[发明专利]光伏模块

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的光伏模块以及用于将接触条紧固至这种模块的方法。

背景技术

为了允许收集由光辐射所产生的电荷载体并利用它们的能量，接触条被紧固至光伏模块的各个单元的后电极层。接触条与后电极层的接触可以以不同的方式实现，例如通过粘合、软钎焊、焊接。软钎焊比粘合优选，这是因为软钎焊不仅导致更稳定的机械和电连接、还在加工工程方面明显是简单的。

在接触条借助于软钎焊连接被紧固至后电极层时，后电极层的连接表面、即端接表面必须包括可软钎焊的材料。为此目的，已知的光伏模块大体上具有位于后电极层上的镍钒层。

尽管软钎焊连接可以利用含铅的钎料被产生，但是加工窗口非常小，从而甚至加工流中的小变化、例如温度差异或者钎料层的厚度的小差异可以导致瑕疵焊点并因而导致瑕疵模块、尤其是薄膜太阳能模块(太阳能电池)。在无铅的钎料使用之后，软钎焊加工更加困难地控制，从而几乎毫无例外地导致了瑕疵模块。

然而，考虑到REACH Regulation以及用于保护健康和环境的、已经将光伏模块禁用铅的其它法律规定，无铅钎料的使用在光伏模块的生产中是特别令人感兴趣的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏模块的后电极层与接触条之间的软钎焊连接，而这种软钎焊连接可以在不太窄的加工窗口中利用无铅的和含铅的钎料无瑕疵地产生。

该目的根据本发明利用根据权利要求1的光伏模块以及根据权利要求17的方法实现。从属权利要求提出了本发明的有利的实施例。

根据本发明，在后电极层的外侧上、即在其背离光伏模块的入射光侧的后侧上设有薄的含锡、铜和/或银的接触层。接触层的层厚大体上至多500nm，并且优选至少是1nm。特别优选地，接触层的层厚至少是10nm并至多100nm，特别为15至50nm。

然后，接触条可以通过软钎焊的方式被紧固至预处理的含锡、铜和/或银的接触层。为此目的，在接触条的至少朝向后电极层的连接表面上设有钎料，因而在软钎焊之后，在接触条与后电极层之间产生钎焊连接。

含锡、铜和/或银的接触层可以由(未合金化的)锡、铜或银或者由锡合金、铜合金或银合金组成。因为特别地锡或锡合金容易在表面上空气氧化，所以含锡层还可以以至少部分氧化的形式设置。含锡层的锡含量优选至少为10％的重量百分比，特别地为超过50％的重量百分比。以同一方式，含铜或银的接触层的铜含量或银含量优选至少为10％的重量百分比，特别地为超过50％的重量百分比。铜合金和银合金同样可以至少部分地被氧化。同样的方式可以应用于纯铜并可选地应用于纯银。

含锡、铜和/或银的层优选通过PVD处理、即物理气相沉积被施加，特别地通过磁控溅射被施加。在这样做时，锡或锡合金可以与氧反应地被溅射为锡氧化物(SnO_x)。

后电极层具有由例如铝、银、铜和/或铬的金属组成的一个或多个层。含锡、铜和/或银的接触层然后在背离半导体层的太阳能单元的侧部上被施加至后电极层的层端接层结构。因而，后电极层的层端接层结构可以例如是一保护层，该保护层由镍-钒合金或碲组成。

本发明的接触层允许后电极层非常好地被软钎焊。也就是说，接触层有助于后电极层的可湿性(wettablility)以及可软焊性，而这都利用了含铅的和不含铅的钎料。这导致了更加稳定的与瑕疵更少的软钎焊加工。也就是说，后电极层的更好的可湿性意味着为了进行软钎焊供应更少的能量，因而允许降低软钎焊的温度和/或软钎焊的时间。另外，更短的软钎焊的时间允许减少加工时间。本发明还允许利用无铅钎料产生无缺陷的钎焊连接。此外，在使用含铅钎料时可以更好地控制加工。

接触条大体上具有1至5mm的宽度以及20至500μm、尤其50至200μm的厚度。所述接触条大体上由金属(尤其铜、铝或银)或者所述金属的合金、可选还有钢组成。

接触条至少在朝向后电极层的连接表面上设有钎料层。然而，接触条大体上在整个周边上涂覆有钎料。钎料层的厚度可以是5至50μm、尤其10至30μm。设有钎料层的接触条可以通过热掺杂工艺制造，在所述热掺杂工艺中，接触条被连续地引导经过熔融的钎料。

钎料可以是含铅的或无铅的软钎料。含铅钎料可以例如包括含铅锡钎料、即含铅锡合金，并且无铅锡钎料可以是无铅锡合金、尤其是来自锡/银、锡/铜或锡/银/铜的合金。

根据本发明，任何公知的钎焊(软钎焊)方法可以被用于将接触条连接至后电极层。也就是说，可以例如实现通过与高温媒介接触的热学焊接、超声波焊接或激光焊接。然而，特别优选的是采用感应钎焊方法，借助于所述方法接触条被供能；尤其是采用高频感应钎焊。