[发明专利]单片光伏模块

说明书

相关申请参照

本申请要求在2008年9月9日提交的美国专利申请序列号12/207,014的优先权。其内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

一般而言，本申请涉及光伏器件。更具体地说，它涉及由多个以串联关系电互连的单个光伏电池组成的光伏模块。

背景技术

光伏器件代表可再生的、清洁的和成本有效的电力来源。因此，光伏器件发现作为大规模电源的应用日益增加。单个光伏电池以相对低的电压生成电力；因此，大面积光伏发电装置一般由多个以串联关系互连的单个光伏电池的阵列组成，以产生相对高的电压输出。在单个电池之间以及集流结构诸如母线、电流栅极(current grids)等之间的连接点可以代表光伏器件中的电阻损耗，并且也可以使模块组件变复杂，由此增加这些装置的成本。

在现有技术中已经开发了多种制造由多个串联连接的单个电池组成的大规模光伏模块的方法。一种这样方法在美国专利6,803,513中公开，其公开内容通过引用并入本文。

如在下文将详细说明的，本发明涉及制造由在一元基底(unitary substrate)上支撑的多个串联互连的光伏电池组成的单片模块(monolithic module)的方法。本发明的器件和方法可以利用薄膜技术连同非常大面积的光伏胚料(photovoltaic stock material)体进行实施。本发明的模块和方法最小化了在模块中使用的连接点和结构的数量，并且可以容易地适于大规模、自动化制造轻量和超轻量光伏模块。本发明的这些和其它优势根据以下的附图、讨论和描述将是明显的。

发明内容

本文公开的是制造包括至少两个串联互连的光伏电池的光伏模块的方法。该模块由包括电阻基底的光伏胚料体制造，所述电阻基底具有在其上支撑的导电材料的底电极层、由以与底电极层叠加关系的导电材料组成的顶电极层和在其间插入的光伏体。在特定情况中，胚料可以包括附加层。顶电极层通过去除其厚度的部分形成图案，以限定顶电极层的至少三个电绝缘的区段。第一区段包括与光伏体的下层部分配合的第一电池顶电极和底电极层以限定第一光伏电池。第二区段限定与光伏体的下层部分配合的第二电池顶电极和底电极层以限定第二光伏电池，和第三区段位于模块的连接区域之上。第一和第二绝缘槽在光伏胚料中被刻划。每个绝缘槽延伸通过整个的顶电极层、光伏体和底电极层向下到基底。槽被布置以将连接区分成至少三个彼此电绝缘的区段。每个区段进一步包括在其中的底电极层的部分，并且该部分作为电接触层起作用。第一区段的底电极的部分与第一光伏电池的底电极层的部分是邻接的并且电通讯的。第二区段的底电极层的部分与第二光伏电池的底电极层的部分是邻接的并且电通讯的。第一集流栅极结构被布置在第一光伏电池的第一电池顶电极之上。该集流栅极结构也与连接区域的第二区段的底电极层的部分建立电通讯。第二集流栅极结构被布置在第二光伏电池的第二电池顶电极之上。该第二栅极结构也与连接区域的第三区段的底电极层的部分建立电通讯。以这种方式，串联电连接在第一光伏电池和第二光伏电池之间建立。以类似的方式，第三光伏电池和随后的光伏电池可以合并成一串。

模块可以提供有电接头。在这方面，可以布置第一模块接头以与电池的串联连接串的第一光伏电池的底电极电通讯，并且可以布置第二模块接头以与光伏电池的串联互连串的最后一个的顶电极电通讯。在一些情况中，模块可以用保护材料层封装。在特定情况中，光伏胚料可以被配置成包括具有基底的支撑体和在其上支撑的胚料的上覆层。在模块的制造过程期间，这种支撑体可以随后至少部分地去除。在特定情况中，支撑体由金属组成，其在模块的加工期间可以被蚀刻掉。

本文也公开的是根据该方法制造的模块。

附图说明

图1是可以在本发明的实践中使用的光伏胚料体的俯视图；

图2是图1的胚料的横截面视图；

图3是在顶电极形成图案后的光伏胚料体的俯视图；

图4是沿着线4-4取的图3的材料的横截面视图；

图5是在加工的另一阶段的图3的胚料的俯视图；

图6是沿着线6-6取的图5的材料的横截面视图；

图7是沿着线7-7取的图5的材料的横截面视图；

图8是在加工的另一阶段的图5的胚料的俯视图；

图9是沿着线9-9取的图8的材料的横截面视图；

图10是沿着线10-10取的图8的材料的横截面视图；

图11是在其加工的另一阶段的图8的材料体的俯视图；

图12是沿着线12-12取的图11的材料的横截面视图；