包括导电带的太阳能电池和模块以及制造和使用该太阳能电池和模块的方法技术

本公开的发明专利技术人认识到消除或减少太阳能电池和太阳能模块的前表面和/或后表面上的银膏和/或银母线将有利地降低太阳能电池和/或太阳能模块的总成本。本公开的发明专利技术人认识到通过利用包括导电金属箔和非导电粘合剂的可焊接带来替换银母线可消除太阳能电池或太阳能模块的前表面和后表面上的银膏，或减少银膏的量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括导电带的太阳能电池和模块以及制造和使用该太阳能电池和模块的方法优先权申请的交叉引用本申请要求提交于2013年3月22日的美国临时申请61/804,359、提交于2013年10月20日的美国临时申请61/893,251以及提交于2013年10月21日的美国临时申请61/893,634的优先权。所有三个临时申请以引用方式并入本文。
本公开一般涉及电荷收集带以及制造和使用电荷收集带的方法。本公开一般还涉及包括电荷收集带的晶硅太阳能电池和模块，以及制造和使用这些电池和模块的方法。
技术介绍
可再生能源是来源于可补充的自然资源诸如阳光、风、雨、潮汐和地热的能源。随着技术的进步和全球人口的增长，对可再生能源的需求大幅提高。如今，尽管化石燃料提供了绝大部分的能量消耗，但这些燃料是不可再生的。对这些化石燃料的全球性依赖不仅带来关于其耗尽的担忧，还带来对于燃烧这些燃料所致的排放相关联的环境的担忧。为此，世界各国一直都在倡导对大规模和小规模可再生能源的开发。当今前景很好的能源资源之一为阳光。目前全世界有数百万的家庭从太阳能发电获得电力。对太阳能电力不断增长的需求已伴随着对能够满足这些应用的要求的装置和材料的不断增长的需求。太阳能电池和光伏模块是太阳能发电的迅速增长的部分。光伏模块将太阳发射的能量转变成电力。许多光伏模块在正侧(即，面向太阳)上具有透明材料(例如，一片玻璃)。阳光穿过透明材料并入射到太阳能电池上。阳光中的光子由太阳能电池中的一种或多种半导体材料(例如，多晶硅或单晶硅)吸收。当光子被吸收时，电子从它们的原子碰撞脱离，从而产生电位差。电子通过扩散从高电子集中区域(结的n型侧)移动到低电子集中区域(结的p型侧)，从而导致电流流过半导体材料。光伏模块的后表面通常包括充当结的优异p型侧的导电铝材料(例如，焙烧浆料)。图1A、图1B和图1C中示意性地示出了一个示例性光伏电池。图1A和图1B分别是光伏电池100的顶部和底部示意图。图1C是在栅格线122之间截取并平行于栅格线122的光伏电池100的剖视图。光伏电池100包括在半导体125的前主表面120上的母线110a以及在半导体125的后主表面130上的母线110b。母线110a和110b是将一个或多个太阳能电池收集的直流电传导至太阳能逆变器的高导电金属(通常为银)的薄条，该太阳能逆变器将直流电转变成可用的交流电。银母线110a和110b是可焊接的。后主表面130也包括金属化层或涂层135(通常为铝)，其位于后主表面130的不包括母线110b的部分上。金属化层或涂层135形成半导体结的p型侧。因为单个太阳能电池仅可产生有限量的电力，所以太阳能电池通常聚集在一起并作为光伏模块出售。光伏模块(也称为太阳能模块、光伏模块、太阳能电池板或光伏电池板)是包括多个光伏电池的封装的、连接的组件。图2是在图1A-图1C中大体示出的类型的连接在一起的两个光伏电池的示意性剖视图。图2的横截面是沿一组对准的母线110a和110b的长度截取的。在图2中，两个直接相邻的太阳能电池(第一太阳能电池150和第二太阳能电池155)由串接条带160连接。串接条带160的一部分(例如，端部)在第一太阳能电池150的前主表面120上直接焊接到母线110a。在本文中未示出的一些实施例中，串接条带160直接焊接到第一太阳能电池150的前主表面120。串接条带160的第二部分(例如，端部)在第二太阳能电池155的后主表面130上焊接到母线110b。因为后主表面130上的金属化涂层135是不可焊接的，所以串接条带160不可直接焊接到后主表面130。银是非常昂贵的。事实上，银母线占c-Si太阳能电池的总材料成本的显著百分比。减少太阳能模块成本是近年来成本减少和太阳能相关技术革新领域的主要目标中的一个。
技术实现思路
本公开的专利技术人认识到消除或减少太阳能电池和太阳能模块上的前银母线和后银母线将有利地降低太阳能电池和/或太阳能模块的总成本。通过消除太阳能电池上的前银母线和后银母线，太阳能电池的前侧上的细栅格线(或指状物)是在太阳能电池上利用昂贵银膏的仅剩余的结构。本公开的专利技术人认识到可通过用包括导电金属箔和非导电粘合剂的可焊接带替换前表面和后表面上的银母线来消除或减少太阳能电池或太阳能模块的前表面和后表面上的银母线(或银膏)。该类型的导电箔还从未用于该目的。本公开的专利技术人认识到包括导电金属箔和非导电粘合剂的带材可被施加到太阳能电池或太阳能模块的前表面和后表面，以提供串接条带可焊接到的导电表面。更具体地，本公开的一些实施例涉及用于光伏太阳能电池的带材，该光伏太阳能电池包括母线、包括导电金属层的后表面，和前表面，该带材包括：导电金属箔；以及非导电粘合剂；其中带材的至少一部分与光伏太阳能电池的前表面或后表面或两者相邻。本公开的一些实施例涉及一种将带材施加到光伏太阳能电池的方法，所述方法包括：(1)获得带材，该带材包括导电金属箔和非导电粘合剂；(2)将带材施加到光伏太阳能电池的前表面或后表面或两者，其中在背表面上的带材处于与在前表面上的带材相同的相对位置，使得前侧带材和背侧带材均可由串接条带接合在一起；以及(3)热压所述带材和光伏太阳能电池。本公开的一些实施例涉及一种包括多个光伏太阳能电池的光伏模块，所述多个光伏太阳能电池中的至少一些包括透明前表面、至少一条母线、包括导电金属层的后表面，以及前表面。光伏模块还包括：与光伏太阳能电池中的一个或多个的前表面和后表面相邻的可焊接带，其中在背表面上的带材处于与在前表面上的带材相同的相对位置，使得前侧带材和背侧带材可由串接条带接合在一起，其中所述带材包括导电金属箔和非导电粘合剂。在一些实施例中，光伏太阳能电池的后表面包括孔，并且其中非导电粘合剂中的至少一些进入所述孔并且使得导电金属箔能够建立到光伏太阳能电池的持久电接触。在一些实施例中，非导电粘合剂在热压期间进入所述孔。在一些实施例中，带材是压印的。在一些实施例中，带材不是压印的。在一些实施例中，导电金属层包含以下中的至少一种：铜、铝、锡、铁、镍、银、金、铅、锌、钴、铬、钛等等。在一些实施例中，带材为可焊接的。在一些实施例中，非导电粘合剂为热固性粘合剂。在一些实施例中，非导电粘合剂为发粘的。在一些实施例中，当带材与光伏太阳能电池相邻时，带材与至少一条母线基本上竖直对准。在一些实施例中，非导电粘合剂包含环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、氰酸酯、酚醛树脂、马来酰亚胺树脂、苯氧基树脂等等。本公开的一些实施例涉及如本文所描述的带材。本公开的一些实施例涉及如本文所描述的太阳能电池。本公开的一些实施例涉及如本文所描述的光伏模块。附图说明结合附图，参考对本公开的各种实施例的以下详细说明，可更全面地理解本公开，其中：图1A-图1C是一个示例性现有技术光伏太阳能电池构造的示意图。图1A和图1B分别是现有技术光伏太阳能电池构造的顶部和底部示意图。图1C是在栅格线之间截取并平行于栅格线的图1A和图1B的光伏太阳能电池的剖视图。图2是沿一组母线110a和110b的长度截取的图1A-图1C中大体示出的类型的两个连接的光伏电池的示意性剖视图。图3A-图3C是符合本文中的教导内容的一个示例性光伏太阳能电池构造的示意图。图3A和图3B分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种母线带，包括：导电金属箔；和非导电热固性粘合剂；其中所述带材是可焊接的，并且其中所述带材能够粘附到多孔不可焊接铝表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.03.22 US 61/804,359;2013.10.20 US 61/893,251;1.一种包括两个或更多个光伏太阳能电池的光伏太阳能模块，其中所述光伏太阳能电池中的至少一些包括：包括前表面和背表面的硅圆片，与所述硅圆片的背表面相邻的多孔不可焊接铝表面，至少一条前侧母线，以及至少一个母线带，其中所述母线带包括：导电金属箔；和非导电热固性粘合剂；其中所述母线带是可焊接的，其中所述至少一个母线带经由所述非导电热固性粘合剂粘结到与所述硅圆片的背表面相邻的所述多孔不可焊接铝表面，并且其中至少第一光伏太阳能电池经由至少一个接片条带串联电连接到第二光伏太阳能电池，其中所述至少一个接片条带的一端部已被焊接到所述第一光伏太阳能电池的至少一条前侧母线，并且所述接片条带的另一端部已被焊接到所述第二光伏太阳能电池的至少一个背侧母线带。2.根据权利要求1所述的光伏太阳能模块，其中所述母线带为压印的。3.根据权利要求1或2所述的光伏太阳能模块，其中所述不可焊接铝表面是光伏太阳能电池的后铝表面。4.根据权利要求1或2所述的光伏太阳能模块，其中所述金属箔包含选自以下中的一种或多种金属：铜、铝、锡、铁、镍、银、金、铅、锌、钴、铬、钛、以及它们的混合物。5.根据权利要求1或2所述的光伏太阳能模块，其中所述金属箔包含铜。6.根据权利要求1或2所述的光伏太阳能模块，其中所述金属箔还包含锌。7.根据权利要求1或2所述的光伏太阳能模块，其中所述非导电粘合剂包括以下中的至少一种：环氧树脂、丙烯酸类树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚酰胺、氰酸酯、酚醛树脂、马来酰亚胺树脂、苯氧基树脂、以及它们的混合物。8.根据权利要求3所述的光伏太阳能模块，其中当所述母线带被施加到光伏电池的所述后铝表面时，所述光伏电池能够在电连接的电阻增加小于5％的情况下耐受至少200次-40℃至90℃的热循环和在85℃/85％相对湿度测试中至少1000小时的湿热。9.根据权利要求3所述的光伏太阳能模块，其中当所述母线带被施加到光...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·T·罗托，G·L·布鲁伊姆，M·J·沃塔瓦，毛国平，M·K·内斯特加德，D·V·马哈尼，T·A·斯托罗兹，D·萨尔尼科夫，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US