[發明專利]包括導電帶的太陽能電池和模塊以及制造和使用該太陽能電池和模塊的方法

有效

• 申請號: 201480017410.5
• 申請日: 2014-03-05
• 公開（公告）號: CN105339451B
• 公開（公告）日: 2018-07-03
• 發明（設計）人: N·T·羅托;G·L·布魯伊姆;M·J·沃塔瓦;毛國平;M·K·內斯特加德;D·V·馬哈尼;T·A·斯托羅茲;D·薩爾尼科夫
• 申請（專利權）人: 3M創新有限公司
• 主分類號: C09J7/28
• 分類號: C09J7/28
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 陳長會

本公開的發明人認識到消除或減少太陽能電池和太陽能模塊的前表面和/或后表面上的銀膏和/或銀母線將有利地降低太陽能電池和/或太陽能模塊的總成本。本公開的發明人認識到通過利用包括導電金屬箔和非導電粘合劑的可焊接帶來替換銀母線可消除太陽能電池或太陽能模塊的前表面和后表面上的銀膏，或減少銀膏的量。

優先權申請的交叉引用

本申請要求提交于2013年3月22日的美國臨時申請61/804,359、提交于2013年10月20日的美國臨時申請61/893,251以及提交于2013年10月21日的美國臨時申請61/893,634的優先權。所有三個臨時申請以引用方式并入本文。

技術領域

本公開一般涉及電荷收集帶以及制造和使用電荷收集帶的方法。本公開一般還涉及包括電荷收集帶的晶硅太陽能電池和模塊，以及制造和使用這些電池和模塊的方法。

背景技術

可再生能源是來源于可補充的自然資源諸如陽光、風、雨、潮汐和地熱的能源。隨著技術的進步和全球人口的增長，對可再生能源的需求大幅提高。如今，盡管化石燃料提供了絕大部分的能量消耗，但這些燃料是不可再生的。對這些化石燃料的全球性依賴不僅帶來關于其耗盡的擔憂，還帶來對于燃燒這些燃料所致的排放相關聯的環境的擔憂。為此，世界各國一直都在倡導對大規模和小規模可再生能源的開發。

當今前景很好的能源資源之一為陽光。目前全世界有數百萬的家庭從太陽能發電獲得電力。對太陽能電力不斷增長的需求已伴隨著對能夠滿足這些應用的要求的裝置和材料的不斷增長的需求。太陽能電池和光伏模塊是太陽能發電的迅速增長的部分。

光伏模塊將太陽發射的能量轉變成電力。許多光伏模塊在正側(即，面向太陽)上具有透明材料(例如，一片玻璃)。陽光穿過透明材料并入射到太陽能電池上。陽光中的光子由太陽能電池中的一種或多種半導體材料(例如，多晶硅或單晶硅)吸收。當光子被吸收時，電子從它們的原子碰撞脫離，從而產生電位差。電子通過擴散從高電子集中區域(結的n型側)移動到低電子集中區域(結的p型側)，從而導致電流流過半導體材料。光伏模塊的后表面通常包括充當結的優異p型側的導電鋁材料(例如，焙燒漿料)。

圖1A、圖1B和圖1C中示意性地示出了一個示例性光伏電池。圖1A和圖1B分別是光伏電池100的頂部和底部示意圖。圖1C是在柵格線122之間截取并平行于柵格線122的光伏電池100的剖視圖。光伏電池100包括在半導體125的前主表面120上的母線110a以及在半導體125的后主表面130上的母線110b。母線110a和110b是將一個或多個太陽能電池收集的直流電傳導至太陽能逆變器的高導電金屬(通常為銀)的薄條，該太陽能逆變器將直流電轉變成可用的交流電。銀母線110a和110b是可焊接的。后主表面130也包括金屬化層或涂層135(通常為鋁)，其位于后主表面130的不包括母線110b的部分上。金屬化層或涂層135形成半導體結的p型側。

因為單個太陽能電池僅可產生有限量的電力，所以太陽能電池通常聚集在一起并作為光伏模塊出售。光伏模塊(也稱為太陽能模塊、光伏模塊、太陽能電池板或光伏電池板)是包括多個光伏電池的封裝的、連接的組件。圖2是在圖1A-圖1C中大體示出的類型的連接在一起的兩個光伏電池的示意性剖視圖。圖2的橫截面是沿一組對準的母線110a和110b的長度截取的。在圖2中，兩個直接相鄰的太陽能電池(第一太陽能電池150和第二太陽能電池155)由串接條帶160連接。串接條帶160的一部分(例如，端部)在第一太陽能電池150的前主表面120上直接焊接到母線110a。在本文中未示出的一些實施例中，串接條帶160直接焊接到第一太陽能電池150的前主表面120。串接條帶160的第二部分(例如，端部)在第二太陽能電池155的后主表面130上焊接到母線110b。因為后主表面130上的金屬化涂層135是不可焊接的，所以串接條帶160不可直接焊接到后主表面130。

銀是非常昂貴的。事實上，銀母線占c-Si太陽能電池的總材料成本的顯著百分比。減少太陽能模塊成本是近年來成本減少和太陽能相關技術革新領域的主要目標中的一個。