太阳能电池互连工艺制造技术

一种用于形成光伏器件的太阳能电池子模块的太阳能电池互连工艺，该工艺包括步骤：将多个细长太阳能电池（１０１）安装在横梁（１０２）上的可焊材料（２０１）片上，横梁（１０２）用于将焊料保持在恰当的位置，细长太阳能电池基本上纵向平行且一般共面配置；以及建立在相邻电池之间延伸的一个或多个导电路径（２０４），以便于通过触点（２０２，２０３）电互连细长太阳能电池，其中一个或多个导电路径是通过波峰焊接来建立的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种太阳能电池互连工艺，用于将细长太阳能电池互连起来以 形成光伏器件的太阳能电池子模块。
技术介绍
在本说明书中，术语细长太阳能电池是指通常为平行六面体形状且具 有高纵横比的太阳能电池，其长度/比其宽度W大很多(通常大数十倍到数百 倍)。另外，细长太阳能电池的宽度比其厚度/大很多(通常大四倍到一百倍)。 太阳能电池的长度和宽度定义了用于产生电能的最大可用有效表面面积，而太 阳能电池的长度和厚度则定义了该电池的光学无效表面即边。典型的细长太阳能电池是10-120 mm长、0.5-5 mm宽、15-400微米厚。细长太阳能电池可以由下列文献中所描述的过程来生产S. Scheibenstock、 S. Keller、 P. Fath、 G. Willeke禾口 E. Bucher的HighVo (//z.g/z Fo/fage) Cell Concept ， Solar Energy Materials & Solar Cells Vol. 65 (2001)，第179-184页 (Scheibenstock);国际专利申请公报WO 02/45143( the Sliver patent application)。后一篇文献描述了从单个标准硅晶片中生产出大量很薄的(通 常小于150 pm)细长硅基片，其中所得的薄细长基片的个数和尺寸使得总的可 用表面面积大于原始硅晶片的可用表面面积。这是通过下列步骤实现的将垂 直于原始晶片表面的新形成的表面中的至少一个表面用作每一个细长基片的 有效或可用表面；以及将所得的细长基片以及这些基片之间除去的材料的晶片 平面中较短的维度选择成像实用中的那么小，下文会对此进行描述。这种细长基片也被称为长条基片。SLIVER(长条) 一词是Origin Energy Solar集团有限公司的注册商标，澳大利亚注册号是933476。 Sliver专利 申请也描述了在长条基片上形成太阳能电池的过程，被称为长条太阳能电 池。然而，长条 一词通常是指长条基片，它可能包含一个或多个太阳能9电池也可能不包含太阳能电池。通常，细长太阳能电池可以是使用基本上任何太阳能电池制造过程在细长 基片上形成的单晶太阳能电池或多晶太阳能电池。如附图说明图18所示，较佳地，在分批过程中，通过对完全穿透硅晶片1804的一系列平行细长矩形槽或开口 1802 进行机械加工(最好进行各向异性湿法化学蚀刻)以便在这些开口 1802之间 定义相应的一系列平行细长平行六面体基片或硅长条1806，从而形成了细 长基片。槽1802的长度小于但相似于晶片1804的直径，使得细长基片或长条 1806通过基片上剩余的外围部分1808 (被称为基片框1808)而仍然连接在。 每一个长条1806被视为具有与两个晶片表面共面的两个边1810，与晶片表 面相垂直的两个(新形成的)面1812，以及连接到晶片框1808的两个端1814。 如图18所示，太阳能电池可以由细长基片1806形成，同时它们仍然由晶片框 1808保持着；然后，可以将所得的细长太阳能电池1806彼此分开并使它们从 晶片框上分离从而提供一组单独的细长太阳能电池，同时电极通常都沿其长 边。大量的这种细长太阳能电池可以被电互连并且被组装到一起以形成太阳能 电源模块。当细长基片是以这种方式形成的时候，晶片表面所在平面中的细长槽和细 长硅条(长条)的宽度通常都是0.05mm，使得每一对长条/槽有效地占据晶片 表面的一定面积即/X0.1mm，其中/是细长基片的长度。然而，因为硅晶片的 厚度通常是0.5-2 mm，所以长条的两个新形成的面(垂直于晶片表面)的表面 面积分别都是/X0.5-2 mm，由此相对于原始晶片表面而言可用表面面积增大了 一个大小为5-20的因子(忽略晶片框的任何可用表面面积)。也可以用一种与上述相似的方式通过将晶片划分成多个基片从而形成细 长基片，但其中所得的细长基片的有效或可用表面是原始晶片表面的相应的细 长部分。这种细长基片的厚度等于形成它们所用的晶片的厚度，并且这种细长 基片在本文中被称为平板基片。在这种情况下，平板基片的总的可用表面 面积无法大于原始晶片的面积；然而，从平板基片中形成的平板太阳能电池与 常规基于晶片的太阳能电池相比具有许多优点。通常，平板太阳能电池具有沿 其长边的电极，但是也可以将相反极性的电极置于其两个面之一上(在使用时 远离太阳而定向)。用于形成长条太阳能电池的细长硅片是很脆弱的，在安装和电互连时需要 小心处理。另外，因为每一个长条电池的表面面积和经济价值都很小，所以需 要一种可靠的低成本电连接技术以使利用长条电池变得经济可行。用长条太阳能电池形成光伏器件的现有技术方案涉及用光学粘合剂将电 池粘到基片或透明基片(比如玻璃)上从而形成大阵列的长条太阳能电池。根 据特定的电池和模块配置，相邻的长条太阳能电池之间有规则的间隔，该间隔 从零到几个毫米，并且在模块区域中无论何处每平方米都可以包含一千个左右 的太阳能电池甚至多达一万五千个长条太阳能电池。可以使用一种挑选和放 置机器人机器，将长条太阳能电池放置到基片上。然后，通过使用经模板印刷、涂布(dispense)、或以其它方式转移从而在各长条电池之间形成电互连的 导电树脂，便使这些电池电互连。或者，通过使己被模板印刷或被涂布到金属化垫片或轨道上的焊膏回流， 便使已接合到基片(比如玻璃)上的长条电池电互连，其中金属化垫片或轨道 是先前在玻璃基片上制备好的。用于在已接合到基片玻璃上的各长条之间建立电互连的过程需要若干个精确步骤制备金属化轨道阵列；参照对齐过程、膏 体积和膏分布以足够的准确度将焊膏涂布或模板印刷到已制备的金属化轨道 上；接下来，在焊膏液相线以上且按一定的温度-时间曲线分布加热整个组件从 而使上述焊膏回流，该温度-时间曲线分布是流量激活、焊料流动以及金属间合 金的形成所必需的并且同时也是为使焊料流到焊料表面张力和浸润特性所确 定的正确的体-分布所必需的，其中金属间合金的形成是使金属化轨道和长条电 池金属电极恰当浸润所必需的。尽管导电材料的涂布是一种可调整的备选方案且能够适应任何模块尺寸 (与之相反的是模板印刷应用，其中模板印刷和对齐准确度特性会限制面积)， 但是对于在很大的模块面积上需要多个涂布位置的情况，上述涂布操作是缓慢 且昂贵的。在大面积上对齐和对准模板印刷位置这一方面，模板印刷存在问题， 其原因在于模板印刷材料的伸展和翘曲。此外，在使用焊料回流操作的情况下 按照良好的焊点所需的温度-时间曲线分布在串联或分批过程中加热很大的热 质量这一做法在实际中会引起许多不可克服的困难，其中包括因为需要有一 段时间在液相线以上，所以从长条电极中溶解下来一些银；很难迅速冷却玻璃以在块状焊料中形成小晶体结构；使焊料互连中的合金分离和金属迁移达到最 少；在高温下扩展周期内也可能破坏UV-可固化光学粘合剂。通过使用汽相焊 料系统(比如AssconQuicky⑧汽相回流系统)便可以解决上述回流问题中的一 些，但是其余问题使得回流操作不适于商业上可行的模块生产过程。不管使用上述哪一种方法，接下来都使用像EVA这样的封装材料与第二 层玻璃或相似材料一起完成太阳能电池阵列的组装并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成光伏器件的太阳能电池子模块的太阳能电池互连工艺，该工艺包括下列步骤：将多个细长太阳能电池安装到一种使所述细长太阳能电池保持大致纵向平行且一般共面配置的结构中；以及建立一个或多个通过所述结构延伸以使所述细长太阳能电池电互连的导电路径；其中，所述一个或多个导电路径是通过波峰焊接建立的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2005-6-17 20059031721.一种用于形成光伏器件的太阳能电池子模块的太阳能电池互连工艺，该工艺包括下列步骤将多个细长太阳能电池安装到一种使所述细长太阳能电池保持大致纵向平行且一般共面配置的结构中；以及建立一个或多个通过所述结构延伸以使所述细长太阳能电池电互连的导电路径；其中，所述一个或多个导电路径是通过波峰焊接建立的。2. 如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述一个或多个导电路径是 通过选择性波峰焊接建立的。3. 如权利要求1或2所述的工艺，其特征在于，还包括将所述细长太 阳能电池安装在热稳定支撑物上，以防止在温度变化的过程中对所述细长太阳 能电池或所述一个或多个导电路径造成损坏。4. 如权利要求1至3中任一项所述的工艺，其特征在于，所述细长太阳 能电池和所述一个或多个导电路径形成所述结构。5. 如权利要求1至4中任一项所述的工艺，其特征在于，所述一个或多 个导电路径使所述细长太阳能电池以串联方式电互连，以便增大所述太阳能电 池子模块的输出电压。6. 如权利要求1至5中任一项所述的工艺，其特征在于，所述一个或多 个导电路径使所述细长太阳能电池以并联方式电互连，以便减小所述子模块输 出的屏蔽效应。7. 如权利要求1至6中任一项所述的工艺，其特征在于，所述一个或多 个导电路径使所述细长太阳能电池按并联电互连的多个组进行电互连，同时每 一组中的细长太阳能电池是以串联方式电互连的。8. 如权利要求1至7中任一项所述的工艺，其特征在于，所安装的细长 太阳能电池相互毗邻。9. 如权利要求1至8中任一项所述的工艺，其特征在于，所述细长太阳 能电池是相互分开的。10. 如权利要求1至9中任一项所述的工艺，其特征在于，每一个细长太 阳能电池包括两个有效面，并且在细长太阳能电池之间的间隔是基于细长太阳 能电池的有效面的照射和子模块中的细长太阳能电池的数量来选择的。11. 如权利要求1至10中任一项所述的工艺，其特征在于，所述结构包 括至少一个支撑物，所述细长太阳能电池被安装到该支撑物上。12. 如权利要求11所述的工艺，其特征在于，还包括在所述至少一个 支撑物上形成金属化区域，所述金属化区域的形状适于使焊料主要保持在各个 金属化区域的末端处。13. 如权利要求12所述的工艺，其特征在于，所述各个金属化区域的形 状包括设置在中心区域周围的末端区域，所述末端区域的面积基本上大于所述 中心区域的面积。14. 如权利要求12或13所述的工艺，其特征在于，所述各个金属化区域 具有大致为I-梁或狗骨的形状。15. 如权利要求12至14中任一项所述的工艺，其特征在于，所述安装步 骤包括排列所述多个细长太阳能电池，使得相邻细长太阳能电池的电极基本 上位于相应金属化区域的各个末端处。16. 如权利要求12至15中任一项所述的工艺，其特征在于，所述建立一 个或多个导电路径的步骤包括将选择性焊接波峰喷泉涂敷在各个金属化区域 上，以使相邻细长太阳能电池的电极互连，所述选择性焊接波峰喷泉所沉积的 焊料基本上在所述电极处形成小珠。17. 如权利要求11至16中任一项所述的工艺，其特征在于，所述至少一 个支撑物能适应所述细长太阳能电池的热膨胀。18. 如权利要求1至17中任一项所述的工艺，其特征在于，还包括将所 述结构封装在透明的封装材料中。19. 如权利要求1至18中任一项所述的工艺，其特征在于，所述结构包括一个或多个横梁，所述细长太阳能电池被安装在所述横梁上。20. 如权利要求19所述的工艺，其特征在于，还包括在所述一个或多 个横梁上形成金属化区域，所述金属化区域的形状适于使焊料主要保持在各个 金属化区域的末端处。21. 如权利要求20所述的工艺，其特征在于，所述各个金属化区域的形状包括设置在中心区域周围的末端区域，所述末端区域的面积基本上大于所述 中心区域的面积。22. 如权利要求20或21所述的工艺，其特征在于，所述各个金属化区域 具有大致为I-梁或狗骨的形状。23. 如权利要求20至22中任一项所述的工艺，其特征在于，所述安装步 骤包括排列所述多个细长太阳能电池，使得相邻细长太阳能电池的电极基本 上位于相应金属化区域的各个末端处。24. 如权利要求20至23中任一项所述的工艺，其特征在于，所述建立一 个或多个导电路径的步骤包括将选择性焊接波峰喷泉涂敷在各个金属化区域 上，以使相邻细长太阳能电池的电极互连，所述选择性焊接波峰喷泉所沉积的 焊料基本上在所述电极处形成小珠。25. 如权利要求19至24中任一项所述的工艺，其特征在于，所述一个或 多个横梁是硅。26. 如权利要求19至24中任一项所述的工艺，其特征在于，所述一个或 多个横梁包括聚合物、陶瓷、金属或者玻璃。27. 如权利要求1至26中任一项所述的工艺，其特征在于，所述结构的 大小被选择成与标准太阳能电池的相应大小基本上相同。28. 如权利要求1至27中任一项所述的工艺，其特征在于，所述安装步 骤包括将所述细长太阳能电池安装在电绝缘的连续或者半连续的支撑物上。29. 如权利要求28所述的工艺，其特征在于，所述一个或多个导电路径 形成于所述电绝缘的支撑物上。30. 如权利要求28或29所述的工艺，其特征在于，所述电绝缘的支撑物基本上是硅。31. 如权利要求28或29所述的工艺，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：VA艾文瑞特，AW布莱克斯，KJ韦伯，
申请(专利权)人：澳大利亚国立大学，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]