專利名稱：用于互聯(lián)扁平太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)、布線和方法，該太陽能電池的活性光電層在絕緣襯底材料上涂敷，特別用于根據(jù)權(quán)利要求1、2、3和12的發(fā)明主題的薄層太陽能電池。薄層技術(shù)中的扁平太陽能電池既可以構(gòu)成為剛性的也可以構(gòu)成為柔韌的。同樣這些太陽能電池也可以是單個的、分立的太陽能電池，但是也可以是在一個公共的襯底材料上的多個所謂不可分割地互聯(lián)的太陽能電池。
背景技術(shù)：
太陽能電池的正觸點和負觸點也可以 位于太陽能電池的同一側(cè)(除在這里說明的太陽能電池外這例如也涉及經(jīng)典的硅背面接觸電池)。在把單個太陽能電池連接到太陽能電池矩陣時，按照當今的現(xiàn)有技術(shù)單個的太陽能電池以規(guī)定的間隔設置并且用專門的接觸元件(線連接)或者扁平導體互相電氣接觸，如從US 020050268959和DE 10 2006 019638 Al從所知。這里單個太陽能電池之間以規(guī)定的間隔的設置結(jié)構(gòu)用于保證過程安全，由此在制造期間和在運行期間不會導致通過太陽能電池互相接觸引起在太陽能電池的邊緣上發(fā)生短路。由此特別在太陽能電池尺寸小的情況下相對于太陽能模塊上的太陽能電池矩陣的面積產(chǎn)生并非微不足道的部分的非活性面積，其不能用于吸收太陽光和能量變換。此外在互聯(lián)單個太陽能電池時要注意，在相應于現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電池設置結(jié)構(gòu)的情況下在太陽能電池邊緣不通過連接材料例如單個損壞或者不準確設置的連接器、焊錫、焊錫糊、導電粘接劑或者導電糊引起短路，這能夠?qū)е孪鄳奶柲茈姵毓收喜⑶易詈髮е掠纱罅刻柲茈姵亟M成的太陽能電池矩陣或者整個太陽能模塊的功率極大地減小。此外光學上不活動的但是對于互聯(lián)太陽能電池絕對必要的背面接觸區(qū)(在正面可接觸的太陽能電池中)在不活動的、不用于能量變換的太陽能電池表面處具有較大的面積部分。已知用于這種太陽能電池設置結(jié)構(gòu)的一系列不同的技術(shù)解決方案，用于互相優(yōu)化地以活性面積的小的面積損失互聯(lián)它們。從DE 37 08548A1已知一種具有平行和串行設置的太陽能電池的太陽能電池模塊，其中最優(yōu)布線的問題如下解決把相鄰的太陽能電池行重疊并且彼此錯開設置，使得太陽能電池以串/并聯(lián)電路彼此互聯(lián)。這里一個太陽能電池的背面分別與下一太陽能電池側(cè)的正面連接。該解決方案的缺點是，在一個中間步驟中必須散布焊錫糊，然后必須準確放置并且鋪上太陽能電池的下一行，然后必須借助熱方法進行焊接。這里絕不允許太陽能電池在處理期間相對移動。但是重要的缺點是每次總是僅能把一行太陽能電池在另一行之后鋪在基礎材料上，然后必須每次涂敷接觸材料，然后才可能鋪上下一行太陽能電池。此外已知大量用于互相連接單個太陽能電池的不同構(gòu)造的線連接器。在DE10235 048 Al中說明一種具有平衡部分的太陽能電池連接器，其中該平衡部分具有框架形的結(jié)構(gòu)，并且在框架形的結(jié)構(gòu)中設置一個切口。通過關(guān)閉框架結(jié)構(gòu)應該阻止材料中的電壓尖峰。但是該設計的構(gòu)造在機械上固定配置并且在該結(jié)構(gòu)中盡管有中間的切口但是單個部分絲毫不可能具有彈性特性，此外該技術(shù)解決方案要求極大的空間來彼此互聯(lián)單個太陽能電池，因為單個相鄰的太陽能電池每此必須以彼此規(guī)定的間隔隔開設置。從EP I 126 558 A2中知道一種特別彈性的、從側(cè)面看Z形的太陽能電池連接器，它具有細格子結(jié)構(gòu)。但是它的構(gòu)造花費較大并且在高度上超過要互相連接的太陽能電池的上邊緣，這意味著埋置材料必須在該位置另外繼續(xù)露出。因此該太陽能電池連接器為實現(xiàn)它的全部效力需要特別大的空間。此外這種太陽能電池連接器的制造花費較大，并且它的安裝包括與太陽能電池的接觸面的接觸僅能困難地掌握。EP I 037 309 A2說明另一種扁平結(jié)構(gòu)的太陽能電池連接器，它應該同樣具有彈性特性。但是在太陽能電池的接觸面和太陽能電池連接器的接觸面之間的接觸位置處產(chǎn)生扭力，因為太陽能電池連接器相對寬地構(gòu)成并且不容易期望彈性特性。該太陽能電池連接器也僅微小地減小材料張力，并且在較短的使用時間后在大的溫度波動的情況下能夠?qū)е掠|點破裂。這里用于互聯(lián)相鄰的太陽能電池要求的空間 也如上述技術(shù)解決方案很大。JP2001-30999A說明另一種用于航天器的簡單的彎曲的太陽能電池連接器，它也越過單個太陽能電池的上面的界面向外突出。就此而言對于這種實施方式同樣具有與上述說明書相同的缺點。在JP 2005-191479A中說明一種很大構(gòu)造的帶狀太陽能電池連接器，它在兩個相鄰的太陽能電池之間構(gòu)成的縫的整個寬度上延伸。該太陽能電池連接器同樣不具有彈性特性。為能夠尤其持久地保證接觸，其構(gòu)造的非常寬，并且具有與各單個相鄰的太陽能電池的要接觸的接觸面較多的接觸位置。其既可以用于連接相鄰的太陽能電池的兩個正面(正面-正面接觸)，也可以用于連接正面-背面觸點。但是在這種實施方式中在較長的拉伸和擠壓負荷的情況下同樣超過線連接材料的彈性極限，以致能夠?qū)е缕茐慕佑|。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務在于，實現(xiàn)一種用于互聯(lián)其活性光電層(包括觸點)在絕緣襯底材料上涂敷的扁平太陽能電池的新穎的設置結(jié)構(gòu)、布線以及所屬的方法，用于可靠地減小短路風險和太陽能電池矩陣聯(lián)合體或者太陽能模塊中的非活性面積，其能夠選擇地實現(xiàn)容易變化的簡單的布線，無論作為串聯(lián)電路還是作為串并聯(lián)電路，并且簡化和加速布線的制造過程以及由大量單個互相接觸的太陽能電池組成的太陽能電池模塊的全部制造過程。根據(jù)本發(fā)明該任務通過第一、第二、第三和第十二權(quán)利要求的技術(shù)特征解決。主權(quán)利要求的有利的結(jié)構(gòu)是從屬權(quán)利要求的組成部分。在本發(fā)明的剛性或者柔韌的扁平太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線中，太陽能電池的活性光電層(包括觸點)在絕緣襯底2上涂敷，它的正觸點和負觸點在平面的一面上、僅在一面上和/或在平面的一面上和在一個或者多個端面上設置，太陽能電池I在接觸區(qū)內(nèi)與一個或者多個相鄰的太陽能電池I以公知的方式重疊設置。該太陽能電池I以新穎的方式方法用接觸材料10在重疊區(qū)處彼此一次或者多次與接觸材料10或開關(guān)點22直接互聯(lián)，其中接觸材料跨接絕緣襯底。這些開關(guān)點從形狀來說可以以任意幾何結(jié)構(gòu)成形，例如具有圓形、正方性、矩形的基面。本發(fā)明在薄層太陽能電池的情況下特別適宜，該太陽能電池在絕緣襯底上敷設，例如基于無定形的和/或微晶化的硅、有機化合物、顏料、碲化鎘、銅-銦-聯(lián)硒化物、銅-銦-鎵-聯(lián)硒化物、銅-銦-聯(lián)硒化物、銅-銦-硫化物或者其他III-V半導體的太陽能電池。這里互聯(lián)僅在正面18上或者僅在背面19上或者在端面20之間或者在一個或者多個端面20和一個正面18或者背面19之間進行。借助本發(fā)明的用于互聯(lián)扁平太陽能電池和用于導出電流而建立對匯流導體的接觸的方法，在由多個重疊的太陽能電池I組成的太陽能電池矩陣上在單個或者需要選擇地也在多個(也許也在大量)開關(guān)點22處分別借助絲網(wǎng)印刷、擴散、噴射、蒸鍍。濺射或者電鍍沉積產(chǎn)生導電層。該層或者相應數(shù)目的層然后逐點在相應的位置如此敷設，使得上面的太陽能電池I的各背面觸點7與直接相鄰重疊的太陽能電池I的正面觸點17連接。對于實現(xiàn)接觸起決定作用的是觸點在太陽能電池I上的設置。在正面觸點17和背面觸點7各個都在太陽能電池I的正面上設置的情況下，如此涂敷接觸材料10，使得它從背面觸點7通過太陽能電池I的端面向外到達在正面觸點17上重疊的下一相鄰的太陽能電池I。但是如果背面觸點7側(cè)向在太陽能電池I的端面20上設置，則接觸材料可以僅在相應的位置從端面出發(fā)直到下一太陽能電池I的正面觸點17設置。這里 接觸材料10可以作為連續(xù)的條或者作為單個或者多重觸點在一個或者多個開關(guān)點22內(nèi)涂敷和設置。在各開關(guān)點22處涂敷的接觸材料的接觸材料10的層厚和層寬取決于單個要連接的太陽能電池I的尺寸、它們分別產(chǎn)生和導出的電流和所使用的接觸材料10的材料成分。代替上述在全部電池矩陣上涂敷接觸材料10，也可以把它通過在各開關(guān)點22處鋪上預加工的接觸材料10 (例如鋪上接觸元件)與連接的固定件連接設置。屬于本發(fā)明的還有同級的實施方式，其中相鄰的太陽能電池I之間的接觸通過在太陽能電池內(nèi)(亦即貫通電絕緣的襯底材料2)設置的、獨立的通孔21進行。在用于互聯(lián)具有正觸點和負觸點的剛性或者柔韌的扁平太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線中，太陽能電池I同樣如已經(jīng)知道的那樣，在接觸區(qū)內(nèi)與一個或者多個相鄰的太陽能電池I重疊設置。在重疊區(qū)內(nèi)以新穎的方式方法設置一個或者多個(根據(jù)開關(guān)點22的期望數(shù)目)貫穿整個太陽能電池I的開孔21，其內(nèi)可接觸太陽能電池I的背面觸點7，也就是說背面觸點7自由地位于開孔21內(nèi)，使得它可以被導電連接。另一種放大可接觸的背面觸點的面積從而改善接觸的導電能力的可能性在于，圍繞開孔僅去掉位于絕緣襯底材料上的背面觸點的活性光電層。由此在太陽能電池正面18上產(chǎn)生敞露的背面觸點面24。在開孔21內(nèi)和/或在其處借助接觸材料10接通背面觸點7和直接位于其下的一個或者多個正面觸點17之間的電氣連接。由此同樣能夠?qū)崿F(xiàn)可靠持久的和機械上穩(wěn)定的重疊的太陽能電池的互聯(lián)。本發(fā)明的設置結(jié)構(gòu)和相應的方法相對于從現(xiàn)有技術(shù)中公知的設置結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于，能夠極大地把具有本發(fā)明的設置結(jié)構(gòu)的太陽能模塊的矩陣聯(lián)合體中的非活性面積從而連接的重疊減到最小限度。吸收光的面積用本發(fā)明的解決方案可以放大直到百分之十。在具有正觸點和負觸點的剛性或者柔韌的扁平太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線的另一種變體中，其中太陽能電池的活性光電層在絕緣襯底材料上涂敷，太陽能電池I在接觸區(qū)內(nèi)雖然同樣與一個或者多個相鄰的太陽能電池I重疊設置，但是在重疊區(qū)內(nèi)除位于絕緣襯底材料2上的背面觸點7外全部或者部分除去或者根本不涂敷活性光電層。在這種情況下它們構(gòu)成敞露的背面觸點面24。在重疊區(qū)內(nèi)這里同樣設置一個或者多個貫穿襯底材料2和敞露的背面觸點面24的開孔21，在貫通孔21處和/或其內(nèi)以可接觸的方式構(gòu)成太陽能電池I的背面觸點7。然后在各開孔21處和/或其內(nèi)借助接觸材料10接通背面觸點7和直接位于其下的一個或者多個正面觸點17的電氣連接。
在用于互聯(lián)具有正觸點和負觸點的剛性或者柔韌的扁平太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)的一種優(yōu)選的實施方式中，太陽能電池I的一面上的本發(fā)明的開孔21以最大5mm的距離離開太陽能電池邊緣設置，亦即沿太陽能電池I的長端面20隔開5mm設置。為能夠建立扁平太陽能電池I的不同的布線，把單個要重疊互聯(lián)的太陽能電池I互相直線式錯開設置并且互聯(lián)是有意義的。這里單個要重疊互聯(lián)的太陽能電池I根據(jù)應用場合和希望的設置結(jié)構(gòu)相對于電池長度12彼此直線式錯開1%到99%設置和互聯(lián)。為最小的重疊起決定作用的是需要的開關(guān)點22的設置結(jié)構(gòu)和大小。優(yōu)點在于改善單個彼此互聯(lián)的太陽能電池I中的遮擋容差。理論上單個要連接的太陽能電池的間隔也可以較大，但是那時需要特別長的線連接器或者長的接觸材料帶來彼此互聯(lián)。 在用于互聯(lián)扁平太陽能電池I的一種特別優(yōu)選的設置結(jié)構(gòu)中單個要重疊互聯(lián)的太陽能電池I互相直線式錯開其尺寸的正好一半設置并且互聯(lián)。由此能夠均勻地分布產(chǎn)生的橫向電流。一般也可以想到用于互聯(lián)扁平太陽能電池I的一種設置結(jié)構(gòu)，其中單個要重疊互聯(lián)的太陽能電池I以不同大小的尺寸構(gòu)造并且關(guān)于該尺寸直線式錯開設置。為能夠優(yōu)化地利用載體材料上的已有的面積，另外在由大量重疊的太陽能電池I組成的太陽能模塊的邊緣處設置并且互聯(lián)附加的小的扁平太陽能電池。由此能夠以最優(yōu)的面積占用從而最大的功率輸出實現(xiàn)太陽能模塊的太陽能電池I的特別可變的互聯(lián)變體。通過本發(fā)明的解決方案第一次就能夠建立并且使用用于互聯(lián)扁平太陽能電池的新穎的設置結(jié)構(gòu)，其中單個要重疊互聯(lián)的太陽能電池I或者太陽能電池排列相對錯開并且互相在一行內(nèi)隔開以交錯方式設置并且互聯(lián)。也可以想到其他的幾何結(jié)構(gòu)的設置結(jié)構(gòu)和形狀，例如字母、符號或者數(shù)字。通過把單個要重疊互聯(lián)的太陽能電池I彼此成直角錯開以鑲木地板圖形方式設置并且彼此以本發(fā)明的方式互聯(lián)，能夠產(chǎn)生用于互聯(lián)扁平太陽能電池的另一種新穎的設置結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明解決方案的一種特別的實施方式中可以把單個要重疊互聯(lián)的太陽能電池I在載體材料的一維或者二維凸彎和/或凹彎的表面上或者甚至在圓柱面上設置并且互聯(lián)。由此也能夠把這樣的太陽能電池安裝在迄今不適合出現(xiàn)的表面和表面形狀上。這樣現(xiàn)在例如能夠把太陽能電池也沒有問題地敷設在圓柱表面或者其他彎曲的自身運動的表面上，即連續(xù)地或者還不連續(xù)地用光照射的表面。使用本發(fā)明的太陽能電池矩陣聯(lián)合體或者相應裝備的太陽能模塊能夠開發(fā)全新的敷設面。取決于彼此要接觸的太陽能電池觸點的位置和設置結(jié)構(gòu)，用于互聯(lián)扁平太陽能電池的方法可以如下修改重疊的太陽能電池I的互聯(lián)要么僅在太陽能電池的正面18上或者僅在背面19上或者在端面20之間或者在一個或者多個端面20和一個正面或者背面18、19之間或者在開孔21的內(nèi)側(cè)和一個正面或者背面18、19之間進行。當在用于互聯(lián)扁平太陽能電池的方法中在由多個重疊的太陽能電池I組成的整個太陽能電池矩陣上在開關(guān)點22處借助絲網(wǎng)印刷、擴散、噴射、蒸鍍、濺射或者電鍍沉積同時在一個唯一的工作步驟中產(chǎn)生導電層，或者當在該方法的另一種實施方式中在整個電池矩陣上在開關(guān)點22處同時在一個唯一的工作步驟中敷設并且固定接觸材料10時，是有利的。根據(jù)該方法也在互聯(lián)扁平太陽能電池時在由多個重疊的太陽能電池I組成的整個電池矩陣上在開關(guān)點22處借助兩種或者多種方法例如借助絲網(wǎng)印刷和/或擴散和/或噴射和/或蒸鍍和/或濺射和/或電鍍沉積涂敷用于接觸的導電接觸材料，或者在整個電池矩陣上在開關(guān)點22處涂敷并且固定接觸材料10。在一種專門的、特別有利的和時間方面有效的用于互聯(lián)扁平太陽能電池的方法中，在把重疊的太陽能電池I設置并且固定在載體材料(例如在背面玻璃)上后能夠同時亦即在一個工作步驟內(nèi)進行電池矩陣、太陽能電池正觸點4、太陽能電池負觸點5、接觸指6和太陽能模塊的布線的全部金屬化。 在本發(fā)明的用于互聯(lián)扁平太陽能電池的方法中，當要涂敷的用于互聯(lián)重疊的太陽能電池I的接觸材料10與用于太陽能電池I金屬化以及用于太陽能模塊的全部其他的布線的材料(亦即開關(guān)點22處的接觸材料10)彼此相同時特別適宜。通過本發(fā)明的設置結(jié)構(gòu)和相應的方法可靠地減小短路風險，因為無論太陽能電池的表面還是矩陣聯(lián)合體內(nèi)的太陽能電池邊緣都在布線區(qū)內(nèi)包括正觸點。特別是要持久并且快速地建立的布線也可以僅用簡單的材料例如導電糊和/或?qū)щ娬辰觿┑韧ㄟ^按壓或者擴散或者蒸鍍而可能。這作為優(yōu)點意味取消迄今作為附件要安裝的連接帶/連接沖壓件等的導線連接器。作為另外的方法方面的優(yōu)點，原理上能夠在一個唯一的加工步驟中幾乎同時實現(xiàn)電池金屬化和互聯(lián)。在僅在一側(cè)接觸的太陽能電池即背面接觸的情況下在太陽能電池的正面可以完全去掉太陽能電池正觸點4的區(qū)域內(nèi)的接觸溝8，因為具有金屬化層的電池正面通過太陽能電池的邊緣處的連接材料被短路。它的結(jié)果是，能夠進一步減小電池表面上的背面接觸區(qū)的寬度并且把絕緣溝9接近電池邊緣設置。作為本發(fā)明的方法的另一個極大的優(yōu)點是既能夠沒有問題地建立單個太陽能電池的純粹的串聯(lián)電路也能夠建立串并聯(lián)電路。串并聯(lián)電路具有通過流過橫向電流改善遮擋容差的優(yōu)點。這導致在部分遮擋的情況下小的功率損失并且改善太陽能電池布線的所謂的熱點行為。另外本發(fā)明的方法開啟一種可能性一在一個唯一的方法步驟內(nèi)把太陽能電池設置在載體材料上之后就能夠進行太陽能電池矩陣(匯流條、接觸指和布線)的全部金屬化。本發(fā)明的用于互聯(lián)扁平太陽能電池的新穎的設置結(jié)構(gòu)和所屬的方法可靠地減小短路風險。能夠極大地減小太陽能電池矩陣聯(lián)合體或者太陽能模塊內(nèi)的非活性的面積，這提高功率收益。另外根據(jù)需要該布線沒有問題地既可以作為串聯(lián)電路也可以作為串并聯(lián)電路適應各希望的應用場合?？傊?，簡化和加速太陽能電池矩陣聯(lián)合體的制造過程、由大量單個彼此接觸的太陽能電池組成的大的扁平太陽能電池模塊的互聯(lián)過程以及制造過程。


下面根據(jù)圖I到14用不同的實施變體詳細說明本發(fā)明。圖I表示扁平分立太陽能電池I的俯視圖，圖2表示通過扁平分立太陽能電池I的側(cè)剖面，圖3表示三個相鄰重疊的太陽能電池I的剖面圖,在正面18上具有匯流導體14，圖4表示三個相鄰重疊的太陽能電池I的剖面圖，具有正面18上的匯流導體14和端面接觸，圖5表示四個并排重疊設置和互聯(lián)的太陽能電池I的俯視圖，每一個太陽能電池I各具有9個開關(guān)點22，圖6表示八個并排重疊和錯開設置和互聯(lián)的太陽能電池I的俯視圖，每一個太陽能電池I各具有9個開關(guān)點22，圖7表示具有四行并排放置、錯開重疊和互聯(lián)的太陽能電池I的太陽能電池矩陣的俯視圖，
圖8表示四行太陽能電池I的設置結(jié)構(gòu)，在一行內(nèi)的兩個太陽能電池I之間具有非常大的間隔15,圖9表示以串并聯(lián)分組的太陽能電池I的太陽能電池矩陣聯(lián)合體的俯視圖，圖10表示以鑲木地板圖形方式的太陽能電池I的排列，包括它們互相的連接，圖11表示向外輻射設置的太陽能電池I的排列，僅具有最小的重疊和僅在每一個太陽能電池I的各一個開關(guān)點22處具有連接材料10，圖12表示在拱形載體材料16的凸出彎曲的表面上四個太陽能電池I的錯開重疊的排列圖13表示在圓柱的表面上設置的太陽能電池的剖面圖，這些太陽能電池在高度
方向上重疊，圖14表示三個相鄰重疊的太陽能電池I的剖面圖，具有本發(fā)明的開孔21和在這些開孔21內(nèi)放入的接觸材料10和敞露的背面接觸面24。
具體實施例方式從圖I的俯視圖和圖2的橫剖面圖可以看出扁平太陽能電池I的優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，確切說表示出一個具有純正面接觸和絕緣襯底的銅-銦-鎵-聯(lián)硒化物扁平太陽能電池，所謂純正面接觸指觸點4和5位于正面18的表面上。通常電池長度12是電池寬度13的多倍。沿太陽能電池I的長側(cè)在正面18上設置太陽能電池正觸點4。該太陽能電池正觸點4借助接觸溝8內(nèi)的接觸元件與位于吸收層3和襯底材料2之間的背面觸點7導電連接。在正面18上沿另一個長側(cè)設置負的太陽能電池觸點5，它連接橫向設置的單個的接觸指6，該接觸指6匯集從活性的吸收平面產(chǎn)生的電流并且向負的太陽能電池觸點5引導。在負的太陽能電池觸點5旁邊在吸收層3內(nèi)設置絕緣溝9，它在該位置分開吸收層，以便阻止在接觸指6的末端和負的太陽能電池觸點5之間的短路。這里絕緣溝9可以通到背面觸點7的表面。襯底材料2的面積與構(gòu)成活性吸收層3的材料的面積一樣大，使得產(chǎn)生一個平的端面20。給襯底材料2的背面19優(yōu)選提供附加的粘接層(圖中未示)。由此能夠在把單個太陽能電池I設置在載體材料上時立即準確地并且不可移動地固定。圖3表示三個相鄰重疊的太陽能電池I的剖面圖，具有正面18上的匯流導體14。作為正面觸點17實現(xiàn)的太陽能電池正觸點4借助觸點10導電連接正面觸點17、5。這里太陽能電池正觸點4借助接觸材料10與負的太陽能電池觸點5這樣連接，使得接觸材料10既覆蓋太陽能電池正觸點4也覆蓋負的太陽能電池觸點5。這里接觸材料在整個端面20上涂敷。實踐中太陽能電池正觸點4在端面20上兩次導電連接，這進一步提高連接的安全性。根據(jù)需要，接觸材料10可以作為小面積的接觸點或者也可以選擇地作為連續(xù)的開關(guān)條涂敷并硬化。為從這里由三行一個接一個設置的太陽能電池I組成的太陽能電池矩陣聯(lián)合體導出產(chǎn)生的電流，分別在左側(cè)和右側(cè)外面在正面觸點17設置匯流導體14，也就是說可以可變地連接一個正的和一個負的太陽能電池觸點4和5用于向太陽能電池矩陣聯(lián)合體外面引出電流。本發(fā)明的接觸10的另一種實施方式在圖4中表示。該圖表示三個相鄰重疊的太陽能電池I的剖面圖，具有正面18上的匯流導體14，并且與上述不同，現(xiàn)在通過設置用于背面觸點7的純端面觸點23而具有端面接觸。這里接觸材料10可以選擇地要么僅從端面觸點23到太陽能電池負觸點5的正面觸點17涂敷并硬化，或者完全包圍端面20并且還覆蓋太陽能電池I的連接面上非活性的吸收材料的部分表面。圖5表示四個一個在一個之上重疊設置和互聯(lián)的太陽能電池I的俯視圖，每一個太陽能電池I各具有9個開關(guān)點22，使得產(chǎn)生一個由四個太陽能電池I組成的太陽能電池矩陣聯(lián)合體。這里接觸材料10 逐點沿布線面分布涂敷，由此構(gòu)成規(guī)定數(shù)目的單個彼此隔開的開關(guān)點22。這里開關(guān)點22的數(shù)目取決于單個太陽能電池的尺寸和各自產(chǎn)生的電流。從安全的理由出發(fā)，給每一重疊各設置多個開關(guān)點22是有意義的，由此在一個或者兩個開關(guān)點22可能發(fā)生斷開或者接觸不良的情況下，其他的開關(guān)點還能夠負責功能性的電流流動并且每一太陽能電池I能夠產(chǎn)生功率。圖6表示八個并排重疊而且以微小的錯差11錯開設置和互聯(lián)的太陽能電池I的俯視圖，每一個太陽能電池I各具有9個開關(guān)點22，使得由八個太陽能電池通過串并聯(lián)產(chǎn)生一個太陽能電池矩陣聯(lián)合體。這里也同時表示設置兩個需要的匯流導體14，在其處可以向外導出產(chǎn)生的電流。圖7表示具有四行并排放置、錯開一半重疊和互聯(lián)的太陽能電池I的一個可能的太陽能電池矩陣的俯視圖，其中四個太陽能電池具有較短的電池長度12，具有點狀設置的接觸材料10，使得每一個長的太陽能電池I具有八個開關(guān)點22，每一個短的太陽能電池I具有四個開關(guān)點22。結(jié)果產(chǎn)生一個由八個大而長的和四個短的實際上一半長的太陽能電池I組成的矩形的太陽能電池矩陣聯(lián)合體。不同的互聯(lián)可能性的另一種實施方式在圖8中表示，其中表示四行太陽能電池I的排列，在一個太陽能電池矩陣聯(lián)合體的一行內(nèi)的兩個太陽能電池I之間具有非常大的間隔15 (大于電池長度12的百分之九十)，并且其中極度錯開設置的單個太陽能電池每一個正的或者負的太陽能電池觸點4或5僅具有一個開關(guān)點22。由此能夠建立更高的透光性。這里匯流導體14連續(xù)敷設構(gòu)成。透光的面在寬的區(qū)域內(nèi)任意改變。圖9表示如何能夠同樣改變透光性的另一種可能性。這里每四個太陽能電池I分為一組并且彼此串聯(lián)，并且多個太陽能電池組連接成一個作為串并聯(lián)電路的太陽能電池矩陣聯(lián)合體。也可以想到并且能夠以根據(jù)圖9的太陽能電池組內(nèi)的設置結(jié)構(gòu)連接根據(jù)圖8的單個太陽能電池I的設置結(jié)構(gòu)。除調(diào)節(jié)每一任意的透光性之外這里也可以產(chǎn)生不同構(gòu)造的外觀圖形。此外存在在規(guī)定的位置構(gòu)造較大明亮透光的面從而產(chǎn)生窗口類型的可能性。太陽能電池I成鑲木地板圖形的完全另外的設置結(jié)構(gòu)在圖10中表示。這里單個太陽能電池I也部分重疊設置并且如已經(jīng)多次說明的那樣互相用規(guī)定數(shù)目的開關(guān)點22互聯(lián)。這里匯流導體14局部中斷，以便可靠避免沿電池寬度13的短路。這里這樣實現(xiàn)借助接觸材料10的接觸，使得所有單個的彼此成直角以鑲木地板圖形方式錯開設置的太陽能電池I互相作為特殊的串并聯(lián)電路連接。由此能夠產(chǎn)生太陽能電池設置結(jié)構(gòu)的不同的非傳統(tǒng)的新穎的視覺外觀。一般通過本發(fā)明的解決方案能夠建立全新的迄今完全不可能的太陽能電池設置結(jié)構(gòu)。作為為此的例子參見圖11的設置結(jié)構(gòu)，該圖表示以輻射狀向外設置的太陽能電池I的排列，其中僅用最小的重疊和僅在每一個太陽能電池I的各一個開關(guān)點22處或在其內(nèi)集中的連接材料10可以實現(xiàn)互聯(lián)。圖12表示在拱形載體材料16的凸出彎曲的表面上四個太陽能電池I的錯開重疊的排列。在彎曲表面上的這種應用也可以用本發(fā)明的設置結(jié)構(gòu)和本發(fā)明的制造方法沒有問題地實現(xiàn)。如圖13所示，在圓柱表面上設置結(jié)構(gòu)也是可能的。在該例示的剖面圖中，六個太陽能電池I在圓柱形載體材料16上敷設并且定位。這里未表示互聯(lián)的太陽能電池的重疊，因為它們沿高度重疊并且根據(jù)本發(fā)明在這些重疊位置如已在上面多次說明的那樣彼此以串并聯(lián)方式互聯(lián)。根據(jù)權(quán)利要求12的實施方式在圖14的剖面圖中表示。這里例如三個相鄰的太陽能電池I重疊。在這些重疊的太陽能電池中，根據(jù)本發(fā)明以新穎的方式方法在位于絕緣溝9的右邊的邊緣條內(nèi)設置一個或者可選多個通孔21。這些通孔21貫穿吸收材料2、背面觸點7即太陽能電池正觸點4和襯底材料2。它們到達太陽能電池I的背面19。另外可選的方案是，在開孔21的區(qū)域內(nèi)除位于絕緣襯底材料上的背面觸點外可以除去活性的光電層，或者根本從開始就不涂敷。由此在太 陽能電池正面18上產(chǎn)生敞露的背面觸點面24。然后開孔21僅穿過襯底材料2和背面觸點7。由此不必把背面觸點7向上引到作為正面觸點17的正面18上或者側(cè)面向外引到作為端面觸點23的端面20處。背面觸點7如此敞開位于開孔21之內(nèi)和/圍繞開孔21，使得它可以借助接觸材料10導電連接。在開孔21處和/或其內(nèi)借助接觸材料10實際上作為一種開關(guān)桿接通背面觸點7和直接位于其下的相鄰的太陽能電池I的一個或者多個正面觸點17的電氣連接。該布線的優(yōu)點是絕緣溝9能夠在開關(guān)點22周圍圍起，使得極大地放大太陽能電池變換光的面積。通過去除開關(guān)點22周圍的吸收層3或者根本從開始就不涂敷，因此不需要沿太陽能電池面延伸、連續(xù)構(gòu)成的絕緣溝9，實現(xiàn)該面積的進一步放大。附圖標記列表I 太陽能電池2 襯底材料3 吸收層4 太陽能電池正觸點5 太陽能電池負觸點6 接觸指7 背面觸點8 連接太陽能電池正觸點與背面觸點的接觸溝9 絕緣溝10 接觸材料11 錯差12 太陽能電池長度13 太陽能電池寬度14 匯流導體15 縱向距離16 拱形載體材料17 正面觸點18 正面19 背面
20端面21開孔22開關(guān)點23端面觸點
24敞開的背面接觸面
權(quán)利要求
1.一種剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，該太陽能電池的活性光電層涂敷在絕緣襯底材料上，它的正觸點和負觸點設置在平面的一面上、平面的僅僅一面上和/或在平面的一面上和在一個或者多個端面上，其特征在于， 太陽能電池(I)在接觸區(qū)內(nèi)與一個或者多個相鄰的太陽能電池(I)重疊設置， 太陽能電池(I)用接觸材料(10)在重疊區(qū)處彼此一次或者多次互聯(lián)，其中接觸材料跨接絕緣襯底， 僅在正面(18)上或者僅在背面(19)上或者在端面(20)之間或者在一個或者多個端面(20)和一個正面或者背面(18、19)之間進行所述互聯(lián)。
2.一種具有正觸點和負觸點的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，該太陽能電池的活性光電層涂敷在絕緣襯底材料上，其特征在于， 太陽能電池(I)在接觸區(qū)內(nèi)與一個或者多個相鄰的太陽能電池(I)重疊設置， 在重疊區(qū)內(nèi)設置一個或者多個貫穿整個太陽能電池(I)的開孔(21)， 在開孔(21)處和/或開孔(21)內(nèi)能接觸太陽能電池⑴的背面觸點(7)，在開孔(21)處和/或開孔(21)內(nèi)借助接觸材料(10)接通背面觸點(7)和直接位于背面觸點(7)下的一個或者多個正面觸點(17)之間的電氣連接。
3.一種具有正觸點和負觸點的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，該太陽能電池的活性光電層涂敷在絕緣的襯底材料上，其特征在于， 太陽能電池(I)在接觸區(qū)內(nèi)與一個或者多個相鄰的太陽能電池(I)重疊設置， 在重疊區(qū)內(nèi)，除位于絕緣的襯底材料(2)上的背面觸點(7)外，全部或者部分除去或者不涂敷活性光電層，由此形成敞露的背面觸點面(24)， 在重疊區(qū)內(nèi)設置一個或者多個貫穿襯底材料(2)和敞露的背面觸點面(24)的開孔(21)， 在開孔(21)處和/或開孔(21)內(nèi)能接觸太陽能電池(I)的背面觸點(7)，并且在開孔(21)處和/或開孔(21)內(nèi)借助接觸材料(10)接通背面觸點(7)和直接位于背面觸點(7)下的一個或者多個正面觸點(17)之間的電氣連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的具有正觸點和負觸點的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 在太陽能電池(I)的一面上，開孔(21)被設置為距離太陽能電池邊緣的最大距離為5mm o
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 各個要重疊互聯(lián)的太陽能電池(I)互相直線式錯開設置并且互聯(lián)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 各個要重疊互聯(lián)的太陽能電池(I)互相直線式錯開電池長度(12)的1%到99%之間的一個值地設置并且互聯(lián)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 各個要重疊互聯(lián)的太陽能電池(I)互相直線式錯開其尺寸的正好一半地被設置并且互聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 各個要重疊互聯(lián)的太陽能電池(I)以不同大小的尺寸構(gòu)造并且以該尺寸直線式錯開地被設置，而且，較小的扁平的太陽能電池在由多個重疊的太陽能電池(I)組成的太陽能模塊的邊緣處設置并且互聯(lián)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 各個要重疊互聯(lián)的太陽能電池(I)或者太陽能電池設置結(jié)構(gòu)相對錯開并且互相在一行內(nèi)間隔開地以交錯方式設置并且互聯(lián)。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 各個要重疊互聯(lián)的太陽能電池(I)彼此成直角錯開地以鑲木地板圖形方式設置并且彼此互聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求5所述的剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)和布線，其特征在于， 各個要重疊互聯(lián)的太陽能電池(I)設置在彎曲的載體材料的一維或者二維的凸彎和/或凹彎的表面上或者在圓柱面上并且互聯(lián)。
12.一種用于互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池以建立對用于導出電流的匯流導體的接觸的方法，其特征在于， 在由多個重疊的太陽能電池(I)組成的整個太陽能電池矩陣上在單個或者多個(大量)開關(guān)點(22)處借助絲網(wǎng)印刷、擴散、噴射、蒸鍍、濺射或者電鍍沉積產(chǎn)生導電層，或者 在整個太陽能電池矩陣上在開關(guān)點(22)處涂敷并且固定接觸材料(10)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池的方法，其特征在于， 重疊的太陽能電池(I)的互聯(lián)僅在太陽能電池的正面(18)上或者僅在太陽能電池的背面(19)上進行，或者在端面(20)之間進行，或者在一個或多個端面(20)與一個正面或者背面(18、19)之間進行，或者在開孔(21)處和/或內(nèi)和一個正面或者背面(18、19)處和/或內(nèi)進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的用于互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池以建立對用于導出電流的匯流導體的接觸的方法，其特征在于， 在由多個重疊的太陽能電池(I)組成的整個太陽能電池矩陣上在一個唯一的工作步驟內(nèi)同時在開關(guān)點(22)處借助絲網(wǎng)印刷、擴散、噴射、蒸鍍、濺射或者電鍍沉積產(chǎn)生導電層，或者 在一個唯一的工作步驟內(nèi)同時在整個太陽能電池矩陣上在開關(guān)點(22)處敷設并且固定接觸材料(10)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池以建立對用于導出電流的匯流導體的接觸的方法，其特征在于， 在由多個重疊的太陽能電池(I)組成的整個太陽能電池矩陣上在開關(guān)點(22)處借助兩種或者更多種方法、例如借助絲網(wǎng)印刷和/或擴散和/或噴射和/或蒸鍍和/或濺射和/或電鍍沉積產(chǎn)生導電層，或者在整個電池矩陣上在開關(guān)點(22)處敷設并且固定接觸材料(10)。
16.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池以建立對用于導出電流的匯流導體的接觸的方法，其特征在于， 在載體材料(2)上設置并且固定重疊的太陽能電池(I)后同時在一個工作步驟內(nèi)進行(匯流條、接觸指和布線的)太陽能模塊的電池矩陣的整體金屬化。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平的太陽能電池以建立對用于導出電流的匯流導體的接觸的方法，其特征在于， 用于互聯(lián)重疊的太陽能電池(I)的接觸材料(10)與用于太陽能電池金屬化的材料相同。
全文摘要
本發(fā)明涉及互聯(lián)扁平狀的剛性或者柔韌的太陽能電池的設置結(jié)構(gòu)、布線和方法，該太陽能電池的活性光電層在絕緣襯底材料上涂敷。在設置結(jié)構(gòu)和互聯(lián)剛性或者柔韌的扁平太陽能電池時把太陽能電池(1)在接觸區(qū)內(nèi)與一個或者多個相鄰的太陽能電池(1)重疊設置。該太陽能電池(1)以新穎的方式方法用接觸材料(10)在重疊區(qū)上彼此一次或者多次與接觸材料(10)或者開關(guān)點(22)直接互聯(lián)。在方法中，在由多個重疊的太陽能電池(1)組成的整個太陽能電池矩陣上在單個或者根據(jù)需要選擇地在多個(也許也在大量)開關(guān)點(22)處分別借助絲網(wǎng)印刷、擴散、噴射、蒸鍍。濺射或者電鍍沉積產(chǎn)生一個導電層。該層或者相應數(shù)目的層然后逐點在相應的位置如此敷設，使得上面的太陽能電池(1)的各背面觸點(7)與直接相鄰重疊的太陽能電池(1)的正面觸點(17)連接。接觸材料(10)在這里可以作為連續(xù)的條或者作為單個或者多重觸點在一個或者多個開關(guān)點(22)內(nèi)涂敷和設置。
文檔編號H01L31/042GK102714249SQ201080032639
公開日2012年10月3日 申請日期2010年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者M·芒查, S·特根 申請人:太陽離子股份公司