[发明专利]互连多个太阳能电池的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电性互连多个太阳能电池（solar cells）的装置和方法，其中导电体（electrical conductor）被使用来将一个太阳能电池和一个或多个其它太阳能电池电性互连。

背景技术

太阳能电池是根据光伏效应（photovoltaic effect：PV effect）将光能转化为电能的电子器件。每个太阳能电池从属于单晶类型或者多晶类型的太阳晶圆中制造。制造出的太阳能电池正常包括：公知为“母线”（busbars）的金属前电极和背电极（front and back contacts），其由银和/或掺铝的银制成。然后，将太阳能电池和大量其它太阳能电池以串接的方式互连，以形成串，并且最终，通过将大量的并行串互连在一起而形成太阳能电池阵列（array）。

图1所示为使用导电带(conductive ribbons)102相互电性互连的两个太阳能电池104、106的立体示意图。具体地，在第一太阳能电池104的前侧三个导电体（所示为导电带102）首先被焊接在母线103a上，其后于第二太阳能电池106的背侧在它们被焊接在母线103b（在图1的视图中为隐藏）上以前向下弯曲，第二太阳能电池106设置于距第一太阳能电池104大约几个毫米（如从2mm一直到40mm）的距离。特别是，导电带102通过加热的焊接介质被联接至太阳能电池104、106的母线103a、103b。焊接介质的一个实例包括助焊剂（flux），其增强了导电带102和各个太阳能电池104、106的母线103a、103b之间的导电金属间界面层（intermetallic layer）的形成。

通常，2至16个太阳能电池能够被电气互连而形成一个串。将导电体安装在太阳能电池104、106上的工序称作为“固定”（tabbing），而将各个太阳能电池互连在一起以形成串的工艺称作为“串接”（stringing）。典型的太阳能电池阵列具有大约2至8个相互电性互连的并行串。从而，完整的太阳能电池阵列的功率输出是每个串（如每个太阳能电池所产生的电压乘以每个串中太阳能电池的数目）所产生的电压和所有串所产生的电流和（如每个串的电流乘以串的数目）的乘积。

对于生产量和模块的效率而言，电池互连已被认为是最关键的工序。如果该工序不被认真地控制，太阳能电池中形成隐裂（cracks）或太阳能电池断裂（breaking）的可能性会增加。这是因为导电带和母线之间的热膨胀系数（CTE： Coefficient of Thermal Expansion）中的热失配（thermal mismatch）导致了它们之间形成了机械应力。接着，如果焊料固化点、冷却速度、材料的截面和导电体的延展性没有认真选择的话，那么在太阳能电池互连工序中电池可能会隐裂或者甚至断裂。不合适的电池互连同样也可能影响太阳能电池阵列的太阳能至电能的转换。

所以，本发明的目的是寻求在太阳能电池互连工序中电池隐裂和/或电池断裂的消除，或者至少是最小化的可能性。此外，本发明还寻求提高导电体和太阳能电池的电极（electrical contact）之间的焊接质量。最后，本发明同样提供一种用于同时固定和/或串接太阳能电池的集成系统。

发明内容

本发明一方面提供一种用于将多个太阳能电池电性互连的装置，该装置包含有：i）滚筒，其被操作来沿着太阳能电池滚动，以抵靠于太阳能电池的电极压挤导电体，该导电体被用于将该太阳能电池与一个或多个其它太阳能电池电性互连；以及ii）热量产生设备，其被设置和配置来提供热量，以在滚筒抵靠于太阳能电池的电极压挤导电体的同时将导电体焊接至太阳能电池的电极上。

由于设置有滚筒，其被操作来沿着太阳能电池滚动，以抵靠于太阳能电池的电极压挤导电体，所以该导电体可被持续地和均匀地焊接至该太阳能电池上。另外，一旦被热量产生设备加热，导电体还没有被焊接至太阳能电池的电极上的自由端被允许来膨胀。因此，这样使得由导电体和太阳能电池的电极之间的热膨胀系数CTE中的热失配的影响最小化，并有益地提高了焊接质量。

本装置的一些可选的但是优选的特征已经描述在从属权利要求中。