專利名稱：使用平坦金屬網(wǎng)的太陽(yáng)能電池互連方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及太陽(yáng)能電池的電互連以便形成太陽(yáng)能模塊，更具體地涉及在柔性或剛性襯底上形成的薄膜太陽(yáng)能電池。
背景技術(shù)：
目前的在柔性襯底上的薄膜太陽(yáng)能電池局限于薄金屬箔(通常為不銹鋼)上的非晶硅以及金屬箔或聚酰亞胺箔上的銅銦鎵硒(CIGS)。目前，薄膜碲化鎘(CdTe)太陽(yáng)能電池僅被制造于玻璃上，但是關(guān)于柔性襯底實(shí)施方式的研究正在進(jìn)行。為了在太陽(yáng)能供電系統(tǒng)中有用，所有類型的太陽(yáng)能電池都必須與其他類似的太陽(yáng)能電池串聯(lián)地電互連，以便提高電壓電平，并且使I2R損失最小化一否則高電流將導(dǎo)致I2R損失。沉積在大塊的剛性玻璃片上的電池一般使用劃線系統(tǒng)，所述劃線系統(tǒng)應(yīng)用于不同處理步驟之間，并應(yīng)用在特定位置以使電池在整個(gè)片上互連。這個(gè)程序被稱為“單片集成”。這樣的方法由于劃線的定位和深度二者所需的精確度而難以在柔性襯底上實(shí)現(xiàn)。此外，柔性襯底支持卷到卷處理，如果中斷該過(guò)程以實(shí)現(xiàn)劃線操作的話，即使所述劃線操作可能很容易完成，也可能使處理過(guò)程變得在經(jīng)濟(jì)上不令人滿意，。在剛性玻璃或類似于硅晶片的金屬晶片上沉積薄膜太陽(yáng)能電池較不常見(jiàn)。常規(guī)的晶體硅或多晶硅太陽(yáng)能電池形成于單個(gè)晶片上，而它們繼而必須互連。通常通過(guò)使用含銀油墨絲網(wǎng)印刷出圖案來(lái)形成集電柵格和母線，所述含銀油墨隨后在高溫(大致約700°C)下固化。硅電池具有由透明但不導(dǎo)電的氮化硅制成的抗反射涂層。在固化階段期間，銀滲入氮化硅涂層并形成與硅電池的歐姆接觸。通常的柵格圖案包含一系列間隔開(kāi)幾毫米的細(xì)直而平行的線，并有兩條或三條更寬的線(母線)垂直于細(xì)線圖案延伸。所生成的結(jié)構(gòu)在母線上提供可通過(guò)常規(guī)焊接或粘結(jié)方法而貼附互連“Z”形接頭的表面。通過(guò)相對(duì)較窄的柵格收集電池電流并將其傳輸至相對(duì)較寬的母線，所述母線繼而成為通往下一電池的連接點(diǎn)?！癦”形接頭結(jié)構(gòu)提供電池之間的柔性互連，這有助于降低使用期間因熱脹冷縮而造成的損害。這種方法相對(duì)于單片集成的優(yōu)勢(shì)在于:可以在模塊構(gòu)建之前根據(jù)性能對(duì)電池進(jìn)行測(cè)試和分類。通過(guò)這樣的方式，使得模塊性能不受限于串中性能最差的電池。應(yīng)用于薄膜柔性太陽(yáng)能電池的所述絲網(wǎng)印刷方法僅獲得了有限的成功。存在至少兩個(gè)與這種方法相關(guān)聯(lián)的問(wèn)題。第一，薄膜電池?zé)o法在充分固化銀墨所需的高溫下保持。使用較低的固化溫度，使得一些油墨載體和溶劑殘留在柵格線結(jié)構(gòu)中，從而導(dǎo)致金屬顆粒無(wú)法良好地融合在一起。這些影響都會(huì)降低柵格線和母線的電導(dǎo)率，并限制對(duì)印刷母線的可焊性。備選地，可用導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂形成互連，但其通常不如焊接。第二，由于有用的柔性襯底的表面光潔度通常比玻璃或硅晶片的表面光潔度粗糙得多，因此存在多得多的缺損，而如果允許導(dǎo)電油墨流入缺損，則所述缺損可變成分流位點(diǎn)。通過(guò)首先印刷碳墨之類導(dǎo)電性低得多的材料以在開(kāi)始時(shí)填充任何缺損并繼而用銀墨疊印，可稍微減輕這個(gè)問(wèn)題。但難以取得均勻的良好結(jié)果，這是因?yàn)槌昝捞诇?zhǔn)之外的任何情況都會(huì)導(dǎo)致額外的遮光損失和增大的潛在分流。此外，材料和設(shè)備的成本相對(duì)較高。
整體通過(guò)引用而并入本文的美國(guó)專利號(hào)5，474，621提出使用金屬絲線作為柵格，絲線涂覆有足夠長(zhǎng)度的碳纖維，以避免或減小被迫進(jìn)入缺損的可能性。在這種方法中，在將薄膜非晶硅太陽(yáng)能電池層壓為模塊的過(guò)程中，將金屬絲線貼附至所述薄膜非晶硅太陽(yáng)能電池的上電極(透明導(dǎo)電氧化物，或TC0)。在效果上，現(xiàn)有技術(shù)方法中首先印刷碳基油墨圖案由導(dǎo)致膜/襯底缺損分流的可能性小得多的碳纖維所取代，并且同時(shí)提供針對(duì)持續(xù)重度分流電流的可熔型保護(hù)。必須選擇絲線的尺寸和間距以便在不生成明顯電阻損耗的情況下運(yùn)載由電池生成的電流。整體通過(guò)引用而并入本文的美國(guó)專利號(hào)4，260, 429和4，283，591教導(dǎo)了利用包含導(dǎo)電顆粒的聚合物來(lái)涂覆導(dǎo)電絲線的方法。這些方法的局限性在于:由于在分布中有較小導(dǎo)電顆粒而仍可能存在因缺損造成分流的問(wèn)題。整體通過(guò)引用而并入本文的美國(guó)專利號(hào)6，472，594中教導(dǎo)了針對(duì)這些方法的改進(jìn)。最近，整體通過(guò)引用而并入本文的、Wudu等人的美國(guó)專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2010/0043863 (“Wudu”)教導(dǎo)了一種解決方案，其中首先在透明基板上形成跡線(或絲線)圖案，并繼而將其施用于太陽(yáng)能電池。圖la、圖1b和圖1c中示出了 Wudu的各種教導(dǎo)。在圖1a中，絲線520a以蛇形圖案施加于基板550。該圖案末端處的絲線中的回環(huán)在一個(gè)邊緣上保持恰好處在基板上，但是在相對(duì)的邊緣上則顯著延伸越過(guò)基板。當(dāng)將基板施用于電池時(shí)，所述基板覆蓋電池的活性區(qū)域，而延伸的回環(huán)提供與下一電池形成電接觸的區(qū)。圖1b中示出了 Wudu的基板和絲線的詳細(xì)截面圖?；?50包含兩種材料:透明聚合物片550a(例如，PET薄片)和熱固性粘合劑550b。絲線520部分地嵌入粘合劑中，并且包含涂覆有保護(hù)性較低電導(dǎo)率材料520B(如鎳)的正常絲線520A(例如，銅)。圖1c示出了在層壓至太陽(yáng)能電池510的頂部透明導(dǎo)電層510b之后的Wudu的基板和絲線。聚合物片的形變?cè)斐闪斯潭ńz線使其與太陽(yáng)能電池510的頂部導(dǎo)電層電接觸的力。當(dāng)這種結(jié)構(gòu)層壓到頂部玻璃片(未示出)時(shí)，需要附加的粘合劑(例如，EVA)層。所述粘合劑必須足夠厚以填充在絲線幾何結(jié)構(gòu)的周?chē)?。雖然上述Wudu構(gòu)造代表技術(shù)上的改進(jìn)，尤其是在消除油墨以及導(dǎo)電材料進(jìn)入缺損的問(wèn)題方面的改進(jìn)，然而它具有仍然無(wú)法令人滿意三個(gè)特征。例如，Wudu的圓絲線520僅沿圖1c中所示切線I所表示的小面積與電池接觸。這為在制造環(huán)境中一致地保持低接觸電阻造成了實(shí)際困難。另一問(wèn)題是必須相當(dāng)精確地控制熱粘合劑550b的厚度。如果太薄，則它可能不完全填充絲線周?chē)目臻g；如果太厚，則它可能向下溢出圓絲線，并具有足夠的壓力抬升絲線并破壞其與電池的電接觸。與Wudu有關(guān)的又一問(wèn)題是，雙層基板代表著額外的材料，而這導(dǎo)致制造成本增加。因此，需要改進(jìn)的互連系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一方面，提供了用于使薄膜太陽(yáng)能電池互連的改進(jìn)方法，所述方法包括使用由金屬條形成的平坦網(wǎng)來(lái)形成太陽(yáng)能電池(本文也稱“光伏電池”)上的集電柵格。在本發(fā)明的另一方面，提供了用于薄膜太陽(yáng)能電池的集電柵格，所述集電柵格包括提供高集電效率和最小遮光損失的平坦金屬網(wǎng)。在多個(gè)實(shí)施方式中，所述集電柵格包括用于與太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電表面相接觸的薄而平坦的金屬網(wǎng)，所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括絲線狀元件，所述絲線狀元件以圓形、三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形或六邊形配置聯(lián)結(jié)起來(lái)。所述集電柵格還包括鄰近所述薄而平坦的金屬網(wǎng)的接頭區(qū)域，所述接頭區(qū)域用于形成與相鄰太陽(yáng)能電池的電連接。在本發(fā)明的又一方面，提供了用于使太陽(yáng)能電池互連的方法，所述方法降低與電池的接觸電阻，并減小在層壓期間下溢力的大小。在本發(fā)明的另一方面，提供了用于使太陽(yáng)能電池互連的方法，所述方法比由銀導(dǎo)電油墨制成的印刷柵格線更加經(jīng)濟(jì)。在一個(gè)實(shí)施方式中，用于使薄膜太陽(yáng)能電池互連的方法包括將薄而平坦的金屬網(wǎng)貼附至第一薄膜太陽(yáng)能電池，以便在所述第一薄膜太陽(yáng)能電池上形成集電柵格。接下來(lái)，將貼附有薄而平坦的金屬網(wǎng)的所述第一薄膜太陽(yáng)能電池連接至具有平坦金屬網(wǎng)的第二薄膜太陽(yáng)能電池，以便在所述第一薄膜太陽(yáng)能電池與第二薄膜太陽(yáng)能電池之間形成串聯(lián)的電連接。相繼的薄膜太陽(yáng)能電池連接至貼附有平坦金屬網(wǎng)的第一薄膜太陽(yáng)能電池和第二薄膜太陽(yáng)能電池，以便形成電集成的互連薄膜太陽(yáng)能電池串。接下來(lái)，將所述互連薄膜太陽(yáng)能電池串集成為太陽(yáng)能電池模塊。在本發(fā)明的另一方面，提供了形成太陽(yáng)能電池模塊的方法，所述方法包括使來(lái)自第一卷的薄而平坦的金屬網(wǎng)與來(lái)自第二卷的薄膜太陽(yáng)能電池接觸，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括以圓形、三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形或六邊形配置聯(lián)結(jié)起來(lái)的絲線狀元件。本發(fā)明的這些目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他目標(biāo)、特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于閱讀附圖中的若干幅圖所圖示的優(yōu)選實(shí)施方式的以下詳細(xì)描述之后的本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)是顯而易見(jiàn)的。榜引并入本說(shuō)明書(shū)中所提及的所有公開(kāi)、專利和專利申請(qǐng)均通過(guò)引用以同種程度并入本文，猶如每個(gè)單獨(dú)的公開(kāi)、專利或?qū)＠麉⒖嘉墨I(xiàn)特別地和單獨(dú)地被指出為通過(guò)引用而并入。


本發(fā)明的新穎特征在隨附的權(quán)利要求中具體闡述。通過(guò)參考以下對(duì)在其中利用到本發(fā)明原理的示例說(shuō)明性實(shí)施方式加以闡述的詳細(xì)描述和附圖，將會(huì)獲得對(duì)本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)更好的理解。附圖不一定是按比例繪制，并且其中:圖1a示意性地圖示了現(xiàn)有技術(shù)中將絲線應(yīng)用于基片以形成用于沉積在柔性襯底上的薄膜太陽(yáng)能電池的集電柵格；圖1b是示出貼附至基片的絲線的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式的詳細(xì)截面圖；圖1c是示出層壓至柔性薄膜太陽(yáng)能電池的絲線和基片的現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施方式的詳細(xì)截面圖；圖2根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式示出平坦金屬網(wǎng)的兩個(gè)示例的平面圖和截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的金屬條或帶的示意圖，其圖示出平坦金屬網(wǎng)的制造;圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖，其示出互連電池串的一部分的平面圖以及圖示互連細(xì)節(jié)的對(duì)應(yīng)的截面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的截面圖，其示出層壓至柔性薄膜太陽(yáng)能電池的平坦金屬網(wǎng)的正方形和矩形元件的第一實(shí)施方式；
圖6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的截面圖，其示出平坦金屬網(wǎng)的元件的兩個(gè)備選實(shí)施方式，其中在對(duì)所述網(wǎng)進(jìn)行打孔和擴(kuò)張之前向所述金屬條施用涂層；圖7根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式示出將網(wǎng)應(yīng)用于柔性太陽(yáng)能電池材料，其中所述二者都從材料卷配發(fā)并且連續(xù)地層壓在一起；圖8是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示意圖，其描繪了由兩倍寬的金屬條生產(chǎn)雙倍寬的網(wǎng)構(gòu)件的備選方法；以及圖9根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式示出了已擴(kuò)張為雙倍寬的網(wǎng)之后的圖8的金屬條，所述雙倍寬的網(wǎng)施用于雙倍寬度的太陽(yáng)能電池材料并繼而被切割成兩個(gè)單獨(dú)的電池。
具體實(shí)施例方式雖然本文已示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，此類實(shí)施方式僅通過(guò)示例的方式提供。在不背離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)將想到許多變化、改變和替代。應(yīng)當(dāng)理解，可在本發(fā)明的實(shí)踐中采用本文所述發(fā)明的實(shí)施方式的各種備選方案。網(wǎng)狀互連和太陽(yáng)能電池模塊在本發(fā)明的一方面，提供了用于與太陽(yáng)能電池(本文也稱為“光伏電池”)一起使用的集電柵格。集電柵格(本文也稱為“網(wǎng)狀互連”)配置用于形成與太陽(yáng)能電池的接觸。本發(fā)明實(shí)施方式的網(wǎng)狀互連可在改善與太陽(yáng)能電池的頂部導(dǎo)電層的電接觸的同時(shí)，使得與入射光的頂部接觸干擾(遮光損失)最小化。在多個(gè)實(shí)施方式中，提供了用于從太陽(yáng)能電池收集電流的柵格。所述集電柵格包括用于與太陽(yáng)能電池(本文也稱為“光伏電池”)的導(dǎo)電表面相接觸的薄而平坦的金屬網(wǎng)。所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括絲線狀元件，該絲線狀元件以圓形、三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形或六邊形配置聯(lián)結(jié)起來(lái)。絲線狀元件可具有圓形(或基本上為圓形)的截面。集電柵格還包括鄰近所述薄而平坦的金屬網(wǎng)的接頭區(qū)域。所述接頭區(qū)域配置用于形成與相鄰太陽(yáng)能電池的電連接。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)絲線狀元件的寬度介于約0.001英寸與0.01英寸之間，或者介于約0.002與0.006英寸之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)由銅形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)由鍍鎳銅形成?，F(xiàn)將參考附圖，其中相同的數(shù)字始終指代相同的部件。應(yīng)當(dāng)理解，附圖和其中的結(jié)構(gòu)不一定是按比例繪制的。圖2示出由平坦金屬網(wǎng)形成的集電(或聚集)柵格的平面俯視圖(左)和側(cè)截面圖(右)。雖然這些網(wǎng)被圖示為具有與柔性薄膜太陽(yáng)能電池一致的大小比例，但是應(yīng)當(dāng)理解，它們可針對(duì)具有更像正方形(例如，正方形)比例的剛性晶片電池而縮放。柵格2a和柵格3a 二者包括用于產(chǎn)生與下一電池互連的實(shí)心區(qū)域4 (本文也稱為“接頭”和“接頭區(qū)域”)，以及形成用于相似大小的電池的集電柵格的網(wǎng)格區(qū)域5。網(wǎng)格區(qū)域包括相連的小尺寸絲線狀元件6，元件6具有圓形或矩形的截面形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)格的大部分是開(kāi)放空間。區(qū)4a指示出可以備選地用網(wǎng)格區(qū)來(lái)產(chǎn)生(與相鄰電池的)互連，而不是用實(shí)心接頭產(chǎn)生互連。標(biāo)識(shí)出了截面圖2b和截面圖3b中的相同區(qū)域。在這些示例中，所述網(wǎng)不被認(rèn)為涂覆有其他材料；然而，稍后將討論可選的涂層。平面圖2a和平面圖2b大約為以下尺度:例如，寬度‘W1’和12’通常為幾英寸，比如相應(yīng)地為2英寸和3英寸。在這個(gè)尺度上，接頭4的寬度可能為約半英寸，而網(wǎng)格區(qū)4a可能是寬度高達(dá)5 ( S卩，電池寬度)的任何寬度。然而，為了清晰起見(jiàn)，截面圖2b和截面圖3b圖的厚度‘t’相對(duì)于寬度‘W1’和12’被嚴(yán)重夸大。厚度‘t’以及網(wǎng)格元件6可約為數(shù)千分之一英寸(“密耳”)。在一個(gè)實(shí)施方式中，厚度‘t’可介于3密耳與5密耳之間。由于接頭區(qū)域4在覆蓋太陽(yáng)能電池的網(wǎng)格區(qū)與用于互連的部分之間形成視覺(jué)中斷，因此其貫穿整個(gè)討論以該方式示出。然而，如上文所討論，實(shí)際上不一定必須在所有應(yīng)用中具有實(shí)心接頭區(qū)域。在各個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)的寬度‘W1’和‘W2’取決于整個(gè)電池寬度的網(wǎng)載流容量。這種柵格設(shè)計(jì)不使用如更傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池所使用的特定母線。相反，網(wǎng)的截面和線的密度決定所生成的電流在流過(guò)電池寬度過(guò)程中遭遇的電阻。在這種設(shè)計(jì)中，可以認(rèn)為傳統(tǒng)的母線被均分到柵格線中。由于這些原因，對(duì)于給定的箔厚度而言，電池寬度在大小上受到些許限制。對(duì)幾密耳厚度的箔而言，幾英寸左右的電池寬度適合于諸如銅之類的良導(dǎo)體?？杀３旨s4%或更少的遮光損失。在相同的箔厚度下加寬會(huì)要求增大網(wǎng)格線的寬度，但是遮光損失繼而也會(huì)增大。對(duì)非常寬的電池而言，遮光損失可能增長(zhǎng)到相當(dāng)大。然而，可在網(wǎng)格元件寬度相同下增加箔的厚度，從而在不犧牲遮光損失的情況下允許更寬的電池。網(wǎng)的長(zhǎng)度可相對(duì)較長(zhǎng)，但不可超過(guò)它們必須裝入其中的模塊的長(zhǎng)度或?qū)挾?。具有高達(dá)約6英寸的寬度和從約6英寸長(zhǎng)至超過(guò)18英寸長(zhǎng)的長(zhǎng)度的電池處在用于獲得普通大小模塊的期望電壓值的合理范圍內(nèi)。所述網(wǎng)顯然可用于剛性襯底(即，晶片)或柔性襯底上的薄膜太陽(yáng)能電池的互連，但是其對(duì)于卷到卷處理中的柔性襯底尤其有用。由于網(wǎng)可制成或切割成多種長(zhǎng)度，因此便于由金屬帶卷形成網(wǎng)和重新卷起網(wǎng)供以后使用。圖中存在值得注意的若干個(gè)特征。第一網(wǎng)5具有范圍可從狹窄菱形2a至近乎完美正方形3a的敞開(kāi)圖案。開(kāi)口的特征長(zhǎng)度‘I’與常規(guī)柵格線的間距相似，例如大約3至6毫米。由于網(wǎng)的元件的互連，網(wǎng)的凈電阻低于相似幾何結(jié)構(gòu)的常規(guī)柵格的凈電阻。從網(wǎng)中的任何點(diǎn)都有多條路徑通往接頭，而對(duì)于常規(guī)柵格而言則僅有單一線路。給定長(zhǎng)度的網(wǎng)的總電阻與元件到接頭的連接的橫截面積之和成比例，這可通過(guò)改變網(wǎng)的尺度而改變。因此，實(shí)心接頭只是提供比單獨(dú)的網(wǎng)更強(qiáng)勁的用以形成互連的區(qū)，但它不能減小網(wǎng)平面中任何電阻。此外，網(wǎng)的元件并非由“編織的”絲線制成，而是共面的。視圖2b和視圖3b指示出網(wǎng)是平坦的，具有與接頭基本相同的厚度。與網(wǎng)的互連還可提供一些與硅電池中所使用的“Z”形接頭連接相似的應(yīng)變消除?，F(xiàn)在將討論可制造此類網(wǎng)的一種方式。在該圖以及隨后的圖中，自始至終都一致地標(biāo)注相同的元件。本發(fā)明中所使用的網(wǎng)可由如圖3中所示寬度為‘W3’的金屬箔條7構(gòu)造而成。在某些實(shí)施方式中，金屬箔由銅、鎳、金、銀、鉬、鈀、鋁、鈹、銠、鑰和鎢中的一種或多種形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，金屬箔由銅形成。例如，金屬箔可以是銅箔。例如，金屬箔可以是銅箔。作為另一示例，金屬箔可以是鍍鎳銅箔。總體尺寸與上文針對(duì)圖2的元件描述的那些尺寸相一致。所述條可具有與其所應(yīng)用于的太陽(yáng)能電池的大小相適合的長(zhǎng)度，或者其也可以是呈卷的形式的帶狀。例如，條7是寬度約0.6英寸且厚度約5密耳的銅箔或鍍鎳銅箔(未示出鎳鍍層)。繼續(xù)參考圖3，在形成圖2的網(wǎng)5的過(guò)程中的第一步驟是沿條7的一個(gè)邊緣打出一連串直線狹縫一區(qū)域5a，而仍保留接頭區(qū)域4為實(shí)心。如前所述，接頭4也可以是網(wǎng)，在這種情況下，條7的初始寬度可能更小，從而節(jié)省材料。圖3中的放大圖示出區(qū)域5a中的直線穿孔8的特征長(zhǎng)度‘I’與前文針對(duì)圖2中的網(wǎng)所述的特征長(zhǎng)度大致相同。在狹縫8之間留有非常小的間隙9(大致為5-10密耳)，間隙9稍后成為網(wǎng)格元件的連接點(diǎn)。注意，每行狹縫8線性地從相鄰的行偏移開(kāi)距離‘I’的一半。在這個(gè)示例中，狹縫區(qū)域5b的總寬度(如圖中所指示)為0.1英寸，接頭4的寬度為0.5英寸，則存在20行相距5密耳安置的狹縫。繼續(xù)參考圖3，視圖10是狹縫條的穿過(guò)A-A的截面，其中為了清晰起見(jiàn)，如先前在圖2中所述那樣夸大了厚度‘t’。厚度‘t’例如可介于約0.001英寸與0.01英寸之間，比如0.005英寸。W3例如可介于約0.1英寸與I英寸之間，比如0.600英寸。由于該截面穿過(guò)狹縫之間的間隙9，因此僅每隔一個(gè)指示出狹縫8。實(shí)際上，網(wǎng)元件的截面呈正方形(例如，5密耳X5密耳)，但其在圖3中被高度扭曲。的確可以在保持狹縫間距不變的同時(shí)增加厚度‘t’，從而創(chuàng)造出更高的矩形元件，所述矩形元件將會(huì)具有更低的電阻，而遮光損失幾乎沒(méi)有任何增加。因此，可根據(jù)需要調(diào)整電阻，而對(duì)遮光損失具有很小的不利影響。繼續(xù)關(guān)于圖3的討論，視圖11指示出條7可具有多個(gè)在割縫操作之前施用的可選涂層——即使已向所述條施用過(guò)鎳鍍層。例如，覆蓋區(qū)域5a的向陽(yáng)側(cè)的涂層12a可以是用于使網(wǎng)在制成的模塊中更不可見(jiàn)的簡(jiǎn)單的深色裝飾涂層，而接頭區(qū)域上的涂層12b可以是焊料或B階導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂或者對(duì)形成用于使電池互連的導(dǎo)電粘結(jié)有用的其他涂層。例如，層12b可以是銦和錫的低熔點(diǎn)共晶合金，其在約118°C下熔化。在層壓成模塊的過(guò)程中，溫度超過(guò)118°C，以導(dǎo)致焊料熔化并使網(wǎng)粘結(jié)到電池的透明上電極，從而形成非常好的歐姆接觸。為了降低在缺損內(nèi)分流的可能性，這樣的焊料層應(yīng)當(dāng)非常薄或者僅間歇地涂覆在網(wǎng)上。B階環(huán)氧樹(shù)脂更硬并且更不易填充可能導(dǎo)致分流的缺損。在電池側(cè)，涂層13a可類似于12b，用于形成與下方的太陽(yáng)能電池的透明導(dǎo)電頂部涂層的連接，而涂層13b可以是附有防腐性質(zhì)的涂層。在一個(gè)備選實(shí)施方式中，可以省略涂層13b。在割縫(具有或不具有可選涂層)之后，通過(guò)使狹縫區(qū)域5a擴(kuò)張成圖2的網(wǎng)5而形成網(wǎng)。這個(gè)操作可在打出每條線或線對(duì)時(shí)完成，或者可使用擴(kuò)張模具。最細(xì)致的割縫操作可使網(wǎng)格元件稍微旋出初始條的平面。在擴(kuò)張之后重新卷起網(wǎng)可以保證良好的平坦度質(zhì)量。如果起始條是無(wú)鎳鍍層的粗銅，則整個(gè)擴(kuò)張的網(wǎng)和接頭可在使用之前鍍鎳。擴(kuò)張后鍍鎳的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)的所有面都將得到鍍膜。此外應(yīng)當(dāng)明白，本文所述的在割縫之前施用于條的涂層也可在網(wǎng)形成之后施用于網(wǎng)。然而，從制造的角度而言，在割縫之前施用于條可能更加方便和經(jīng)濟(jì)。圖4圖示了使用本發(fā)明實(shí)施方式的平坦金屬網(wǎng)的任意長(zhǎng)度的互連柔性薄膜太陽(yáng)能電池15的一部分的平面圖14。圖中包括對(duì)應(yīng)的橫截面示意圖16，其示出電連接的基本細(xì)節(jié)。為了清晰起見(jiàn)，已省略掉了網(wǎng)格上所有可能的可選涂層。應(yīng)當(dāng)明白，視圖并非按比例繪制。太陽(yáng)能電池15的厚度包括柔性金屬箔襯底，這是因?yàn)榛钚阅ぴ谶@個(gè)尺度上是極薄的。電池15之間的距離‘d’相對(duì)于電池和網(wǎng)的寬度有所夸大，并且視圖16中的太陽(yáng)能電池和網(wǎng)的厚度相對(duì)于它們相應(yīng)的寬度有所夸大。由于額外夸大的距離‘d’，接頭4相對(duì)于網(wǎng)的寬度顯得比正常情況更寬。然而，如圖所示，電池的厚度‘tl’和網(wǎng)的厚度‘t’可能足以用于某些應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施方式中，‘tl’為約2密耳，而‘t’為約5密耳。圖中示出電池15具有介電邊緣涂層17，該介電邊緣涂層17在接頭4 (實(shí)心的或網(wǎng)狀的)被向下彎曲并且在下方與相鄰電池的背面接合時(shí)保護(hù)電池免遭電短路。由于此示圖中的電池被認(rèn)為是沉積在金屬箔襯底(例如不銹鋼)上，因此所述襯底可發(fā)揮電池的背電極的功能。由于背接觸面積相對(duì)較大，因此可以用多種比電阻并不是非常低的材料來(lái)實(shí)現(xiàn)較低的總電阻。金屬填充的環(huán)氧樹(shù)脂是這些類型的材料中的一些示例。如果襯底是薄電介質(zhì)(如聚酰亞胺箔)或玻璃晶片，則接頭4將必須狹窄得多并且在暴露的背電極的區(qū)上貼附于相鄰電池的頂部上。圖5是這樣的橫截面示意圖:其圖示了當(dāng)柔性薄膜太陽(yáng)能電池19在模塊構(gòu)建期間被層壓至向陽(yáng)玻璃時(shí)，圖2中的無(wú)涂層金屬網(wǎng)元件6向該柔性薄膜太陽(yáng)能電池19的簡(jiǎn)單施用。視圖18a示出正方形元件6,而視圖18b圖示了比視圖18a中所示元件更高但具有相同寬度的元件。如前文所討論，圖3的金屬條7可針對(duì)給定的割縫寬度而制成為更厚，以便在僅略微增大遮光損失的情況下降低網(wǎng)的電阻。視圖18b圖示了這個(gè)實(shí)施方式，并且除高度之外，所有針對(duì)18a描述的特征同樣適用于18b。繼續(xù)關(guān)于視圖18a的討論，柔性薄膜太陽(yáng)能電池19包括柔性襯底19a(金屬箔)、電池的活性部分19b和透明導(dǎo)電氧化物(TCO)層19c，網(wǎng)格元件必須與該TCO層19c形成良好的電接觸。該圖并非按比例繪制。所述玻璃可比網(wǎng)格元件6厚約25倍，而電池元件19b和19c可比網(wǎng)更薄。對(duì)于以上討論的示例而言，元件6可以是約5密耳的正方形，而電池襯底19a可以是約2密耳厚。繼續(xù)參考圖5，在視圖18a中，可如前文所述那樣制成金屬網(wǎng)，并使用透明的熱固性或熱塑性材料20，如工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)乙烯醋酸乙烯酯(EVA)或類似功能的材料，將其層壓在柔性太陽(yáng)能電池19與玻璃片之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，如果以片的形式供應(yīng)和使用EVAJlJ可選擇最小的厚度以確保網(wǎng)格元件6周?chē)倪m當(dāng)填充并且不留下空隙，而同時(shí)允許玻璃對(duì)網(wǎng)施加壓力。因此，玻璃與網(wǎng)之間的間距21可保持非常小，與形成良好粘結(jié)一致。如果如18b中那樣增加網(wǎng)的高度，則需要更厚的EVA片來(lái)實(shí)現(xiàn)合適的層壓。顯而易見(jiàn)的是，在遮光損失大致相同的情況下，網(wǎng)狀幾何結(jié)構(gòu)在元件6與TCO層19c之間提供了比圖1c的現(xiàn)有技術(shù)大得多的電接觸區(qū)22。圖6示出了圖示對(duì)網(wǎng)格元件6的使用的視圖。視圖23a和視圖23b示出在某些情況下可能是優(yōu)選的兩個(gè)實(shí)施方式。由于本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠開(kāi)發(fā)許多其他可能的涂層組合，因此在此所示的實(shí)施方式不應(yīng)當(dāng)解釋為限定本發(fā)明的范圍。示例23a示出網(wǎng)格元件6,其具有在網(wǎng)形成之前施用到金屬條每一側(cè)的涂層24a和24b。在一個(gè)實(shí)施方式中，網(wǎng)格元件6可由銅形成，這提供了高電導(dǎo)率并且成本適中。在一個(gè)實(shí)施方式中，銅可涂覆抗氧化和抗腐蝕的材料。對(duì)這些情況中的許多情況而言，鍍以厚度為幾微米的鎳或錫一般是較好的選擇。特別是對(duì)于薄膜太陽(yáng)能電池而言，可能需要與TCO層接觸的涂層24a以防止銅與TCO反應(yīng)和降解TC0。雖然金或一些其他貴金屬會(huì)提供必要的功能，但鎳或錫可更經(jīng)濟(jì)地提供所述功能。由于在玻璃界面處通常不存在腐蝕問(wèn)題，因此層24b可與24a相同或者其可以是不同的。在網(wǎng)形成之后可能更方便例如用鎳或錫給網(wǎng)鍍膜。在這樣的實(shí)施方式中，網(wǎng)格元件6將在所有四面都涂覆有相同的材料。圖中并未明確指示出該實(shí)施方式的這種擴(kuò)展。繼續(xù)參考圖6、視圖23b，圖中示出網(wǎng)格元件6具有與以上所述相同的涂層24a，但24b是被選擇用于與太陽(yáng)能電池的顏色緊密匹配的裝飾涂層，因此網(wǎng)在模塊中不是明顯可見(jiàn)的。這可以像深色涂料一樣簡(jiǎn)單，或者是元件6材料的更復(fù)雜的深色陽(yáng)極化層。在這個(gè)實(shí)施方式中，層25代表將網(wǎng)格元件6及其可選的涂層24a固著到TCO層19c的導(dǎo)電粘結(jié)層。層25可包括導(dǎo)電性B階環(huán)氧樹(shù)脂、低溫焊料或如前文所討論的其他導(dǎo)電粘結(jié)層。在一個(gè)實(shí)施方式中，如果層25包括熔點(diǎn)為約118°C的銦與錫的共晶合金，則可以省略掉涂層24a，這是因?yàn)閷?5也可充當(dāng)網(wǎng)格元件6與TCO層19c之間的耐蝕屏障。
雖然針對(duì)連續(xù)的單個(gè)太陽(yáng)能電池應(yīng)用可通過(guò)分段形成網(wǎng)來(lái)實(shí)踐本發(fā)明，但是至少可以在該過(guò)程中并入一定程度的自動(dòng)化。圖7示意性地圖示了網(wǎng)卷25和太陽(yáng)能材料卷27如何能夠例如通過(guò)一組滾筒28而連續(xù)地聯(lián)結(jié)起來(lái)以形成具有層壓網(wǎng)狀柵格的連續(xù)的太陽(yáng)能電池材料條?？梢约訜釢L筒28以粘結(jié)低溫焊料，或者如上所述地凝固施用于網(wǎng)的B階導(dǎo)電環(huán)氧材料。網(wǎng)卷和電池卷可各自具有保護(hù)性間插材料層(未示出)，所述保護(hù)性間插材料層將必須在層壓步驟之前才被剝離。在一個(gè)實(shí)施方式中，如圖4中所示，接頭4必須懸于電池材料之上，并且只有網(wǎng)格區(qū)域5覆蓋電池。所述材料條繼而可切割成預(yù)定(或期望)長(zhǎng)度‘L’的單個(gè)太陽(yáng)能電池，隨后在層壓成模塊之前可基于電性能對(duì)其進(jìn)行測(cè)試和分類(未示出)。參考圖8，圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式由金屬條形成網(wǎng)的備選方式。與圖3相比，金屬條7的寬度‘W4’是寬度‘W3’的兩倍，并且狹縫區(qū)29的寬度是5a的寬度的兩倍。這在網(wǎng)格區(qū)29的每側(cè)上創(chuàng)造出可與圖3中對(duì)應(yīng)接頭的大小相同的接頭4。圖8中的詳細(xì)參數(shù)，諸如狹縫長(zhǎng)度、間距和間隙等，可與圖3中的那些參數(shù)相同。用以形成網(wǎng)的狹縫區(qū)的擴(kuò)張也遵循前述程序。這種“雙網(wǎng)”的優(yōu)勢(shì)在于:實(shí)心接頭4現(xiàn)在存在于網(wǎng)的每一側(cè)上，這可使形成網(wǎng)格材料卷的過(guò)程更容易實(shí)現(xiàn)，并且隨后在如圖7中所述的層壓過(guò)程中更便于處理。在這樣的情況下，圖7中所示的電池材料卷27在寬度上同樣必須加倍。圖9示出層壓至雙倍寬度柔性太陽(yáng)能電池材料的雙倍寬度柵網(wǎng)。對(duì)于單個(gè)電池或從連續(xù)卷切割而成的電池而言，雙倍寬度的材料必須沿中間的虛線30進(jìn)行切割，以便創(chuàng)造出各自具有前述尺寸的兩個(gè)電池。用于形成太陽(yáng)能電池模塊的方法在本發(fā)明的一方面，提供了用于使薄膜太陽(yáng)能電池模塊互連的方法。所述方法包括由薄金屬條形成具有互連區(qū)域的薄而平坦的金屬網(wǎng)，所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括絲線狀元件。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)絲線狀元件具有矩形截面形狀。接下來(lái)，將所述薄而平坦的金屬網(wǎng)貼附至第一薄膜太陽(yáng)能電池，以便在所述第一薄膜太陽(yáng)能電池上形成集電柵格。接下來(lái)，將所述第一薄膜太陽(yáng)能電池(貼附有平坦金屬網(wǎng))連接至具有平坦金屬網(wǎng)的第二薄膜太陽(yáng)能電池，從而在所述第一薄膜太陽(yáng)能電池與第二薄膜太陽(yáng)能電池之間形成串聯(lián)的電連接。在一個(gè)實(shí)施方式中，相繼的薄膜太陽(yáng)能電池連續(xù)地連接至貼附有平坦金屬網(wǎng)的第一薄膜太陽(yáng)能電池和第二薄膜太陽(yáng)能電池，以便形成電集成的互連薄膜太陽(yáng)能電池串。接下來(lái)，將集成的薄膜太陽(yáng)能電池串中的一個(gè)或多個(gè)串集成為太陽(yáng)能電池模塊。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄金屬條的厚度介于約0.002與0.010英寸之間。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬條包括單質(zhì)銅或銅合金。在一個(gè)實(shí)施方式中，銅可與銀、金、鉻、鋯、鋅、錫中的一種或多種形成合金。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬條可包括一個(gè)或多個(gè)涂層，諸如鎳涂層或錫涂層。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)可包括互連區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)可包括絲線狀元件。在一個(gè)實(shí)施方式中，絲線狀元件以在所述絲線狀元件之間提供空間的方式聯(lián)結(jié)起來(lái)，所述空間例如具有圓形、三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形、六邊形或其他幾何截面形狀。例如，所述絲線狀元件可具有矩形截面形狀。在一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)絲線狀元件的寬度介于約0.001英寸與0.01英寸之間，或者介于約0.002英寸與0.006英寸之間。
在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)例如可以利用諸如B階導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂之類的導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂貼附至第一薄膜太陽(yáng)能電池。在另一實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)可以利用低熔點(diǎn)焊料貼附至第一薄膜太陽(yáng)能電池。
在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)和第一薄膜太陽(yáng)能電池的組合寬度介于約1.5與6.0英寸之間。
在多個(gè)實(shí)施方式中，薄金屬網(wǎng)至少部分地覆蓋太陽(yáng)能電池。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄金屬網(wǎng)覆蓋太陽(yáng)能電池的絕大部分。在一個(gè)實(shí)施方式中，薄金屬網(wǎng)如此覆蓋太陽(yáng)能電池——在三個(gè)面上至少覆蓋高達(dá)太陽(yáng)能電池的邊緣的約I毫米。在一個(gè)實(shí)施方式中，在太陽(yáng)能電池與相鄰的太陽(yáng)能電池連接的一側(cè)上，所述薄金屬網(wǎng)以接頭區(qū)的寬度懸于該太陽(yáng)能電池之上，所述接頭區(qū)可以是實(shí)心區(qū)域或更具網(wǎng)狀的區(qū)域。
由于薄金屬網(wǎng)必須將整個(gè)太陽(yáng)能電池的全部電池電流運(yùn)載至下一太陽(yáng)能電池，因此電阻需要保持足夠低以便使I2R損失最小化。在某些實(shí)施方式中，選定所述薄金屬網(wǎng)的尺寸，以便使I2R損失和遮光損失最小化。在一個(gè)實(shí)施方式中，太陽(yáng)能電池越寬，網(wǎng)的橫截面積就越需要增加得更大，以充分運(yùn)載所生成的增大的電流。網(wǎng)的較大橫截面增加了模塊的遮光損失。在一個(gè)實(shí)施方式中，以約6英寸的電池寬度,可實(shí)現(xiàn)伴隨約5%遮光損失的足夠的電導(dǎo)率。
在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)鍍有鎳(Ni)。例如，所述薄而平坦的金屬網(wǎng)可由銅形成并鍍有Ni。這可以為金屬網(wǎng)提供理想的電導(dǎo)率，同時(shí)即使不能消除所述金屬網(wǎng)暴露于周?chē)h(huán)境時(shí)的腐蝕，也使其最小化。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述第一薄膜太陽(yáng)能電池在諸如箔襯底之類的纖薄柔性襯底上形成。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述柔性箔襯底包括不銹鋼。在多個(gè)實(shí)施方式中，可以例如通過(guò)薄膜沉積，比如原子層沉積(ALD)、化學(xué)氣相沉積(CVD)或分子束外延(MBE)，來(lái)形成第一薄膜太陽(yáng)能電池。
在其他實(shí)施方式中，用于形成太陽(yáng)能電池模塊的方法包括使來(lái)自第一卷的薄而平坦的金屬網(wǎng)與來(lái)自第二卷的薄膜太陽(yáng)能電池相接觸(見(jiàn)圖7)，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括以圓形、三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形、六邊形或其他幾何配置聯(lián)結(jié)起來(lái)的絲線狀元件。在一個(gè)實(shí)施方式中，使來(lái)自第一卷的薄而平坦的金屬網(wǎng)與來(lái)自第二卷的薄膜太陽(yáng)能電池連續(xù)地彼此接觸。在一個(gè)實(shí)施方式中，借助于第一卷和第二卷下游的一組滾筒(例如，見(jiàn)圖7中的滾筒28)，使來(lái)自第一卷的薄而平坦的金屬網(wǎng)與來(lái)自第二卷的薄膜太陽(yáng)能電池相接觸。
在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)覆蓋薄膜太陽(yáng)能電池的絕大部分。在多個(gè)實(shí)施方式中，將具有所述薄而平坦的金屬網(wǎng)的所述薄膜太陽(yáng)能電池分成單個(gè)的薄膜太陽(yáng)能電池。所述單個(gè)薄膜太陽(yáng)能電池繼而可連接(例如，串聯(lián))起來(lái)形成太陽(yáng)能電池模塊。在多個(gè)實(shí)施方式中，所述薄而平坦的金屬網(wǎng)借助于導(dǎo)電性環(huán)氧樹(shù)脂或低熔點(diǎn)焊料而貼附至所述薄膜太陽(yáng)能電池。例如，當(dāng)使薄而平坦的金屬網(wǎng)與薄膜太陽(yáng)能電池彼此接觸時(shí)，所述薄而平坦的金屬網(wǎng)可貼附至所述薄膜太陽(yáng)能電池。這例如可以通過(guò)在使所述薄而平坦的金屬網(wǎng)與所述薄膜太陽(yáng)能電池相接觸之前提供導(dǎo)電性環(huán)氧樹(shù)脂或低熔點(diǎn)焊料來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，薄而平坦的金屬網(wǎng)基本上覆蓋薄膜太陽(yáng)能電池的上表面。在一個(gè)實(shí)施方式中，在所述薄而平坦的金屬網(wǎng)基本上覆蓋所述薄膜太陽(yáng)能電池的上表面的情況下，所述網(wǎng)的絲線狀元件排列和配置成在最大化與所述薄膜太陽(yáng)能電池的頂部導(dǎo)電表面的接觸的同時(shí)，使得(在使用時(shí))與所述薄膜太陽(yáng)能電池相關(guān)聯(lián)的遮光損失最小化。在這方面，可以選擇絲線狀元件的大小(例如，絲線直徑)以及絲線狀元件的聯(lián)結(jié)方式(例如，聯(lián)結(jié)起來(lái)以形成正方形、矩形或梯形空間)，從而在最大化與薄膜太陽(yáng)能電池的上表面的接觸的同時(shí)，使遮光損失最小化。
雖然本文已示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)顯而易見(jiàn)的是，此類實(shí)施方式僅通過(guò)示例的方式提供。在不背離本發(fā)明的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)將想到許多變化、改變和替代。應(yīng)當(dāng)理解，在對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐中可采用本文所述發(fā)明的實(shí)施方式的各種備選方案。以下權(quán)利要求旨在限定本發(fā)明的范圍，并因而覆蓋這些權(quán)利要求范圍內(nèi)的方法和結(jié)構(gòu)及其等同項(xiàng)。
權(quán)利要求
1.一種用于使薄膜太陽(yáng)能電池互連的方法，包括: (a)將薄而 平坦的金屬網(wǎng)貼附至第一薄膜太陽(yáng)能電池，以在所述第一薄膜太陽(yáng)能電池上形成集電柵格； (b)將帶有所述貼附的薄而平坦的金屬網(wǎng)的所述第一薄膜太陽(yáng)能電池連接至具有平坦金屬網(wǎng)的第二薄膜太陽(yáng)能電池，以在所述第一薄膜太陽(yáng)能電池與所述第二薄膜太陽(yáng)能電池之間形成串聯(lián)的電連接； (c)將相繼的薄膜太陽(yáng)能電池連接至帶有所述貼附的平坦金屬網(wǎng)的所述第一薄膜太陽(yáng)能電池和所述第二薄膜太陽(yáng)能電池，以形成電集成的互連薄膜太陽(yáng)能電池串；以及 (d)將所述互連薄膜太陽(yáng)能電池串集成為太陽(yáng)能電池模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括在將所述薄而平坦的金屬網(wǎng)貼附至所述第一薄膜太陽(yáng)能電池之前，由薄而平坦的金屬條形成所述薄而平坦的金屬網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述薄金屬條的厚度介于約0.002與0.010英寸之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述薄而平坦的金屬條包含銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述薄而平坦的金屬條包括一個(gè)或多個(gè)涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)涂層包括鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述一個(gè)或多個(gè)涂層包括錫。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括互連區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括絲線狀元件，所述絲線狀元件以正方形、矩形或梯形配置聯(lián)結(jié)起來(lái)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中每個(gè)所述絲線狀元件的寬度介于約0.002與0.006英寸之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)利用導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂貼附至所述第一薄膜太陽(yáng)能電池。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)利用低熔點(diǎn)焊料貼附至所述第一薄膜太陽(yáng)能電池。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)與所述第一薄膜太陽(yáng)能電池的組合寬度介于約1.5與6.0英寸之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)鍍有鎳。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一薄膜太陽(yáng)能電池沉積在纖薄的柔性箔襯底上。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述纖薄的柔性箔襯底包括不銹鋼。
17.一種用于形成太陽(yáng)能電池模塊的方法，包括: 使來(lái)自第一卷的薄而平坦的金屬網(wǎng)與來(lái)自第二卷的薄膜太陽(yáng)能電池相接觸， 其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括以圓形、三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形或六邊形配置聯(lián)結(jié)起來(lái)的絲線狀元件。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)覆蓋所述薄膜太陽(yáng)能電池的絕大部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括將具有所述薄而平坦的金屬網(wǎng)的所述薄膜太陽(yáng)能電池分成單個(gè)的薄膜太陽(yáng)能電池。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，還包括串聯(lián)地連接單個(gè)的薄膜太陽(yáng)能電池，以形成太陽(yáng)能電池模塊。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，還包括借助于導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂或低熔點(diǎn)焊料將所述薄而平坦的金屬網(wǎng)貼附至所述薄膜太陽(yáng)能電池。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中使來(lái)自所述第一卷的所述薄而平坦的金屬網(wǎng)與來(lái)自所述第二卷的所述薄膜太陽(yáng)能電池相接觸，該接觸包括使所述薄而平坦的金屬網(wǎng)和所述薄膜太陽(yáng)能電池經(jīng)過(guò)所述第一卷和所述第二卷下游的一組滾筒。
23.一種用以與太陽(yáng)能電池一起使用的集電柵格，包括: 薄而平坦的金屬網(wǎng)，用于接觸太陽(yáng)能電池的導(dǎo)電表面，所述薄而平坦的金屬網(wǎng)包括絲線狀元件，所述絲線狀元件以圓形、三角形、正方形、矩形、梯形、五邊形或六邊形配置聯(lián)結(jié)起來(lái)；以及 接頭區(qū)域，其與所述薄而平坦的金屬網(wǎng)相鄰，所述接頭區(qū)域用于形成與相鄰的太陽(yáng)能電池的電連接。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的集電柵格，其中每個(gè)所述絲線狀元件的寬度介于約0.001英寸與0.01英寸之間。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的集電柵格，其中每個(gè)所述絲線狀元件的寬度介于約0.002與0.006英寸之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求23的集電柵格，其中所述薄而平坦的金屬網(wǎng)由銅形成。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的集電柵格，還包括在所述薄而平坦的金屬網(wǎng)之上的鎳層。
全文摘要
提供了一種用于使薄膜太陽(yáng)能電池互連以形成太陽(yáng)能電池模塊的改進(jìn)方法，該方法包括使用由薄金屬條形成的平坦金屬網(wǎng)在薄膜太陽(yáng)能電池上提供集電柵格。該方法對(duì)于在沉積于柔性襯底上的薄膜太陽(yáng)能電池之間形成互連尤其有用。與由圓形截面的元件所提供的較小切向面積相比，網(wǎng)格元件的矩形截面形狀使得與太陽(yáng)能電池的電接觸面積增大。網(wǎng)格元件可制成為更高而不是更寬，以便改善電導(dǎo)率而不會(huì)成比例地增加遮光損失?？梢詫?duì)所述網(wǎng)施用各種涂層，以便改善其性能，提供耐腐蝕性，并改善其美觀度。
文檔編號(hào)H01L31/05GK103140942SQ201180034760
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者大衛(wèi)·B·皮爾斯, 布魯斯·D·哈克特曼, 利廣·龔, 托馬斯·M·瓦勒里, 丹尼斯·R·霍拉斯 申請(qǐng)人:納沃薩恩公司