單片光伏模塊制造技術

由布置在基底上的多個串聯連接光伏電池組成的光伏模塊使用薄膜設備技術進行制造。由至少具有底電極層、光伏材料體和在其上支撐的頂電極層的導電性基底組成的光伏胚料體被形成圖案，以限定多個單獨、電絕緣的光伏電池和多個電絕緣連接區域。連接區域被形成圖案以便每個包括底電極材料的部分，并且被構造使得在所述連接區域的每個區段中的底電極材料被暴露，并且與特定電池的底電極部分電通訊。集流柵極結構被布置在每個電池的頂電極上，并且被放置經過適當連接區域中的電極層與鄰接電池的底電極是電通訊的。以這種方式，在電池之間的串聯互連被建立。電接頭可以附著于所述模塊，并且最終模塊可以在保護性材料體中封裝。在模塊的制造中使用的基底可以包括聚合材料的薄的撓性層，并且公開的技術可以用于制造超輕量的光伏模塊。也公開了具體的模塊結構。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
一般而言，本申請涉及光伏器件。更具體地說，它涉及由多個以串聯關系電互連的單個光伏電池組成的光伏模塊。
技術介紹
光伏器件代表可再生的、清潔的和成本有效的電力來源。因此，光伏器件發現作為大規模電源的應用日益增加。單個光伏電池以相對低的電壓生成電力；因此，大面積光伏發電裝置一般由多個以串聯關系互連的單個光伏電池的陣列組成，以產生相對高的電壓輸出。在單個電池之間以及集流結構諸如母線、電流柵極(current grids)等之間的連接點可以代表光伏器件中的電阻損耗，并且也可以使模塊組件變復雜，由此增加這些裝置的成本。在現有技術中已經開發了多種制造由多個串聯連接的單個電池組成的大規模光伏模塊的方法。一種這樣方法在美國專利6，803，513中公開，其公開內容通過引用并入本文。如在下文將詳細說明的，本專利技術涉及制造由在一元基底(unitary substrate) 上支撐的多個串聯互連的光伏電池組成的單片模塊(monolithic module)的方法。本專利技術的器件和方法可以利用薄膜技術連同非常大面積的光伏胚料(photovoltaic stock material)體進行實施。本專利技術的模塊和方法最小化了在模塊中使用的連接點和結構的數量，并且可以容易地適于大規模、自動化制造輕量和超輕量光伏模塊。本專利技術的這些和其它優勢根據以下的附圖、討論和描述將是明顯的。
技術實現思路
本文公開的是制造包括至少兩個串聯互連的光伏電池的光伏模塊的方法。該模塊由包括電阻基底的光伏胚料體制造，所述電阻基底具有在其上支撐的導電材料的底電極層、由以與底電極層疊加關系的導電材料組成的頂電極層和在其間插入的光伏體。在特定情況中，胚料可以包括附加層。頂電極層通過去除其厚度的部分形成圖案，以限定頂電極層的至少三個電絕緣的區段。第一區段包括與光伏體的下層部分配合的第一電池頂電極和底電極層以限定第一光伏電池。第二區段限定與光伏體的下層部分配合的第二電池頂電極和底電極層以限定第二光伏電池，和第三區段位于模塊的連接區域之上。第一和第二絕緣槽在光伏胚料中被刻劃。每個絕緣槽延伸通過整個的頂電極層、光伏體和底電極層向下到基底。槽被布置以將連接區分成至少三個彼此電絕緣的區段。每個區段進一步包括在其中的底電極層的部分，并且該部分作為電接觸層起作用。第一區段的底電極的部分與第一光伏電池的底電極層的部分是鄰接的并且電通訊的。第二區段的底電極層的部分與第二光伏電池的底電極層的部分是鄰接的并且電通訊的。第一集流柵極結構被布置在第一光伏電池的第一電池頂電極之上。該集流柵極結構也與連接區域的第二區段的底電極層的部分建立電通訊。第二集流柵極結構被布置在第二光伏電池的第二電池頂電極之上。該第二柵極結構也與連接區域的第三區段的底電極層的部分建立電通訊。以這種方式，串聯電連接在第一光伏電池和第二光伏電池之間建立。以類似的方式，第三光伏電池和隨后的光伏電池可以合并成一串。模塊可以提供有電接頭。在這方面，可以布置第一模塊接頭以與電池的串聯連接串的第一光伏電池的底電極電通訊，并且可以布置第二模塊接頭以與光伏電池的串聯互連串的最后一個的頂電極電通訊。在一些情況中，模塊可以用保護材料層封裝。在特定情況中，光伏胚料可以被配置成包括具有基底的支撐體和在其上支撐的胚料的上覆層。在模塊的制造過程期間，這種支撐體可以隨后至少部分地去除。在特定情況中，支撐體由金屬組成，其在模塊的加工期間可以被蝕刻掉。本文也公開的是根據該方法制造的模塊。附圖說明圖1是可以在本專利技術的實踐中使用的光伏胚料體的俯視圖；圖2是圖1的胚料的橫截面視圖；圖3是在頂電極形成圖案后的光伏胚料體的俯視圖；圖4是沿著線4-4取的圖3的材料的橫截面視圖；圖5是在加工的另一階段的圖3的胚料的俯視圖；圖6是沿著線6-6取的圖5的材料的橫截面視圖；圖7是沿著線7-7取的圖5的材料的橫截面視圖；圖8是在加工的另一階段的圖5的胚料的俯視圖；圖9是沿著線9-9取的圖8的材料的橫截面視圖；圖10是沿著線10-10取的圖8的材料的橫截面視圖；圖11是在其加工的另一階段的圖8的材料體的俯視圖；圖12是沿著線12-12取的圖11的材料的橫截面視圖；圖13是沿著線13-13取的圖11的材料的橫截面視圖；圖14是在其加工的另一階段的圖8的材料的俯視圖；圖15是沿著線15-15取的圖14的材料的橫截面視圖；和圖16是圖解電流流過模塊的電池中的一個的最終的串聯互連的光伏模塊的俯視圖。具體實施例方式本專利技術涉及制造由以串聯關系電互連的兩個或更多個單個光伏電池組成的單片光伏模塊的方法。本專利技術的方法提供最小化在單個電池之間的電互連的模塊制造的方法， 由此提供堅固、簡單、易于制造的器件。本專利技術的方法可以容易地適應制造超輕量的光伏模塊，其中模塊的單個電池和電互連區域都被布置在一元輕量撓性基底上。本專利技術的方法可以以多種實施方式進行。為了說明的目的，三個電池模塊的一種具體實施方式將被詳細描述和討論，并且應該理解根據本文提出的教導，進一步其它實施方式和改進對于本領域技術人員將是明顯的。本專利技術的模塊可以由如在圖1中示出的光伏胚料20制造。該材料20可以以大體積、卷到卷工藝進行制造，并且可以切割為特定的長度用于模塊制造?，F在參照圖2，示出沿著線2-2取的圖1的胚料20的橫截面視圖。在該實施方式中，胚料20包括支撐材料體 22，所述支撐材料體是相對厚，具有優良的尺寸穩定性，并且在模塊制造期間起支撐和保留胚料20的外層的作用。如下文描述的，該支撐體22在模塊的制造期間可以完全或部分地去除以提供撓性、輕量器件。在特定的情況中，該支撐體22由金屬層例如鐵合金層制造，并且可以通過用反應性材料例如氯化鐵溶液蝕刻去除。在其它情況中，支撐體可以由其它金屬、聚合材料、玻璃或陶瓷組成。根據特定的應用，支撐體可以被保留或去除。在一些情況中，胚料可以不包括支撐體。如在圖2中進一步示出的，胚料20包括在支撐部件22上保留的電絕緣基底材料體24。基底材料M典型地為薄、輕量材料，一種特定的基底材料包括具有良好熱穩定性的薄的高強度聚合物。典型地，厚度是在0.5至2.0密耳的范圍。這些聚合物包括聚酰亞胺諸如由DuPont公司以名稱Kapton 銷售的材料。在一個特定情況中，基底包括1密耳厚的聚酰亞胺層。應該理解在本專利技術的實踐中其它電絕緣材料可以用為基底。在那些情況中， 當支撐體22被包括時，基底M例如通過粘合層壓、熱層壓等附著于支撐體上。布置在基底M上的是導電底電極層26。該層沈由具有良好導電性材料構造，并且將形成光伏器件的基極電極以及模塊的連接層。該層應該具有良好的導電性，并且一般由金屬構造，雖然可以使用具有足夠導電性的其它材料諸如聚合物、金屬氧化物等。在光伏模塊從其頂表面照射的那些情況中，該底電極層也可以由高反射性材料制成，以作為背反射器，起到引導未吸收光返回通過上覆光伏材料的作用。底電極層26可以是由被選擇以組合最佳電學性質和光學性質的多個不同材料的層構造的復合材料體。在一種情況中，底電極層26包括具有透明、導電材料諸如氧化鋅的光學調諧層在其上的銀的高反射性層。如本領域已知的，可以選擇層的這種組合，以通過上覆半導體層最優化導電性和光吸收。這些復合材料背反射器例如在美國專利5，296, 043和5，569，332中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
述連接區域的所述第三區段的所述底電極層的部分建立電通訊；由此建立由所述第一光伏電池和所述第二光伏電池組成的串聯連接串。將第一集流柵極結構布置在所述第一光伏電池的所述第一電池頂電極之上，所述第一集流柵極結構也與所述連接區域的所述第二區段的所述底電極層的部分建立電通訊；將第二集流柵極結構布置在所述第二光伏電池的所述第二電池頂電極之上，所述第二集流柵極結構也與所區段，每個區段進一步包括所述底電極層的部分，其中所述第一區段的底電極層的所述部分與所述第一光伏電池的所述底電極層的部分是鄰接的并且電通訊的，并且所述第二區段的所述底電極層的所述部分與所述第二光伏電池的所述底電極層的部分是鄰接的并且電通訊的；的第二電池頂電極和底電極層以限定第二光伏電池，和第三區段位于所述模塊的連接區域之上；在所述光伏胚料中刻劃第一和第二絕緣槽，每個絕緣槽延伸通過其所述頂電極層、所述光伏體和所述底電極層到所述基底，所述槽被布置以將所述連接區域分成彼此電絕緣的三個電極層之間插入的光伏體；所述光伏胚料的所述頂電極層通過去除其厚度的部分形成圖案，以限定所述頂電極層的三個電絕緣的區段，第一區段包括與所述光伏體的下層部分配合的第一電池頂電極和底電極層以限定第一光伏電池，第二區段限定與所述光伏體的下層部分配合１．制造包括至少兩個串聯互連的光伏電池的光伏模塊的方法，所述方法包括下列步驟：提供光伏胚料體，所述胚料包括電阻基底、在所述基底上支撐的導電性材料的體組成的底電極層、由與所述底電極層疊加關系的導電性材料組成的頂電極層以及在所述底電極層和所述頂...

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：K·伯尼恩克，
申請(專利權)人：聯合太陽能奧佛有限公司，
類型：發明
國別省市：US