專利名稱：帶焊耳的太陽能電池組件的制作方法
技術領域：
本公開大致涉及太陽能電池組件。更具體地，本發明涉及帶焊耳的太陽能電池組件。
背景技術：
眾所周知，電壓源和電流源(以下簡稱電壓/電流源)通過電連接器與電負載相連，電連接器包括在其一端連接至電壓/電流源、在另一端連接至電負載的電線。所述電線除其它方式外還可通過焊接、壓接耳和焊接耳(又稱焊耳)方式固定至電壓/電流源和電負載。隨著聚光光伏(concentrated photovoltaics, CPV)系統近年來的發展,太陽能 電池的轉換效率提高了，同時尺寸也減小了。太陽能電池通常安裝在小尺寸的載體上，以形成太陽能電池接收器組件，該組件可與聚光器集成為一體式，以形成CPV模塊。這種太陽能電池的尺寸可以從例如數個平方毫米到數平方厘米。要降低成本，需要載體(以下稱襯底)的尺寸要小。現有技術中的CPV太陽能電池為電壓/電流源，對于具有10 X 10 mm2的表面面積的太陽能電池而言，其產生的電流在500 Suns的太陽能集中因子時可大于IOA或更大。此類太陽能電池需要大規格電線來將太陽能電池連接至負載。電線的規格可從例如AffG 14到AWG 10或更大，以減小串聯電阻，從而減輕因電阻過大引起的性能降低。電線可直接焊接在載體板上，但為了焊接得更快更精準，通常需要技藝精湛的技師和專用工具。因此，這種方法可能不適于進行批量生產。另外，將電線直接連接在載體上需要使電線與載體平行。在這種形態中，要使用電絕緣材料(例如，粘性或共形電絕緣材料，例如硅膠或電絕緣環氧樹脂)以完全環繞(密封)由電線和載體形成的電接頭、從而通過電絕緣材料來防止電線裸露部分與地面或太陽能模塊其它部分之間產生放電，這即便可以實現，也是極其困難的。即，如果焊接電線與載體相平行而焊接，則要在所有的裸露金屬區域以及電線與載體之間使用絕緣材料是困難的，僅僅因為幾乎沒有空間來正確使用電絕緣材料。一種能夠使用粘性電絕緣材料的替代性改進方法是，將電線的端部焊接至載體，接著使焊接的電線彎曲。將焊接電線彎曲為理想角度，從而對形成于電線與載體之間的電接頭進行操作。然而，對于大直徑電線，為更快更精準地進行操作，同時盡量減小彎曲這種電線所帶來的應力，仍需技藝精湛的技師和專用工具。另一種選擇是，通過電連接至載體板上的壓接耳將電線連接至載體。然而，由于載體/電池組通常會運行至少20年而不產生故障，而壓接耳在熱應力下會持續變形，因此其并不被考慮作為一種可行的選擇。還可使用焊耳；然而，其不適于安裝在小載體板上來容納大規格的電線。因此，需要對太陽能電池組件和焊耳進行改進
發明內容
一方面，本發明公開了一種太陽能電池組件。所述太陽能電池組件包括載體、固定在載體上的太陽能電池、具有基座的焊耳以及電線，所述基座表面安裝至載體，所述焊耳電連接至太陽能電池。所述電線具有端部和連接部分。所述連接部分與所述端部是連續的。所述焊耳形成有電線容納開口，所述端部位于該開口內，所述連接部分從該開口內延伸出。所述開口具有外周部分。該外周部分與所述基座由一定的分隔距離隔開。該分隔距離使電線與載體之間能夠放置粘性電絕緣材料，以防止電線與載體之間發生放電。所述焊耳可具有與所述基座相對的第一表面，該第一表面具有形成在其中的開口，所述第一表面的該開口容納導電材料，所述導電材料將電線的端部固定并電連接至焊耳。所述焊耳可具有形成于基座與第一表面之間的第二表面，該第二表面具有形成于其中的開口，第二表面的該開口用于容納導電材料。所述焊耳可具有連接至基座并從基座延伸出的第一側壁、連接至基座并從基座延伸出的第二側壁、連接至所述第一側壁的通道結構、以及連接至第二側壁的蓋結構；所述通道結構和蓋結構形成電線容納開口，電線的端部分布于該開口中，所述端部固定至并電連接至該通道結構和蓋結構。電線容納開口可具有一種橫截面幾何形狀，其大致對應于電線 端部橫截面的幾何形狀。該橫截面幾何形狀可以為圓形。基座和通道結構可形成位于其中間的空部，該空部容納粘性電絕緣體的一部分。通道結構和蓋結構二者至少一個可以是彈性的。所述焊耳可包括導電材料固體塊，電線容納開口形成在該固體塊上。所述焊耳可由金屬或合金制成。金屬或合金可鍍有金或鎳其中至少一種。所述焊耳可以為折疊的、帶圖形的刻印金屬板料。粘性電絕緣材料可包括硅膠和絕緣環氧樹脂中至少一種。導電材料可包括焊接劑和導電環氧樹脂中至少一種。太陽能電池和焊耳可設置在載體的相同側。太陽能電池和焊耳可設置在載體的相反側。在第二方面，本發明提供了一種太陽能電池組件，其包括載體、固定至載體的電池組、具有基座的焊耳、電線以及固化粘性電絕緣材料；所述焊耳電連接至太陽能電池，所述電線具有端部和連接部分，所述連接部分與端部是連續的，所述焊耳形成有電線容納開口，所述端部位于該開口內，所述連接部分從該開口內延伸出，所述開口具有外周部分，該外周部分與所述基座隔開一定的分隔距離；所述及固化粘性電絕緣材料形成于電線與載體之間，以防止電線與載體之間發生放電。所述焊耳可具有連接至基座并從基座延伸出的第一側壁、連接至基座并從基座延伸出的第二側壁、連接至所述第一側壁的通道結構、以及連接至所述第二側壁的蓋結構；所述通道結構和蓋結構形成電線容納開口，電線的端部分布于該開口中，所述端部固定至并電連接至該通道結構和蓋結構。所述焊耳可具有與所述基座相對的第一表面，該第一表面具有形成在其中的開口，所述第一表面的該開口容納導電材料，所述導電材料將電線的端部固定并電連接至焊耳。所述焊耳可具有形成于基座與第一表面之間的第二表面，該第二表面具有形成于其中的開口，所述第二表面的該開口用于容納導電材料。
結合附圖，通過對本發明具體實施例的以下描述，本發明的其它方面和特征將變得清晰。


結合附圖，將以舉例方式描述本發明的實施例，其中
圖I為包括本發明的示范性焊耳的太陽能電池組件的俯視示意 圖2為圖I的焊耳的俯視不意圖；
圖3為圖I的焊耳的第一橫截面示意 圖4為圖I的焊耳的第二橫截面示意 圖5為圖3的焊耳帶有電線的橫截面示意 圖6為本發明的焊耳的另一實施例的俯視示意 圖7為本發明的太陽能電池組件的部分側視示意 圖8為本發明的焊耳的另一實施例的前視示意圖。
具體實施例方式總體而言，本發明公開了一種帶焊耳的太陽能電池組件。所述焊耳表面安裝至并點連接至載體，太陽能電池固定在該載體上。每個焊耳形成有電線容納開口，大型規格電線可焊接或用導電環氧樹脂固定在該開口內。圖I展示了安裝在載體102上、以形成本發明的示范性太陽能電池組件103的太陽能電池100的一個例子。太陽能電池100的頂部接觸器(未圖示)通過一系列串聯的導體110連接至導電板104。太陽能電池底部接觸器(未圖示)通過例如導電環氧樹脂連接至導電板106。旁路二極管108連接導電板104與106。安裝在每個導電板106和104上的是焊耳112的一個實施例。電線90安裝(容納)在每個焊耳112內。電線90 —般可稱為導電體。電線90可以為任意規格的電線。每個電線90具有端部92，其位于(容納于)焊耳112的電線容納開口內，以及連接部分94，其從焊耳112延伸開來。連接部分94與端部92是連續的。電線90用于連接至負載(未圖示)。以下描述一種示范性電線容納開口。圖2展示了不帶電線的焊耳112的俯視示意圖。圖3和4分別為沿圖2所示的線III-III和IV-IV的焊耳112的橫截面示意圖。所述是方形焊耳112可通過在金屬片上刻印圖形來獲取帶圖形的刻印金屬板料，接著將該刻印金屬板料折疊為圖2-4所示的焊耳112。可使用任何適當的金屬或合金，例如銅。所述金屬可鍍有金、鎳/金或其它抗氧化并具有適當附著性、導電性、延展性和熱膨脹特性的適當材料。另外，可在焊耳112上設置中間材料，以增強金或鎳/金在上鍍過程中的附著力。這種中間材料可以為例如鎢、鎳等。如圖3所示，焊耳112形成了電線容納開口 114，電線(例如圖I所示的電線90)可插入在該開口中，焊接至并電連接至焊耳112。圖5展示了插入在電線容納開口 114內的電線90。電線容納開口 114的直徑可設計為恰當地容納電線、但不導使開口 114內存在的電線90與焊耳112產生任何實質性機械應力。由于焊耳112可由柔性和彈性材料(例如銅)制成，因此，電線容納開口 114可容納直徑稍大于電線開口 114直徑的電線。焊耳112包括基座116，該基座116可以為通過任何適當裝置安裝在載體102上的表面，如下所述。從基座116延伸出的是第一壁118，其將基座116連接至焊耳112的凹部120。插入在電線容納開口 114內的電線90可具有接近凹部120的底部電線部分122。在應用焊耳時，底部電線部分將焊接至凹部120。凹部120具有這樣的槽形形狀，以使得插入在電線容納開口 114內的大致全部底部電線部分122將浸沒在凹部120內融化的焊接劑中。隨著焊接劑變得硬化，大致全部凹部120將物理連接至底部電線部分122。這樣，電線與凹部120之間的焊接將不會導致產生可測得的電阻。對于聚光光伏應用，經常需要將串聯電阻保持為小于I毫歐，以使寄生串聯電阻導致的能耗最小。本發明的太陽能電池組件的設置可允許實現低阻值。從基座116延伸出的還有第二壁124，其將基座116連接至焊耳112的凸部126。插入在電線容納開口 114內的電線90將具有靠近凸部126的頂部電線部分128。在應用焊耳時，凸部126與頂部電線部分128的大致全部空間都將填充融化的焊接劑。隨著焊接劑變得硬化，大致全部凸部126都將連接至頂部電線部分126。這樣，電線90與凸部126之間的焊接將不會導致產生可測得的電阻。第一壁118和第二壁124可稱為側壁。凹部120可稱為通道部分或通道結構。凸部126可稱為蓋部分或蓋結構。通道結構(凹部)和蓋結構 (凸部)形成了電線容納開口 114。如圖3所示，通過具有與通道結構重疊的蓋結構以及可見的側部開口 95，焊耳112可稱為蛤貝焊耳。圖2展示了凸部126，其對應于基座116，形成開口(孔)130，焊接劑可應用在該開口中，并流至頂部和底部電線部分126和120。開口 130用于容納焊接劑，所述焊接劑將電線90連接至焊耳112。盡管展示了兩個開口 130，然而，可具有任意數量的開口而不脫離本發明的范圍。另外，盡管所示的開口 130為矩形，其也可以為任意適當形狀(例如，圓形、方形等)而不脫離本發明的范圍。此外，盡管所示的開口 130為封閉的，其也可以是開放式的，以形成梳狀結構96，如圖6的示范性實施例所示，而不脫離本發明的范圍。在焊耳112的本實施例中，凸部126可稱為與基座116相對的表面。作為焊接的一種替代方法，可使用導電環氧樹脂或其它適當液體導電粘合劑，而不脫離本發明的公開范圍。另外，盡管所示的電線容納開口具有環形橫截面，然而，任何適當形狀的電線容納開口(例如方形開口等)都在本公開的范圍內。可使用具有對應于電線幾何形狀的任何幾何形狀的電線容納開口。本發明的焊耳可用于焊接多束電線或實心電線。焊耳112的基座116可利用任何適當的緊固裝置、例如導電環氧樹脂、焊接劑等通過導電板(104，106)表面安裝(例如，固定式緊固)至載體103。圖4展示了可刻印在前述片狀金屬板料上的開口 132。該開口 132可部分形成于側壁(118，124)和基座116上，如前例所述。所述開口 132用于協助緊固裝置(例如焊接劑、導電環氧樹脂等)在基座116與導電板(104，106)之間流動。這樣的開口可協助移除緊固裝置中可能出現的任何氣泡。可使用基座116上任意適當數量的開口 132，而不脫離本發明所公開的范圍，且所述開口可以為任意適當形狀，而不脫離本發明所公開的范圍。開口 132位于基座116與壁124之間的連接處。所述開口可單獨形成在基座116上，位于基座116上的任意位置，而不脫離本發明所公開的范圍。參見圖3和圖7，焊耳112可設計為在基座116與凹部(通道結構)120之間具有任意適當間隔99，所述凹部120為電線容納開口 114的外周(邊緣、界限、邊界、外緣)部分。如圖7所示，間隔99使載體102與電線90之間能夠放置電絕緣材料97。進一步地，電絕緣材料可用在太陽能電池組件103任意處的任何暴露的電表面上。電絕緣材料可以為粘性電絕緣材料，例如硅膠或絕緣環氧樹脂。電絕緣材料97可以以粘性形式施加，接著在任意適當溫度(例如室溫)中屈曲或硬化。電線90可具有形成于其部段94上的絕緣套，而端部92可以為裸露的。在電線90放置在焊耳112內后，由于制造和組裝導致的變形，端段92的裸露段202將位于焊耳112之外，懸垂在載體112上。電絕緣材料97的存在幫助防止電線90的任何裸露段與載體102之間發生放電。盡管所示的電線90為筆直的，其可以在任意方向上彎曲，在端部92固定緊固并電連接至焊耳112上之前或之后。另外，盡管所示的焊耳112緊固至與太陽能電池100同一側的載體上(見圖1)，其也可替代性地緊固至載體的相對側，而不脫離本發明所公開的范圍。在集中器光學器件或其它模塊部件影響載體太陽能電池側的可用空間的特定太陽能模塊中，這一點尤為有用。在這種設置中，可使用焊耳112至導電板104和106的任意適當電連接。例如，載體的每個焊耳可具有形成于其中的孔，且焊耳可具有從基座延伸出的導電凸耳。導電凸耳可穿入孔，并電連接至導電板。所述焊耳可表面安裝至載體上與太陽能電池安裝側相對的一側上。
另外，電絕緣材料97可分布在整個焊耳112上，密封焊耳112以防止水分接觸焊耳112，從而避免腐蝕，并防止焊耳112與其周圍任何電氣部件之間發生放電。通過調整間隔距離99，可使焊耳112適配任意太陽能電池模塊的外形。圖8展示了本發明的另一實施例。圖8的焊耳150由導電體材料制成，例如銅。SP，焊耳150由導電材料的固體塊制成。還展示了電線90，其分布于電線容納開口 152內。焊耳150可具有形成于壁154上的孔(開口)，以允許從焊耳150外部對電線90進行操作。這樣的孔可促進焊接劑或其它導電緊固裝置向電線90的流動。焊耳150可在其基座152處緊固至導電板(104，106)，類似于焊耳112。本發明所公開的焊耳的寬X長X寬的尺寸的一個例子為5mm x 6mm x 5.5mm。適于將電線緊固至載體/電池組件的其它任意尺寸也在本發明的范圍內。本發明的太陽能電池組件103結構緊湊，且適用于聚光光伏(CPV)太陽能模塊。太陽能電池組件中包含的焊耳結構緊湊，并提供了低阻抗，而這是CPV模塊中保持高效所必需的。焊耳及其低阻抗特點避免了因毫歐范圍或更大范圍內的寄生電阻而導致的填充因子減少和能量損耗。在前述說明書中，出于解釋目的，敘述了大量細節，以提供對本發明實施例的充分理解。然而，本領域技術人員清楚知道，這些具體細節并非要實踐本發明所必需的。在其它例子中，以框圖形式示意了眾所周知的電器結構和電路，以避免干擾本發明。例如，未提供關于在此所公開的實施例是否以軟件程序、硬件電路、固件或其組合的形式執行的具體細節。本發明的上述實施例僅旨在作為例子。本領域技術人員可對特定實施例作出修正和變形，而不脫離本發明所公開的、由權利要求限定的范圍。
權利要求
1.一種太陽能電池組件，包括 載體； 固定至載體的太陽能電池； 具有基座的焊耳，所述基座表面安裝至所述載體，所述焊耳電連接至所述太陽能電池； 電線，其具有端部和連接部分，所述連接部分與所述端部為連續的，所述焊耳形成有電線容納開ロ，所述端部位于該開ロ內，且所述連接部分從該開ロ伸出，所述開ロ具有外周部分，該外周部分與所述基座由一定的分隔距離隔開，該分隔距離使所述電線與所述載體之間能夠放置粘性電絕緣材料，以防止所述電線與所述載體之間發生放電。
2.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳具有與所述基座相對的第一表面，該第一表面具有形成于其中的開ロ，所述第一表面的該開ロ用于容納導電材料，所述導電材料將電線的端部固定至并電連接至所述焊耳。
3.根據權利要求2所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳具有形成于所述基座與所述第一表面之間的第二表面，該第二表面具有形成于其中的開ロ，所述第二表面的該開ロ用于容納導電材料。
4.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳具有 連接至所述基座并從所述基座延伸出的第一側壁； 連接至所述基座并從所述基座延伸出的第二側壁； 連接至所述第一側壁的通道結構；以及 連接至第二側壁的蓋結構，所述通道結構和所述蓋結構形成電線容納開ロ，電線的端部位于該開口內，所述端部固定至并電連接至所述通道結構和蓋結構。
5.根據權利要求4所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述電線容納開ロ具有對應于電線端部的橫截面幾何形狀的橫截面幾何形狀。
6.根據權利要求5所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述橫截面幾何形狀為圓形。
7.根據權利要求4所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述基座和所述通道結構形成位于其中間的空部,該空部容納粘性電絕緣體的一部分。
8.根據權利要求4所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述通道結構和蓋結構中的至少ー個是彈性的。
9.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳包括導電材料固體塊，所述電線容納開ロ形成在該固體塊上。
10.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳由金屬或合金制成。
11.根據權利要求10所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述金屬或合金上鍍有金或鎳中的至少ー種。
12.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳為折疊式帶圖形的刻印金屬板料。
13.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述粘性電絕緣材料包括硅膠和絕緣環氧樹脂中的至少ー種。
14.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述導電材料包括焊接劑和導電環氧樹脂中的至少ー種。
15.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述太陽能電池和所述焊耳可設置在所述載體的同一側。
16.根據權利要求I所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述太陽能電池和所述焊耳可設置在所述載體的相反兩側。
17.一種太陽能電池組件，包括 載體； 固定至載體的電池組； 具有基座的焊耳，所述基座表面安裝至所述載體，所述焊耳電連接至所述太陽能電池； 電線，其具有端部和連接部分，所述連接部分與所述端部是連續的，所述焊耳形成有電線容納開ロ，所述端部位于該開ロ內，而所述連接部分從該開ロ伸出，所述開ロ具有外周部分，該外周部分與所述基座由間隔隔開；以及 形成于所述電線與所述載體之間的固化粘性電絕緣材料，以防止所述電線與所述載體之間發生放電。
18.根據權利要求17所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳具有 連接至所述基座并從所述基座延伸出的第一側壁； 連接至所述基座并從所述基座延伸出的第二側壁； 連接至所述第一側壁的通道結構；以及 連接至所述第二側壁的蓋結構，所述通道結構和所述蓋結構形成電線容納開ロ，所述電線的端部位于該開口內，所述端部固定至并電連接至所述通道結構和所述蓋結構。
19.根據權利要求17所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳具有與所述基座相対的第一表面，該第一表面具有形成于其中的開ロ，所述第一表面的所述開ロ用于容納導電材料，所述導電材料將電線端部固定至并電連接至所述焊耳。
20.根據權利要求19所述的太陽能電池組件，其特征在于，所述焊耳具有形成于所述基座與所述第一表面之間的第二表面，該第二表面具有形成于其中的開ロ，所述第二表面的所述開ロ用于容納導電材料。
全文摘要
一種帶載體的太陽能電池組件，具有形成于載體上的焊耳。所述焊耳具有基座，所述基座電連接至太陽能電池的電接觸器。所述焊耳形成有電線容納開口，大型規格電線可通過導電環氧樹脂焊接或緊固至該電線容納開口。
文檔編號H01L23/488GK102822986SQ201180018936
公開日2012年12月12日 申請日期2011年2月11日 優先權日2010年2月12日
發明者諾伯特·帕特茲, 西蒙·法福爾德, 路易斯·B·艾拉德 申請人:瑟雷姆技術公司