專利名稱：具有電器件的光電組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電組件(photovoltaic module)及其制造方法。更具體地，本發(fā)明涉及包含太陽(yáng)能電池的光電組件，其中在該組件內(nèi)包含薄的導(dǎo)電板。本發(fā)明還涉及光電組件，其中該組件除包含太陽(yáng)能電池之外，還包含一個(gè)或多個(gè)電子器件，該電子器件優(yōu)選被安置于形成組件的襯底片(substrate sheet)和背片(backing sheet)之間，其中電子器件給組件提供一種或多種增強(qiáng)的功能或操作性能。
背景技術(shù)：
光電器件將光能、尤其是太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｓ晒怆姰a(chǎn)生的電能可用于與由電池產(chǎn)生的電或由建立的電力網(wǎng)獲得的電完全相同的目的，但是光電產(chǎn)生的電能是一種可再生形式的電能。已知的一類光電器件為光電組件，或者也稱為太陽(yáng)能組件。這些組件包含一個(gè)光電電池或太陽(yáng)能電池，或更典型和優(yōu)選地包括多個(gè)光電電池或太陽(yáng)能電池，所述電池被安置于襯底片和背片之間，該襯底片為例如透明玻璃或透明聚合材料的片，該背片為例如聚合材料、金屬片或另外的玻璃片。太陽(yáng)能電池可由硅晶片或其它合適的半導(dǎo)體材料制成，或者它們可以是薄膜型電池，其通過(guò)為制造光電器件領(lǐng)域的技術(shù)人員所知的各種過(guò)程和方法而典型地沉積在襯底或背片上。一種更常見類型的光電組件包含多個(gè)由硅晶片制成的單獨(dú)太陽(yáng)能電池。典型地，這種單獨(dú)太陽(yáng)能電池或者由單晶硅晶片制得，或者由多晶硅晶片制得，并且典型地，大量這樣的單獨(dú)電池以所需的排列方式電連接，以獲得在暴露于太陽(yáng)光時(shí)具有所需電輸出的組件。
制造光電組件領(lǐng)域的技術(shù)人員正不斷努力改善這種組件的效率和耐久性，并且他們正不斷努力降低光電組件的制造成本。由于光電組件在本性上需要暴露于太陽(yáng)光下，所以它們有必要或者位于建筑物的外部，例如結(jié)構(gòu)的墻壁或屋頂上，或者另外被包含在建筑物內(nèi)或被安置在其它一些支撐結(jié)構(gòu)上，以使它們暴露于太陽(yáng)光下。由此，對(duì)于其上裝配有光電組件或使光電組件成為其中一部分的建筑物或其它結(jié)構(gòu)，光電組件形成該建筑物或其它結(jié)構(gòu)的外觀的一部分。因此，需要使光電組件在美學(xué)觀點(diǎn)上吸引人。雖然在降低光電組件的制造成本和增加光電組件的效率方面取得了進(jìn)展，但是購(gòu)買和安裝光電組件仍然通常涉及重大的資本投資。由于它們的價(jià)值，安裝的光電組件易引發(fā)盜竊事件。因?yàn)楦鼡Q成本包括組件本身的成本和更換該組件的修復(fù)工作的成本，所以更換成本典型地很高。而且，由于更換光電組件的成本，必須以能經(jīng)受過(guò)早失效的方式制造它們。
具有一種或多種增強(qiáng)功能的光電組件也將是組件使用者所希望的；所述增強(qiáng)功能包括，例如自動(dòng)記錄組件性能以用于隨后的數(shù)據(jù)檢索(retreival)或?qū)?shù)據(jù)傳輸至中央位置進(jìn)行處理的功能，或如果組件沒有被正當(dāng)授權(quán)就與服務(wù)分離，例如遭遇盜竊時(shí)，防止組件被操作的功能。
因此，本領(lǐng)域需要易于制造的光電組件。本領(lǐng)域需要防止失效和盜竊的光電組件。本領(lǐng)域需要功能增強(qiáng)的光電組件。本領(lǐng)域需要能提供這些和其它特征并且在美學(xué)觀點(diǎn)上吸引人的光電組件。本發(fā)明提供了這樣的光電組件。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種光電組件，其包括第一襯底、背片、一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池和至少一個(gè)薄導(dǎo)電板，所述太陽(yáng)能電池被分別安置于襯底和背片之間，所述導(dǎo)電板被安置于襯底和背片之間。
本發(fā)明還涉及如下一種光電組件，其包括第一襯底片、背片、一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池、和至少一個(gè)器件，所述太陽(yáng)能電池被分別安置于襯底和背片之間，所述器件優(yōu)選為電子器件，其給組件提供增強(qiáng)的功能或操作性能。優(yōu)選地，提供增強(qiáng)功能的器件被安置于襯底片和背片之間，并且被密封在組件內(nèi)。
本發(fā)明還涉及一種制造這樣的光電組件的方法。本發(fā)明的光電組件用于將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成電能。
附圖簡(jiǎn)述

圖1顯示了本發(fā)明光電組件的一個(gè)實(shí)施方案，其包括薄的導(dǎo)電板。
圖2是本發(fā)明的薄導(dǎo)電板的一個(gè)實(shí)施方案的俯視圖。
圖3是圖2中薄導(dǎo)電板的側(cè)視圖。
圖4顯示了在本發(fā)明光電組件中使用的導(dǎo)電板的一個(gè)實(shí)施方案，該導(dǎo)電板具有包括在該組件內(nèi)的功能增強(qiáng)的器件。
圖5是圖4所示導(dǎo)電板的側(cè)視圖。
發(fā)明詳述在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種光電組件及其制造方法，該光電組件包括包含在該組件內(nèi)的薄導(dǎo)電板。本發(fā)明還涉及一種光電組件，其包括薄導(dǎo)電板和包含在該組件內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電子器件，該電子器件給光電組件提供一種或多種增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。
現(xiàn)在將參照包括本發(fā)明光電組件的實(shí)施方案來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明，該光電組件包括多個(gè)單獨(dú)硅晶片型太陽(yáng)能電池和一個(gè)或多個(gè)旁路二極管，當(dāng)組件內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電池被遮擋而不暴露于太陽(yáng)光下時(shí)，該旁路二極管保護(hù)組件不被損壞。但是，應(yīng)理解本發(fā)明的組件可以是任意類型的光電組件，例如薄膜光電組件，其中在襯底片或背片上形成一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池。
在由光電組件產(chǎn)生電能的大多數(shù)應(yīng)用中，多個(gè)光電組件以陣列(array)或聚集(collection)的方式排列，并被安置于屋頂或其它結(jié)構(gòu)上。在這種陣列中，通常多個(gè)光電組件以串聯(lián)的排列方式連接，以從陣列中獲得所需的電壓。在每個(gè)光電組件內(nèi)，通常許多單獨(dú)太陽(yáng)能電池被串聯(lián)連接，典型地是，所有的單獨(dú)太陽(yáng)能電池都被串聯(lián)連接。例如，每個(gè)組件可包含1至多于100個(gè)單獨(dú)太陽(yáng)能電池。因此，在這種排列方式中，陣列中的每個(gè)太陽(yáng)能電池與大量其它的太陽(yáng)能電池串聯(lián)，當(dāng)陣列暴露于太陽(yáng)光下時(shí)，每個(gè)電池產(chǎn)生電流。在這種排列方式中，組件中的一個(gè)或多個(gè)電池可能被遮擋。例如，吹動(dòng)的碎片如附近樹上的樹葉或樹枝可能停留在組件上，遮擋住一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，使其不暴露于太陽(yáng)光下。冰或雪也可能導(dǎo)致這種遮擋。在一些情況下，鳥或其它動(dòng)物可能在組件上休息，導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池被這樣遮擋。當(dāng)組件中的這種單個(gè)電池被這樣遮擋時(shí)，它會(huì)形成反向偏置(reversed biased)。假如不除去碎片或其它遮擋原因，反向偏置的電池通常會(huì)過(guò)熱，這種電池及其所屬的組件會(huì)被損壞或可能毀壞。
但是，本領(lǐng)域已開發(fā)了合適的預(yù)防性方法以處理相對(duì)常見的這種遮擋事件及其潛在的災(zāi)難性后果。在這種預(yù)防性方法中，組件具有一個(gè)或多個(gè)旁路二極管。該旁路或分路(shunt)二極管可以橫越過(guò)多排串聯(lián)連接的太陽(yáng)能電池，并與之并聯(lián)連接。當(dāng)沒有遮擋且所有的太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電流時(shí)，旁路二極管處于反向偏置狀態(tài)，電流流動(dòng)通過(guò)太陽(yáng)能電池電路。當(dāng)通過(guò)電路中的任意一個(gè)電池的電流被充分減少時(shí)，例如當(dāng)由于遮擋而使其成為反向偏置時(shí)，并聯(lián)連接的旁路二極管成為正向偏置(forward biased)，而否則會(huì)損壞或毀壞被遮擋的太陽(yáng)能電池和及其所屬的組件的電流通過(guò)正向偏置的旁路二極管，并圍繞包含被遮擋電池的電路。當(dāng)遮擋被除去，被遮擋的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池開始產(chǎn)生適量的電流并再次成為正向偏置時(shí)，旁路二極管返回到其反向偏置狀態(tài)。旁路二極管以這種方式保護(hù)被遮擋的太陽(yáng)能電池不被損壞或毀壞。
在目前的光電組件中，這種旁路二極管或者被安裝并密封在組件的背面上，通常在太陽(yáng)能電池和所包括的銅金屬熱擴(kuò)張板(heat spreaderplate)后面，或者被裝配在位于較大接線盒內(nèi)的接線板上。最近，通過(guò)使用具有與太陽(yáng)能電池相同的厚度的肖特基(Schottky)二極管，將旁路二極管夾在組件內(nèi)。
在本發(fā)明光電組件的一個(gè)實(shí)施方案中，將一個(gè)或多個(gè)旁路二極管，例如1至約6個(gè)、或1至約8個(gè)、或1至約10個(gè)二極管，連接或裝配在薄導(dǎo)電板上，優(yōu)選地，其中一個(gè)或多個(gè)旁路二極管，優(yōu)選所有的旁路二極管，都是肖特基旁路二極管，所述具有二極管或在其上裝配有二極管的板被夾在組件的第一襯底片和背片之間。適宜地，這種板的厚度約為或約小于組件中使用的太陽(yáng)能電池的厚度。例如，厚度可以為約0.1至約2毫米，或更優(yōu)選地，為約0.2至約1毫米。例如，厚度可以為約0.5毫米。雖然板可以由任意導(dǎo)電材料制得，該導(dǎo)電材料為例如一種或多種導(dǎo)電金屬，例如銅、錫、鋁、銀或金，但優(yōu)選地，該板是通過(guò)將導(dǎo)電金屬膜粘附至合適的、優(yōu)選介電的襯底材料上而制得的層壓制品，所述導(dǎo)電金屬為例如上述一種或多種金屬，所述襯底材料為例如樹脂或聚合材料。聚合材料可以是例如用玻璃纖維加強(qiáng)的環(huán)氧材料。這種金屬膜的厚度可以為約0.05毫米至約0.25毫米?？捎糜诒景l(fā)明組件中的優(yōu)選薄導(dǎo)電板是如下類型的板，其典型地用于制造印刷電路，或所謂的PC板。
薄導(dǎo)電板可以具有任意合適的尺寸。但是，優(yōu)選薄導(dǎo)電板的長(zhǎng)度優(yōu)選地近似約為將板放置于其內(nèi)的組件的寬度或長(zhǎng)度，從而使該板能容易地放置于組件的第一襯底片和背片之間。所述板可以具有任意合適的寬度。因此，薄導(dǎo)電板的長(zhǎng)度可以為約500至約2000毫米，例如約750至約1500毫米。薄導(dǎo)電板的寬度可以為約10至約50毫米，例如約25毫米。
組件中可以存在一個(gè)或多個(gè)這樣的板，其中每個(gè)板可以相同或不同。它們可位于組件內(nèi)的任何地方。但是，優(yōu)選地，在組件內(nèi)沿著組件的側(cè)面或沿著組件的末端，并優(yōu)選在與組件邊緣相鄰或靠近的地方安置所述板。
導(dǎo)電板可以有一個(gè)或多個(gè)、例如2至約10個(gè)位于板上的分離的導(dǎo)電區(qū)。這樣的區(qū)域可以為窄條形式。如果板的類型是其中導(dǎo)電金屬膜被層壓在合適的不導(dǎo)電襯底上的類型，所述襯底為例如不導(dǎo)電的聚合物或樹脂，那么金屬膜可以為如下形式在不導(dǎo)電襯底上的一個(gè)或多個(gè)、例如2至約10個(gè)分離的導(dǎo)電區(qū)，如窄條。可以以這樣的方式、以所需電路的形式使用薄導(dǎo)電板，這將在下文更詳細(xì)描述。
如上所述，薄導(dǎo)電板可用于裝配一個(gè)或多個(gè)合適的旁路二極管。例如，可將它用于裝配薄的肖特基型旁路二極管。如下面將討論的，這種板可用于裝配其它器件，優(yōu)選其它電子器件。該板也可以標(biāo)注或另外包含如序列號(hào)、產(chǎn)品號(hào)碼、地址、組件性能信息、條形碼及其類似物的信息，或不同的信息。也可以標(biāo)注或另外包含標(biāo)志如公司標(biāo)識(shí)語(yǔ)或其它圖案。因此，除了用作導(dǎo)電板之外，本發(fā)明光電組件中的薄導(dǎo)電板還用作展示信息和圖案的媒介。當(dāng)如上文所述將這樣的信息或圖案裝配于組件中時(shí)，可以透過(guò)第一襯底片看到這些信息或圖案。
薄導(dǎo)電板可以并且優(yōu)選地由材料制造，并被安裝在光電組件中，所以它在組件中形成在美學(xué)觀點(diǎn)上吸引人的窄條或橫幅，該窄條或橫幅可以透過(guò)第一襯底板可以看到。當(dāng)這種窄條或橫幅在其表面上具有上述的標(biāo)識(shí)語(yǔ)或其它圖案時(shí)，它們?cè)诿缹W(xué)觀點(diǎn)上特別吸引人。
現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的這個(gè)方面，附圖顯示了本發(fā)明的某些實(shí)施方案，但是并不意味著以任何方式來(lái)限制其范圍。
圖1顯示了本發(fā)明光電組件1的一個(gè)實(shí)施方案。圖1中的光電組件具有第一襯底片5和背片10，所述第一襯底片5優(yōu)選由玻璃或其它合適的透明材料制成。背片可以由任意合適的材料制得，該材料優(yōu)選可用于與所述第一襯底片形成防水防潮的密封。例如，背片可由玻璃制得，或者可以由一種或多種聚合材料如聚酯材料制得。背片可以由Tedlar制得。多個(gè)串聯(lián)電連接的太陽(yáng)能電池20被夾在第一襯底片5和背片10之間。在第一襯底片和背片之間還有乙烯乙酸乙烯酯(EVA)片或其它合適的密封材料片，其將第一襯底片密封至背片，其間密封了太陽(yáng)能電池。為了清楚起見，在圖1中只有一個(gè)太陽(yáng)能電池以數(shù)字20標(biāo)明。這些太陽(yáng)能電池可以是任意類型的太陽(yáng)能電池，如由多晶或單晶硅晶片所制成的電池。如圖所示，每個(gè)電池具有柵極型(grid-type)前觸點(diǎn)25。(為了清楚起見，圖中只標(biāo)注了一個(gè)柵級(jí)型前觸點(diǎn)。)太陽(yáng)光穿過(guò)第一襯底片5進(jìn)入，并撞擊在太陽(yáng)能電池20的前側(cè)。電池20通過(guò)電線30串聯(lián)電連接。電線30被連接到太陽(yáng)能電池20后側(cè)(太陽(yáng)能電池的后側(cè)未顯示)上的后觸點(diǎn)，并被連接到太陽(yáng)能電池20前側(cè)上的焊接觸點(diǎn)35以形成串聯(lián)電池。(為了清楚起見，圖中只標(biāo)注了太陽(yáng)能電池前側(cè)上的一套電線30和一套焊接觸點(diǎn)35。)電線是適當(dāng)扁平的鍍錫銅導(dǎo)線、電線或其它合適的電纜。組件1還包括薄導(dǎo)電板40，其厚度為約0.5毫米，寬度為約25毫米，長(zhǎng)度為約560毫米，由樹脂或聚合材料制得，并在樹脂或聚合材料上，在顯示為42、43和44的三個(gè)導(dǎo)電部分或窄條中層壓銅金屬薄層(厚度為約0.15毫米)。因此，部分或窄條42、43和44形成三個(gè)不同的不連接的電纜。三個(gè)部分或窄條之間的間距可以為約1至約2毫米。旁路二極管50被安置在部分43和44之間和部分42和44之間。如圖所示，二極管的一個(gè)接線端電連接至一個(gè)窄條，而二極管的另一個(gè)接線端電連接至另一個(gè)窄條?？梢允褂煤噶蟻?lái)實(shí)現(xiàn)電連接。優(yōu)選地，這樣的二極管具有薄的外形。優(yōu)選地，它們的厚度不大于太陽(yáng)能電池的厚度。優(yōu)選地，它們是肖特基型二極管。例如，它們可以是SBM 1040型(10安培正向電流和40伏峰值反向電壓)。部分42和43都具有焊點(diǎn)60，它們可用于將組件連接至陣列、或其它的使用由光電組件產(chǎn)生的電能的系統(tǒng)或電器件。典型地，連接至這樣的焊點(diǎn)的電線或?qū)Ь€穿過(guò)背片10中的孔而從組件的背面突出?？梢允褂煤线m的灌注材料來(lái)密封在背片上的這種孔。電導(dǎo)線31將串聯(lián)的太陽(yáng)能電池連接至窄條42和43，如圖所示。
如圖1所示，旁路二極管被電連接至導(dǎo)電板40的部分42和44以及部分43和44。當(dāng)太陽(yáng)能電池電路中的太陽(yáng)能電池都以由太陽(yáng)輻射而產(chǎn)生電流的正向偏置狀態(tài)正常工作時(shí)，這些二極管通常處于反向偏置狀態(tài)。但是，假如太陽(yáng)能電池電路中的一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池變成反向偏置，例如由于遮擋而變成反向偏置時(shí)，那么旁路二極管將變成正向偏置，并形成導(dǎo)電電路，該電路與由太陽(yáng)能電池形成的電路并聯(lián)。包括正向偏置的旁路二極管的電路允許電流繞過(guò)太陽(yáng)能電池電路，并防止被遮擋的一個(gè)或多個(gè)反向偏置的太陽(yáng)能電池?fù)p壞，否則該電流會(huì)穿過(guò)光電組件中電連接的太陽(yáng)能電池的電路。當(dāng)這種遮擋被除去時(shí)，被影響的電池會(huì)回復(fù)至正向偏置狀態(tài)，組件會(huì)再一次作為電能發(fā)生器而運(yùn)行。
圖2更詳細(xì)地顯示了薄導(dǎo)電板40。圖2是薄導(dǎo)電板40的俯視圖，而圖3是薄導(dǎo)電板40的側(cè)視圖。圖1所示的薄導(dǎo)電板40部件的編號(hào)與圖2和圖3中相同。圖2更詳細(xì)地顯示了在導(dǎo)電部分42、43和44之間的間隙或間距46。圖3更詳細(xì)地顯示了，導(dǎo)電窄條42、43和44是如何成為層壓在樹脂或聚合板41上的薄(也就是薄隔距(thin gauge))金屬窄條。圖2還更詳細(xì)地顯示了旁路二極管50。如圖2所示，旁路二極管50可以是兩套二極管，其中每套具有兩個(gè)二極管。二極管50a電連接至導(dǎo)電部分44和43，而二極管50b電連接至導(dǎo)電部分42和44。從二極管至導(dǎo)電板的電連接可以通過(guò)焊點(diǎn)55實(shí)現(xiàn)。(為了清楚起見，圖2中只標(biāo)注了一套焊點(diǎn)55。)如圖3所示，即使連接了二極管50和焊點(diǎn)60，導(dǎo)電板40仍然具有低或薄的側(cè)面外形。如上所述，包括二極管的板的總厚度優(yōu)選不大于組件中使用的太陽(yáng)能電池的近似厚度。例如，板和連接到其上的二極管的總厚度可以為約0.5至約2.0毫米。
同樣如圖2所示，在薄導(dǎo)電板40上可能印刷、刻劃、蝕刻或標(biāo)注，或者另外在其上沉積或形成標(biāo)識(shí)語(yǔ)70、條形碼75或序列號(hào)80。盡管在圖2中只例示了一個(gè)標(biāo)識(shí)語(yǔ)、一個(gè)條形碼和一個(gè)序列號(hào)，但是應(yīng)理解如上所述，本發(fā)明的薄導(dǎo)電板可以具有沉積或形成于其上的任意圖案、字母、數(shù)字或其它標(biāo)記。因此，薄導(dǎo)電板既在美學(xué)觀點(diǎn)上吸引人，又是本發(fā)明光電組件的功能部分。它可以用作一種裝配結(jié)構(gòu)來(lái)裝配電器件如一個(gè)或多個(gè)旁路二極管，它也可以作為顯示標(biāo)識(shí)語(yǔ)、圖案或其它信息的媒介。另外，因?yàn)楸景l(fā)明的導(dǎo)電板可以與組件中的太陽(yáng)能電池一樣薄或比其更薄，所以導(dǎo)電板對(duì)組件的總厚度沒有貢獻(xiàn)。由于本發(fā)明的導(dǎo)電板被層壓在組件內(nèi)，因此防止了氣候要素、濕氣或其它損壞源。因?yàn)樗梢员粚訅涸诮M件內(nèi)，所以在組件的背面上不會(huì)產(chǎn)生不好看的凸出。除了作為連接旁路二極管的襯底之外，本發(fā)明的導(dǎo)電板還用于散布和驅(qū)散由二極管產(chǎn)生的熱。
如上所述，由于導(dǎo)電板的導(dǎo)電能力，尤其是當(dāng)板延伸穿過(guò)組件的大部分或所有的寬度或長(zhǎng)度時(shí)，它可以被用作匯流條來(lái)實(shí)現(xiàn)組件內(nèi)的太陽(yáng)能電池的電連接。如圖1所示，來(lái)自太陽(yáng)能電池電路的電線或?qū)Ь€31被連接至導(dǎo)電板。組件中這種板的使用還提供了一種在組件內(nèi)排列單獨(dú)太陽(yáng)能電池的便利方法。
盡管圖1顯示，薄導(dǎo)電板的側(cè)面具有導(dǎo)電窄條42、43和44，焊點(diǎn)60和面對(duì)光電組件的光接收側(cè)面的旁路二極管50，但是應(yīng)理解不一定以這種方式將板放置在組件中。板可以被放置于組件內(nèi)以使得這樣的側(cè)面朝向另一個(gè)方向。在這種布置中，標(biāo)識(shí)語(yǔ)、圖案和標(biāo)志信息如序列號(hào)、產(chǎn)品信息和條形碼等會(huì)被添加到與板的如下側(cè)面相對(duì)的側(cè)面上，該側(cè)面具有導(dǎo)電窄條42、43和44，焊點(diǎn)60和旁路二極管50，所以可以透過(guò)透明的第一襯底片5觀察到這些信息。雖然圖1中沒有顯示，但是光電組件1還可以具有圍繞或部分圍繞該組件的框架。這種框架可用于在需要的地方裝配該組件。
盡管在上文參考使用導(dǎo)電板來(lái)支撐并電連接光電組件的一個(gè)或多個(gè)旁路二極管，從而詳細(xì)描述了本發(fā)明的一個(gè)方面，但是在本發(fā)明光電組件的另一方面，具有或沒有這種導(dǎo)電板的這種組件可包含一個(gè)或多個(gè)其它的器件，優(yōu)選一個(gè)或多個(gè)不同于太陽(yáng)能電池或旁路二極管的電子芯片或電子器件，該電子芯片或電子器件給光電組件提供了增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。例如，組件可以包含用于改變光電組件電壓的電輸出變換器，優(yōu)選固態(tài)器件，也就是所謂的直流(DC)至DC變流器，其用于逐步增加(step up)或逐步降低(step down)組件的輸出電壓，或DC至交流(AC)變流器，其用于將來(lái)自光電組件的DC電流轉(zhuǎn)換至AC電流。這些變換器，優(yōu)選專門設(shè)計(jì)的集成電路(IC)組件或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)，可以被放置于光電組件的DC集電線和例如AC負(fù)載之間。如果薄導(dǎo)電板被包括于光電組件內(nèi)，那么這種電輸出變換器可以在物理上位于薄導(dǎo)電板上。組件可以包含射頻識(shí)別芯片(RFID芯片)。這種芯片可用于容易地識(shí)別組件，而不必借助于其它數(shù)據(jù)。優(yōu)選地，這種芯片可以是Texas Instruments Tag-itTMRI-I16-112A RF ID芯片，該芯片允許產(chǎn)品識(shí)別和驗(yàn)證。組件可包含存儲(chǔ)芯片，該存儲(chǔ)芯片儲(chǔ)存例如操作數(shù)據(jù)或其它數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)積累一段時(shí)間后被檢索。組件可包含防盜芯片。這種防盜器件可以是電子芯片，當(dāng)組件未經(jīng)授權(quán)就與其所屬的電路分離時(shí)，電子芯片被激活，由此芯片將阻止將另外由組件產(chǎn)生的電流。這種器件將阻止組件被竊。給光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能的器件，例如改變組件的電壓或電流的輸出變換器、存儲(chǔ)芯片、RF ID芯片或防盜芯片，可被裝配在如本文所述的導(dǎo)電板上，假如組件具有這種導(dǎo)電板的話。一個(gè)或多個(gè)這種器件還可以被裝配在組件上或組件內(nèi)，優(yōu)選在襯底片和背片之間的位置。如果操作需要，這種器件可被電連接至光電組件的電輸出端。組件可包含電池，該電池位于第一襯底片和背片之間或位于組件外，其中電池可被連接至一個(gè)或多個(gè)電器件或芯片上，從而當(dāng)光電組件不產(chǎn)生電流時(shí)，所述一個(gè)或多個(gè)電子器件或芯片保持激活，且其中電池可通過(guò)電連接至光電組件的電輸出端而保持在充電狀態(tài)。
圖4和圖5顯示了本發(fā)明的附加實(shí)施方案，但不是用于限制本發(fā)明的范圍。
圖4顯示了本發(fā)明的導(dǎo)電板是如何可以被用于裝配輸出變換器，該變換器用于改變光電組件的電輸出。圖4顯示了與圖2所示基本相同的薄導(dǎo)電板，除了圖4具有安置于薄導(dǎo)電板40上的輸出變換器(例如，它可以是DC至DC變流器或DC至AC變流器)62之外。圖2和圖4中編號(hào)相同的元件是相同元件。如圖4所示，輸出變換器62具有電輸出焊點(diǎn)65。將輸出變換器62放置在薄導(dǎo)電板40上，使得板40上的焊點(diǎn)60被電連接至變換器62的電輸入端。在圖中沒有顯示這種連接。因此，在點(diǎn)60處的光電組件的電輸出進(jìn)入到輸出變換器62，輸出變換器62以所需的方式改變光電組件的電輸出，而被改變的電輸出可在輸出焊點(diǎn)65處得到。
圖5是圖4所示薄導(dǎo)電板的側(cè)視圖。圖4所示薄導(dǎo)電板的部件的編號(hào)與圖5中相同。如圖5所示，電輸出變換器62優(yōu)選具有薄的外形，使得它能在例如光電組件的襯底片和背片之間安裝，而不會(huì)形成凸出。優(yōu)選地，電輸出變換器以及其它任意的給本發(fā)明光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能的器件，與組件中的太陽(yáng)能電池一樣薄或比其更薄。例如，厚度小于約2毫米。如果器件被裝配在本發(fā)明的薄導(dǎo)電板上，那么板和器件的厚度優(yōu)選與組件中的太陽(yáng)能電池一樣薄或比其更薄。
圖4和圖5中所示的薄導(dǎo)電板可被裝配于如圖1所示的光電組件內(nèi)。但是，如本文所述，具有提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能的器件的本發(fā)明光電組件，不一定具有薄導(dǎo)電板。器件可被適當(dāng)裝配在組件上，或優(yōu)選地裝配在襯底和背片之間，如果必要的話，可電連接至太陽(yáng)能電池電路以提供所需的增強(qiáng)功能或操作性能。通過(guò)適當(dāng)?shù)碾娋€或其它電導(dǎo)體可實(shí)現(xiàn)這種連接。
雖然圖4和圖5顯示了改變組件電輸出的器件，但是應(yīng)理解一個(gè)或多個(gè)附加器件或一個(gè)或多個(gè)不同的器件，如本文描述的一個(gè)或多個(gè)器件，可以被如此裝配在薄導(dǎo)電板上，或以某種其它的方式裝配在光電組件上，或優(yōu)選地裝配在光電組件內(nèi)，以達(dá)到所需的器件目的，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。如本文所使用的或類似使用的術(shù)語(yǔ)“給光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能的器件”，不包括旁路二極管。
雖然已參考包含由硅晶片制成的太陽(yáng)能電池的光電組件描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解本發(fā)明不限于這種太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池可以是任意類型。例如，它們可以是薄膜型太陽(yáng)能電池，如薄膜非晶硅電池或CdS/CdTe電池。這種太陽(yáng)能電池在本領(lǐng)域是已知的，可以通過(guò)已知的方法沉積在合適的襯底材料如玻璃或金屬上。例如，用于形成可在本發(fā)明中使用的非晶硅電池的方法在美國(guó)專利4,064,521、4,292,092和英國(guó)專利申請(qǐng)9916531.8(公開號(hào)2339963，2000年2月9日)中提出，所有這些文獻(xiàn)都被引入本文以供參考。
參考包含一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池的光電組件，本文描述了一個(gè)或多個(gè)器件的使用，其給光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。被描述的光電組件具有襯底片和背片。但是，本發(fā)明不限于那樣的特定類型的光電器件。應(yīng)理解本發(fā)明包括任意光電器件，其具有一個(gè)或多個(gè)器件，如那些本文所描述的器件，所述器件給光電器件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。例如，本發(fā)明還可以是一種光電器件，其包括至少一個(gè)太陽(yáng)能電池和至少一個(gè)器件，優(yōu)選電子器件，如芯片或電輸出變換器，其中電子器件給光電器件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。
本發(fā)明還涉及一種制造光電組件的方法，該方法包括在第一襯底片和背片之間密封如下部件至少一個(gè)太陽(yáng)能電池，優(yōu)選多個(gè)電連接的太陽(yáng)能電池；至少一個(gè)電子器件如旁路二極管，或如上文描述的給光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能的電器件；以及，任選的至少一個(gè)薄導(dǎo)電板，其中板任選地包含裝配在其上的電子器件。優(yōu)選地，該方法包括在襯底片和背片之間密封太陽(yáng)能電池、提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能的電子器件和任選的導(dǎo)電板。密封劑優(yōu)選為一種或多種聚合材料如乙烯乙酸乙烯酯片。在密封過(guò)程中，密封材料可被加熱至軟化或熔化的溫度，然后可在襯底片和背片之間形成良好的密封。在典型的工藝過(guò)程中，將襯底片、太陽(yáng)能電池、功能增強(qiáng)的器件和任選的導(dǎo)電板以?shī)A層型排列方式布置，其中密封材料片被放置在所述片之間，整個(gè)夾層布置被放置于設(shè)備中，該設(shè)備在合適的真空下加熱并擠壓夾層，以除去任何可能另外形成的氣泡。
應(yīng)理解，本文只描述和提出了本發(fā)明的某些實(shí)施方案。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，上述描述的替代實(shí)施方案和各種修改是顯而易見的。這些和其它的替代被認(rèn)為是等同的并落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
提交于2004年4月9日的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)60/560,958被全文引入本文以供參考。
權(quán)利要求
1.一種光電組件，包括第一襯底片，背片，一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，其被分別安置于襯底和背片之間，至少一個(gè)薄導(dǎo)電板，其被安置于襯底和背片之間并與至少一個(gè)太陽(yáng)能電池電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的光電組件，其中板包括至少兩個(gè)分離的導(dǎo)電區(qū)。
3.如權(quán)利要求2所述的光電組件，其中分離的導(dǎo)電區(qū)為窄條形式。
4.如權(quán)利要求3所述的光電組件，其中板包括一種或多種導(dǎo)電金屬和一種或多種樹脂或聚合材料的層壓制品。
5.如權(quán)利要求4所述的光電組件，其中聚合材料包括環(huán)氧樹脂和玻璃纖維。
6.如權(quán)利要求1所述的光電組件，還包括一個(gè)或多個(gè)裝配在板上的電子器件。
7.如權(quán)利要求1所述的光電組件，還包括一個(gè)或多個(gè)裝配在板上的旁路二極管。
8.如權(quán)利要求2所述的光電組件，還包括具有兩個(gè)電極的旁路二極管，其中該旁路二極管被安置于在兩個(gè)導(dǎo)電區(qū)之間的導(dǎo)電板上，使得二極管的一個(gè)電極被電連接至一個(gè)導(dǎo)電區(qū)，而二極管的另一個(gè)電極被電連接至另一個(gè)導(dǎo)電區(qū)。
9.一種光電組件，包括第一襯底片，背片，多個(gè)太陽(yáng)能電池，其以串聯(lián)排列形式電連接，并被安置于第一襯底片和背片之間，且具有以這種串聯(lián)排列方式布置的第一太陽(yáng)能電池和最后一個(gè)太陽(yáng)能電池，至少一個(gè)薄導(dǎo)電板，其被安置于第一襯底片和背片之間，并包括至少第一和第二電隔離的導(dǎo)電區(qū)，至少一個(gè)旁路二極管，其具有第一電極和與該第一電極極性相反的第二電極，并被安置使得第一電極電連接至第一導(dǎo)電區(qū)，而第二電極連接至第二導(dǎo)電區(qū)，和將串聯(lián)太陽(yáng)能電池中的第一太陽(yáng)能電池電連接至第一導(dǎo)電區(qū)的電導(dǎo)線，以及將串聯(lián)太陽(yáng)能電池中的最后一個(gè)太陽(yáng)能電池電連接至第二導(dǎo)電區(qū)的電導(dǎo)線。
10.一種光電組件，包括第一襯底片，背片，一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池，其被分別安置于襯底和背片之間，和至少一個(gè)電子器件，其給組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。
11.如權(quán)利要求10所述的光電組件，其中電子器件為選自如下器件中的一個(gè)或多個(gè)電子器件存儲(chǔ)芯片、防盜芯片、RF ID芯片、DC至AC變流器、電池、和DC至DC變流器。
12.如權(quán)利要求10所述的光電組件，其中電子器件被安置于襯底和背片之間。
13.一種制造光電組件的方法，包括在第一襯底片和背片之間密封至少一個(gè)太陽(yáng)能電池和至少一個(gè)薄導(dǎo)電板，其中該板任選地包含裝配在其上的至少一個(gè)電子器件，該電子器件給光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中電子器件是如下器件中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)芯片、防盜芯片、RF ID芯片、DC至AC變流器、電池、和DC至DC變流器。
15.一種制造光電組件的方法，包括在第一襯底片和背片之間密封至少一個(gè)太陽(yáng)能電池和至少一個(gè)器件，該器件給光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中器件是如下器件中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)芯片、防盜芯片、RF ID芯片、DC至AC變流器、電池、和DC至DC變流器。
17.一種制造光電組件的方法，包括在第一襯底片和背片之間密封至少一個(gè)太陽(yáng)能電池和至少一個(gè)薄導(dǎo)電板，其中所述板包含裝配在其上的至少一個(gè)旁路二極管。
18.一種光電器件，包括至少一個(gè)太陽(yáng)能電池和至少一個(gè)電子器件，其中該電子器件給光電組件提供增強(qiáng)的功能或增強(qiáng)的操作性能。
19.如權(quán)利要求18所述的光電器件，其中電子器件是如下器件中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)芯片、防盜芯片、RF ID芯片、DC至AC變流器、電池、和DC至DC變流器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光電組件，其包括第一襯底、背片、一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池、和至少一個(gè)薄導(dǎo)電板，所述太陽(yáng)能電池被分別安置于襯底和背片之間，所述導(dǎo)電板被安置于襯底和背片之間，優(yōu)選地，其中所述組件具有至少一個(gè)電子器件，該電子器件優(yōu)選被安置于導(dǎo)電板上，給組件提供所需的功能或性能。
文檔編號(hào)H01L31/02GK1947255SQ200580012224
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
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