專利名稱：電連接元件的制作方法
電連接元件
本發(fā)明涉及一種電連接元件，該電連接元件包括電導(dǎo)體和導(dǎo)電涂層。
已公開的連接元件被用于使多個電部件(例如太陽能電池)彼此電連 接。對此，連接元件;故加熱并且通過熔化涂層而與電部件焊4妄在一起。
此外，也公開了被涂敷的連接元件，其構(gòu)造為沖壓件或者構(gòu)造為被切 割的帶。
已公開的連接元件具有的缺點是需要相當(dāng)大的能量，以便能夠足夠 快地加熱涂層。否則，不能足夠快速地加熱涂層，使得不能實現(xiàn)電導(dǎo)體與 電部件之間的可靠連接。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提供一種前面所述類型的連接元件，其可容易 地被加工并且其涂層可被快速加熱，使得在更高的加工速度的情況下同時 能夠?qū)崿F(xiàn)電導(dǎo)體與電部件之間的可靠連接。
根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過這樣的方式來解決涂層的表面至少局部地 構(gòu)造有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面。
通過這樣的方式產(chǎn)生的優(yōu)點是為涂層提供了相對于未被處理的表面 增大的有效表面，并且該有效表面因此具有高的光吸收和/或熱吸收。因 此在焊接過程或粘合過程中，可更容易且更快速地引入所需的熱。涂層優(yōu) 選由均勻的材料形成，結(jié)構(gòu)化和/或粗糙的表面通過表面處理被引入該材 料中。由于均勻性而保證了整個層被均勻地加熱并且因此提供給隨后的連 接工藝。
根據(jù)本發(fā)明的另一種構(gòu)造，導(dǎo)電涂層可以包含可焊接的材料，例如焊 接劑，尤其是鋅。通過這樣的方式，涂層本身可確保在一個加工步驟中實 現(xiàn)牢固粘合的焊接連接。
根據(jù)另一種實施方式，導(dǎo)電涂層可以包含粘合劑，優(yōu)選為導(dǎo)電的粘合 劑。通過這樣的方式，涂層可以有助于構(gòu)造牢固粘合的粘合連接。
有利地，電導(dǎo)體由金屬、尤其是銅構(gòu)成，或者由金屬合金、尤其是銅 合金構(gòu)成。通過這樣的方式，實現(xiàn)了特別高的導(dǎo)電性以及易加工性。
在本發(fā)明的另 一種改進(jìn)方案中，結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面由滾花或 者皺紋構(gòu)成。這樣的表面改變例如可特別簡單和自動化地通過碾壓來進(jìn) 行。
在另一擴(kuò)展方案中，結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面可以通過磨削產(chǎn)生。 通過這樣的方式可以賦予涂層與加工方向無關(guān)且因此在表面上的所有方 向上均相似的特性。
根據(jù)另一實施方式，結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面通過腐蝕來產(chǎn)生。通 過這樣的化學(xué)處理同樣可以實現(xiàn)均勻的表面改變。
在一種改進(jìn)方案中，結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面在橫截面上可以僅僅 在涂層的用于能量吸收的區(qū)域上延伸。通過這樣的方式，不需要處理涂層 的整個表面。因此，僅須改變以后在將連接元件施加到電部件上時利用紅 外光照射來加熱的那個表面。
根據(jù)另一種變形方案，結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面在橫截面上可以在 電導(dǎo)體的整個環(huán)周上延伸。在這樣的實施中，在使用根據(jù)本發(fā)明的連接元 件的情況下不需要注意涂層的哪個部分設(shè)置有改變過的表面。加工過程相 應(yīng)地簡化了。
優(yōu)選地，電導(dǎo)體可由沖壓件或者被切割的帶制造。在此，可特別簡單 且^[氐成本地制造連4妄元件。
在一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案中，電導(dǎo)體可以具有比橫截面大的縱向伸展， 并且可以例如^皮構(gòu)造為線材。通過這樣的方式，可以在一個加工步驟中通
過連接元件4吏多個電部件;波此相連。
有利的是，滾花或者皺紋可以基本上平行于電導(dǎo)體的縱向延伸走向。 這具有這樣的優(yōu)點在制造連接元件時可以以連續(xù)的工藝簡單地施加滾花
或者皺紋。此外，以特別有利的方式形成在縱向延伸上均勻的表面，并且 因此也形成涂層的均勻特性。
在另一種變形方案中，磨削方向可基本上平行于電導(dǎo)體的縱向延伸走 向。此外，在這種情況下，也可以以連續(xù)的工藝簡單地實施表面處理。同 樣地，形成在縱向延伸上均勻的表面，并且因此同樣也形成涂層的均勻特 性。
在其它擴(kuò)展方案中，電導(dǎo)體在橫截面上可以構(gòu)造為圓形。通過這樣的 方式可以使用市面上常見的線材。
在一種特別優(yōu)選的實施方式中，電導(dǎo)體可以被構(gòu)造為具有形狀不同于 圓形的、例如矩形的橫截面，尤其是可以構(gòu)造為扁線。通過這樣的設(shè)計， 由于接觸面更大，可實現(xiàn)連接元件在電部件上特別良好的粘合。此外，涂 層的可用面積被增大，這能夠使熱量引入變得容易。
在另一種擴(kuò)展方案中，涂層的表面可以在連接元件的整個長度上構(gòu)造 有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面。通過這樣的方式可以特別高地引入熱量而 且可以特別簡單地制造和加工。在制造時，可以在連續(xù)的工藝中施加結(jié)構(gòu) 化的和/或粗糙的表面，而在加工中可以可靠地在任何位置形成涂層的相 同特性。
有利的是，涂層可以在連接元件的整個長度上延伸。在此，有利的是， 在加工時不必注意在哪些位置上存在涂層以及通過涂層在哪些位置上形
成對電導(dǎo)體的表面保護(hù)。
在優(yōu)選的應(yīng)用中，根據(jù)本發(fā)明的連接元件可以被應(yīng)用到太陽能電池 上。在這樣的使用中，可靠地產(chǎn)生太陽能電池與電導(dǎo)體之間的連接是特別 重要的，并且因此根據(jù)本發(fā)明的將結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面施加到涂層 上是特別有利的。
在另 一種擴(kuò)展方案中，兩個或者多個太陽能電池可以通過根據(jù)本發(fā)明 的連接元件彼此相連。這樣，利用這些連接元件可以使多個太陽能電池連 接成更大的單元，例如連接成太陽能模塊。該模塊可以被封裝，以便不受 天氣影響。
前面所提及的任務(wù)也可通過一種用于接觸電部件(尤其是太陽能電
池)的方法來解決，該方法具有以下步驟
1) 用導(dǎo)電的涂層涂敷電導(dǎo)體，
2) 將結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面施加到涂層上，
3 )將這樣獲得的電連接元件用具有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面的側(cè)施 加到電部件上，其中涂層產(chǎn)生與電導(dǎo)體和部件的牢固連接。
通過這樣的方式，有利地可以使用比較小的能量實現(xiàn)特別快速地在電 導(dǎo)體與電部件之間產(chǎn)生連接。
在一種優(yōu)選的實施方式中，在此可以使用具有比橫截面大的縱向伸展 并且例如構(gòu)造為線材、優(yōu)選構(gòu)造為扁線的電導(dǎo)體。電導(dǎo)體可以以有利的方 式沿其縱向延伸被施加到電部件上。在此，可以在一個加工步驟中將多個 部件通過連4妄元件;f皮此相連。
下面參照附圖示例性地更詳細(xì)地闡述本發(fā)明，在附圖中表示了一些實
施方式。其中


圖1示出了具有截面基本上為圓形的電導(dǎo)體的連接元件的第一實施 方式，
圖2示出了具有扁平構(gòu)造的電導(dǎo)體的連接元件的第二實施方式，
圖3示出了具有扁平構(gòu)造的電導(dǎo)體的連接元件的第三實施方式，
圖4示出了具有扁平構(gòu)造的電導(dǎo)體的連接元件的第四實施方式，
圖5示出了由根據(jù)本發(fā)明的電連接元件和電部件構(gòu)成的接合的產(chǎn)生，
圖6示出了另一實施方式，其中涂層的表面和電導(dǎo)體的表面被改變，
圖7示出了具有兩個施加在其上的電連接元件的太陽能電池，
圖8示出了由多個借助電連接元件彼此相連的太陽能電池構(gòu)成的太 陽能模塊，
圖9示出了圖8中所示的具有兩個借助電連接元件相連的太陽能電池 的太陽能模塊的局部A。
根據(jù)第一實施方式，如圖1中所示，電連接元件1由電導(dǎo)體2構(gòu)成， 該電導(dǎo)體被設(shè)計為芯。電導(dǎo)體2環(huán)周設(shè)置有涂層3,該涂層例如可以包含 可焊接的材料。但是，可替換地，涂層3也可以包含粘合劑。涂層3具有 結(jié)構(gòu)化的或粗糙的表面5,例如其可通過碾壓、磨削、腐蝕等形成。因此， 涂層有效表面大于未經(jīng)該加工步驟的涂層的有效表面。
根據(jù)第二實施方式，如圖2中所示，電連接元件1由電導(dǎo)體2構(gòu)成， 該電導(dǎo)體被設(shè)計為扁線。該導(dǎo)體具有不同于圓形的、基本上為矩形的橫截 面。如圖2a和2b中所示，電導(dǎo)體2的上側(cè)設(shè)置有涂層，該涂層同樣是導(dǎo) 電的。圖2a和2b中所示的上側(cè)、即涂層3的外側(cè)具有結(jié)構(gòu)化的或粗糙的 表面5?？商鎿Q地，如圖2a和2b中所示，電導(dǎo)體2的下側(cè)也可附加地具 有涂層。
根據(jù)第三實施方式，如圖3中所示，電連接元件1由電導(dǎo)體2構(gòu)成，該電導(dǎo)體類似于根據(jù)圖2的實施例被設(shè)計為扁線。圖3中所示的涂層3 在電連接元件1的上側(cè)和下側(cè)上具有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面5。由于 涂層3在橫截面上被施加在電導(dǎo)體2的整個環(huán)周上，所以實現(xiàn)了電連接元 件的廣泛適用性。因此，在加工期間不必再注意電連接元件1的正確位置。 附加地，電連接元件被保護(hù)免受有害環(huán)境影響和腐蝕。另外，涂層不必處 處都同樣強(qiáng)地構(gòu)造。更為準(zhǔn)確地說，在一側(cè)上例如可以施加更多的涂層材 料。在對置的側(cè)上例如減小層厚度。以特別優(yōu)選的方式，在設(shè)置用于接觸 的側(cè)上的層厚度大于對置的、在那里涂層主要具有保護(hù)功能的側(cè)上的層厚 度。
根據(jù)第四實施方式，如圖4中所示，電連接元件1由電導(dǎo)體2構(gòu)成， 該電導(dǎo)體類似于根據(jù)圖2和3的實施例被實施為扁線。然而在此，涂層3 的表面僅在電導(dǎo)體2的用于能量吸收的側(cè)上被改變。因此，結(jié)構(gòu)化的和/ 或粗糙的表面5在橫截面上只在涂層環(huán)周的一部分區(qū)域上延伸。然而，涂 層3在橫截面中被施加在整個環(huán)周之上，使得電導(dǎo)體2完全被涂層3包封。 通過這樣的方式，同時可以保護(hù)電導(dǎo)體2免受環(huán)境影響和腐蝕。此外，在 這種情況下，涂層也不必處處都同樣厚地構(gòu)造。相反，在一側(cè)上例如可以 施加更多的涂層材料。在對置的側(cè)上例如減小層厚度。特別優(yōu)選的是，在 設(shè)置用于接觸的側(cè)上的層厚度大于對置的、在那里涂層主要具有保護(hù)功能 的側(cè)上的層厚度。
以下參考圖5來描述根據(jù)本發(fā)明的電連接元件的使用。在此，圖5 中的電連接元件具有電導(dǎo)體2，其構(gòu)造為扁線。電連接元件被施加到電部 件4例如太陽能電池上，使得涂層用具有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面5的 側(cè)朝向能量引入裝置的方向。在此，任意類型的適于充分加熱涂層材料來 產(chǎn)生可靠連接的裝置都可以考慮作為能量引入裝置。尤其是，示例性地實 施為紅外設(shè)備。在圖5中，示出了一種連接元件，其電導(dǎo)體2實施為扁線 并且其環(huán)周具有涂層。由于涂層也在連^t妾元件1的兩側(cè)上具有結(jié)構(gòu)化的和 /或粗糙的表面5，所以連接元件1不僅可在所示位置中而且也可旋轉(zhuǎn)180。 地施加。如果涂層3由可焊接的材料構(gòu)成，則涂層例如在紅外光下被加熱 并且#:熔化。在此，涂層與電部件4相連并且在冷卻之后確保了電導(dǎo)體2 與電部件4之間的連接。
在所有實施方式中，涂層3的表面5在此可以具有任意類型的結(jié)構(gòu)化 的，例如在縱向方向和/或橫向方向上的溝紋、在縱向方向和/或橫向方向上的線痕、在縱向方向和/或橫向方向上的磨削痕跡等等。粗糙的表面5 可以具有一個或者多個優(yōu)選方向，或者在所有方向上相同地構(gòu)造。結(jié)構(gòu)化 的和/或粗糙的表面5可以機(jī)械地和/或以化學(xué)方式(例如通過腐蝕)來實現(xiàn)。
在所有實施方式中，涂層3本身可以是用于使電導(dǎo)體2和電部件4 相連的物質(zhì)。因此，在應(yīng)用電連接元件1時不需要其它連接劑，如焊劑或 者粘合材料。
在所有實施方式中，涂層3可以由可焊接的材料構(gòu)成。涂層3的較大 的表面5能夠?qū)崿F(xiàn)更為快速地加熱，以形成電導(dǎo)體2與電部件4之間的焊 接結(jié)合。這種焊接可自動化地進(jìn)行。該焊接可以借助紅外光實施。由于涂 層由可焊接的材料、尤其是焊接劑(例如鋅)構(gòu)成，所以無需附加材料可 進(jìn)行焊接。在這樣的情況下，涂層材料本身是對焊接結(jié)合所需的焊料。
如果根據(jù)一種替換方案的導(dǎo)電的涂層3包含粘合劑，則該粘合劑可以 起到連接電導(dǎo)體2和電部件4的物質(zhì)的作用。在這樣的情況下，通過增大 的涂層表面5也實現(xiàn)了更好地將能量引入涂層3,并且由此實現(xiàn)了更為快 速且可靠地在電導(dǎo)體2與電部件4之間產(chǎn)生粘合連接。
如圖6中所示，除了涂層3的表面5的加工之外，也可以改變電導(dǎo)體 2的表面6。因此，電導(dǎo)體2同樣可以構(gòu)造有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面6。 通過這樣的方式，得到的優(yōu)點是在電導(dǎo)體與涂層材料之間提供了增大的 接觸面并且因此提高了可實現(xiàn)的粘合力。同時，可以減小涂層的層厚度而 預(yù)先確定的粘合力。
在已公開的電連接元件中(以及在實施為扁線的電連4妄元件中)，涂 層主要具有凸形表面。相反，在根據(jù)本發(fā)明的連接元件中，由于涂層表面 的加工，該表面平整且平坦地構(gòu)造。通過這樣的方式，根據(jù)本發(fā)明的電連 接元件在其表面上至少局部是完全平面且平整的。這又具有這樣的優(yōu)點 在施加到電部件例如太陽能電池上時，電連接元件扁平地布置，并且因此 可以產(chǎn)生可靠連接。因此在焊接到太陽能電池上，尤其是焊接到通過壓印 產(chǎn)生的、在焊接結(jié)合中用作對應(yīng)4妄觸部的4艮匯流條(Si 1 ber-Bus-Bar )時， 該材料完全且平整地鋪設(shè)，這引起明顯更好的焊接結(jié)果。
此外，這樣的連接元件(例如扁線，該扁線也在其涂層上具有基本上 平面的、平整的表面)可更為容易地操縱。尤其是，常用于此的真空夾持 器可以更為快速且可靠地抓取這種平整的對象。此外產(chǎn)生這樣的優(yōu)點具 有平整的平面表面的線材也可以更為節(jié)約空間地、更快速地和以更高的加 工可靠性地繞到線圈上。該線材(尤其是當(dāng)其為扁線時)因此可以容易分 層地繞到線圏上并且又能容易地從線圈上;^開。也確保了平直性，而該平 直性在不規(guī)則纏繞時可能會受到影響。在加工過程中，這在自動化可能性 和制造費(fèi)用方面具有明顯的優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的電連接元件1可以以特別優(yōu)選的方式用作太陽能電池4 的連4妄器。如圖7中所示，兩個連才妄元件1例如分別實施為扁線并且施加 到太陽能電池4的表面。但是，可替換地也可以使用其它已說明的根據(jù)本 發(fā)明的連接元件。在將具有帶同樣結(jié)構(gòu)化的或粗糙的表面的電導(dǎo)體的連接 元件用作太陽能電池的連接器的情況下，需要高的剝離力或分離力以便從 太陽能電池中移除連接元件。也可能的是，也可能的是，對于預(yù)給定的剝 離力或分離力，減小涂層厚度。
多個太陽能電池4可以借助連接元件1以任意方式彼此連接成一個太 陽能模塊7。在使用設(shè)計為扁線的連接元件1的情況下，產(chǎn)生了圖8中所 示的具有連續(xù)連接帶的外觀。但是，可替換地也可以使用其它所描述的根 據(jù)本發(fā)明的連接元件，其中例如在通過沖壓件或者被切割的帶相連時不會 看到連續(xù)的連接帶。
圖9示出了連接太陽能模塊7的兩個相鄰太陽能電池4的一種可能 性。在此，太陽能電池4的上側(cè)分別通過根據(jù)本發(fā)明的連接元件1與相鄰 太陽能電池4的下側(cè)相連。
其它根據(jù)本發(fā)明的實施方式具有所述特征的僅僅一部分，并且可以設(shè) 置任意特征組合，尤其是不同的所述實施方式的任意特征組合。
權(quán)利要求
1.一種電連接元件(1)，其包括電導(dǎo)體(2)和導(dǎo)電的涂層(3)，其特征在于，所述涂層(3)的表面至少局部構(gòu)造有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接元件(1),其特征在于，所述導(dǎo)電 涂層包含可焊接的材料，例如焊劑，尤其是鋅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電連接元件(1)，其特征在于，所述導(dǎo)電 的涂層包含粘合劑，優(yōu)選是導(dǎo)電的粘合劑。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的電連接元件(1 )，其特征在 于，所述電導(dǎo)體(2)由金屬、尤其是銅，或金屬合金、尤其是銅合金構(gòu) 成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電連接元件(1 )，其特征在 于，所述結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)由滾花或者皺紋構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電連接元件(1 ),其特征在 于，所述結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)通過磨削產(chǎn)生。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的電連接元件(1 )，其特征在 于，所述結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)通過腐蝕產(chǎn)生。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接元件(1 ),其特征在 于，所述結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)在橫截面中僅僅在涂層(3)的 用于能量吸收的區(qū)域上延伸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的電連接元件(1 )，其特征在 于，所述結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)在橫截面中在所述涂層(3)的 整個環(huán)周上延伸。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的電連接元件(1 ),其特征在 于，所述電導(dǎo)體(2)由沖壓件或者^皮切割的帶制造。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的電連接元件(1 ),其特征 在于，所述電導(dǎo)體(2)具有比橫截面大的縱向伸展，并且例如構(gòu)造為線 材。
12. 根據(jù)權(quán)利要求6和11所述的電連接元件(1)，其特征在于，所 述滾花或者皺紋基本上平行于所述電導(dǎo)體(2)的縱向延伸走向。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7和11所述的電連接元件(1)，其特征在于，所 述磨削方向基本上平行于所述電導(dǎo)體(2)的縱向伸展走向。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的電連接元件(1 ),其特征 在于，所述電導(dǎo)體(2)在橫截面中構(gòu)造為圓形。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的電連接元件(1 )，其特征 在于，所述電導(dǎo)體(2)在橫截面中具有不同于圓形的形狀，例如矩形， 并且尤其是構(gòu)造為扁線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的電連接元件(1 ),其特征 在于，所述涂層(3 )的表面在所述連接元件(1 )的整個長度上構(gòu)造有結(jié) 構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5 )。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11至16中任一項所述的電連接元件(1 ),其特征 在于，所述涂層(3 )在所述連接元件(1 )的整個長度上延伸。
18. —種太陽能電池(4 )，在其上應(yīng)用有根據(jù)權(quán)利要求1至17中任 一項所述的電連接元件(1 )。
19. 一種太陽能模塊(7),其由兩個或者多個太陽能電池(4)構(gòu)成， 其特征在于，所述太陽能電池(4 )通過根據(jù)權(quán)利要求1至17中任一項所 述的連接元件(1 )相連。
20. —種用于接觸電部件、尤其是太陽能電池的方法，其特征在于包 括以下步驟a) 用導(dǎo)電的涂層(3)涂敷電導(dǎo)體(2),b) 將結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)施加到所述涂層(3 )上，C)將這樣獲得的電連接元件(1)用具有所述結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)的側(cè)施加到電部件(4)上，其中所述涂層(3)產(chǎn)生與所述電導(dǎo) 體(2)和部件(4)的牢固連接。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述電導(dǎo)體(2)具 有比橫截面大的縱向伸展，并且例如構(gòu)造為線材，優(yōu)選構(gòu)造為扁線，并且 沿著其縱向延伸施加到所述電部件(4)上。
全文摘要
在一種包括電導(dǎo)體(2)和導(dǎo)電的涂層(3)的電連接元件(1)中，為了提供易加工且其涂層能被迅速加熱的連接元件，建議涂層(3)的表面至少局部構(gòu)造有結(jié)構(gòu)化的和/或粗糙的表面(5)。
文檔編號H01R4/02GK101199084SQ200680019423
公開日2008年6月11日 申請日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月1日
發(fā)明者彼得·貝格霍費(fèi)爾, 約瑟夫·敘蓋蒂克, 馬蒂亞斯·佩代維拉 申請人:盧瓦塔奧公司