜铟硒、铜铟硫、硒化铜铟铝和碲化镉。某些薄膜PV材料可以沉积在刚性玻璃基板或柔性基板上。玻璃基板是相对便宜的，通常具有与CIGS或其他吸收层相对接近匹配的热膨胀系数，并允许使用真空沉积系统。不过，当比较可用于沉积过程期间的技术选项时，刚性基板在处理过程中有各种缺点，诸如处理设备和材料存储需要相当大的地面空间，将玻璃均匀加热升温到或接近玻璃退火温度的昂贵和专用设备，基板断裂导致合格率损失的高可能性，以及加热玻璃的更高热容量所产生的更高电力成本。此外，由于玻璃的重量和断裂特性，刚性基板需要增加的运输成本。结果，使用玻璃基板用于薄膜的沉积可能不是多层功能性薄膜材料诸如光伏材料的低成本、大容量、高产出、商业制造的最佳选择。相反，薄型柔性基板的卷对卷处理允许使用紧凑、不怎么昂贵的真空系统和已经开发用于其他薄膜行业的非专用设备。基于薄的柔性基板材料的光伏电池也表现出对快速加热和冷却以及大的热梯度的相对高耐受性(在处理过程中产生低可能性的断裂或失效)，需要相对低的运输成本，并且比基于刚性基板的电池表现出更容易安装。可以在例如由Wendt等人在美国专利号6310281、6372538和7194197和Britt等人在美国专利号8062922中发现关于适合用于本专利技术所公开的方法和设备的一类薄膜光伏电池的组成和制造的另外细节，上述全部专利通过引用并入本文。如先前所指出的，相当数量的PV电池往往串联连接以实现有用的电压，并因此实现预期的电输出。此类构造往往称为光伏电池“串”。由于晶体基板和柔性薄膜基板的不同特性，薄膜电池比晶体电池可能构造出电池之间的不同电串联连接，以及形成薄膜电池之间的可靠串联连接构成了几个挑战。例如，在薄膜电池上直接焊接(用于连接晶体太阳能电池的传统技术)将电池的光伏涂层暴露给破坏性的温度，并且通常用于形成薄膜电池上的收集网格的有机类银油墨可能在任何情况下不允许普通焊接材料的强粘合。因此，光伏电池往往用独立导线PV或用导电性胶粘剂(ECA)附接到电池的导电片而不是焊接来连接。不过，即使当独立导线或导电片用于形成电池件连接时，在导线或导电片跨接在电池边缘上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造光伏模块的方法，包括：向导电基板应用光敏组合物以产生包括第一电池区域和第二电池区域的柔性光伏材料的连续片；穿过所述光敏组合物划线，以电隔离布置在所述导电基板的顶面上的一个或多个互连区域和环绕所述一个或多个互连区域的光敏组合物；将所述光伏材料切割为分别对应于所述第一电池区域和所述第二电池区域的第一离散光伏电池和第二离散光伏电池，每个电池区域包括布置在导电背片的顶面上的光敏组合物，其中，每个导电背片是所述导电基板的一部分，并且所述第一电池区域包括所述一个或多个互连区域的第一互连区域；制备包括布置在介质条上的导电条的互连带；向所述第一电池区域应用所述互连带，使得所述导电条接触所述第一互连区域；通过所述第一互连区域将所述导电条电连接到所述第一电池区域的导电背片的顶面；将所述互连带折叠到折叠位置，所述折叠位置对应于围绕所述介质条缠绕的导电条；制备包括嵌入式导线图案的透光前片；以及通过将所述导线图案放置为与所述第二离散电池的光敏组合物电接触和与电连接到所述第一离散电池的导电背片的顶面的导电条电接触，来电互连所述第一离散电池和所述第二离散电池。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.28 US 61/757,6361.一种制造光伏模块的方法，包括：向导电基板应用光敏组合物以产生包括第一电池区域和第二电池区域的柔性光伏材料的连续片；穿过所述光敏组合物划线，以电隔离布置在所述导电基板的顶面上的一个或多个互连区域和环绕所述一个或多个互连区域的光敏组合物，使得每个互连区域包括所述光敏组合物的对应的隔离部分；将所述光伏材料切割为分别对应于所述第一电池区域和所述第二电池区域的第一离散光伏电池和第二离散光伏电池，每个电池区域包括布置在导电背片的顶面上的光敏组合物，其中，每个导电背片是所述导电基板的一部分，并且所述第一电池区域包括所述一个或多个互连区域的第一互连区域；制备包括布置在介质条上的导电条的互连带；向所述第一电池区域应用所述互连带，使得所述导电条接触所述第一互连区域；通过所述第一互连区域的光敏组合物的隔离部分将所述导电条电连接到所述第一电池区域的导电背片的顶面；将所述互连带折叠到折叠位置，所述折叠位置对应于围绕所述介质条缠绕的导电条；制备包括嵌入式导线图案的透光前片；以及通过将所述导线图案放置为与所述第二离散光伏电池的光敏组合物电接触和与电连接到所述第一离散光伏电池的导电背片的顶面的导电条电接触，来电互连所述第一离散光伏电池和所述第二离散光伏电池。2.根据权利要求1所述的方法，其中，向所述第一电池区域应用所述互连带涉及向所述第一互连区域应用所述导电条的第一导电指，并且向包含在所述第一电池区域中的一个或多个互连区域中的第二互连区域应用所述导电条的第二导电指，所述导电条包括汇流排，所述第一导电指和所述第二导电指从所述汇流排延伸，并且其中，折叠所述互连带涉及将所述汇流排放置在所述第一互连区域和所述第二互连区域之间的光敏组合物上面。3.根据权利要求2所述的方法，其中，放置所述汇流排涉及在所述第一互连区域和所述第二互连区域之间将所述介质条夹在所述汇流排与所述光敏组合物之间。4.根据权利要求3所述的方法，还包括通过包含在所述介质条中的粘合剂将所述互连带保持在所述折叠位置。5.根据权利要求4所述的方法，其中，向所述第一电池区域应用所述互连带涉及将所述介质条的粘合剂粘合到在所述第一互连区域和所述第二互连区域之间的光敏材料。6.根据权利要求5所述的方法，其中，将所述粘合剂粘合到所述光敏材料涉及实质上填充一个或多个划线，所述一个或多个划线将所述第一互连区域和所述第二互连区域与在所述第一互连区域和所述第二互连区域之间的光敏材料电隔离。7.根据权利要求1所述的方法，其中，制备所述透光前片包括制备布置在透光基板的底面上的透光粘合层，所述导线图案具有在正交于所述透光基板的底面的方向上的厚度，所述导线图案的所述厚度的大部分嵌入在所述透光粘合层中。8.一种制造光伏模块的方法，包括：将包括第一电池区域和第二电池区域的柔性光伏材料的连续片切割为分别对应于所述第一电池区域和所述第二电池区域的第一离散光伏电池和第二离散光伏电池，每个电池区域包括布置在导电基板的顶面上的光敏组合物；通过从所述第一电池区域的导电基板的顶面去除光敏组合物，以电隔离第一互连区域和布置在所述第一互连区域外面的所述第一电池区域的光敏组合物，来在所述第一电池区域上形成所述第一互连区域，使得所述第一互连区域包括所述光敏组合物的隔离部分；制备包括导电条和介质条的互连条，所述导电条具有顶面和底面，所述介质条布置在所述导电条的顶面上；向所述第一互连区域应用所述导电条的底面的一部分；通过所述第一互连区域的光敏组合物的隔离部分将所述导电条电连接到所述第一电池区域的导电基板的顶面；贯穿所述介质条以暴露所述导电条的顶面的一部分；制备透光前片，所述透光前片包括嵌入式导线网格；以及通过将所述嵌入式导线网格放置成与所述导电条的顶面的一部分电接触和与所述第二离散光伏电池的光敏组合物电接触，来串联地电互连所述第一离散光伏电池和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里·S·布里特，斯科特·维德曼，
申请(专利权)人：汉能高科技电力香港有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81