[發明專利]大規模連接的單個太陽能電池

在審

• 申請號: 201880053221.1
• 申請日: 2018-06-15
• 公開（公告）號: CN111052400A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 金英華;理查德·D·奧姆斯特德
• 申請（專利權）人: 攀高維度材料公司
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/05;H02S20/30;H02S30/20
• 代理公司: 中國商標專利事務所有限公司 11234
• 代理人: 曾海艷

在一些示例中，組件包括至少一個立式支撐件；多個固定到至少一個立式支撐件的太陽能電池板，多個太陽能電池板中的每一個電池板包括一個或多個基底；多個太陽能電池板固定到多個太陽能電池板的一個或多個基底上，從而在相鄰太陽能電池板之間限定多個連續的間隔，其中，間隔允許空氣、水和陽光穿過太陽能電池板，其中、多個太陽能電池板中的每一個電池板包括一個或多個太陽能電池單位；并且其中，太陽能電池單位容納在一種或多種密封劑中，以保護太陽能單位免受水和氧分子、大氣污染物、污垢、煙塵和強化學物質中的一種或多種的腐蝕，或免受機械磨損、沖擊、紫外線和溫度的損害；以及多個電導體，其將太陽能電池彼此互連以形成電路。

本申請要求享受2017年6月16日提交的第62/521,037號；2017年9月19日提交的62/560,524；2017年10月12日提交的62/571,714號；2017年11月17日提交的62/587,887號；2017年12月7日提交的62/595,830號；2017年12月13日提交的62/598,270號；2018年1月19日提交的第62/619,510號的美國臨時專利申請的權益。這些申請中的每一個的全部內容都被引用并結合到本發明中。

技術領域

在一些示例中，本公開涉及由多種單獨封裝的太陽能電池組成的組件，其單個電池在不同濕度、溫度和紫外輻射的環境條件下是穩定的，并且單個電池彼此間隔隔開。

概述

本發明旨在公開由多種單獨封裝的太陽能電池組成的組件，其單個電池在不同環境條件下保持穩定且單個電池之間彼此間隔開；以及制造和使用其的方法。在一些示例中，公開了二維陣列的許多被封裝的太陽能電池單元(SCU)，其被封裝到太陽能電池膠囊(SCC)中，該太陽能電池膠囊由水分子和氧分子無法滲透的材料制備而成，該材料力學韌性好且耐沖擊，光學上透明，且對環境無害。太陽能電池膠囊(SCC)封裝了諸如鈣鈦礦太陽能電池單元、硅晶片太陽能電池單元或任何其他適當構造的太陽能電池單元(SCU)，以便為SCU提供強大的保護，使其免受潛在的來自水、氧分子、大氣污染物、污垢、煙塵和強化學物質的腐蝕，或是由于機械磨蝕，沖擊和紫外光而產生的傷害。

SCC的一部分或整個表面在陽光照射下可以是光學透明的。為簡潔起見，將構建在維持相鄰SCU之間的規定距離的支撐結構上的電氣互連的SCC陣列的系統或組件簡稱為大規模連接太陽能電池或MCSC。在終端應用中，可以選擇SCU的尺寸以使其與MCSC的其他參數適配。例如，如果單個太陽能電池采用硅晶片，則根據所選的具體晶片尺寸，SCU的標稱寬度將為5英寸或6英寸。對于其他太陽能電池技術，SCU的尺寸可由其他因素決定，如為確保有效和持久封裝的最優尺寸。例如，新的鈣鈦礦太陽能電池可能對水分(濕度)、氧氣和溫度極為敏感。一旦鈣鈦礦電池的任何部分有損壞，都會迅速擴展到整個電池區域，從而破壞整個電池。因此，優選的方法是限制每個單個電池的尺寸，從而使得將損壞限制在單個電池上，而不擴展到整個模塊。在SCC內部封裝小的鈣鈦礦SCU，例如，僅一厘米或兩厘米寬或更小，可大大提高封裝的有效性。封裝相對較大的(例如，一米或更大)、力學上脆弱的剛性鈣鈦礦太陽能電池片是極其困難且昂貴的。使用MCSC，可以輕松安全地封裝小塊的鈣鈦礦SCU。

SCC之間的間隔可以由終端使用規格確定。在硅晶片太陽能模塊中，可將硅晶片盡可能地靠近彼此放置，以使每單位面積的總功率最大化，并使用最少數量的其他材料，例如EVA密封劑，玻璃蓋和框架材料。這種晶片的緊密堆積也減小了產生給定量的電能所需的占地面積或屋上表面積。

通過有有意地將SCC彼此間隔開來而犧牲區域功率效率，可以在某些終端應用中提供明顯的優勢。這樣的示例應用之一是制造柔性太陽能電池板。SCC彼此間隔開安裝在，例如片狀或卷狀的柔性基底上，形成的組件提供了可以與具有曲率的表面相適應的柔性太陽能電池板。這樣的組件可以放置在許多表面的上，例如公交車頂部、戶外帳篷上、遠足者/士兵的背包外、彎曲的屋頂和建筑物的穹頂上。這些僅是柔性太陽能模塊使用的一些示例，而不是對本發明的限制。