CN108604612B - 太阳能面板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于太阳能电池模块的高效率配置，所述配置包括多个以重叠叠盖方式布置的太阳能电池，所述太阳能电池在重叠区域中彼此导电接合形成超级电池，所述超级电池能够被布置成有效地利用所述太阳能模块的面积。

Description

太阳能面板

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求于2015年12月14日提交的，标题为“Solar Panel”(太阳能面板)的美国临时专利申请62/267,101的优先权权益，该临时专利申请全文以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及其中太阳能电池以叠盖方式布置的太阳能电池模块。

背景技术

人类需要替代能源来满足全球日益增长的能源需求。在许多地理区域，部分地借助太阳能资源，利用太阳能(如光伏)电池产生的电力，就足以满足这种需求。

发明内容

在一个方面，一种太阳能模块包括第一超级电池，该第一超级电池包括多个成行布置的(例如，矩形或大致矩形)硅太阳能电池，其中相邻的硅太阳能电池的侧边(例如，长边)以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，使硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联。该第一超级电池还包括牺牲电池，该牺牲电池与硅太阳能电池中的端部硅太阳能电池的前表面以相同的叠盖方式重叠并且导电接合到硅太阳能电池中的端部硅太阳能电池的前表面，使牺牲电池的后表面与硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联。该模块还包括第一导电引线和第二导电引线，其中第一导电引线导电接合到位于超级电池中与牺牲电池相对的端部处的太阳能电池的后表面，第二导电引线导电接合到牺牲电池的后表面。第一导电引线提供来自超级电池的具有第一极性的电输出，并且第二导电引线提供来自具有与第一极性相反的第二极性的超级电池的电输出。在太阳能模块的操作过程中，牺牲电池对太阳能模块的电输出无贡献。牺牲电池可以为例如硅太阳能电池。

有利地，上文所概述的布置使太阳能模块中太阳能电池的所有电触点能够从太阳能电池下方制得。这可以促进制造并且提供高效美观的模块设计。

在另一方面，一种使用硅太阳能电池制造超级电池的方法包括：将硅太阳能电池成行布置，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，形成叠盖的太阳能电池串；以及将第一超级电池与叠盖的太阳能电池串的端部分离，保留叠盖的太阳能电池串的剩余部分。第一超级电池包括多个成行布置的硅太阳能电池，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，使硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联。

该方法还可包括：将附加的硅太阳能电池与叠盖的太阳能电池串的剩余部分成行布置，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，以延伸叠盖的太阳能电池串；以及将第二超级电池与叠盖的太阳能电池串的端部分离，保留叠盖的太阳能电池串的剩余部分。与第一超级电池类似，第二超级电池包括多个成行布置的硅太阳能电池，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，使硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联。

第一超级电池和第二超级电池可以与叠盖的太阳能电池串的第一端部分离，并且附加的硅太阳能电池被附加至叠盖的太阳能电池串的第二端部，其中第二端部与第一端部相对。

将第一超级电池与叠盖的太阳能电池串分离包括在太阳能电池中在横交于叠盖的太阳能电池串的长轴的方向上形成第一激光切口。穿过太阳能电池可形成第一激光切口，从而将第一超级电池与叠盖的太阳能电池串分离。可形成任选的第二激光切口，以修除保持附接到叠盖的太阳能电池串的端部处的切口太阳能电池的一部分。任选地，第一激光切口和/或第二激光切口可以仅部分穿过太阳能电池以形成划线，随后可以沿该划线切割太阳能电池以分离第一超级电池和/或修除保持附接到叠盖的太阳能电池串的端部处的切割太阳能电池的一部分。

保持附接到第一超级电池的切割太阳能电池的一部分可任选地用作窄牺牲电池。

另选地，将第一超级电池与叠盖的太阳能电池串分离可包括熔化两个相邻的太阳能电池之间的导电接合。在此类变型形式中，用作牺牲电池的端部太阳能电池可任选地通过激光切割进行修剪，例如使其变窄。

相似地，可通过熔化相邻的太阳能电池的导电接合保持附接到叠盖的太阳能电池串的端部处的切割太阳能电池的一部分。

上文所概述的方法能够高效生产超级电池并且促进如本文所述的牺牲电池的使用。

在结合附图，参阅本发明的以下更详细的描述之后，本发明的这些和其他实施例、特征和优点对于本领域技术人员而言将变得更加清楚，下面首先简要描述附图。

附图说明

图1示出了以叠盖方式布置、串联连接的太阳能电池串的横截面示意图，其中相邻太阳能电池的端部重叠，从而形成叠盖的超级电池。

图2示出了包括多个叠盖的矩形超级电池的示例性矩形太阳能模块的前表面的示意图，其中每个超级电池长边的长度近似等于太阳能模块长边的全长。超级电池的长边被布置成与太阳能模块的长边平行。

图3示出了图2的示例性太阳能模块的后表面的示意图。

图4示出了图2和图3的示例性太阳能模块中的旁路二极管与超级电池的示例性互连的放大视图。

图5示意性地示出了图2和图3的示例性太阳能模块中的旁路二极管与超级电池的电互连。

图6A示出了用于由较长的(例如，连续生产的)叠盖的太阳能电池串切割具有期望长度的超级电池的示例性系统的示意性剖视图。图6B示出了图6A的系统的放大视图，其中使用单个切口将具有期望长度的超级电池与叠盖的超级电池串分离。图6C示出了图6B的系统的放大视图，其中一个切口将具有期望长度的超级电池与叠盖的太阳能电池串分离，并且第二切口修除通过第一切口保留在叠盖的串的端部处的太阳能电池的一部分。

图7A-7B示出了示例性牺牲电池10-S，其中后表面金属化图案离散的接触垫位于从牺牲电池的边缘延伸的突起上，并且示出了如何可以从矩形太阳能电池10上切下此类牺牲电池的示例。

图8A-8B示出了另一示例性牺牲电池10-S，其中后表面金属化图案离散的接触垫位于从牺牲电池的边缘延伸的突起上，并且示出了如何能够从矩形太阳能电池10上切下两个此类牺牲电池的示例。

具体实施方式

应当参照附图来阅读以下具体实施方式，在所有不同的附图中，相同的参考标号指代类似的元件。附图(未必按比例绘制)描绘了选择性实施例，而无意于限定本发明的范围。具体实施方式以举例而非限定的方式示出了本发明的原理。该具体实施方式描述了本发明的若干个实施例，若干种改编形式、变型形式、替代方案和用途，包括目前据信是实施本发明的最佳模式；本领域技术人员阅读该具体实施方式之后，将清楚了解使用本发明的技术制造本发明的太阳能面板的方法。

除非上下文清楚地另行指示，否则本说明书和所附权利要求中使用的单数形式“一个”、“一种”和“该”，皆包括多个指代物。另外，术语“平行”用来指“大致平行”，并且涵盖与平行几何形状的细微偏差。术语“垂直”用来指“垂直或大致垂直”，涵盖与垂直几何形状的细微偏差，而并非要求本文所述的任何垂直布置都是完全垂直的。术语“正方形”用来指“正方形或大致正方形”，涵盖与正方形的细微偏差，例如具有倒角(如倒圆或其他截顶)拐角的大致正方形形状。术语“矩形”用来指“矩形或大致矩形”，涵盖与矩形的细微偏差，例如具有倒角(如倒圆或其他截顶)拐角的大致矩形形状。术语“相同”用来指“相同或大致相同”，涵盖例如形状、尺寸、结构、组成或配置中的细微偏差。

本说明书公开的高效率太阳能模块(在本文中也称太阳能面板)包括多个硅太阳能电池，这些硅太阳能电池以重叠叠盖方式布置，并通过相邻的重叠太阳能电池之间的导电接合而以串联方式电连接，从而形成超级电池，这些超级电池在太阳能模块中被布置成物理上平行的列。超级电池可包括任何适宜数量的太阳能电池。举例来说，超级电池的长度可基本上跨太阳能模块的全长或全宽，或者，两个或多个超级电池可被布置成端对端成一列。这种布置将太阳能电池到太阳能电池的电互连隐藏起来，不仅提升了太阳能模块的工作效率，还使其外观更有美感。

如下文更详细地描述，本说明书还公开了位于每个超级电池的端部处的“牺牲电池”的使用，以促进从超级电池的后表面到超级电池的所有电连接的形成。

现在转向附图，以便更详细地了解本说明书中所描述的太阳能模块，

图1示出了以叠盖方式布置、串联连接的太阳能电池串10的横截面视图，其中相邻太阳能电池的端部重叠并电连接，从而形成超级电池100。每个太阳能电池10都包括半导体二极管结构及其电触点，太阳能电池10被光照射时其中产生的电流可通过该半导体二极管结构及其电触点而提供给外部负载。超级电池100还包括位于叠盖的太阳能电池串的端部处的牺牲电池10-S，重叠并且电连接到相邻的太阳能电池的前表面。

在本说明书描述的实例中，每个太阳能电池10都是矩形晶体硅太阳能电池，其具有前表面(太阳侧)金属化图案和后表面(阴影侧)金属化图案，前表面金属化图案设置在n型导电性的半导体层上，后表面金属化图案设置在p型导电性的半导体层上，这些金属化图案为n-p结的相对两侧提供电接触。然而，其他材料体系、二极管结构、物理尺寸或电接触布置如果适当也可使用。例如，前表面(太阳侧)金属化图案可设置在p型导电性的半导体层上，后表面(阴影侧)金属化图案可设置在n型导电性的半导体层上。

矩形太阳能电池10可例如通过将标准尺寸的正方形或伪正方形太阳能电池晶片分割成两个或更多个(即N个)矩形太阳能电池而制备，所述N个矩形太阳能电池的长度各自等于标准尺寸太阳能电池晶片的边长(如156毫米)，而所述N个矩形太阳能电池的宽度各自等于标准尺寸太阳能电池晶片边长的分数(即，约1/N)。N可以是例如2至20或更大的数字，例如6或8。

太阳能电池10也可通过例如以下方法进行制备：沿平行于晶片的一个侧边的第一组N-1条(例如，切割)线并且沿取向成垂直于第一组线的第二组P-1条线分割标准尺寸的正方形或伪正方形太阳能电池晶片，以形成NxP个太阳能电池，所述NxP个太阳能电池具有的宽度为标准尺寸晶片的边长的约1/N，并且具有的长度为标准尺寸晶片的边长的约1/N。例如，在N＝6并且P＝2的情况下，具有156毫米的边长的标准尺寸晶片将提供12个矩形太阳能电池10，这些矩形太阳能电池各自具有约26毫米的宽度和约78毫米的长度。

再次参见图1，在超级电池100中，相邻太阳能电池10以及牺牲电池10-S及其相邻的太阳能电池在下述特定区域内彼此直接导电接合：在该区域内，它们通过导电接合材料12实现重叠，该导电接合材料12将一个电池的前表面金属化图案电连接到相邻电池的后表面金属化图案。适用的导电接合材料可包括(例如)导电粘合剂、导电粘合剂膜和导电粘合剂带，以及常规焊料。

终端引线15(例如，金属带)在超级电池100的端部处(在图1中为左侧端部)导电接合到太阳能电池10的后表面金属化部分，以提供来自超级电池的一种极性(正或负)的电输出。其他终端引线15-S(例如，金属带)导电接合到牺牲电池10-S的后表面金属化部分，并且通过牺牲电池10-S的后表面金属化部分并且通过两个电池之间的导电接合电连接到相邻太阳能电池10的前表面金属化部分，以提供来自超级电池的相反极性的第二电输出。电池10-S为“牺牲”电极，因为在超级电池的操作过程中，即使牺牲电池10-S是与太阳能电池10相同的太阳能电池，其对太阳能模块的电输出仍然没有贡献，因为仅在牺牲电池的背侧形成电触点。

如前文所述的牺牲电池10-S的使用是有利的，因为它允许由超级电池的背侧提供来自超级电池的两种极性的输出。相比之下，在不存在牺牲电池10-S的情况下，一种替代方法是将第一终端引线接合到超级电池的端部处的太阳能电池10的后表面金属化部分以提供一种极性的电输出，并且将第二终端引线接合到超级电池的相对端部处的太阳能电池10的前表面金属化部分以提供其他极性的电输出。如下文所详述，由超级电池的后表面提供两种极性的输出在制造过程中简化了太阳能模块的铺叠。

另外，与前文所述的牺牲电池一起使用的终端引线15-S可以宽于另一条前表面终端引线，因为终端引线15-S不遮蔽活性太阳能电池区域的任何部分，并由此比常规的前表面终端引线更薄并且更机械柔顺。这可以有利地减小引线和牺牲电池之间的接合的应力。另外，终端引线15-S的位置和布置的公差相比于前表面终端引线可以更大(即，终端引线15-S的布置具有更大误差是可接受的)。另外，将超级电池的所有电触点隐藏在超级电池的后表面可以在从前表面观察时提供更美观的布置。

图1所示的终端引线15和终端引线15-S分别接合到端部太阳能电池10和牺牲电池10-S的后表面的中心部分。也可使用端部太阳能电池10和牺牲电池10-S的后表面上的任何其他合适的位置。例如，终端引线被定位于与端部太阳能电池10和牺牲电池10-S的外边缘相邻。

如前文所述的“牺牲电池”的使用的缺点在于(如上文所述)，它不提供输出功率。因此可能减小模块输出功率。另外，如果牺牲电池10-S为太阳能电池，其成本可以被视为浪费。然而，申请人发现，由牺牲电池的使用引起的制造优势可能胜过这些缺点。

牺牲电池10-S可以与太阳能电池10相同或大致相同。牺牲电池10-S可以与太阳能电池10具有相同或大致相同的尺寸。牺牲电池10-S可以为与太阳能电池10具有相同或大致相同的尺寸的太阳能电池。牺牲电池10-S可以为与太阳能电池10具有相同或大致相同的前表面金属化和后表面金属化的太阳能电池。牺牲电池10-S可以为不同之处仅在于缺少前表面金属化的太阳能电池。牺牲电池10-S可以为未通过太阳能电池10所通过的筛选测试的损坏的太阳能电池或以其它方式不合格的太阳能电池。牺牲电池10-S不必为太阳能电池，相反可以为例如不包含二极管结的硅晶片。牺牲电池10-S可包含或用作旁路二极管或者提供一些其他电作用。牺牲电池10可以窄于(沿垂直于长边方向测得)太阳能电池10，以减小无效区域。

牺牲电池10-S可有利地与太阳能电池10由相同的材料(例如，硅)形成，以使牺牲电池与太阳能电池的热膨胀系数匹配。在一些变型形式中，牺牲电池10-S与太阳能电池10由相同的材料(例如，硅)形成，与太阳能电池10具有相同的长度、宽度和厚度，并且与太阳能电池10通过相同的设备进行处理(例如，用于布置和接合到超级电池)，并且通过用于将相邻太阳能电池彼此接合的接合材料相同的接合材料接合到相邻的太阳能电池。然而，牺牲电池10-S可使用与用于将相邻太阳能电池彼此接合的接合材料不同的材料接合到相邻的太阳能电池。

仍然参见图1，一条或多条附加的导电引线(例如，金属带)17可以各自导电接合到位于超级电池的端部之间的中间位置的对应的太阳能电池的后表面金属化部分。引线17可用于例如围绕超级电池的区段形成旁路二极管电路。

图2示出了示例性矩形太阳能模块200的前视图，矩形太阳能模块200包括六个矩形超级电池100，每个矩形超级电池100的长度都近似等于太阳能模块长边的长度。图3示出了示例性太阳能模块200的后视图。在该实例中，超级电池被布置成平行的六列，其长边被定向为与模块的长边平行。类似构造的太阳能模块也可包括这种边长的超级电池，但其列数比该实例所示的列数多或少。采用其他变型形式时，各超级电池的长度可近似等于矩形太阳能模块短边的长度，而且这些超级电池可被布置成平行的列，其中超级电池的长边被定向为与模块的短边平行。采用别的一些布置时，每一列可包括(例如)可串联电互连的两个或更多个超级电池。模块短边的长度可为例如约1米，而长边的长度可为例如约1.5米至约2.0米。也可为太阳能模块选择任何其他适宜的形状(如正方形)和尺寸。超级电池可包括数量和尺寸都为任何适宜值的矩形太阳能电池。类似地，一列超级电池可包括被布置在一个或多个超级电池中的数量和尺寸都为任何适宜值的矩形太阳能电池。

如本文所述的太阳能模块通常包括的太阳能电池数，为相同尺寸的常规模块的许多倍(如N倍)，这是因为N个矩形太阳能电池是由单个常规尺寸的太阳能电池晶片形成的。任选地，由这些太阳能电池形成的超级电池可按电并联/电串联组合进行布置，这种布置提供的电流输出和电压输出类似于具有大约相同尺寸且包括串联连接的常规尺寸太阳能电池的太阳能模块提供的电流输出和电压输出。例如，若常规模块包括M个常规尺寸以串联方式电连接的太阳能电池，则包括N列电并联的超级电池的相应叠盖超级电池模块(其中每列超级电池包括M个串联连接的矩形太阳能电池，每个矩形太阳能电池的面积为常规太阳能电池的1/N)将提供与所述常规模块大约相同的电压输出和电流输出。

在太阳能模块中也可以使用任何其他合适的串联、并联或串联和并联的电互连的超级电池。

图2和图3的示例性太阳能模块200包括六列超级电池，其中所有超级电池在超级电池列的一个端部通过终端互连件20(例如，金属带)电并联，并且在超级电池列的另一端部通过终端互连件20-S(例如，金属带)电并联。终端互连件20沿超级电池列横向延伸以互连终端引线15(在图3中未示出)，并且终端互连件20-S沿超级电池列横向延伸以互连终端引线15-S(在图3中未示出)。也可以使用任何其他合适的方式电连接超级电池列的端部。例如，与用户互连终端引线15和终端引线15-S相反，终端互连件20和终端互连件20-S可直接接合到它们通过的太阳能电池的后表面，从而替代终端引线15和终端引线15-S。

仍然参见图3，中间定位的互连件25A和互连件25B(例如，金属带)各自沿超级电池列横向运行以电互连引线17(在图3中未示出)。也可以使用任何其他合适的方式在超级电池的端部之间的中间位置处互连相邻超级电池中相邻的太阳能电池。例如，与用于互连引线17相反，互连件25A和互连件25B可直接接合到它们通过的太阳能电池的后表面，从而替代引线17。

本文所述的太阳能模块通常包括一个或多个(如三个)旁路二极管，但也不必包括。如果与旁路二极管之一电并联布置的太阳能电池因被遮挡、破裂或别的原因造成电池性能未达最佳而明显限制电流增大，则旁路二极管将变为正向偏置，在电学上绕开该太阳能电池或模块内包括该太阳能电池的一部分。这防止了在电流限制电池周围形成危险热点，从而改善了模块的性能。

再次参见图3，并且参见图4所示的放大视图，在例示的实例中，导体(例如，金属带)27A、27B、27C和27D在接线盒33(如图3中的虚线所示)中分别将互连件25A、互连件25B、终端互连件20和终端互连件20-S电连接至旁路二极管30A、30B和30C。图5示意性地示出所得的旁路二极管电路。也可以使用任何其他合适的旁路二极管布置。

如本文所述的叠盖的太阳能模块可按照下列方式(例如)进行构造。如上文所述，切割标准尺寸正方形或伪正方形太阳能电池，以使每个标准太阳能电池分割成两个或更多个矩形或大致矩形的太阳能电池。然后以重叠方式布置矩形或大致矩形的太阳能电池并且彼此导电接合以形成超级电池。

在后续的铺叠步骤中，在模块所期望的物理配置中，超级电池被布置成向阳侧向下处于透明的前板(例如，玻璃片)上。包封层或包封片可任选地布置在超级电池和透明前板之间。然后，如果预期存在于成品太阳能模块中，则上述所有引线、互连件和其他导体或它们的等同物或替代物以期望的物理配置被布置在超级电池的后表面上。

如前文所述，使用上述牺牲电池，可以从超级电池的后表面形成与超级电池的所有电连接。因此，在铺叠步骤之前或铺叠过程中，不必形成与超级电池的前表面的任何电连接。这样相比于以下情况简化了太阳能模块的构造，例如，其中必须在超级电池的前表面形成与每个超级电池的终端连接，并由此需要触及每个超级电池的前表面和后表面两者。

终端引线15和15-S以及引线17(如果存在)可以在铺叠之前(例如在构造超级电池时)，或在铺叠过程中，或在超级电池布置在透明前板上之后，或在如下文所述的随后的层压步骤中采用任何合适的导电粘合剂、焊料或其他导电连接接合到对应的超级电池的后表面。各种附加的互连件和导体可以在例如铺叠过程中或铺叠之后或在层压过程中用焊料彼此接合或接合到引线15、15-S和17(根据适当情况)。

在上文所称的超级电池及其他模块组件被布置成期望的物理配置之后，背衬片材被定位在所布置的组件的顶部。包封层或包封片可任选地被定位在背衬片材和超级电池之间。所得的结构经受加热和压力处理以形成层合物。

再次参见图2，如图所示，超级电池100可以沿模块200的长度方向纵向居中，其中超级电池的一个端部到与其相邻的模块的边缘的距离与从超级电池的另一端部到模块的相对边缘的距离相同或大致相同。另选地，与超级电池100沿模块200的长度方向纵向居中相反，超级电池可以被布置成使得有效的前表面区域(即，除牺牲电池以外的超级电池)沿模块200的长度方向纵向居中。在后一种情况下，超级电池的牺牲电池端部和与其相邻的模块的边缘之间的距离小于超级电池的另一端部和模块的相对边缘之间的距离。后一种布置在超级电池的有效区域和超级电池的两个端部的模块边缘之间提供了相同的缓冲距离。缓冲距离有助于防止或减小超级电池的有效区域的污染。

也可以使用任何其他方法构造本文所述的太阳能模块。

在一些变型形式中，用于本文所公开的模块中的超级电池通过从较长的叠盖的太阳能电池串上分割(例如，切割)具有期望长度的叠盖太阳能电池来形成。较长的叠盖的太阳能电池串可任选地连续制备，即，可以将附加的太阳能电池以重叠叠盖方式附加至太阳能电池串的一个端部以连续构建叠盖串，并且从构建的叠盖串的另一端部分割的期望长度的超级电池。超级电池可以通过例如激光形成的一个或多个切口、或者通过任何其他合适的切割机制或方法、或通过熔化叠盖串中相邻的太阳能电池对之间的(例如，粘合剂)接合与叠盖串的端部分离。

如果通过在叠盖串的内部切割穿过太阳能电池与叠盖串的端部分离，则切割过程可能会在附接到超级电池的一个端部保留切割太阳能电池的狭窄(小于全宽)部分，并且保留附接到叠盖串的端部的切割太阳能电池的另一个狭窄部分。由于其开端于叠盖串的内部，切割太阳能电池的两个部分的一者或另一者导电接合到其相邻的太阳能电池的前表面，并且由此可用作如上文所述的超级电池中的牺牲电池。

图6A-C示出了用于从较长的太阳能电池的叠盖串310切割具有期望的长度的超级电池100。在该实例中，通过将太阳能电池10附加至叠盖串的一个端部(在图6A-6C中，最左侧端部)连续形成太阳能电池的叠盖串310。连续形成的叠盖串由固化炉传送带320携带通过固化炉(未示出)，该固化炉固化设置在固定相邻的太阳能电池的重叠端部之间的导电粘合剂以在相邻的太阳能电池之间形成导电接合，并且叠盖串从传送带320跨过间隙330传送至输出带325。传送带320和传送带325通常彼此成行布置，如图所示。通常，传送带320逐步移动而不是连续移动，以使在步骤之间每次暂停过程中将附加的太阳能电池附加至太阳能电池串的左侧端部。但是，该操作并非必需的。附加的太阳能电池可任选地在叠盖串310移动过程中被附加至叠盖串310的端部，但是这可能在机械上很复杂。

在例示的实例中，由切割激光系统340提供的切割激光束335使得一个或多个切口横交于穿过定位在传送带之间的间隙330中的太阳能电池10的长轴，以使超级电池100与叠盖串分离。可使用任何合适的切割激光系统。在例示的布置中，切割激光将不损伤传送带中的任一者，因为在形成一个或多个切口时，切割太阳能电池被定位在传送带之间的间隙330中。如图6A所示，该定位还有利于真空清除硅屑和/或由切割引起的其他碎屑。

激光切口可以形成为沿叠盖串310的长轴横向延伸的直线。另选地，激光切口可以为形成弯曲(例如，波浪)线，或者形成直线和曲线线段的组合，或者形成以一个或多个角度彼此相交的直线段的组合，从而形成大致横交于叠盖串310的长轴横向延伸的切口。因此，激光切口可限定沿切割太阳能电池的两个部分的切口边缘突起和/或凹口，例如本说明书中下文结合图7A-7B和图8A-8B所述。

形成一个或多个穿过太阳能电池10的切口以使超级电池100与叠盖串310分离的过程通常在传送带320和叠盖串310运动的一次或多次暂停过程中进行。例如，可以在太阳能电池10附加至叠盖串310的端部的暂停过程中形成切口。要形成穿过相同太阳能电池的多于一个切口，传送带320可以在切割之间移动小于整个电池宽度的距离，或者传送带320可以在切割之间保持固定，并且切割激光束335被导向成沿太阳能电池方向的单独位置处形成一个或多个切口。

传送带320和传送带325的移动通常在叠盖串310延伸穿过间隙330并且与两条传送带接触期间同步。在超级电池100从叠盖串310的端部切下并且在叠盖串310行进足够远以再次与两条传送带接触之前，传送带325可任选地被加速或以其他方式操作以增加超级电池100和叠盖串310的端部之间的距离以促进随后对超级电池100的处理。

使用相机和机器视觉系统(未示出)来控制传送带的运动，从而切割合适的太阳能电池以提供具有期望长度的超级电池。另选地，控制系统可基于它们在传送带320上叠盖串310中的初始布置利用太阳能电池的索引和已知位置，确保切割适当的太阳能电池以提供期望长度的超级电池。

图6B示出了图6A的系统的放大视图，其中利用单个切口340将期望长度的超级电池100与叠盖的超级电池串分离并且在超级电池100的端部形成期望长度的牺牲电池10-S。此类单个切口可以沿切割太阳能电池10的方向在任何合适的位置处形成。切口可以被定位成例如用于形成牺牲电池10-S，该牺牲电池10-S具有的宽度为沿叠盖串310的长轴测得的太阳能电池10的整个宽度的约1/2或约1/3。

图6C示出了图6B的系统的放大视图，其中利用第一切口将期望长度的超级电池100与叠盖的超级电池串分离并且形成期望宽度的牺牲电池10-S，并且利用任选的第二切口移除叠盖串310的端部的切割太阳能电池10的剩余部分345中的一部分。例如，剩余部分345可以被修剪成接近其接合的太阳能电池的边缘或与太阳能电池的边缘齐平。这两个切口一起切出切割太阳能电池10的内部，其可以作为碎屑从传送带之间的间隙330下方收集。

在一些变型形式中，形成第一激光切口以制得牺牲电池，该牺牲电池具有的宽度为超级电池100的端部的太阳能电池10的整个宽度的约1/3，并且形成第二激光切口以除去从叠盖串310延伸的切割太阳能电池的剩余部分345的大部分或全部。在一些其他变型形式中，形成单个激光切口以制得牺牲电池以及各自具有的宽度为太阳能电池10的整个宽度的约1/2的剩余切割电池部分345，并且剩余部分345保持在从模块中安装的叠盖串310切下的下一个超级电池上。

在上述激光切割过程中，激光穿过整个太阳能电池10进行切割，以使超级电池100与叠盖串310分离。另选地，可以形成仅部分穿过太阳能电池10的激光切口(或多个切口)以得到一条或多条划线，随后可以沿所述一条或多条划线分割太阳能电池以使超级电池100与叠盖串310分离，并且任选地除去切割电池的剩余部分345的一部分或全部。

在一些变型形式中，可使用激光束335加热叠盖串310中两个相邻的太阳能电池10的重叠部分，以熔化使两个太阳能电池彼此接合的导电粘合剂。在此类变型形式中，激光束335可以例如以用于切割时的不同(更低或更高)功率离焦和/或操作。例如，可使用该熔化过程代替激光切割，将超级电池100与叠盖串310分离。该熔化过程还可用于从叠盖串310的端部除去切割太阳能电池的剩余部分345。任选地，可使用两个不同的激光器，一个激光器用于切割过程，另一个激光器用于熔化过程。

在一些变型形式中，利用激光切割使超级电池100与叠盖串310分离，然后使用相同或不同的激光器熔化切割太阳能电池的剩余部分345和叠盖串310之间的接合。在一些其他变型形式中，利用激光器熔化叠盖串310中两个重叠太阳能电池10之间的接合以使超级电池100与叠盖串分离，然后使用由相同或不同激光器形成的激光切口将超级电池100的端部所得的整个宽度的牺牲电池缩窄至期望的宽度。

在一些变型形式中，可使用不同的热源代替激光束执行上述熔化步骤中的任一者。

任选地，上述系统300和类似的系统可以与检测系统结合使用以识别并且除去(例如，切除或熔化)叠盖串310或之前分离的超级电池100中破损的或以其它方式存在缺陷的太阳能电池。随后可以通过将短的叠盖串彼此接合以形成具有期望的长度或大于期望长度的长度的超级电池，然后通过例如上述方法除去任何多余的太阳能电池，将任何所得的具有小于超级电池100所期望的长度的叠盖的太阳能电池串装配成期望长度的超级电池100。

再次参见图1，在一些变型形式中，终端引线15和15-S以及导电引线17或它们的等同物仅在它们相应的电池的后表面接合到离散的接触垫，而不是接合到它们所处的表面的整个部分。在此类情况下，可以在引线和电池之间形成空隙。水分可以迁移到那些空隙中并且最终降低超级电池的性能。

在一些变型形式中，密封剂层被定位在每条引线与其相应的电池之间以形成防潮层并且防止形成空隙，其中密封剂层中的切口使引线和离散的接触垫之间形成导电接合。将密封剂层布置在引线和电池之间可能会增加一个工艺步骤，但是这会增加制造复杂性和成本。

在其他变型形式中，终端引线15和15-S为梳状带，具有垂直于它们的长轴延伸的指状突起。每个指状突起接合到端部太阳能电池或牺牲电池的离散的接触垫，其中梳妆带的剩余部分被定位在超级电池的端部，使得每条引线及其电池的重叠主要存在于离散的接触垫上。这可以减小或消除空隙的形成，如上文所述。但是，此类梳妆带可能难以由期望的较薄的导电片制成或者可能很昂贵。

现在参见图7A-7B和图8A-8B，在一些变型形式中，牺牲电池10-S具有被定位成远离超级电池的外边缘，该超级电池包括处于电池的平面中的突起400，该突起400沿超级电池的线从超级电池向外突出。牺牲电池的后表面金属化部分的离散的接触垫410中的每个位于这些突起的相应的一个突起上。这使得直的带状导体420(例如，终端引线15-S)导电接合到牺牲电池上的离散的接触垫，而与电池的其他部分不重叠。这可以减小或消除空隙的形成，如上文所述。

对于位于超级电池端部的端部太阳能电池10，类似的配置也可能是合适的并且类似地有利，只要该端部太阳能电池的尺寸被调整为使其与串中的其他太阳能电池10具有相同或大致相同的有效面积，由此电流与其他太阳能电池匹配。

如前文所述具有突起的牺牲电池10-S可以由例如图7A和图8A所示的矩形太阳能电池10切割(例如，激光切割)得到。在图7A的实例中，将单个太阳能电池10从牺牲电池10-S切割下来。在图8A的实例中，将两个牺牲电池10-S从单个太阳能电池10切割下来，该太阳能电池10包括偏移的离散的接触垫410。在图8A的实例中，每个牺牲电池包括凹口425，这些凹口425对应于相邻电池上的突起400。在图7A和图8A中，虚线指示从中切割牺牲电池的太阳能电池10的中心线。在图8A的实例中，切口居中且位于电池之间，并且固有地导致比图7A的实例中仅通过从太阳能电池10切割单个牺牲电池10-S生产的更宽的牺牲电池10-S。

如本文所述的具有突起的牺牲电池可以在上文结合图6A-6C所述的过程中被切割成型，通过该过程，包括牺牲电池的超级电池从较长的叠盖的太阳能电池串切下。即，将超级电池与较长的叠盖的太阳能电池串分离的切口可具有一定形状，在分离的超级电池的端部沿牺牲电池的边缘得到期望的突起。另选地，如本文所述的具有突起的牺牲电池可以在单独的过程中被切割成型，然后接合到超级电池的端部。

公开的内容仅用于举例说明，不用于限制。鉴于公开的内容，另外的修改对于本领域技术人员而言将显而易见，并旨在属于所附权利要求的范围。例如，在上文所述的方法和步骤指示某些事件以特定顺序发生的情况下，本领域的普通技术人员将认识到，可修改特定步骤的顺序，并且可省略某些步骤或添加附加的步骤，并且此类修改是根据本发明所述的变型方式的修改。

Claims (20)

1.一种太阳能模块，包括：

第一超级电池，所述第一超级电池包括：

多个成行布置的硅太阳能电池，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，使所述硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联，和

牺牲电池，所述牺牲电池与所述硅太阳能电池中的端部硅太阳能电池的前表面以叠盖方式重叠并且导电接合至所述硅太阳能电池中的端部硅太阳能电池的前表面，使所述牺牲电池的后表面与所述硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联；

第一导电引线，所述第一导电引线导电接合至位于所述超级电池中与所述牺牲电池相对的端部处的所述太阳能电池的所述后表面，所述第一导电引线提供来自所述超级电池的具有第一极性的电输出；以及

第二导电引线，所述第二导电引线导电接合至所述牺牲电池的所述后表面并且通过所述牺牲电池的后表面金属化并且通过两个硅太阳能电池之间的导电接合电连接到相邻硅太阳能电池的前表面金属化，并且提供来自所述超级电池的具有第二极性的电输出，所述第二极性与所述第一极性相反，

其中在所述太阳能模块的操作过程中，所述牺牲电池对所述太阳能模块的电输出无贡献。

2.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述牺牲电池缺少存在于所述多个硅太阳能电池中的每个硅太阳能电池上的前表面金属化。

3.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述牺牲电池是未通过所述多个硅太阳能电池中的每个硅太阳能电池均通过的筛选测试的不合格的硅太阳能电池。

4.根据权利要求1所述的太阳能模块，其中所述多个硅太阳能电池中的每个硅太阳能电池中和所述牺牲电池具有相同的前表面金属化和后表面金属化。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳能模块，其中：

所述牺牲电池包括被定位成远离所述超级电池的外边缘和多个后表面离散的接触垫，其中所述外边缘包括处于所述牺牲电池的平面中的突起，所述突起沿所述超级电池的所述行远离所述超级电池突起，其中所述多个后表面离散的接触垫各自位于对应的突起的后表面；以及

所述第二导电引线接合至所述离散的接触垫。

6.根据权利要求5所述的太阳能模块，其中所述第二导电引线置于所述突起之所述后表面上，但是不置于所述牺牲电池的所述后表面的任何其他部分上。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳能模块，其中所述多个太阳能电池中的每个太阳能电池具有相同的尺寸，并且沿所述超级电池的所述行测量，所述牺牲电池窄于多个所述 硅太阳能电池中的每个硅太阳能电池。

8.根据权利要求1所述的太阳能模块，至少包括第二超级电池，所述第二超级电池与所述第一超级电池相同，并且与所述第一超级电池以并列方式布置于所述太阳能模块中且与所述第一超级电池物理平行，其中至少一个位于所述第一超级电池中介于所述第一超级电池的所述端部之间的位置的硅太阳能电池通过一个或多个横向延伸至所述超级电池的导电互连件电连接到其他超级电池中的每个超级电池的相应位置的太阳能电池。

9.根据权利要求8所述的太阳能模块，其中所述一个或多个横向延伸至所述超级电池的导电互连件将所述第一超级电池电分割为两组或更多组太阳能电池，并且每组太阳能电池与相应的旁路二极管电并联。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的太阳能模块，其中所述第一超级电池从所述太阳能模块的第一边缘至所述太阳能模块的相对布置的第二边缘跨过或实质上跨过所述太阳能模块。

11.根据权利要求10所述的太阳能模块，其中：

所述第一超级电池中的所述牺牲电池邻近所述太阳能模块的所述第一边缘并且与所述太阳能模块的所述第一边缘间隔开第一距离；

所述第一超级电池中与所述牺牲电池处于所述相对端的所述太阳能电池邻近所述太阳能模块的所述第二边缘并且与所述太阳能模块的所述第二边缘间隔开第二距离；以及

所述第二距离大于所述第一距离，使得不包括所述牺牲电池的所述第一超级电池的部分沿所述太阳能模块纵向居中且位于所述第一边缘和所述第二边缘之间。

12.一种使用硅太阳能电池制造超级电池的方法，所述方法包括：

将硅太阳能电池成行布置，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，形成叠盖的太阳能电池串；以及

将第一超级电池与所述叠盖的太阳能电池串的端部隔开并且在第一超级电池的端部形成期望长度的牺牲电池，保留所述叠盖的太阳能电池串的剩余部分，所述第一超级电池包括多个成行布置的硅太阳能电池，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，使所述硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联，

其中在所述第一超级电池的操作过程中，所述牺牲电池对所述第一超级电池的电输出无贡献。

13.根据权利要求12所述的方法，包括：

将附加的硅太阳能电池与所述叠盖的太阳能电池串的所述剩余部分成行布置，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，以延伸所述叠盖的太阳能电池串；以及

将第二超级电池与所述叠盖的太阳能电池串的端部隔开，保留所述叠盖的太阳能电池串的剩余部分，所述第二超级电池包括多个成行布置的硅太阳能电池，其中相邻的硅太阳能电池的侧边以叠盖方式重叠并且彼此导电接合，使所述硅太阳能电池以电连接和机械连接方式串联。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一超级电池和所述第二超级电池与所述叠盖的太阳能电池串的第一端部隔开，并且所述附加的硅太阳能电池附加至所述叠盖的太阳能电池串的第二端部，所述第二端部与所述第一端部相对。

15.根据权利要求12所述的方法，其中将所述第一超级电池与所述叠盖的太阳能电池串隔开包括在太阳能电池中在横交于所述叠盖的太阳能电池串的长轴的方向上进行第一激光切割。

16.根据权利要求15所述的方法，包括熔化保持附接到所述叠盖的太阳能电池串的切割太阳能电池的一部分和与其接合的所述太阳能电池之间的所述导电接合，以从所述叠盖的太阳能电池串中移除所述切割太阳能电池的所述部分。

17.根据权利要求15所述的方法，包括：

操作第一传送带以推进所述叠盖的太阳能电池串穿过所述第一传送带和第二共线布置的传送带之间的间隙上方，从而使所述叠盖的太阳能电池串由所述第一传送带和第二传送带支撑；以及

穿过定位于所述第一传送带和所述第二传送带之间的所述间隙的太阳能电池进行所述第一激光切割，将所述第一超级电池与所述叠盖的太阳能电池串隔开。

18.根据权利要求17所述的方法，其中在进行所述第一激光切割后，所述叠盖的太阳能电池串的所述剩余部分由所述第一传送带支撑，并且所述第一超级电池由所述第二传送带支撑，所述方法还包括操作所述第二传送带以增加所述第一超级电池与所述叠盖的太阳能电池串的所述剩余部分隔开的距离。

19.根据权利要求12所述的方法，其中将所述第一超级电池与所述叠盖的太阳能电池串隔开包括熔化两个相邻的太阳能电池之间的导电接合，从而将所述第一超级电池与所述叠盖的太阳能电池串隔开。

20.根据权利要求19所述的方法，包括在太阳能电池中在横交于所述第一超级电池的长轴的方向上进行第一激光切割，所述太阳能电池位于所述第一超级电池的端部处并且与其相邻的太阳能电池的前表面重叠，所述激光切割修除所述太阳能电池的一部分，从而使太阳能电池变窄。

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