[发明专利]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

说明书

本公开的发明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。

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。

技术领域

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。

背景技术

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。