[发明专利]在太阳能电池上形成抗应力增强的前金属接触件

说明书

提供光伏(PV)电池(200)的系统和方法，该PV电池(200)具有缓冲层(260,411,412)以缓解前金属接触件(220)和薄膜PV层(230)之间的应力影响。该缓冲层由非导电材料制成并且具有多个通孔(420)，所述多个通孔(420)填充有导电材料(430)以提供汇流条与PV层之间的电连续性。该缓冲层可以由柔性材料制成，优选具有与基板相匹配的刚性的柔性材料。因此，该缓冲层可以有效地保护PV层免受由于与前金属接触件的实体接触而造成的物理损伤。

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年10月20日提交的美国申请No.14/918,043的优先权。该在先申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开主要涉及光伏装置领域，并且更具体地涉及光伏装置上的接触件金属化领域。

背景技术

太阳能电池或光伏(PV)电池是通过光伏效应将光能直接转换成电的电气装置。太阳能电池产生的能量为化石燃料提供了可再生、环保和易于获得的替代品。通常，太阳能电池利用p-n结形式的半导体材料进行能量转换。将金属层铺设在半导体材料的表面，以例如通过与铺设在提取电极顶部的金属线(或在此称为“前金属接触件”)接触而将产生的电压和电流传导至用于电力存储或运输的外部电路。在典型的配置中，PV电池的前金属层包括散布在PV电池的前表面上的多个分立电极和连接到所有分立电极用于从其收集电流的引出电极。太阳能电池阵列可以互连并组装成太阳能模块或太阳能面板以聚集由各个太阳能电池产生的电流。

随着便携式电子装置的日益普及，对柔性太阳能模块的需求已经急剧增加，因为它们可以容易地集成到电子装置中。由于这些电子装置施加的尺寸和重量限制，提供高效率和高柔性的小体积太阳能模块是优选的。已经证实，在已经开发的大量PV材料中单晶太阳能电池具有出色的转换效率。

不幸的是，单晶材料本质上是脆性的并且倾向于在应力下断裂或者产生缺陷。传统上，设置在PV电池顶部的前金属接触件通常由比晶体PV层刚性更强的金属条(或金属线或带)制成。即使非常低的应力也会在晶体层上引起微裂纹和其他缺陷。不期望的应力可能源于层叠损伤、材料失配(例如，热膨胀系数(CTE)失配)、外力、弯曲等。PV层中的缺陷可能导致热点并且最终导致PV电池效率降低。例如，具有柔性基板的太阳能电池例如在太阳能模块的制造、组装或安装过程中受到外部压力时容易弯曲或变形。当变形时，晶体PV层受到来自金属条的应力影响并且容易受到物理损伤。

图1示出根据现有技术的PV装置100沿着电池的引出电极的截面。PV装置100包括封装层110、前金属接触件120、前金属层125、PV层130、后金属层140和基板(或载体层)150。封装层110是PV装置100的顶部表面并且用于当PV电池在使用时接收光束。前金属层125、PV层、后金属层140和基板150总称为PV电池。前金属层125对应于PV电池的引出电极(或称为“汇流条”)。例如，前金属层125通过电镀形成。前金属接触件设置在前金属层125的顶部并且由主要由Cu构成的金属条制成。

根据传统的前接触件金属化方法，前金属接触件与PV电池直接接触。PV层被制造成晶体薄膜结构并且比金属接触件刚性小。PV电池和前金属接触件之间的材料刚性的失配倾向于导致PV层130中的缺陷或其他损伤，尤其是在引出电极下面的区域，这是因为其尺寸大于分立电极。

发明内容

因此，提供能够保护光伏层免受由于通过前接触件金属化施加的应力而造成的物理损伤的晶体太阳能模块将是有利的。