CN103038896B - 用于接通和连接太阳能电池的方法和太阳能电池组合体 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于通过至少两个独立的电极接通和连接多个太阳能电池的方法和由此建立的太阳能电池组合体，其中根据所述方法至少一个电极由至少一个线材导体形成，所述方法具有以下步骤：定位贯通的线材导体，使得所述线材导体在多个太阳能电池上延伸；在对于连接所需的位置处中断电极；接通太阳能电池和电极。在按照本发明的太阳能电池组合体中，由至少一个初始跨接多个太阳能电池的第一线材导体形成至少一个第一电极，其中第一和第二电极相互接通，并且第一和/或第二电极在对于连接所需的位置处分开。

Description

用于接通和连接太阳能电池的方法和太阳能电池组合体

技术领域

本发明涉及一种用于接通和连接太阳能电池的方法和涉及一种由此建立的太阳能电池组合体，其中通过线材接通太阳能电池并且通过线材将多个太阳能电池相互组合成太阳能电池组合体。

背景技术

太阳能电池通常由具有正面和背面的基体组成，其中在两个表面的至少一个侧面上施加触点结构。触点结构一般具有至少100μm的宽度，而其厚度只约为10至15μm。触点结构的较大宽度由于由此增加的遮暗部导致效率降低，而减小宽度带来的缺陷是，触点结构的线阻提高。此外各个触点结构的电流在总线汇合，由此引起正面另外的遮暗部。通常在太阳能电池背面上存在大面积的触点结构，它面式地汇集电流。

一般通过小接触带实现各太阳能电池的连接，这些小接触带钎焊在太阳能电池的总线上。在此全部电流被导引通过小接触带。为了使电阻损失尽可能小，需要这些接触带具有一定的总横截面积。其结果是，由于在正面上的遮暗部带来损失。

就是说，为了设计最佳的太阳能模块必须将太阳能电池的触点结构与小接触带的数量和尺寸相组合地优化。

在此细线材在太阳能电池上的操作和定位是有问题的。在此尤其电池的串联带来问题，因为与标准钎焊工艺中的小钎焊带类似，必须将线材从第一太阳能电池的正面引至第二太阳能电池的背面。这还意味着，对于正面和背面的接通必须使用相同的材料。

由DE 298 05 805 U1已知用于加工太阳能电池的装置，在该装置中各个太阳能电池通过电连接件连接成一串(String)。为此该装置具有连接带容纳体、钎焊膏分配器(它将钎焊膏涂覆到连接带上)、至少一个太阳能电池放置位置作为钎焊位置、用于连接带的换向装置和从换向装置到太阳能电池放置位置的输送装置，用于将连接带放置在太阳能电池上。

这个解决方案的缺陷是，只能使用带状连接件，所述连接件还必须换向。在DE 102006 041 046 A1中描述了具有至少一个设置在金属载体上的半导体层和多个设置在半导体层上的接触带的太阳能电池。在此至少一个接触带的侧面伸出部分包围在载体的背面上并且相对于载体电绝缘地设置。并排设置的太阳能电池优选由导体带相互连接，它们具有打孔的结构，用于通过透焊实现局部的接通。太阳能电池的所述结构、用于制造太阳能电池的方法的实施以及导体线路在结构上的实现要能够使单个太阳能电池连接成太阳能模块并能任意连接单个太阳能模块。在此载体构造成金属带，其中接触带横向于或沿着载体的纵向设置，侧向突出于载体带并因此可以用于连接。此外汇集带横向于纵向并且横向于接触带设置并且与接触带电连接，并且接触带和汇集带粘接在载体背面区域中。接触带或汇集带以铜线或铜带的形式构成。为了避免接触带与金属载体的电连接沿着边缘设置绝缘体，它们由棱边绝缘体实现。总体上，通过使用打孔的导体带形成单个太阳能电池的构造和连接是有问题的，并且使用棱边绝缘体增加了制造技术上的费用。

由DE 10 2007 022 877 A1已知一种用于电接通太阳能电池的线材系统，包括线材导体，它在第一接通段和与第一接通段间隔设置的第二接通段之间这样交替地延伸，使线材导体形成具有网形结构的线材系统，它以多个网目沿着长度方向延续。通过附加于线材导体设置的固定结构和/或通过线材导体的缠绕段形式的固定结构将线材导体固定在网形结构中。线材导体作为连续线材周期性交替地沿着延伸方向在第一接通段与第二接通段之间往复延伸。在此两个接通段是线材系统相互均匀间隔的区域，它们沿着线材系统的长度方向延伸。两个并排设置的太阳能电池在其相邻接的边缘区域中具有相互对置的太阳能电池接通段，它们通过网形的线材导体相互连接。此外在太阳能电池的太阳能电池接通段中存在电绝缘的基础绝缘层并且在并排设置的太阳能电池的太阳能电池接通段中设有电绝缘的发射极绝缘层，由此形成串联。在此制造网形的线材导体较为复杂。这种解决方案的主要缺陷还在于，对效率产生不利影响，因为用于正面与背面接通的面需要是二维的。

作为模块装配的前置阶段而制备的串存在这样的缺陷，逐个地放置电池并且敷设镀锡的铜带块，它们不仅覆盖电池而且伸入下一个要放置的电池下面。这些铜带通过不同的方法钎焊。这种方法需要预制电池，所述电池具有作为钎焊连接原料以及作为导体线路的印刷图案，所述导体线路用于“汇集”自由电子并将其运送到铜带。通过操纵装置取下串，使其对齐并组装成模块。已组装的串通过横向连接件电连接成模块。所需的连接在各个工艺步骤中依次建立，由此导致制造时间长。

由DE 102 39 845 C1已知用于接通导电表面、尤其光伏元件的至少一个表面的电极。这个电极由电绝缘的透光薄膜、涂覆在薄膜表面上的粘接剂层和第一组基本上平行的导电的线材组成，这些线材埋入到粘接剂层中，以其表面的一部分从粘接剂层引出并且至少在从粘接剂层伸出的表面上用低熔点的合金层覆盖，其中第一组线材与第一触点条电连接。第二组基本上相互平行延伸的线材设置在透明薄膜与第一组线材之间，其中第一组和第二组线材一起形成格栅并且第二组线材与第二触点条电连接。这种结构由于使用薄膜和粘接剂是非常复杂的。在粘接剂层厚度不均匀时线材不能均等地从其中引出，或者说也可能完全被粘接剂覆盖，由此可能出现缺陷位置。此外薄膜和粘接剂保留在模块中，这意味着对于粘接剂和薄膜在长时间稳定性方面肯定提出较高的要求并由此引起较高的成本。此外由线材、透明薄膜和粘接剂预制的电极在技术上的要求高。

由JP 59115576 A已知一种用于在使用预制的金属织物(例如铝箔)的情况下对太阳能电池进行布线的方法，金属织物与电池表面在正面和背面接通。在压力和温度作用下金属织物利用加热单元分别与一个电池连接。在这个解决方案中操作较为复杂。

在EP 0 440 869 A1中描述了一种构件，它具有包括阻挡结构的光敏半导体板、设置在半导体板两侧的导电的电流取用触点、设置在半导体板两侧的保护层和电流导出电极。至少设置在半导体板正面的导电的电流取用触点构造成电连接的并且依次设置的段，这些段与半导体板表面接触或者不接触。为此电流取用触点由弯曲的线材构成。这种结构非常复杂并且容易导致弯曲的细线材被压坏。

此外所有已知的用于太阳能模块的装配技术在其可能的节拍时间以及在较细薄的电池材料的加工方面受到限制，这妨碍了多个设备的依次排列。这一般对于制造成本产生负面影响。

连接材料还不期望地覆盖大部分的可使用的硅表面并因此使太阳能电池的效率变差。

此外一般例如在丝网印刷工艺中以导体线路(所谓的条带(Bar))的形式在太阳能电池上施加专用的金属膏(大多是银或银合金)，用于保证与线材导体接通。这附加地提高了太阳能电池成本。

发明内容

因此本发明的任务是，实现一种用于接通和连接太阳能电池的方法以及由此建立的太阳能电池组合体，其中使成本最小化并且改善太阳能电池的效率。本发明的任务的目标是，减少用于条带(导体带)的印刷区域或者完全省去这种区域。

这个目的通过按照本发明的特征来实现。在一种按照本发明的用于通过至少两个独立的电极接通和连接多个太阳能电池的方法中，其中至少一个电极由至少一个线材导体形成，所述方法具有以下步骤：

-定位贯通的线材导体，使得所述线材导体在多个太阳能电池上延伸，

-在对于连接所需的位置处中断电极，

-将太阳能电池和电极接通，

其特征在于，各电极通过接触元件/横向连接件相互连接/接通，并且基本上垂直于第一电极的线材导体方向并且在两个相邻的太阳能电池之间的空隙中以及第一与第二电极之间设置接触元件/横向连接件。

在一种按照本发明的太阳能电池组合体中，各太阳能电池利用至少两个独立的电极相互接通，其中至少一个第一电极由至少一个首先跨接多个太阳能电池的第一线材导体形成，其中第一和第二电极相互接通，并且第一和/或第二电极在连接所需的位置上分开，其特征在于，至少一个第一电极由至少第一线材导体形成并且第一电极与第二电极在两个太阳能电池之间接通，并且各所述电极通过接触元件/横向连接件相互连接/接通。

按照本发明利用至少两个独立的电极实现接通和连接太阳能电池的方法，其中至少一个电极由至少一个或多个基本上相互平行的线材导体形成，并且在太阳能电池与电极之间接通以后通过在所需的位置上分开为此所需的线材导体并且通过建立电极之间的连接形成串联或并联，其中在分开之前或之后实现建立电极之间的连接。

因此可以在分开之前或之后直接或者通过接触元件/横向连接件相互连接或接通电极。

按照本方法通过线材导体使太阳能电池接通并连接成太阳能电池组合体，例如由此实现，尽可能连续地使多个太阳能电池

-与至少一个在依次排列的太阳能电池的纵向上优选贯通且直线延伸的第一线材导体或一组优选贯通延伸的第一线材导体并且

-与至少一个优选贯通延伸的另外的接触元件或者一组优选贯通延伸的另外的接触元件相互连接成太阳能电池组合体并且

-在第一线材导体、所述另外的接触元件与太阳能电池组合体的太阳能电池之间建立电连接并且

-在需要时在建立电连接之前或之后使第一线材导体和/或第二接触元件这样分开，使得可以存在或形成太阳能电池的串联或并联。

通过使用尤其是贯通的第一线材导体和另外的(尤其是贯通的)接触元件，它们在装配方向上直线地延伸和/或横向于装配方向同样直线地延伸并且在需要时分开，彻底改变太阳能电池组合体的制造并由此将太阳能电池组合体的制造设计得更为高效和经济。

优选在太阳能电池的顶面上接通第一线材导体，此时所述另外的接触元件可以构造成两个电的横向连接件的形式，这两个横向连接件横向于相邻的太阳能电池之间的第一线材导体延伸，并且敷设到第一线材导体上并与其连接。接着使第一线材导体横向于其纵向延伸并平行于电的横向连接件在相邻的太阳能电池之间分开，由此产生带状的太阳能电池的组合体，所述组合体具有第一接触元件的突出的区域和两个横向连接件。所述区域与相邻的太阳能电池的底面连接，使得至少一个横向连接件贴靠在相邻的太阳能电池的底面上并且与其接通。

可选地，也可以优选将多个第一线材导体固定并接通在并排设置的太阳能电池的顶面上，并将横向连接件固定并接通在太阳能电池的底面上，其中横向连接件和第一线材导体还相互成直角延伸。接着使第一线材导体横向于其纵向延伸并平行于横向连接件在相邻的太阳能电池之间分开，由此形成太阳能电池组成的带，这些带通过两个横向连接件相互连接并具有带第一线材导体的突出的区域。接着第一线材导体的突出于太阳能电池的区域与相邻太阳能电池底面上的横向连接件接通。

用于建立太阳能电池组合体的另一个方法变型在于，直线延伸的第一线材导体同样在特别是多个太阳能电池的顶面上接通，而另外的接触元件不仅构造成第二线材导体的形式，而且构造成横向连接件的形式，其中第二线材导体同样特别是直线地延伸并且基本上平行于第一线材导体在太阳能电池的底面上接通。第一和第二线材导体通过电的横向连接件相互连接，其中横向连接件优选在第一与第二线材导体之间延伸。接着分别交替地中断第一线材导体和第二线材导体与横向连接件的连接，由此形成串联电路。

在第三制造方案中，优选贯通的第一线材导体交替地在相邻的太阳能电池的顶面与底面之间延伸。第二接触元件以一个或多个优选贯通延伸的第二线材导体的形式构成，所述第二线材导体基本上平行于第一线材导体延伸，其中第二线材导体与第一线材导体交替地(相反地)在相邻的太阳能电池的底面与顶面之间延伸。接着使第一线材导体和第二线材导体优选在太阳能电池之间交替地这样中断，使得同样形成串联电路。

机械地或优选利用激光实现第一和/或第二线材导体的中断。特别是通过多个关于纵向并排设置的第一线材导体和/或第二线材导体和/或横向连接件使依次排列的太阳能电池相互连接，由此由第一线材导体和/第二线材导体和/或横向连接件与太阳能电池相结合形成一种织物结构(Gewebe)。

第一和/或第二线材导体和/或横向连接件的端部优选配有电的汇集连接器，用于提取电流。在第一和第二线材导体或横向连接件敷设在太阳能电池上以后，通过传统的材料锁合的连接工艺、例如通过粘接、钎焊或熔焊建立接通(电连接)。

在此首次可以在减少或放弃在太阳能电池上印刷条带的情况下建立线材导体或横向连接件与太阳能电池之间的接通。因为条带多数由银制成，这意味着显著地降低了太阳能电池组合体的成本。

优选这样制造太阳能电池组合体，即，所述太阳能电池组合体分成多个串或太阳能电池模块，或者说所述太阳能电池组合体形成太阳能电池模块。因此能够首次高效地实现了，由相互连接且接通的太阳能电池制造大的面式组合体。

按照本发明的太阳能电池组合体具有多个相互连接和接通的太阳能电池，其中各太阳能电池利用至少一个在依次排列的太阳能电池的纵向上(贯通)延伸的第一线材导体或一组第一线材导体并利用至少一个另外的接触元件或者一组另外的接触元件相互连接成太阳能电池组合体并且接通，并且在建立电连接之前或之后，(在太阳能电池之间)这样分开第一线材导体和/或所述另外的接触元件，使得优选存在串联。

在此在第一变型方案中，多个通过分开而形成的带状的太阳能电池组合体可以再相互连接并且接通。为此第一线材导体可以分别从太阳能电池的顶面延伸到相邻太阳能电池的底面。此时所述另外的接触元件以横向连接件的形式构成，它们设置在太阳能电池的底面与第一线材导体之间并与太阳能电池和第一线材导体接通。

在第二变型方案中，多个相互平行的第一线材导体同样分别在太阳能电池的顶面上接通。所述另外的接触元件以第二线材导体的形式和横向连接件的形式构成，其中第二线材导体基本上平行于第一线材导体在太阳能电池的底面上接通，而至少一个与第一和第二线材导体接通成优选串联电路的横向连接件横向于第一和第二线材导体延伸。

为了确保实现串联电路，交替地相对于横向连接件中断第一和第二线材导体。此外在这个变型方案中，横向连接件优选设置在第一与第二线材导体之间并由此优选设置在两个相邻的太阳能电池之间，并且与第一和第二线材导体成直角地设置。

这种利用第一和第二线材导体形式的两个独立的电极实现的太阳能电池的新型接通和连接能够制造新型的太阳能电池模块，其中至少一个电极由多个基本上平行的细线材制成。

这里，一个特殊的特征是，对于正面和背面可以使用不同的电极材料和连接技术。

线材族优选分别由10至50(优选约20)个线材以近似等距的布置以50-300μm的粗度/厚度组成。第一线材导体(第一电极)的线材横截面与第二线材导体(第二电极)的线材横截面可以是不同的，例如圆形、椭圆形、矩形、梯形、三角形等。所述线材导体由金属、例如Cu、Al、Ni、钢制成，并且尤其可以用于建立与太阳能电池的连接或彼此覆层，这例如通过焊料(Sn-Pb、Sn-Pb-Ag、Sn-Bi等)，通过Ni或者也通过导电的粘接剂层来实现。

在形成第一电极与太阳能电池的正面以及第二电极与太阳能电池的背面的电接通以后，实现两个电极的连接。为了建立电接通可以使用公知的钎焊、粘接或接合技术。一个特殊的特征是，对于正面和背面首次可以使用不同的连接工艺。

为了连接第一电极(第一线材导体)与第二电极(第二线材导体或带)优选使用在横向于线材延伸的横向连接件形式的接触元件。横向连接件是导电的并且例如可以由金属或金属复合物制成。可以通过钎焊、挤压、熔焊或粘接实现电极(第一和第二线材导体)与接触元件/横向连接件之间的连接。

所述接触元件/横向连接件优选设置在第一与第二线材导体(两个电极)之间(在这种情况下接触元件/横向连接件在相邻的太阳能电池之间延伸)，或者设置在第一与第二线材导体的上面或下面。

所述接触元件/横向连接件可以是结构化的(具有表面凸凹结构)，使得以后在模块中由它们反射的光通过玻璃上的全反射偏转到有效的电池表面上。

此外可以设想采用这样的接触元件覆层，使得不会形成镜面光滑的表面，而是形成漫反射的表面，由此同样使大部分反射光到达有效的电池表面，由此可以进一步提高效率。

为了建立这种太阳能电池组合体，在太阳能电池的顶面的上面设置第一线材导体，而在太阳能电池的底面的下面设置第二线材导体。

为此首先使第二线材导体定位在底座上，接着将太阳能电池和横向连接件放置在其上，并接着将第一线材导体放置在太阳能电池的顶面上。接着使这种“还松动的组合”相互连接并接通。为了使目前还短接的各电池转换到电学上合理的串联或并联，现在还必须去掉多余的和干扰性的线材段。为此交替地使每隔一个线材导体在电池中间空间中将一个线材导体分开或切断，以便断开在串中相同极性的所有连接。

主要可以利用激光或特别是自对中的切割装置实现所述分开/切断，所述切割装置在切割时没有不向线材施加力，以避免损伤太阳能电池。

在此可以利用影像系统根据电池棱边调整切割装置。

在按照本发明的解决方案的第三变型中贯通的第一线材导体交替地在相邻的太阳能电池的顶面与底面之间延伸。所述另外的接触元件以一个或多个第二线材导体的形式构成，它们基本上平行于第一线材导体，其中第二线材导体与第一线材导体相反地交替地在相邻的太阳能电池的底面与顶面之间延伸。此外第一与第二线材导体优选这样在太阳能电池之间分开，使得存在串联。优选设有多个第一线材导体和多个另外的接触元件，由此形成一种织物结构。在此多个第一线材导体特别是分别在太阳能电池上面分布，并且在使用第二线材导体时，多个第二线材导体也分别在太阳能电池上分布，由此保证最佳地提取电子。

在此在太阳能电池组合体的俯视图中第一和第二线材导体交替地设置。

第一线材导体和/或第二线材导体和/或横向连接件优选构成具有基本上圆形或矩形横截面的线材的形式或带的形式，并且特别是只具有非常小的横截面。在此，如果多个第一和/或第二线材导体与一个太阳能电池接通，则能够实现所述非常小的横截面。

此外第一和/或第二线材导体的端部和/或横向连接件的端部为了分接电流配有电的汇集连接器。

第一和/或第二线材导体和/或横向连接件与太阳能电池尤其是材料锁合地连接，例如通过粘接、钎焊或熔焊连接。

在此第一和/或第二线材导体和/或横向连接件还首次在放弃印刷条带(导体带)的情况下直接与太阳能电池连接。

此外还可以通过使线材导体或横向连接件分开而将太阳能电池组合体分成数段。它们可以错开地上下放置并连接成太阳能电池模块或模块组合体。

但是制造也可以与目前为止的方式相同以串的方式实现。

按照本发明的解决方案的显著优点是，通过并联和使用相应加宽的电极区的适用性，使布线与阵列布设相统一，由此可以避免不必要的电池和串-操作。

通过按照本发明的解决方案可以明显降低制造成本并由此降低太阳能电池模块的成本。此外还可以明显降低用于装备的花费或设备成本并且减少用于制造太阳能电池的面积需求。因为能够由多个太阳能电池基本上连续地或在一个工步(在变型2中)中形成太阳能电池组合体，减少由于装配应力造成的电池负荷。

按照本发明的解决方案的另一个优点是，可以明显减少使用昂贵的、对于导体线路印刷所需的材料，或者可以完全放弃导体线路的印刷，因为线材导体可以直接与太阳能电池连接，尤其钎焊或粘接。

此外，与传统的解决方案相比，利用本发明可以显著改善太阳能电池的效率。这特别是在对于每个太阳能电池使用多个线材导体时可以通过降低遮暗部的面积并且通过提高线材侧面区域的反射以及通过太阳能电池由于近似面式的电子提取而较少的内部损失来实现。此外能够降低由于电池破裂引起的效率损失。

附图说明

下面借助于实施例和附图详细解释本发明。附图中：

图1至6示出用于由太阳能电池制造太阳能电池组合体的第一变型的方法步骤，通过使用第一线材导体和横向于第一线材导体延伸的横向连接件形式的另外的接触元件来进行制造，其中

图1示出前后和并排设置的太阳能电池的纵向剖视图，在太阳能电池的顶面上放置第一线材导体，其中在两个前后设置的太阳能电池之间在第一线材导体上面放置两个横向导体，

图2示出按照图1的局部区域从上面观察的立体图，

图3示出并排设置的太阳能电池的第一排R1，它通过相对于设置在其前面的太阳能电池分开第一线材导体形成，

图4示出应相互连接的两排R1、R2太阳能电池，

图5示出相互接通的太阳能电池排R1至R3的侧视图，

图6示出按照变型1建立的太阳能电池组合体的立体图，

图7至10示出用于由太阳能电池制造太阳能电池组合体的第二变型的方法步骤，通过使用第一线材导体和横向于线材导体延伸的横向连接件形式的另外的接触元件以及平行于第一线材导体的第二线材导体来进行制造，第二线材导体在太阳能电池的底面上延伸，其中

图7示出前后且并排设置的太阳能电池的纵向剖视图，其中第一线材导体在前后设置的太阳能电池的顶面上沿纵向延伸，而第二线材导体贴靠在太阳能电池的底面上，并且横向导体分别在第一线材导体与第二线材导体之间延伸，

图8示出按照图7的从上面观察的立体图，

图9示出按照图7和8的太阳能电池组合体的纵向剖视图，接下来交替地中断在第一与第二线材导体之间到横向导体的连接，

图10示出按照图9的太阳能电池组合体从上面观察的立体图，

图10a示出与图9类似的另一个变型的纵向截面图，但是该变型具有不同的第一和第二线材导体，

图10b示出切割装置的原理图，

图10c示出由第二线材导体3.1组成的第一(下部)线材区F1的视图，

图10d示出定位在第一线材区F1上的太阳能电池2的视图，

图10e示出按照图10d的具有横向连接件4的视图，

图10f示出按照图10e的具有由第一线材导体3组成的第二线材区F2的视图，

图10g示出分开的第一和第二线材导体3、3.2的视图，

图10h示出太阳能电池组合体的视图，该太阳能组合体具有细线材形式的第一(上部)线材导体3和宽带形式的第二(下部)线材导体3.1，

图10j示出太阳能电池组合体的视图，具有细线材形式的第一(上部)线材导体3和整面薄膜形式的第二(下部)线材导体3.1，

图10k示出以下工作步骤，以空的载体开始，拉出背面线材，定位电池，拉出横向连接件以及拉出正面线材，

图10l示出在阵列板M上形成的载体向加热板T的运送，

图11至18示出用于由太阳能电池制造太阳能电池组合体的第三变型的方法步骤和装置，通过使用第一线材导体和平行于第一线材导体的第二线材导体形式的另外的接触元件来进行制造，第一线材导体交替地在太阳能电池的顶面与底面之间延伸，第二线材导体与第一线材导体相反交替地在太阳能电池的底面与顶面之间延伸，其中

图11示出前后和并排设置的太阳能电池的纵向剖视图，其中第一线材导体在相邻的太阳能电池的顶面和底面上延伸，而第二线材导体与第一线材导体相反地在相邻的太阳能电池的底面与顶面之间延伸，

图12示出按照图11的从上面观察的立体图，

图13示出按照图11的从上面观察的放大立体图，但是没有使用印刷的导体线路，

图14示出按照图11的前后和并排设置的太阳能电池的纵向剖视图，其中交替地在前后设置的太阳能电池之间分开第一和第二线材导体，由此形成串联，

图15示出按照图14从上面观察的立体图，

图16示出按照变型3的串的立体图，它只具有一个第一线材导体和一个第二线材导体，

图17示出用于制造按照变型3的太阳能电池组合体的编织装置的视图，

图18示出按照图17的细节X。

具体实施方式

在图1至6中示出用于通过使用第一线材导体3和横向于第一导体线材延伸的横向连接件4形式的另外的接触元件来由太阳能电池2制造的太阳能电池组合体1的第一变型的方法步骤。

在图1和2中示出第一制造步骤，在此并排和前后地将多个太阳能电池2放置在未示出的底座上。在太阳能电池2上沿纵向定位多个贯通的第一线材导体3，而横向于第一线材导体3在第一线材导体上分别在一排依次设置的太阳能电池2之间放置与依次设置的太阳能电池间隔开的横向导体4。

在图1和2中分别直接在太阳能电池2前面标出分开线T。由图2可以看出，在太阳能电池2的表面上横向于第一线材导体3印刷导体线路5。彼此定位的太阳能电池2、第一线材导体3和横向连接件4现在相互连接并由此接通，并由此形成中间组合体1.1。这优选通过钎焊实现。接着沿着分开线T分开第一线材导体3，由此产生多排R1，R2…并排设置的太阳能电池2，这些太阳能电池具有由第一线材导体3和两个与第一线材导体接通的横向导体4(第一排R1见图3)组成的突出的区域B。

图4示出应相互连接的两排R1、R2太阳能电池2。这两排R1、R2这样定位，使第一排R1的区域B的两个横向导体4定位在下面一排R2的太阳能电池2底面的下面。为此第一排R1放置在装配底座6上。现在沿箭头方向将第二排R2放置在装配底座6上，并由此放置在第一排R1的区域B上，并由此放置在第一排R1以及因此放置在横向导体4上。由此使第一排的区域B朝装配底座6的方向弯曲，这可以由按照图5的侧视图中看出，在该侧视图中以这种方式相互定位三排R1至R3。现在相互定位的排相互间例如通过钎焊连接，由此使横向导体4在相邻排的太阳能电池2的底面上接通。

在图6中以立体图示出通过所述第一种方法建立的太阳能电池组合体1。三排R1至R3太阳能电池2已经相互连接。这里在每个太阳能电池2上有六个第一线材导体3被引导到沿纵向下面的太阳能电池2的底面上。两个横向导体4分别在太阳能电池排R1、R2上延伸并且设置在太阳能电池2的底面与第一线材导体2之间，所述第一线材导体达到太阳能电池的底面(见图5)。

按照未示出的方法变型也可以这样来建立这种太阳能电池组合体，横向导体在第一方法步骤中没有通过第一线材导体接通，而是同样在一排太阳能电池的底面上。在这种情况下第一线材导体2也这样分开，使得形成多排，并使这些排的突出区域B定位在下一排的相邻太阳能电池的底面下并与其接通。

在图7至10中示出用于制造太阳能电池组合体的第二变型的方法步骤。这里同样使用纵向延伸的第一线材导体3。所述另外的接触元件构成横向于第一线材导体延伸的横向导体4以及平行于第一线材导体3的第二线材导体3.1的形式，第二线材导体在太阳能电池2的底面上延伸。

在图7中示出前后和并排设置的太阳能电池2的纵向剖视图，其中贯通的第一线材导体3在前后设置的太阳能电池2的顶面上在纵向上延伸，而贯通的第二线材导体3.1贴靠在太阳能电池2的底面上，并且横向导体4分别在第一线材导体3与第二线材导体3.1之间横向于第一线材导体和第二线材导体延伸，并且分别在前后设置的太阳能电池2之间延伸。

图8示出从上面看去的图7的立体图。由此可以看出，在纵向上前后设置的太阳能电池2分别在其顶面上设有多个贯通的第一线材导体3，并且在其底面上设有多个与第一线材导体平行的且在横向上错开的第二线材导体3。可以看出，横向导体4与第一和第二线材导体3、3.1成直角地在第一和第二线材导体与太阳能电池2之间沿横向延伸。优选首先定位第二线材导体3.1，然后定位太阳能电池2和横向导体4，接着定位第一线材导体3，接着例如在连续式工艺中将它们钎焊成中间组合体1.1(见图7和8)。

所述中间组合体1.1还不能发挥功能，而是只有在通过分开第一和第二线材导体才产生所期望的连接形式。

为了实现串联，在中间组合体1.1中相对于横向导体4交替地中断第一和第二线材导体3、3.1。在图9中以纵向剖视图而在图10中以从上面观察的立体图示出在连接中断以后的纵向剖面。由此才产生按照图9和10的能发挥功能的串联的太阳能电池组合体。在其中可以看到通过分开产生的在第一和第二线材导体3、3.1中的空隙7，通过这些空隙交替地中断与横向导体4的连接，由此形成在太阳能电池2与第一和第二线材导体3、3.1之间的相应连接形式。

在图10a中示出另一个变型的纵向截面图。在此第一线材导体3(第一电极)和第二线材导体3.1(第二电极)由不同的材料制成，并且同样作为贯通的线材首先放置在太阳能电池的两侧，其中横向连接件4定位在第一与第二线材导体3、3.1之间以及定位在两个相邻的太阳能电池2之间，并且在形成第一电极(线材导体3.1)与太阳能电池2的背面(这里是底面)之间的以及第二电极(线材导体3.1)与太阳能电池2的正面(这里是顶面)的电接触以后，实现了两个电极(线材导体3、3.1)的连接，然后如在这里所示，去掉多余的和干扰性的线材段，由此交替地在每两个线材导体3、3.1之间相对于横向导体4产生空隙7，用于使(此前仍短接的)电池带入电学上合理的电路(并联或串联)。

例如利用激光或者非对中的或如图所示自对中的切割装置执行切开，切割装置在切割时不向线材施加力，如图10b示意性示出的那样。

切割装置例如由成对地相互相向运动的刀S组成，这里设有多个具有刀S的刀对，这些刀在其切割刃S1上对应于在这里所示的要分开的具有圆形横截面的第一线材导体3的形状弯曲。在这种情况下切割刃S1具有凹入的弯曲。阴影线示出的第一线材导体3已经由刀S分开。

在具有棱角形(例如矩形)横截面的线材导体中，切割刃优选构成为基本上直线的(未示出)。

利用同样未示出的影像系统能够根据太阳能电池的电池棱边调整切割装置。

在按照图10c的实施例中采用基本上平行的第一和第二线材导体3、3.1的两个区F1、F2。在这里所示的具有下部的第二线材导体3.1的第一线材区F1超出要制成的串或阵列的总长度布设，并且在第一线材导体的纵向上张紧。在相互间以较小的距离设置的两个第一线材导体3.1的后面这里分别设有更大的到接着的两个第二线材导体3.1的距离。接下来将太阳能电池2以其背面定位在所述第一线材区F1上(图10d)。必要时已经可以形成太阳能电池2的背面与第一线材区F1之间的接通。

在太阳能电池2的电池间隙中可以置入横向连接件4形式的接触元件(图10e)，用于以后实现第一与第二线材区F1、F2之间的接通。接触元件/横向连接件4具有对应于太阳能电池2的电池厚度的厚度，由此不向太阳能电池2的电池棱边上施加压力。

在下一步骤中，由相互平行延伸的第一线材导体3形成的第二线材区F2平行于第一线材区F1设置并张紧在太阳能电池2的顶面上和接触元件/横向连接件4上，如图10f中所示，第二线材区F2相对于第一线材区F1错开地设置。上部的第二线材区F2的第一线材导体3在这里比这里位于下面的第一线材区F1的第二线材导体3.1颜色更浅地示出。(第一和第二线材导体3、3.1也可以基本平齐地叠置，在这里未示出)。在线材区F1、F2之间、因此还有在第一线材导体3和第二线材导体3.1与太阳能电池2之间、以及在第一线材区F1(第二线材导体3.1)和第二线材区F2(第一线材导体3)与接触元件/横向连接件4之间建立电连接。此时可以采用不同的技术。

接着按照图10g还分开多余的连接，由此在这里设置在太阳能电池2下面的第二线材导体3.1与横向连接件4之间产生空隙7，这些空隙在图中位于横向连接件4的左侧，并且在位于上部的第一线材导体3与横向连接件4之间也形成空隙7，这些空隙在这里设置在横向连接件4的右侧，用于形成相应的连接形式。

分割可以如上所述机械式地或利用激光实现。

除了上述的实施例以外，也可以在太阳能电池2的背面上使用较宽的电极结构。这对于从电池到电池的电流降低了过渡电阻。在正面上使用宽的电极结构可能导致增加的遮暗部。

因此按照本发明在按照图10h的另一个实施例中，在太阳能电池2的正面上使用作为与按照图10c至10g的实施例类似的细的第一线材导体3.1的第二线材区F2。由此实现了优化地较低的由于遮暗部和电阻引起的功率损失。在太阳能电池2的背面上使用较宽的小接触带直到带形式的第二线材导体3.1。以这种方式可以将背面的接触结构中的功率损失降低到可忽略的水平。在这里在接通各构件以后也在第一线材导体3(细的线材)与横向连接件4之间也将一些区域冲断或以其它形式分开，由此形成空隙7并且也在第二线材导体3.1(金属带)与横向连接件4之间去掉一些区域，由此同样产生空隙7，由此建立所期望的连接。通过使用接触带降低了用于分开操作的制造技术费用。

按照另一个在图10i中示出的实施例，也可以由替代多个第二线材导体3.1的金属箔形成太阳能电池2的背面接触，所述金属箔在这里同样以3.1表示并且例如全表面地钎焊、粘接或利用激光焊点固定在太阳能电池2的电池背面上。金属箔3.1的一侧突出于太阳能电池2的电池边缘。

为了补偿晶片厚度和为了机械强化，可以在金属箔的突出部分上施加这里未示出的接触元件，或没有附加的接触元件地折叠金属箔的突出部分。这都可以在前置的预制过程中实现，由此金属箔在布置电池组上之前已经与太阳能电池的背面接通并由此预修整。

此后将预先制备的晶片以串或阵列的形式设置，并且将细的线材以第一线材导体3的形式如同前面的示例那样作为线材区F2定位在串/阵列上面，并且与太阳能电池的电池正面和相邻电池的金属箔3.1的突出部分接通。与前述的各实施例类似地同样形成空隙7。

此外能够使线材电极和太阳能电池2首先在第一工位中定位在活动的阵列载体M上(图10k)。这个载体理想地由高导热的、具有低热容量的材料，例如电氧化铝制成。图10k从左到右示出工作步骤：a)以空的阵列载体M开始，b)拉出多个细的第二线材导体3.1(第二电极)形式的背面线材，它们基本上彼此平行地定向，c)将电池2定位在第二线材导体3.1上并分别在两个相邻的电池之间与第二线材导体3.1成直角地拉出横向连接件4，以及d)在太阳能电池2的顶面和由此建立的阵列载体M上拉出多个第一线材导体3(第一电极)形式的正面线材。在此第一和第二线材导体3、3.1相互平行地设置，并且在这里平齐地叠置并具有相同的数量。

通过这个变型能够使容纳在阵列载体M中的且开始只相互定位的由太阳能电池组成的阵列、线材导体和横向连接件在一个步骤中接通。

如果假定步骤时间对于电极(线材导体3、3.1)和横向连接件4的拉出分别为5秒，对于每个太阳能电池2为1秒，则得到在第一工位只有75秒的处理时间。电池、电极和横向连接件通过必要时能竖直运动的定位辅助机构固定，电极和横向连接件在端部通过适合的卡接装置保持。

接着将按照图10k的图d装载的阵列载体M由第一工位运输到第二工位。这个工位的特征在于具有结构化的加热板T，通过阵列载体的凹的背面的结构元件配合到加热板中，见图10l。通过加热板T和阵列载体M的结构可以使阵列载体在太阳能电池下面构造得非常薄并由此导热性特别好，可能通过黑色的电氧化层辅助导热，而背面的筋板不仅保证必需的机械刚度，而且增加了用于传热的表面。

将加热板T调温到接近但低于焊料熔点的温度。在短的加热阶段之后，将电极与太阳能电池以及横向连接件钎焊并由此只在一个步骤中使建立多个太阳能电池与第一和第二线材导体和横向连接件的接通。当然，代替多个细的第二线材导体也可以使用少量的金属带或者金属箔作为第二电极。

根据对此所需的时间在第二工位上就可以已经实现电极(线材导体3、3.1)分开，例如与钎焊过程并行或时间上错开地进行。接着将阵列载体运输到未示出的第三工位。

这个工位可以与第二工位类似地构造成具有冷却板，用于加速阵列载体的冷却。如果没有在工位2上进行线材区的分开，在该第三工位上执行线材区的分开。

对于上述的定位辅助和卡紧装置可以收回(例如弹性支承地收回载体的加强的背面的结构元件中)或者明显位于阵列之外的情况，接下来可以将衬入材料(例如EVA)和模块玻璃板放置并固定在载体上。接着使载体连同阵列、衬入材料和玻璃旋转，松开对玻璃的固定并取下载体。为了继续处理以传统的方式对模块玻璃板进行继续加工(例如施加并层压第二层EVA和背面薄膜)。由此避免了，必须利用抓具、真空吸头或柏奴利抓具运输阵列。

这种布置结构的优点是并行执行耗时的工作步骤，即电池定位和钎焊过程。由此也使在加热板上的滞留时间最小化。电池阵列连同敏感的钎焊位置和细的电极总是通过阵列载体或者在进一步的过程中通过玻璃板保护。

在阵列载体中，在接通以后，根据结构在太阳能电池之间将第一和/或第二线材导体分开，由此产生所期望的连接。这优选在阵列载体中或者在另外的装置中通过相应的切割/分开装置实现。

与上述使用横向连接件的各实施例不同，也可以第二和第二线材导体3、3.1直接相互连接和接通，这机械式地这样来实现，使线材导体3、3.1会聚在一起，例如使其弯曲并例如通过挤压或钎焊相互连接。这优选在线材导体3、3.1仍处于张紧状态时实现。但是也可以在第一与第二线材导体之间在其为了形成相应的连接分开形成直接连接。图10M示出一个实施例，其中设置在太阳能电池2两侧的第一和第二线材导体3.3.1直接相互连接并通过分开线材导体而设有相应的空隙7。这个变型的优点是，可以省去横向连接件。

在图11至18中示出用于由太阳能电池2制造太阳能电池组合体1的另一个变型的方法步骤和装置，所述制造通过使用第一线材导体3和另外的接触元件来实现，所述第一线材导体交替地在太阳能电池2的顶面与底面之间延伸，另外的接触元件为平行于与第一线材导体3的第二线材导体3.1的形式，第二线材导体与第一线材导体3相反交替地在太阳能电池3的底面与顶面之间延伸。

在图11示出前后和并排设置的太阳能电池2的中间组合体的纵向剖视图，在图12中示出按照图11的从上面观察的立体图，其中贯通的第一线材导体3在相邻的太阳能电池3的顶面和底面上延伸，而贯通的第二线材导体3.1与其相反地在相邻的太阳能电池2的底面与顶面之间延伸。太阳能电池在其顶面上设有导体线路5，这些导体线路横向于第一和第二线材导体印刷。在图13中示出中间组合体1.1，其中没有印刷导体线路，由此减少了制造费用并明显降低了成本。在太阳能电池利用第一和第二线材导体组合成中间组合体1.1并通过钎焊与其接通以后，如在变型2中那样，需要对应于所期望的连接使线材导体分开，由此产生所期望的太阳能电池组合体。

图14示出前后和并排设置的太阳能电池2的纵向剖视图，图15示出其立体图，其中第一和第二线材导体3、3.1已经交替地在前后设置的太阳能电池2之间分开，由此通过在(优选通过激光)分开时产生的空隙7形成串联并形成所期望的太阳能电池组合体1。

在图16中示出按照变型3制造的带太阳能电池2的串S的立体图，这些太阳能电池仅利用一个第一和一个第二线材导体3、3.1接通。在这里通过分开线材导体3、3.1也存在空隙7并且由此实现串联。

在图17中示出按照变型3的用于制造太阳能电池组合体或者中间组合体的装置10的原理图，图18示出按照图17的细节。通过第一滚动输送机将多个并排的第一线材导体3和多个位于第一线材导体之间的第二线材导体3.1输送给编织装置12。线材导体3、3.1借助于编织辊13、14交替地对应于箭头向上和向下运动。分别在其间利用电池操作装置15置入一排多个太阳能电池2，然后使其在运输方向上运动，接着包绕张紧第一和第二线材导体3、3.1。为了避免太阳能电池断裂，设有压紧件16，所述压紧件在编织过程中将线材导体3、3.1保持在太阳能电池2的延伸平面中。利用所有三个变型都能够制造太阳能电池组合体，所述太阳能电池组合体形成一个完整的太阳能电池模块或具有多个太阳能电池模块，然后分成单个的模块。

通过按照本发明的解决方案彻底改变了太阳能电池模块的制造。

Claims (7)

1.一种用于通过至少两个独立的电极接通和连接多个太阳能电池的方法，其中至少一个电极由至少一个贯通的线材导体形成，所述方法具有以下步骤：

-定位所述至少一个贯通的线材导体，使得所述线材导体在多个太阳能电池上延伸，

-在相邻的太阳能电池之间的位置处中断所述至少一个线材导体，以在所述至少一个线材导体已在所述多个太阳能电池上延伸之后并且在将所述多个太阳能电池固定在玻璃板下之前形成至少一个电极，

-在太阳能电池和至少两个电极之间建立电接通，并且

-在中断电极之前，在所述至少两个电极之间通过接合来建立电接通，

其中，第一线材导体(3)形成第二线材区(F2)，而第二线材导体(3.1)形成第一线材区(F1)，所述两个线材区(F1，F2)具有相同的线材距离，并且第二线材区(F2)平行于第一线材区(F1)设置并且在垂直于所述第一线材区和第二线材区延伸方向的横向上相对于第一线材区(F1)错开地设置。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在中断电极之前，将电极与太阳能电池接通。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法执行下面的步骤：

-在多个太阳能电池的光入射面上设置所述至少两个独立的电极中的第一电极，第一电极由多个相互平行的线材导体形成，这些导体线材在至少两个相邻的太阳能电池上延伸，

-将第一电极的线材导体与所述至少两个独立的电极中的第二电极接通，所述第二电极位于相邻的太阳能电池的背面上，

-在第一电极和第二电极的接通位置与相邻的太阳能电池边缘之间中断第一电极和/或第二电极的线材导体，

其中，各所述电极通过接触元件/横向连接件相互连接/接通，

垂直于第一电极的线材导体方向并且在两个相邻的太阳能电池之间的空隙中以及第一电极与第二电极之间设置接触元件/横向连接件。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，第一线材导体和/或第二线材导体和/或横向连接件的端部设有电的汇集连接器。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在放弃在太阳能电池上的印刷条带的情况下建立接通。

6.一种用于通过至少两个独立的电极接通和连接多个太阳能电池的方法，其中至少一个电极由至少一个贯通的线材导体形成，所述方法具有以下步骤：

-定位所述至少一个贯通的线材导体，使得所述线材导体在多个太阳能电池上延伸，

-在相邻的太阳能电池之间的位置处中断所述至少一个线材导体，以在所述至少一个线材导体已在所述多个太阳能电池上延伸之后并且在将所述多个太阳能电池固定在玻璃板下之前形成至少一个电极，

-在太阳能电池和至少两个电极之间建立电接通，并且

-在中断电极之前，在所述至少两个电极之间通过接合来建立电接通，

其中，尽可能连续地将多个太阳能电池连接至在依次排列的太阳能电池的纵向上贯通延伸的至少一个贯通的线材导体的至少一个第一线材导体或一组所述第一线材导体，以及

-多个太阳能电池连接至至少一个贯通延伸的另外的接触元件或者一组另外的接触元件，以便相互连接成太阳能电池组合体，以及

-在所述第一线材导体、所述另外的接触元件与太阳能电池组合体的太阳能电池之间建立电连接，并且

-在需要时在建立电连接之前或之后使所述至少一个第一线材导体和/或第二接触元件这样分开，使得能够存在或形成串联，

其中，各所述电极通过接触元件/横向连接件相互连接/接通，

垂直于所述至少两个独立的电极中的第一电极的线材导体方向并且在两个相邻的太阳能电池之间的空隙中以及第一电极与所述至少两个独立的电极中的第二电极之间设置接触元件/横向连接件，

其中，所述第一线材导体(3)形成第二线材区(F2)，而第二线材导体(3.1)形成第一线材区(F1)，所述两个线材区(F1，F2)具有相同的线材距离，并且第二线材区(F2)平行于第一线材区(F1)设置并且在垂直于第一线材区和第二线材区延伸方向的横向上相对于第一线材区(F1)错开地设置。

7.一种用于通过至少两个独立的电极接通和连接多个太阳能电池的方法，其中至少一个电极由至少一个贯通的线材导体形成，并且各所述电极通过接触元件/横向连接件相互连接/接通，其中，所述至少两个独立的电极中的第一电极的至少一个第一线材导体在多个太阳能电池的顶面上接通，而另外的接触元件构成电的横向连接件的形式，所述横向连接件在相邻的太阳能电池之间横向于所述至少一个第一线材导体延伸并放置在所述至少一个第一线材导体上并且与所述至少一个第一线材导体连接，接着使所述至少一个第一线材导体横向于其纵向延伸在相邻的太阳能电池之间分开，并且使突出于太阳能电池的、设有横向连接件的区域与相邻的太阳能电池的底面连接，由此两个横向连接件贴靠在相邻的太阳能电池的底面上，

第一电极的所述至少一个第一线材导体在太阳能电池的顶光入射面上接通，并且其中，至少一个第二线材导体平行于所述至少一个第一线材导体地在太阳能电池的底面上接通，并且第一线材导体与第二线材导体通过电的横向连接件相互连接，

所述横向连接件在第一线材导体和第二线材导体之间延伸，

分别交替地中断第一线材导体和第二线材导体与横向连接件的连接，由此形成串联，

其中，所述第一线材导体(3)形成第二线材区(F2)，而所述第二线材导体(3.1)形成第一线材区(F1)，所述两个线材区(F1，F2)具有相同的线材距离，并且第二线材区(F2)平行于第一线材区(F1)设置并且在垂直于第一线材区和第二线材区延伸方向的横向上相对于第一线材区(F1)错开地设置。