[发明专利]太阳能面板中的非对称电池设计及其制造方法

说明书

技术领域

本发明针对于薄膜光伏模块及其制造方法。具体来说，所述光伏模块具有以镜面非对称方式设计的子模块。

背景技术

光伏电池(还称为太阳能电池或光电电池)利用光能到电能的转换。光伏电池具有PIN结，其中I层充当吸收体且PN层提供漂移电场。当太阳能电池接收光时，归因于太阳光的能量，在本征半导体层中产生空穴和电子。在由PN层产生的电场中，空穴朝向P型半导体漂移，且电子朝向N型半导体漂移。因此，通过电势的出现而产生电力。

如此项技术中已知，可将光伏电池分类为晶片型太阳能电池和薄膜太阳能电池。晶片太阳能电池使用由例如硅等半导体材料制成的晶片，且薄膜太阳能电池是通过在例如玻璃等衬底上形成呈薄膜形式的半导体而制成。

包括大量电池的单片薄膜光伏模块是通过连续步骤而制造。在薄膜光伏模块的常规制造工艺中，首先将前部电极层沉积到衬底上，随后对第一电极层进行激光刻划，其形成大量分离线；随后将半导体层沉积到前部电极上且随后进行激光刻划，其形成大量分离线；随后将背部电极沉积到半导体上，随后激光刻划所述背部电极层(或所述背部电极层和所述半导体层)，其形成大量分离线。通过激光刻划上文所提及的所沉积的层，获得包括彼此串联连接的大量单元电池的薄膜光伏模块。

对于一些应用来说，低电压是合意的。可在第7,888,585号美国专利中找到用以提供具有低电压却有高功率的模块的技术。为了降低光伏模块的电压，如图1中所示，已知将所述模块细分为多个子模块(11、12、13)。每一子模块(11、12、13)具有透明前部电极层(15)、半导体层(16)和背部电极层(17)，所述层在每一情况下均具有分离线(18、19、20)以用于形成串联连接的条带形光伏电池(C)。两个邻近子模块(11和12或12和13)的外部电池(Cn、C1)联合为单一分接电池(Cn、C1)以用于电流收集。两个邻近子模块(11和12或12和13)的分离线(18、19、20)相对于其共同分接电池以镜面对称的方式安置。在US7,888,585中，模块10的子模块(11、12、13)的负极和正极(例如)经由外部连接而并联连接。图2展示根据US7,888,585具有四个子模块(I、II、III和IV)的模块10的由“S”标记的连接的数目。

然而，对称设计可能在一些情况下导致功率下降。另外，对称设计可能导致泄漏电流，因为分接电池的阳极是浮动的(例如，US7,888,585中的电池Cn)，且如果分接电池是光活的，则其阳极将被负偏置到所述分接电池旁边的电池的阳极。如果出现泄漏电流，则光伏模块的功率将下降。对于US7,888,585中的电池Cn，由子模块11和12产生的2Isc需要流过电池Cn，而其自身仅可产生一个Isc。此可导致电流和功率限制。

鉴于上文提及的问题，需要薄膜光伏模块的另一设计。光伏模块的新设计可防止产生泄漏电流和功率下降，且相应地改善整个光伏模块的性能。已在本发明中揭示了薄膜光伏模块及其制造方法。

发明内容

在本发明的一些实施例中，已揭示具有多个互连子模块的薄膜光伏模块。每一子模块具有前部电极层、半导体层和背部电极层，所述层在每一情况下均具有分离线以用于形成串联连接的光伏电池。两个邻近子模块的外部电池联合为单一共同分接电池以用于电流收集。可移除具有负极的共同分接电池的背部电极层中的分离线，可移除具有正极的共同分接电池的前部电极层中的分离线，或可将额外分离线添加到具有正极或负极的共同分接电池的半导体层，以使得两个邻近子模块的分离线相对于两个邻近子模块之间的共同分接电池的垂直等分线以镜面非对称的方式安置。根据本发明，薄膜光伏模块可防止电流泄漏和功率下降。

在进一步的实施例中，本发明将提供一种用于生产上文所界定的薄膜光伏模块的方法，其中两个邻近子模块的分离线相对于共同分接电池的垂直等分线以镜面非对称的方式安置。

本发明的以上概要无意描述本发明的每一所说明的实施例或每个实施方案。以下图式和详细描述更特定地示范这些实施例。

附图说明

结合附图考虑优选实施例的以下详细描述，可更全面地理解本发明。

图1展示现有技术中的薄膜光伏模块的部分视图。

图2展示现有技术中的光伏模块的连接。

图3A展示描绘常规薄膜光伏模块的示意性剖面图。

图3B展示描绘本发明的一个实施例的薄膜光伏模块的示意性剖面图。

图4A展示描绘常规薄膜光伏模块的示意性剖面图。