薄膜光伏模块制造技术

本发明专利技术公开具有多个薄膜光伏电池(2)的光伏模块。每一薄膜光伏电池(2)具有提供于透明衬底(11)上的透明电极(12)、定位于所述透明电极(12)上的太阳能电池堆叠(13)以及定位于所述太阳能电池堆叠(13)上的顶部电极(14)。提供多个并联连接的PV电池单元(3)，每一PV电池单元(3)包括一串串联连接的PV电池(2)。在单个顶部互连层中存在正连接部分(6、20a)和负连接部分(5、20b)，从而提供所述并联连接的PV电池单元(3)的并联连接电路。在不同于所述单个顶部互连层的层中存在至少一个交叉连接构件(9a、9b)，其在所述负连接部分(5、20b)中和/或在所述正连接部分(6、20a)中提供电连接。

Thin Film Photovoltaic Module

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】薄膜光伏模块
本专利技术涉及包括定位于透明衬底上的多个薄膜光伏(PV)电池的光伏模块，每一薄膜(PV)电池包括提供于透明衬底上的透明电极、定位于透明电极上的太阳能电池堆叠，以及定位于太阳能电池堆叠上的顶部电极。
技术介绍
国际专利公开案W02014/188092公开具有通过透明区分开的多个有源光伏区的薄膜半透明光伏单电池。光伏区由布置于透明衬底上的薄膜堆叠形成，所述堆叠具有透明电极、吸收体层和金属电极。欧洲专利公开案公开一种薄膜太阳能电池，其具有衬底和电池模块，所述电池模块具有具恒定宽度的三个或更多个电池串。每一电池串具有多个串联连接的太阳能电池并且以并联连接提供于衬底上。太阳能电池具有前表面电极、光电转换层和后表面电极。另外，每一电池串具有将第一太阳能电池的前表面电极电连接到第二太阳能电池的后表面电极的接触线。
技术实现思路
本专利技术旨在提供对提供在光伏模块的形状、设计和使用上具有高度灵活性的薄膜光伏模块的解决方案。根据本专利技术，提供如上文定义的光伏模块，其中提供多个并联连接的光伏电池单元，每一光伏电池单元包括一串串联连接的光伏电池，所述光伏模块另外包括单个顶部互连层中的正连接部分和负连接部分，以及不同于所述单个顶部互连层的层中的至少一个交叉连接构件，所述正连接部分和负连接部分提供所述并联连接的光伏电池单元的并联连接电路，所述至少一个交叉连接构件在所述负连接部分中和/或在所述正连接部分提供电连接。通过本专利技术实施方案，有可能在不改变PV模块的基本参数的情况下将光伏模块(还在下文进一步指示为PV模块)设计或切割成任何大小。PV模块的PV电池单元处于并联电路构形中，因此，即使在移除(或在制造过程期间省略)PV电池单元中的一或多个的情况下仍提供固定的PV模块电压。则所提供的电流与PV模块面积线性相关。在‘全’PV模块处于操作中，并且遮蔽PV模块的部分的情况下也是如此。附图说明下文将参考附图更详细地论述本专利技术，在附图中：图1A示出根据示例性现有技术实施的PV模块的示意性视图，且图1B和1C示出两种类型的薄膜PV电池的横截面视图；图2示出根据本专利技术的第一实施方案的具有多个交叉连接构件的PV模块的示意性视图；图3示出根据本专利技术的第二实施方案的的示意性视图；图4A-D示出图3的PV模块中的交叉连接构件的横截面视图；图5示出在图3中示出的PV模块的替代性实施方案的示意性视图；图6示出本专利技术PV模块的又一实施方案的示意性视图；图7A和7B示出在图6的实施方案中所应用的交叉连接构件的横截面视图；图8示出用于PV模块的PV电池单元的另一实施方案的示意性视图；图9A-C示出在图8中示出的PV电池单元的三个横截面视图；和图10A和10B示出根据本专利技术的又一实施方案的单个PV电池单元以及PV电池单元的组合的俯视图。具体实施方式本专利技术涉及采用薄膜PV电池2的光伏(PV)模块。PV模块例如从透明衬底11开始构造，在所述透明衬底11上制造多个PV电池单元3，每一PV电池单元3包括多个PV电池2。可使用PV模块的互连或金属化层使PV电池单元3互连(例如在并联电路配置中)。本专利技术实施方案提供用于此类PV模块的替代性互连设计，这使以下成为可能：将PV模块切割成若干片，并且取出具有相同的基本规格(例如输出电压)的数个工件作为原始件。此类PV模块通常通过以下步骤制造：通常在整个PV模块表面上方，使用适当的成层技术例如沉积、印刷、涂布等和另一工艺技术例如蚀刻或机械处理，形成不同材料的(图案化)层。本专利技术实施方案提供用于此类基于薄膜的PV模块的替代性互连设计，这使以下成为可能：将PV模块切割成若干片，并且取出具有相同的基本规格(例如输出电压)的数个工件作为原始件。在图1A的视图中示意性地示出现有技术PV模块。此PV模块1包括多个PV电池单元3，其中每一PV电池单元3具有成串地串联连接的多个光伏电池2(如所示的单元3具有9x9PV电池2)。每一PV电池单元3通常在PV电池单元3的背侧(即与透明衬底2相对)具有一个正输出端8和一个负输出端7。所有PV电池单元3的正输出端8经由正连接部分6(例如使用正导电指6所示)连接到正模块端1a，且所有PV电池单元3的负输出端7经由负连接部分5(又例如使用负导电指5所示)连接到负模块端1b。正连接部分6与负连接部分5形成叉指型图案。应注意，正导电指6与负导电指5可布置为薄膜PV模块1的单个层中的较宽电流路径，并且可使PV电池单元3部分或完全重叠。当需要例如通过例如图1A中的线17和18所指示从PV模块1取走三个PV电池单元3来更改PV模块1的形状时，出现问题。此类修改将切断到PV电池单元3的整个顶行以及PV电池单元3的底部两行的正模块端1a的连接。必须采取额外措施来重新连接受影响的PV电池单元3，或者需要制造和实施互连特征(负连接部分5和正连接部分6)的全新设计，这将耗费时间和资源。可使用多种薄膜PV电池2实施本专利技术实施方案，图1B和1C示出所述薄膜PV电池2的两个实例。图1B示出提供于透明衬底11上的多个条状电池型PV电池2的横截面视图。在透明衬底11上放置透明(负)电极12(例如氧化铟锡(ITO))，在所述透明电极12的顶部提供太阳能电池堆叠13，所述太阳能电池堆叠13是实际上将太阳辐射转换成电能的活性材料或材料组合(也称作吸收体层)。以逐层方式在太阳能电池堆叠13的顶部提供顶部电极14。使用适当的技术例如材料沉积和蚀刻，将一个PV电池2的透明电极12连接到相邻电池2的顶部电极14。最终，在顶部电极层上方提供隔离性顶层15以完成PV模块。在这些类型的PV电池2中，单独的电池宽度Ws例如限于最大值10mm，例如小于5mm，使得可高效地输送来自太阳能电池堆叠13的底部部分的电荷载流子，并且提供PV电池2的充分低的内电阻。图1C示出更复杂类型的薄膜PV电池2的实例，其也称作金属绕通(MWT)电池。MWT电池主要在硅类单晶或多晶晶片基电池领域中已知，但也应用于薄膜PV电池中。在此类型的PV电池2中，提供与多个太阳能电池堆叠13(其可被视为PV子电池，PV电池2则包括多个此类PV子电池)接触的单个透明电极12。顶部电极14层接触相同太阳能电池堆叠13的顶部。使用与顶部电极14层隔离的竖直部分16a为单个透明电极12带来背侧接触能力。使用适当的互连构件部分16、16a、16b串联连接MWT型PV电池2中的相邻者。虽然与图1B的条型PV电池相比需要额外层结构，但到前透明电极的多个接触件(竖直的隔离部分16a)允许具有较低内电阻和从太阳能电池堆叠13的更优化电流流动。而且，此结构允许以并联方式组合多个太阳能电池堆叠13，从而提供经组合MWTPV电池2的较大宽度Wm(例如20mm，或更大)。本专利技术实施方案允许取出PV模块1的一或多个PV电池单元3，因此允许PV模块1的形状不规则的设计，且不影响PV模块1的正确操作。为此，本专利技术提供共用以下特征的数种实施方案。光伏模块1包括定位于透明衬底11上的多个薄膜光伏电池2，每一薄膜光伏电池2包括提供于透明衬底11的透明电极12、定位于透明电极12上的太阳能电池堆叠13和定位于太阳能电池堆叠13上的顶部电极14。提供多个并联连接的PV电池单元3，每一PV电池单元3包括一串串联连接的PV电池2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏模块，其包括定位于透明衬底(11)上的多个薄膜光伏电池(2)，每一薄膜光伏电池(2)包括提供于所述透明衬底(11)上的透明电极(12)、定位于所述透明电极(12)上的太阳能电池堆叠(13)以及定位于所述太阳能电池堆叠(13)上的顶部电极(14)，其中提供多个并联连接的光伏电池单元(3)，每一光伏电池单元(3)包括一串串联连接的光伏电池(2)，所述光伏模块另外包括单个顶部互连层中的正连接部分(6、20a)和负连接部分(5、20b)，以及不同于所述单个顶部互连层的层中的至少一个交叉连接构件(9a、9b)，所述正连接部分(6、20a)和负连接部分(5、20b)提供所述并联连接的光伏电池单元(3)的并联连接电路，所述至少一个交叉连接构件(9a、9b)在所述负连接部分(5、20b)中和/或在所述正连接部分(6、20a)中提供电连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.26 NL 20175271.一种光伏模块，其包括定位于透明衬底(11)上的多个薄膜光伏电池(2)，每一薄膜光伏电池(2)包括提供于所述透明衬底(11)上的透明电极(12)、定位于所述透明电极(12)上的太阳能电池堆叠(13)以及定位于所述太阳能电池堆叠(13)上的顶部电极(14)，其中提供多个并联连接的光伏电池单元(3)，每一光伏电池单元(3)包括一串串联连接的光伏电池(2)，所述光伏模块另外包括单个顶部互连层中的正连接部分(6、20a)和负连接部分(5、20b)，以及不同于所述单个顶部互连层的层中的至少一个交叉连接构件(9a、9b)，所述正连接部分(6、20a)和负连接部分(5、20b)提供所述并联连接的光伏电池单元(3)的并联连接电路，所述至少一个交叉连接构件(9a、9b)在所述负连接部分(5、20b)中和/或在所述正连接部分(6、20a)中提供电连接。2.如权利要求1所述的光伏模块，其中所述多个光伏电池中的每一个的电池宽度小于10mm，例如小于5mm。3.如权利要求1或2所述的光伏模块，其中借助于光伏电池(2)的透明电极(12)与相邻光伏电池(2)的顶部电极(14)之间的导电元件(14a)提供所述串联连接的光伏电池(2)。4.如权利要求1-3中任一项所述的光伏模块，其中所述正连接部分(6、20a)的所述至少一个交叉连接构件(9a)包括所述顶部电极(14)的所述层中的正接触层部分(21a)，所述正接触层部分(21a)连接两个相邻光伏电池单元(3)的所述光伏电池(2)中的两个相邻者的所述顶部电极(14)。5.如权利要求4所述的光伏模块，其中所述正连接部分(6、20a)的所述至少一个交叉连接构件(9a)另外包括所述正接触层部分(21a)与所述正连接部分(6、20a)之间的连接层(22a)。6.如权利要求1-5中任一项所述的光伏模块，其中所述负连接部分(5、20b)的所述至少一个交叉连接构件(9b)包括所述透明电极(12)的所述层中的负接触层部分(23b)，以及所述负接触层部分(23b)的顶部上的连接堆叠(24b、21b)，所述负接触层部分(23b)连接两个相邻光伏电池单元(3)的所述光伏电池(2)中的两个相邻者的所述透明电极(12)。7.如权利要求6所述的光伏模块，其中所述负连接部分(5、20b)的所述至少一个交叉连接构件(9b)另外包括所述连接堆叠(24b、21b)与所述负连接部分(5、20b)之间的连接层(22b)。8.如权利要求1-7中任一项所述的光伏模块，其中所述正连接部分(6、20a)包括多个互...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·约翰·詹森，
申请(专利权)人：荷兰应用科学研究组织，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL