用于光电电池的电极、光电电池和光电模块转让专利
申请号 : CN200810215695.X
文献号 : CN101425546B
文献日 : 2010-12-01
发明人 : 利奥尼德·B·鲁宾 , 乔治·L·鲁宾
申请人 : 达伊4能量有限公司
摘要 :
本发明提供了一种用于接触光电元件的电传导性表面的电极，其包括：具有平坦表面的电绝缘光学透明膜；平坦表面上的粘合剂层；多个基本上平行的电传导性线，所述线位于所述膜的平坦表面的上方并且嵌入到粘合剂层中，粘合剂层的厚度小于嵌入到粘合剂层中的线的厚度，使得线的表面的一部分从粘合剂层突出；以及欧姆接触装置，其使得从粘合剂层突出的线的表面的部分与光电元件的电传导性表面欧姆接触。本发明还提供了一种光电系统，其包括：形成为封闭框架的终端棒，封闭框架具有开口区域；开口区域中的第一光电元件，第一光电元件具有第一电传导性表面；以及根据本发明的电极。
权利要求 :
1.一种用于接触光电元件的电传导性表面的电极，所述电极包括：
具有平坦表面的电绝缘光学透明膜；
所述平坦表面上的粘合剂层；
多个平行的电传导性线，所述线位于所述膜的所述平坦表面的上方并且嵌入到所述粘合剂层中，所述粘合剂层的厚度小于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的厚度，使得所述线的表面的一部分从所述粘合剂层突出；以及欧姆接触装置，所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触；
所述粘合剂层可工作为将所述膜粘合性固定到所述电传导性表面，而所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触。
2.如权利要求1所述的电极，其中所述欧姆接触装置包括从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分上的敷层，所述敷层包含具有低熔点的合金，可工作为将从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分焊接到所述光电元件的所述电传导性表面。
3.如权利要求1所述的电极，其中所述膜足够厚以被牵引并且支撑所述粘合剂层，并且其中所述膜足够薄以具有弹性。
4.如权利要求3所述的电极，其中所述膜的厚度在10微米到50微米之间。
5.如权利要求1所述的电极，其中嵌入到所述粘合剂层中的所述线平行于所述膜的纵轴而延伸。
6.如权利要求1所述的电极，其中嵌入到所述粘合剂层中的所述线垂直于所述膜的纵轴而延伸。
7.如权利要求1所述的电极，还包括第一终端棒，并且其中所述欧姆接触装置提供所述线与所述第一终端棒之间的欧姆接触。
8.如权利要求7所述的电极，其中所述第一终端棒包括第一和第二金属框架以及所述第一和第二金属框架之间的绝缘膜。
9.如权利要求7所述的电极，其中所述第一终端棒横向于嵌入到所述粘合剂层中的所述线而延伸。
10.如权利要求1所述的电极，还包括所述膜的所述平坦表面上的第一终端棒，所述第一终端棒具有平行于嵌入到所述粘合剂层中的所述线而延伸的纵向部分以及连接到所述纵向部分的多个间隔开的横向部分，所述横向部分被足够地间隔开以使得相应的光电元件可容纳于相邻横向部分之间，并且其中所述欧姆接触装置可工作为使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述横向部分欧姆接触。
11.如权利要求1所述的电极，还包括外部的多个平行的线，所述外部线垂直于嵌入到所述粘合剂层中的所述多个线而延伸以构成线网格。
12.如权利要求11所述的电极，其中所述外部线具有嵌入到所述粘合剂层中的部分。
13.如权利要求11所述的电极，还包括所述外部多个线上的第二欧姆接触装置，所述第二欧姆接触装置可工作为使得所述外部多个线与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触。
14.如权利要求13所述的电极，其中所述第一和第二欧姆接触装置中的至少一个欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述外部多个线之间的欧姆接触。
15.如权利要求14所述的电极，其中所述第二欧姆接触装置包括所述外部多个线上的第二敷层，所述敷层包含具有低熔点的合金，可工作为将所述外部多个线焊接到所述光电元件的所述电传导性表面。
16.如权利要求13所述的电极，还包括所述膜的所述平坦表面上的第一终端棒，所述第一终端棒形成为具有基座以及第一和第二自由腿的U形框架，所述第一欧姆接触装置使得嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述基座欧姆接触，且所述第二欧姆接触装置使得所述外部多个线的中的所述线与所述第一和第二自由腿中的至少一个自由腿欧姆接触。
17.如权利要求13所述的电极，还包括第一和第二终端棒，其中所述第一欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述第一终端棒之间的欧姆接触，且其中所述第二欧姆接触装置提供所述外部多个线与所述第二终端棒之间的欧姆接触。
18.如权利要求17所述的电极，其中所述第一和第二终端棒彼此电连接。
19.如权利要求17所述的电极，其中所述第一终端棒位于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的端，并且其中所述第二终端棒位于所述外部线的端。
20.如权利要求17所述的电极，其中所述第一和第二终端棒被设置在所述光电元件的外周界之外。
21.如权利要求17所述的电极，其中所述第一和第二终端棒被设置成彼此成一角度。
22.如权利要求13所述的电极，还包括成角度形成的终端棒，所述终端棒包括第一和第二终端棒部分，其中所述第一欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述第一终端棒部分之间的欧姆接触，并且其中所述第二欧姆接触装置提供所述外部多个线与所述第二终端棒部分之间的欧姆接触。
23.一种光电系统，包括：
形成为封闭框架的终端棒，所述封闭框架具有开口区域；
所述开口区域中的第一光电元件，所述第一光电元件具有第一电传导性表面；以及电极，包括：
具有平坦表面的电绝缘光学透明膜；
所述平坦表面上的粘合剂层；
多个平行的电传导性线，所述线位于所述膜的所述平坦表面的上方并且嵌入到所述粘合剂层中，所述粘合剂层的厚度小于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的厚度，使得所述线的表面的一部分从所述粘合剂层突出；以及第一欧姆接触装置，所述第一欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第一光电元件的所述第一电传导性表面欧姆接触并且与所述终端棒欧姆接触；
所述粘合剂层可工作为将所述膜粘合性固定到所述第一电传导性表面，而所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第一光电元件的所述第一电传导性表面欧姆接触并且与所述终端棒欧姆接触。
24.如权利要求23所述的系统，其中所述终端棒具有第二开口区域，并且还包括所述第二开口区域中的具有第二电传导性表面的第二光电元件，并且其中所述第一欧姆接触装置可工作为使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第二光电元件的所述第二电传导性表面欧姆接触。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种电极，其用于接触电传导性表面，具体而言用于接触作为光电电池或太阳电池的一部分的一个或多个光电(PV)元件。本发明进一步涉及用该电极生产的光电电池。
背景技术
使用光电技术产生电能已达到高标准。然而，PV电池和PV模块的生产仍相当复杂且昂贵。而且，使用具有大约17％的最大效率的PV模块的能量产生效率相当低。从经济学的观点来看，使用光电技术产生电功率仅在它被一些财力支持和/或资助的当前条件下可接受，例如被德国所谓的100000屋顶计划或美国加利福尼亚的类似计划所支持。这样，在光电技术领域，仍存在对降低生产成本和提高使用PV元件和PV模块的能量产生效率的苛刻要求。
一般使用的PV电池包括半导体元件，其具有在单晶硅或多晶硅、无定形硅和具有嵌入式p-n结的其它薄膜半导体的基础上的类型(n+n(或p)p+)的结。元件的一个表面通常覆盖有金属层，如铝或不锈钢，而另一个表面被提供有抗反射敷层。两个表面均与电极接触，该电极收集和带走所产生的电能。该结构被嵌入在诸如玻璃的透明保护层之间。
电极全部是使用丝网印刷技术生产的。然而，以这种方式生产的电极可具有高串联电阻。除此之外，当采用该技术时，需要昂贵的装置和设备用于生产并且成本降低受到限制。
US 4380 112 A(Little)公开了一种光电元件，其包括用于接触所述PV元件的表面的电极，所述电极包括电绝缘光学透明载体。电极的线被 嵌入在电绝缘光学透明载体中以使电极线在其一侧，即“内”侧被暴露。PV元件的完成是通过将透明膜内表面与网格部件一起静电结合到前面半导体元件的暴露面而实现的。
电绝缘、光学透明膜由玻璃制成，因此将线网格嵌入到膜中包含将该结构加压和加热到大约700℃(玻璃熔点)。金属线和半导体表面之间的永久接触由静电结合步骤形成，即被施加在玻璃+金属线+半导体夹层上，其被再次加热到高达700℃。
在制造电极和PV元件期间对结构的加热是复杂且麻烦的，因此生产成本是相对高的。而且，重复的加热步骤带来故障的危险和碎屑的产生。
EP 0807 980 A(Canon KK)和US5759291A(Inchinose等)公开了一种半导体元件(晶片)，其具有借助于传导性粘合剂而固定到元件表面的并联金属接触或电流收集线(电极)，传导性粒子被分散于所述粘合剂中。电极线平行设置在沿所述元件的边缘行进的连接导体之间。对于这种类型的电极，半导体表面和线之间的欧姆接触电阻是相对高的，这导致高能量损失和低效率，特别是在被集中的太阳辐射下。而且，这种PV电池的生产相当复杂。
根据专利US 5 084 107 A(Deguchi等)，类似的太阳电池和太阳电池阵列是公知的，其中金属电极线借助于粘合剂材料而粘附到光电元件的表面。在所述粘合剂中，传导性粒子被分散。同样对于该电极结构，生产成本以及线和元件表面之间的接触电阻相当高。
根据专利US 5 158 618 A(Rubin等)，一种电极结构是公知的，其中接触线按照使它们从聚合物块部分地突出的方式被嵌入透明聚合物块中。所述电极从一侧或两侧接触所述元件并被夹在诸如玻璃的透明保护层之间。由于电极线例如被配置为线圈，它们仅在线和PV元件表面之间点接触。这样，同样在此情况下，PV电池的串联电阻是相对高的。而且生产成本相对高，这是因为对这种类型的太阳电池和PV模块的自动生产是不可能的。
US 5 457 057 A描述了一种包括金属线的电流收集电极，所述金属线的至少一部分由导电浆来涂敷。。
一般使用的PV电池包括半导体元件，其具有在单晶硅或多晶硅、无定形硅和具有嵌入式p-n结的其它薄膜半导体的基础上的类型(n+n(或p)p+)的结。元件的一个表面通常覆盖有金属层，如铝或不锈钢，而另一个表面被提供有抗反射敷层。两个表面均与电极接触，该电极收集和带走所产生的电能。该结构被嵌入在诸如玻璃的透明保护层之间。
电极全部是使用丝网印刷技术生产的。然而，以这种方式生产的电极可具有高串联电阻。除此之外，当采用该技术时，需要昂贵的装置和设备用于生产并且成本降低受到限制。
US 4380 112 A(Little)公开了一种光电元件，其包括用于接触所述PV元件的表面的电极，所述电极包括电绝缘光学透明载体。电极的线被 嵌入在电绝缘光学透明载体中以使电极线在其一侧，即“内”侧被暴露。PV元件的完成是通过将透明膜内表面与网格部件一起静电结合到前面半导体元件的暴露面而实现的。
电绝缘、光学透明膜由玻璃制成，因此将线网格嵌入到膜中包含将该结构加压和加热到大约700℃(玻璃熔点)。金属线和半导体表面之间的永久接触由静电结合步骤形成，即被施加在玻璃+金属线+半导体夹层上，其被再次加热到高达700℃。
在制造电极和PV元件期间对结构的加热是复杂且麻烦的，因此生产成本是相对高的。而且，重复的加热步骤带来故障的危险和碎屑的产生。
EP 0807 980 A(Canon KK)和US5759291A(Inchinose等)公开了一种半导体元件(晶片)，其具有借助于传导性粘合剂而固定到元件表面的并联金属接触或电流收集线(电极)，传导性粒子被分散于所述粘合剂中。电极线平行设置在沿所述元件的边缘行进的连接导体之间。对于这种类型的电极，半导体表面和线之间的欧姆接触电阻是相对高的，这导致高能量损失和低效率，特别是在被集中的太阳辐射下。而且，这种PV电池的生产相当复杂。
根据专利US 5 084 107 A(Deguchi等)，类似的太阳电池和太阳电池阵列是公知的，其中金属电极线借助于粘合剂材料而粘附到光电元件的表面。在所述粘合剂中，传导性粒子被分散。同样对于该电极结构，生产成本以及线和元件表面之间的接触电阻相当高。
根据专利US 5 158 618 A(Rubin等)，一种电极结构是公知的，其中接触线按照使它们从聚合物块部分地突出的方式被嵌入透明聚合物块中。所述电极从一侧或两侧接触所述元件并被夹在诸如玻璃的透明保护层之间。由于电极线例如被配置为线圈，它们仅在线和PV元件表面之间点接触。这样，同样在此情况下，PV电池的串联电阻是相对高的。而且生产成本相对高，这是因为对这种类型的太阳电池和PV模块的自动生产是不可能的。
US 5 457 057 A描述了一种包括金属线的电流收集电极，所述金属线的至少一部分由导电浆来涂敷。。
发明内容
本发明提供一种电极，其以低生产成本实现电极和传导性表面之间，具体而言是电极和光电元件的表面或多个表面之间的较低接触电阻。
本发明提供一种PV电池，其通过使用这样的电极允许降低PV电池和PV模块的组合串联电阻和制造成本并提高其效率。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于接触光电元件的电传导性表面的电极，所述电极包括：具有平坦表面的电绝缘光学透明膜；所述平坦表面上的粘合剂层；多个平行的电传导性线，所述线位于所述膜的所述平坦表面的上方并且嵌入到所述粘合剂层中，所述粘合剂层的厚度小于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的厚度，使得所述线的表面的一部分从所述粘合剂层突出；以及欧姆接触装置，所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触；所述粘合剂层可工作为将所述膜粘合性固定到所述电传导性表面，而所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触。
优选地，所述欧姆接触装置包括从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分上的敷层，所述敷层包含具有低熔点的合金，可工作为将从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分焊接到所述光电元件的所述电传导性表面。
优选地，所述膜足够厚以被牵引并且支撑所述粘合剂层，所述膜足够薄以具有弹性。
优选地，所述膜的厚度在10微米到50微米之间。
优选地，嵌入到所述粘合剂层中的所述线平行于所述膜的纵轴而延伸。
优选地，嵌入到所述粘合剂层中的所述线垂直于所述膜的纵轴而延伸。
优选地，所述电极还包括第一终端棒，所述欧姆接触装置提供所述线与所述第一终端棒之间的欧姆接触。
优选地，所述第一终端棒包括第一和第二金属框架以及所述第一和第二金属框架之间的绝缘膜。
优选地，所述第一终端棒横向于嵌入到所述粘合剂层中的所述线而延伸。
优选地，所述电极还包括所述膜的所述平坦表面上的第一终端棒，所 述第一终端棒具有平行于嵌入到所述粘合剂层中的所述线而延伸的纵向部分以及连接到所述纵向部分的多个间隔开的横向部分，所述横向部分被足够地间隔开以使得相应的光电元件可容纳于相邻横向部分之间，并且其中所述欧姆接触装置可工作为使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述横向部分欧姆接触。
优选地，所述电极还包括外部的多个平行的线，所述外部线垂直于嵌入到所述粘合剂层中的所述多个线而延伸以构成线网格。
优选地，所述外部线具有嵌入到所述粘合剂层中的部分。
优选地，所述电极还包括所述外部多个线上的第二欧姆接触装置，所述第二欧姆接触装置可工作为使得所述外部多个线与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触。
优选地，所述第一和第二欧姆接触装置中的至少一个欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述外部多个线之间的欧姆接触。
优选地，所述第二欧姆接触装置包括所述外部多个线上的第二敷层，所述敷层包含具有低熔点的合金，可工作为将所述外部多个线焊接到所述光电元件的所述电传导性表面。
优选地，所述电极还包括所述膜的所述平坦表面上的第一终端棒，所述第一终端棒形成为具有基座以及第一和第二自由腿的U形框架，所述第一欧姆接触装置使得嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述基座欧姆接触，且所述第二欧姆接触装置使得所述外部多个线的中的所述线与所述第一和第二自由腿中的至少一个自由腿欧姆接触。
优选地，所述电极还包括第一和第二终端棒，其中所述第一欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述第一终端棒之间的欧姆接触，且其中所述第二欧姆接触装置提供所述外部多个线与所述第二终端棒之间的欧姆接触。
优选地，所述第一和第二终端棒彼此电连接。
优选地，所述第一终端棒位于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的端，并且其中所述第二终端棒位于所述外部线的端。
优选地，所述第一和第二终端棒被设置在所述光电元件的外周界之外。
优选地，所述第一和第二终端棒被设置成彼此成一角度。
优选地，所述电极还包括成角度形成的终端棒，所述终端棒包括第一和第二终端棒部分，其中所述第一欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述第一终端棒部分之间的欧姆接触，并且其中所述第二欧姆接触装置提供所述外部多个线与所述第二终端棒部分之间的欧姆接触。
根据本发明的另一方面，提供了一种光电系统，所述光电系统包括：形成为封闭框架的终端棒，所述封闭框架具有开口区域；所述开口区域中的第一光电元件，所述第一光电元件具有第一电传导性表面；以及电极。所述电极包括：具有平坦表面的电绝缘光学透明膜；所述平坦表面上的粘合剂层；多个平行的电传导性线，所述线位于所述膜的所述平坦表面的上方并且嵌入到所述粘合剂层中，所述粘合剂层的厚度小于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的厚度，使得所述线的表面的一部分从所述粘合剂层突出；以及第一欧姆接触装置，所述第一欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第一光电元件的所述第一电传导性表面欧姆接触并且与所述终端棒欧姆接触；所述粘合剂层可工作为将所述膜粘合性固定到所述第一电传导性表面，而所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第一光电元件的所述第一电传导性表面欧姆接触并且与所述终端棒欧姆接触。
优选地，所述终端棒具有第二开口区域，并且还包括所述第二开口区域中的具有第二电传导性表面的第二光电元件，并且其中所述第一欧姆接触装置可工作为使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第二光电元件的所述第二电传导性表面欧姆接触。
本发明提供一种PV电池，其通过使用这样的电极允许降低PV电池和PV模块的组合串联电阻和制造成本并提高其效率。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于接触光电元件的电传导性表面的电极，所述电极包括：具有平坦表面的电绝缘光学透明膜；所述平坦表面上的粘合剂层；多个平行的电传导性线，所述线位于所述膜的所述平坦表面的上方并且嵌入到所述粘合剂层中，所述粘合剂层的厚度小于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的厚度，使得所述线的表面的一部分从所述粘合剂层突出；以及欧姆接触装置，所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触；所述粘合剂层可工作为将所述膜粘合性固定到所述电传导性表面，而所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触。
优选地，所述欧姆接触装置包括从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分上的敷层，所述敷层包含具有低熔点的合金，可工作为将从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分焊接到所述光电元件的所述电传导性表面。
优选地，所述膜足够厚以被牵引并且支撑所述粘合剂层，所述膜足够薄以具有弹性。
优选地，所述膜的厚度在10微米到50微米之间。
优选地，嵌入到所述粘合剂层中的所述线平行于所述膜的纵轴而延伸。
优选地，嵌入到所述粘合剂层中的所述线垂直于所述膜的纵轴而延伸。
优选地，所述电极还包括第一终端棒，所述欧姆接触装置提供所述线与所述第一终端棒之间的欧姆接触。
优选地，所述第一终端棒包括第一和第二金属框架以及所述第一和第二金属框架之间的绝缘膜。
优选地，所述第一终端棒横向于嵌入到所述粘合剂层中的所述线而延伸。
优选地，所述电极还包括所述膜的所述平坦表面上的第一终端棒，所 述第一终端棒具有平行于嵌入到所述粘合剂层中的所述线而延伸的纵向部分以及连接到所述纵向部分的多个间隔开的横向部分，所述横向部分被足够地间隔开以使得相应的光电元件可容纳于相邻横向部分之间，并且其中所述欧姆接触装置可工作为使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述横向部分欧姆接触。
优选地，所述电极还包括外部的多个平行的线，所述外部线垂直于嵌入到所述粘合剂层中的所述多个线而延伸以构成线网格。
优选地，所述外部线具有嵌入到所述粘合剂层中的部分。
优选地，所述电极还包括所述外部多个线上的第二欧姆接触装置，所述第二欧姆接触装置可工作为使得所述外部多个线与所述光电元件的所述电传导性表面欧姆接触。
优选地，所述第一和第二欧姆接触装置中的至少一个欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述外部多个线之间的欧姆接触。
优选地，所述第二欧姆接触装置包括所述外部多个线上的第二敷层，所述敷层包含具有低熔点的合金，可工作为将所述外部多个线焊接到所述光电元件的所述电传导性表面。
优选地，所述电极还包括所述膜的所述平坦表面上的第一终端棒，所述第一终端棒形成为具有基座以及第一和第二自由腿的U形框架，所述第一欧姆接触装置使得嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述基座欧姆接触，且所述第二欧姆接触装置使得所述外部多个线的中的所述线与所述第一和第二自由腿中的至少一个自由腿欧姆接触。
优选地，所述电极还包括第一和第二终端棒，其中所述第一欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述第一终端棒之间的欧姆接触，且其中所述第二欧姆接触装置提供所述外部多个线与所述第二终端棒之间的欧姆接触。
优选地，所述第一和第二终端棒彼此电连接。
优选地，所述第一终端棒位于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的端，并且其中所述第二终端棒位于所述外部线的端。
优选地，所述第一和第二终端棒被设置在所述光电元件的外周界之外。
优选地，所述第一和第二终端棒被设置成彼此成一角度。
优选地，所述电极还包括成角度形成的终端棒，所述终端棒包括第一和第二终端棒部分，其中所述第一欧姆接触装置提供嵌入到所述粘合剂层中的所述线与所述第一终端棒部分之间的欧姆接触，并且其中所述第二欧姆接触装置提供所述外部多个线与所述第二终端棒部分之间的欧姆接触。
根据本发明的另一方面，提供了一种光电系统，所述光电系统包括：形成为封闭框架的终端棒，所述封闭框架具有开口区域；所述开口区域中的第一光电元件，所述第一光电元件具有第一电传导性表面；以及电极。所述电极包括：具有平坦表面的电绝缘光学透明膜；所述平坦表面上的粘合剂层；多个平行的电传导性线，所述线位于所述膜的所述平坦表面的上方并且嵌入到所述粘合剂层中，所述粘合剂层的厚度小于嵌入到所述粘合剂层中的所述线的厚度，使得所述线的表面的一部分从所述粘合剂层突出；以及第一欧姆接触装置，所述第一欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第一光电元件的所述第一电传导性表面欧姆接触并且与所述终端棒欧姆接触；所述粘合剂层可工作为将所述膜粘合性固定到所述第一电传导性表面，而所述欧姆接触装置使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第一光电元件的所述第一电传导性表面欧姆接触并且与所述终端棒欧姆接触。
优选地，所述终端棒具有第二开口区域，并且还包括所述第二开口区域中的具有第二电传导性表面的第二光电元件，并且其中所述第一欧姆接触装置可工作为使得从所述粘合剂层突出的所述线的表面的所述部分与所述第二光电元件的所述第二电传导性表面欧姆接触。
附图说明
以下通过附图中说明的实施例来详细说明本发明。
图1是在生产PV电池期间在加热和/或加压步骤之前的PV电池的示意等角局部视图；
图2是在生产PV电池期间在加热和/或加压步骤之后的PV电池的示意等角局部视图；
图3是接触线的网格的示意等角视图；
图4是用于生产膜型粘合剂光学透明电极的装置的示意等角视图；
图5A是用图4的装置生产的电极的视图；
图5B示出图5A的横截面A-A；
图5C是具有横向于图5A的线方向行进的线的电极条的视图；
图5D示出图5C的横截面A-A；
图6A示出具有线网格的电极条的视图；
图6B示出图6A的横截面B-B；
图6C示出图6A的横截面A-A；
图7以示意等角分解图示出在加热和加压之前的PV电池的基本元件；
图8是在加热和加压之前的PV电池的元件的第二实施例的示意等角分解图；
图9A是PV电池的第三实施例的视图；
图9B示出图9A的光电元件的横截面A-A；
图10A是以条形式设置的几个PV电池的视图，所述PV电池被并联连接于彼此；
图10B示出图10A的截面A-A；
图10C示出图10A的截面B-B；
图11A是处于条形式并具有形成网格的电极的几个PV电池的视图，所述PV电池被并联连接于彼此；
图11B示出图11A的截面A-A；
图12A示出以条形式设置的PV电池阵列的进一步实施例，其中PV电池被串联连接；
图12B示出图13A的截面A-A；
图13是具有以网格形式设置的电极线的电极条的进一步实施例的视图，其中PV电池亦被串联连接于彼此；
图14A是分别具有用于形成一个PV电池的单电极部分的无端电极的视图；
图14B示出图12A的截面A-A；
图15A是以条形式串联设置的PV电池阵列的视图；
图15B示出图15A的截面A-A；
图15C示出图15A的截面B-B；
图16A示出以条形式串联设置的几个PV电池的进一步实施例；
图16B示出图16A的截面A-A；
图16C示出图16A的截面B-B；
图17是具有串联连接的PV电池的PV模块的元件的示意分解图；
图18示出类似于图17中所示的PV模块的进一步实施例；并且
图19示出类似于图17中所示的PV模块的进一步实施例。
图1是在生产PV电池期间在加热和/或加压步骤之前的PV电池的示意等角局部视图；
图2是在生产PV电池期间在加热和/或加压步骤之后的PV电池的示意等角局部视图；
图3是接触线的网格的示意等角视图；
图4是用于生产膜型粘合剂光学透明电极的装置的示意等角视图；
图5A是用图4的装置生产的电极的视图；
图5B示出图5A的横截面A-A；
图5C是具有横向于图5A的线方向行进的线的电极条的视图；
图5D示出图5C的横截面A-A；
图6A示出具有线网格的电极条的视图；
图6B示出图6A的横截面B-B；
图6C示出图6A的横截面A-A；
图7以示意等角分解图示出在加热和加压之前的PV电池的基本元件；
图8是在加热和加压之前的PV电池的元件的第二实施例的示意等角分解图；
图9A是PV电池的第三实施例的视图；
图9B示出图9A的光电元件的横截面A-A；
图10A是以条形式设置的几个PV电池的视图，所述PV电池被并联连接于彼此；
图10B示出图10A的截面A-A；
图10C示出图10A的截面B-B；
图11A是处于条形式并具有形成网格的电极的几个PV电池的视图，所述PV电池被并联连接于彼此；
图11B示出图11A的截面A-A；
图12A示出以条形式设置的PV电池阵列的进一步实施例，其中PV电池被串联连接；
图12B示出图13A的截面A-A；
图13是具有以网格形式设置的电极线的电极条的进一步实施例的视图，其中PV电池亦被串联连接于彼此；
图14A是分别具有用于形成一个PV电池的单电极部分的无端电极的视图；
图14B示出图12A的截面A-A；
图15A是以条形式串联设置的PV电池阵列的视图；
图15B示出图15A的截面A-A；
图15C示出图15A的截面B-B；
图16A示出以条形式串联设置的几个PV电池的进一步实施例；
图16B示出图16A的截面A-A；
图16C示出图16A的截面B-B；
图17是具有串联连接的PV电池的PV模块的元件的示意分解图；
图18示出类似于图17中所示的PV模块的进一步实施例；并且
图19示出类似于图17中所示的PV模块的进一步实施例。
具体实施方式
图1示出半导体结构S，例如硅(n+n(或p)p+)，其上表面(总是关于图中的描述)被覆盖有抗反射、透明、电传导性敷层4，如例如氧化铟锡(ITO)。元件S亦可由薄膜PV元件构成。元件S的下表面被敷有金属敷层(例如铝)或可替换地敷有抗反射、透明、电传导性敷层4。元件S和上部敷层4与金属敷层(未示出)或第二下部ITO敷层4一起形成一个单元，以下被称为晶片3。晶片3的两个表面与金属线1接触，该金属线被敷有由具有低熔点的合金构成的敷层2。线1可被完全敷有合金敷层2或在面对待被接触的表面的侧或多侧上仅被部分涂敷。在以下，经涂敷的线被称为第一多个线5’。它们与晶片3的表面或多个表面直接接触。
图2示出在加压和加热到高达120之后的图1的设置。合金敷层2的材料已略微软化并湿化敷层4，并且与所述敷层和线5’处于欧姆接触。相同情况涉及元件S的下侧不被提供有抗反射、透明、电传导性敷层4而是提供有金属敷层的情况。线5’的距离不需要是均匀的，即平行的线5’可以以两个或多个线5’的多数来设置而具有线和多个线之间的不同距离。
线的横截面形式和尺寸被选择成使通过线的电电流收集、线中的电流密度、PV电池的串联电阻和线5’所遮蔽的晶片区域的尺寸最优。如图1和2中所示，不同的横截面形式可被选择用于线5’，例如圆形、矩形、三角形等。当然，分别对于特定的PV电池或PV模块的线5’，仅一个横截面形式被选择。
图3示出第一多个线5’和第二多个线5”的线网格6，其中第一和第二多个线5’、5”通常相互垂直。线5”至少在面对线5’的表面上亦被覆盖有合金敷层2。然而，如果第一多个线5’上的合金材料的量对于交叉点处两个多数的线的安全机械和电连接是足够的，则第二多个线5”上的合金敷层可被省略。至于线5”的距离和横截面形式和面积的选择，将应用针对线5’的设置和尺寸相同的考虑。当然，对于线5”，可选择与线5’不同的横截面形式和尺寸。
图4示出用于生产膜型粘合剂光学透明电极的装置的示意图。一开始，经合金涂敷的线5’被缠绕在几个滚轮(roll)7上，其数量等于PV电池的宽度除以第一多个平行行进线5’之间的所需距离。例如，在PV电池的宽度为100mm且线之间的距离为4mm时，需要26个滚轮7。滚轮7被紧固在轴8上，使得有可能形成线5’的平行线，它们行进通过框架9中的对应开口。框架9中的开口之间的距离由平行线5’之间所要求的距离来确定。框架9中的开口的尺寸和形式必须对应于线5’的横截面区域的尺寸和形式。
平行线5’被设置在聚合物膜10上，该膜从鼓12供应。面对线5’的膜10的表面被敷有透明粘合剂11。其上放置线5’的膜10的总宽度超过一个或一个阵列的几个晶片3的宽度，使得在膜10的每侧上，1.5到2cm的区域仍没有线5’(图5A)。膜10由鼓12引导于可旋转滚筒(roller)13的表面上并被鼓15牵引，其同时牵引线5’。线5’借助于设置在可旋转滚筒13之上的另一个滚筒14而压在膜10上。同时，膜10由滚筒13和14加热，使得粘合剂11软化，线5’浸入粘合剂11中并在冷却之后保持被固定于膜10并嵌入在粘合剂11中。推荐聚合物膜的相对侧应由粘合剂材料打底以允许保护层之间的进一步PV电池封装。
图5A和5B详细示出该过程的结果，也就是透明电极16。沿聚合物膜10延伸的线5’被嵌入在粘合剂11中并被压到膜10上。线5’的表面的一部分从粘合剂11的表面突出。在图5B中，在左边和右边，线5’的其它可能横截面形式被再次描述。
类似于图4的生产装置可被用于生产聚合物膜10，其具有横向于膜10的初始方向而设置的嵌入的线5’(图5C、5D)。聚合物膜10的宽度因此必须对应于PV电池或PV模块的所需长度。在第一多个线5’被嵌入在膜10之后，它可被切成横向于膜10的初始延伸的段。
线5’和/或5”的距离不需要是均匀的，即平行线5’和/或5”可以以两 个或多个线的组来设置，同时具有不同的每个组中的线之间的距离和这样的组的数量。
图6A示出电极16，其包括透明聚合物膜10以及第一和第二多个线5’和/或5”的线网格。仅有被更接近地放置于聚合物膜10放置的线5”浸入粘合剂11中(亦见图6B和6C)。接触到晶片3的表面或若干表面的上部线5’不浸入，至少不完全浸入粘合剂11中(在生产这种类型的电极16的过程中，滚轮7承载线网格6，而不使用框架9(图4))。在此时，线5’、5”已可被焊接在一起。然而，通常这是在组装电极16和晶片3时进行的。
对于聚合物膜10，各种各样的材料可被使用：材料必须具有高延展性、好的绝缘特性、光学透明度和热稳定性，抗收缩性并具有好的粘合能力。这样的材料的实例是、人造丝、醋酸纤维素、氟树脂、聚砜、环氧树脂和聚酰胺树脂。待使用的适合材料亦是透明聚合物膜Mylar。待优选使用的材料是基于含氟聚合物的那些；例如聚氟乙烯膜Tedlar和改性ETFE含氟聚合物树脂Tefzel。这些材料不仅用在光电产业中，而且亦用于一般目的和用于层压目的的电工产品。
具有从大约90-110℃的软化温度范围并具有对预先打底的聚合物膜和晶片2的表面的好的粘合的各种各样的材料适用于粘合剂11。优选材料是丙烯酸粘合剂材料、橡胶粘合剂材料、硅粘合剂材料和聚乙烯醚粘合剂材料以及环氧粘合剂材料。待最优选使用的材料是例如由HI-SHEETINDUSTRIES，LTD供给的乙烯-醋酸乙烯酯和由Dupont供给的那些：68080聚甲基丙烯酸甲酯、68040甲基丙烯酸共聚物、68070甲基丙烯酸共聚物。
粘合剂层11必须足够厚以提供对电极与晶片3的可靠连接。然而，粘合剂层的厚度不应超过线5’的厚度，从而使线5’的部分从粘合剂11突出，该部分被敷有合金2并且不浸入粘合剂11中，其可在以后形成与晶片3的电传导性表面的直接欧姆接触(图5A、5D、6B、6C)。
聚合物膜10必须足够厚以使当附着线5’、5”时在施加粘合剂11并且它在压力和热下被牵引时它足够稳定。同时，它应当尽可能薄以实现高弹性和透明度以便于光通过它。优选地，聚合物膜10的厚度范围在10和50m之间。如前所述，优选的是聚合物膜的相对侧被用粘合剂材料打底。
在图5和6中，示出了聚合物膜10具有粘合剂11和线5’(或具有线5’、5”的网格6)，其中合金敷层2从粘合剂11的表面突出，从而形成连 续或无端的膜型光学透明粘合剂电极16。
本发明的电极16可适用于生产PV电池和PV模块。因此，需要不同类型的金属杆或棒和连接以从电极16收集电流并进一步传输它。因此明智的是通过几滴胶或通过短暂的局部加热将金属杆或棒附着于电极16，由此将金属杆或棒结合或固定于电极16的粘合剂11。必须以以下方式设计金属棒之间的距离和不同类型的连接：使晶片3之间有足够的空间，从而使当在组装晶片3和电极16期间它们在高达160℃加热下热膨胀时它们将不直接电接触到构造元件。
图7示出在借助于加压和加热来组装之前PV电池的展开描述。电极16分别设置在晶片3以上和以下。在电极16的线5’的纵向延伸的横向方向上，在晶片3的两个相对侧设置了第一终端棒20和第二终端棒22，其分别在其上侧和下侧被提供有由具有低熔点的电传导性合金构成的敷层21。上部电极16的线5’从晶片3的右边界一直延伸到第二终端棒22的左边缘。相反，下部电极16的线5’从晶片3的右边缘延伸到第一终端棒20的右边缘。在加热和加压之后，上部电极16的线5’处于与左边的第二终端棒22的欧姆接触，而下部电极16的线5’处于与终端棒20的下侧和晶片3的下侧的欧姆接触。
具有低熔点的电传导性合金2、21可通过普通焊料或在不同金属，如Ag、Bi、Cd、Ga、In、Pb、Sn、Ti等的基础上专门开发的那些来表示。亦有可能使用由具有金属和合金粒子的有机粘合剂组成的导电材料组成。
图8示出类似结构，但具有成角度形成的终端棒20、22和具有以网格6的形式设置的线5’、5”的电极16。在加压和加热之后，下部电极16的网格6处于与右边的第一成角度形成的终端棒20和晶片3的下侧的欧姆接触，而上部电极16的网格6处于与第二成角度形成的终端棒22和晶片3的上侧的欧姆接触。
图9A和9B示出PV电池，其中终端棒以三层层压框架17的形式配置，在该框架的窗口中容纳了对应的晶片3。线5’在框架17的两个相对侧之间行进，作为加热和加压的结果，它们被焊接到所述侧上。
如在图9B中更详细描述的，框架17包括两个金属框架18，其间设置了优选为双侧的粘合剂绝缘膜19。分别在两个框架18的外侧，传导性合金敷层21被应用。当线5’上的材料量对于框架17和线5’之间的可靠欧姆接触足够时，该敷层可被省略。在此情况下，推荐涂锡于框架17。
该实施例亦适合于与网格形式的电极16一起使用，其中第二多个线5”(未示出)与第一多个线5’垂直并且处于与图9中所述的框架17的对应侧的欧姆接触。
以下实施例说明借助于以无端条形式生产的本发明的电极16，PV电池阵列如何串联和彼此并联连接以构成PV模块。
图10A、10B和10C示出无端电极16，该电极具有梳状终端棒23，其在线5’外部的纵向棒24，在无端电极16的纵向延伸的方向上与它们平行。纵向棒24与横向行进的横向棒25(梳子的“齿”)整体连接，它们分别从一个或另一个方向突出到晶片3之间的空间中。
如图10B中所示，(图10A的横截面A-A)，左横向棒25的上表面被提供有绝缘膜19，而在下表面应用了由电传导性合金构成的敷层21。对于右横向棒25，绝缘膜19被淀积在下表面上并且由传导性合金构成的敷层21被淀积在上表面上。
图10C示出图10A的横截面B-B。
在被示出于图10A、10B和10C的实施例中，以那种方式设置的PV电池彼此并联连接，这是因为相应的左横向棒25被电连接到晶片3的下侧而相应的右横向棒25被与位于其右侧上的晶片3的上侧电连接。
图11A和11B示出这样的实施例，其中类似于图9A和9B的PV电池并联连接以三层框架17的形式配置，该框架从串联设置的金属框架18的无端阵列和设置在这些框架18之间的绝缘聚合物膜19层压。在框架18的外侧，在低温下熔化的传导性敷层21被淀积。该敷层21处于与电极16的线5’和5”的欧姆接触。
在该实施例中，晶片3被放置在框架17的“窗口”内并且PV电池借助于上部和下部电极16而彼此并联连接。
图12A和12B示出几个PV电池的串联连接。在与具有周期性中断的线5’的电极16的纵向延伸的横向方向上行进的横向棒25分别在其上侧和下侧上被提供有敷层21。因此，上部电极16的线5’提供横向棒25的上侧和设置在其右侧上的晶片3的上侧之间的欧姆接触，而下部电极16的线5’提供每个横向棒25的下侧和设置在其左侧上的晶片3的下侧之间的欧姆接触。
图13示出无端电极16，其中PV电池的串联连接借助于U形金属终端棒26来实现。在纵向方向上行进的终端棒的棒24与线5”欧姆接触， 并且在与电极16的横向方向上行进的其横向棒25与线5’欧姆接触。晶片3被放置在U形金属终端棒26的空间内和上部和下部电极16之间。
晶片3与线5’的连接类似于图12B中所示。
图14A和14B示出如可被用于如图12A和12B中所述的PV电池串联连接并类似地用于图13的设置的电极16。线5’的每个都被穿孔29中断，其分别包括仅一个线5’或几个线5’。当然，当穿孔29仅中断一个线5’时，与几个相邻线被穿孔的情况相比，电极16的坚固性仍较好。在后者的情况下，推荐将一条透明粘合剂聚合物膜(未示出)在与电极16的纵向延伸的横向方向上应用于电极16的打孔部分上。
类似地，在图13的实施例中，在纵向方向上行进的终端棒24亦可与线5’一起被中断。这样，分别在晶片3的上侧和下侧，可使用相同的电极16，其相对于彼此仅偏移一个宽度，该宽度是横向棒25和接下来的晶片3的边缘之间的距离的宽度。
用于带走电能的基本上不同构造的连接参照图15到19来描述，
依照图15设置的基本元件是层压的三层双框架27，其包括两个金属框架(优选为铜箔)28和在这些框架之间提供的绝缘膜19。在双框架27的中心棒中并且与其平行，提供了台阶。所述台阶的高度对应于金属箔的厚度，即大约0.2到0.3mm(图15A、15B和15C)。如从图15B看到的，金属框架28被叠放在相对于彼此而偏移的位置中，即金属框架28的左上部被设置在左相邻框架28的右下部。在相邻双框架27的两个叠放的金属框架28之间提供的绝缘膜19在其端处在向上或向下的方向上弯曲并且一直延伸到框架27构造的表面。晶片3被放置在框架27的“窗口”内。上部和下部打孔电极16的线5’处于与晶片3的表面以及每个框架窗口的相应左和右棒的欧姆接触。线5”被与线5’和框架的相应上和下棒电连接。如果有必要，与线5’接触的金属框架28的表面被敷有具有低熔点的合金敷层21或者仅被涂锡。
这样，有可能串联互连任何数量的PV电池的阵列。
图16A、16B和16C示出类似但基本上简化的构造，其中非打孔电极16对应于图5C和5D中所示。在此情况下，使用具有台阶的纵向棒32。这些纵向棒32象如图15B和15C中所述的框架28那样被排列。
图17以表示整个阵列的展开描述示出两个叠放的金属框架28，其具有中部的台阶并且被设置在相对于彼此而偏移的位置中。该设置的特殊特 点在于横向棒31横跨在相应的右下窗口上，所述棒31与金属框架28整体连接。在该实施例中，棒31接管本发明的下部电极16的线5’的功能，即在完成的PV电池中，它们处于与位于它们以上的晶片3的相应下表面的欧姆接触。
为了完成串联连接PV电池的无端阵列，在其末端提供了简单框架30，其中在阵列左端提供的简单框架30亦被提供有棒31。
该构造通过具有电极网格6的上部电极16来完成，其线5’被打孔，并且在加热和加压之后与晶片3的上表面以及框架28和30连接。下部电极16具有在纵向方向上行进的穿孔线5”部分或线5”区(field)，所述线部分或线区在所完成的PV电池中与棒31和框架30连接。在此，它们接管线5”的功能，即仅与晶片3的下表面间接连接的线的功能。
图18示出类似于图17的实施例，其差别在于不是下部电极16而是被施加了粘合剂11的透明聚合物膜10被提供。
最后，在图19中，类似于图17和18的实施例被示出。上部电极16具有不中断的网格6。为了使电极6的线5’可在完成PV电池的串联连接之后被打孔，在框架28的左棒和中心棒中以及上部和下部框架30的左棒和右棒中提供了缝隙33。该缝隙33平行于台阶。这些缝隙33允许上部电极16的线5’在组装PV模块之后被整个切割。缝隙33的宽度以以下方式考虑：在打孔之后线5’保持永久中断并且彼此隔离。
本专利申请是国际申请日为2003年8月21日、国家申请号为03820175.5的发明名称为“用于光电电池的电极、光电电池和光电模块”的专利申请的分案申请。
图2示出在加压和加热到高达120之后的图1的设置。合金敷层2的材料已略微软化并湿化敷层4，并且与所述敷层和线5’处于欧姆接触。相同情况涉及元件S的下侧不被提供有抗反射、透明、电传导性敷层4而是提供有金属敷层的情况。线5’的距离不需要是均匀的，即平行的线5’可以以两个或多个线5’的多数来设置而具有线和多个线之间的不同距离。
线的横截面形式和尺寸被选择成使通过线的电电流收集、线中的电流密度、PV电池的串联电阻和线5’所遮蔽的晶片区域的尺寸最优。如图1和2中所示，不同的横截面形式可被选择用于线5’，例如圆形、矩形、三角形等。当然，分别对于特定的PV电池或PV模块的线5’，仅一个横截面形式被选择。
图3示出第一多个线5’和第二多个线5”的线网格6，其中第一和第二多个线5’、5”通常相互垂直。线5”至少在面对线5’的表面上亦被覆盖有合金敷层2。然而，如果第一多个线5’上的合金材料的量对于交叉点处两个多数的线的安全机械和电连接是足够的，则第二多个线5”上的合金敷层可被省略。至于线5”的距离和横截面形式和面积的选择，将应用针对线5’的设置和尺寸相同的考虑。当然，对于线5”，可选择与线5’不同的横截面形式和尺寸。
图4示出用于生产膜型粘合剂光学透明电极的装置的示意图。一开始，经合金涂敷的线5’被缠绕在几个滚轮(roll)7上，其数量等于PV电池的宽度除以第一多个平行行进线5’之间的所需距离。例如，在PV电池的宽度为100mm且线之间的距离为4mm时，需要26个滚轮7。滚轮7被紧固在轴8上，使得有可能形成线5’的平行线，它们行进通过框架9中的对应开口。框架9中的开口之间的距离由平行线5’之间所要求的距离来确定。框架9中的开口的尺寸和形式必须对应于线5’的横截面区域的尺寸和形式。
平行线5’被设置在聚合物膜10上，该膜从鼓12供应。面对线5’的膜10的表面被敷有透明粘合剂11。其上放置线5’的膜10的总宽度超过一个或一个阵列的几个晶片3的宽度，使得在膜10的每侧上，1.5到2cm的区域仍没有线5’(图5A)。膜10由鼓12引导于可旋转滚筒(roller)13的表面上并被鼓15牵引，其同时牵引线5’。线5’借助于设置在可旋转滚筒13之上的另一个滚筒14而压在膜10上。同时，膜10由滚筒13和14加热，使得粘合剂11软化，线5’浸入粘合剂11中并在冷却之后保持被固定于膜10并嵌入在粘合剂11中。推荐聚合物膜的相对侧应由粘合剂材料打底以允许保护层之间的进一步PV电池封装。
图5A和5B详细示出该过程的结果，也就是透明电极16。沿聚合物膜10延伸的线5’被嵌入在粘合剂11中并被压到膜10上。线5’的表面的一部分从粘合剂11的表面突出。在图5B中，在左边和右边，线5’的其它可能横截面形式被再次描述。
类似于图4的生产装置可被用于生产聚合物膜10，其具有横向于膜10的初始方向而设置的嵌入的线5’(图5C、5D)。聚合物膜10的宽度因此必须对应于PV电池或PV模块的所需长度。在第一多个线5’被嵌入在膜10之后，它可被切成横向于膜10的初始延伸的段。
线5’和/或5”的距离不需要是均匀的，即平行线5’和/或5”可以以两 个或多个线的组来设置，同时具有不同的每个组中的线之间的距离和这样的组的数量。
图6A示出电极16，其包括透明聚合物膜10以及第一和第二多个线5’和/或5”的线网格。仅有被更接近地放置于聚合物膜10放置的线5”浸入粘合剂11中(亦见图6B和6C)。接触到晶片3的表面或若干表面的上部线5’不浸入，至少不完全浸入粘合剂11中(在生产这种类型的电极16的过程中，滚轮7承载线网格6，而不使用框架9(图4))。在此时，线5’、5”已可被焊接在一起。然而，通常这是在组装电极16和晶片3时进行的。
对于聚合物膜10，各种各样的材料可被使用：材料必须具有高延展性、好的绝缘特性、光学透明度和热稳定性，抗收缩性并具有好的粘合能力。这样的材料的实例是、人造丝、醋酸纤维素、氟树脂、聚砜、环氧树脂和聚酰胺树脂。待使用的适合材料亦是透明聚合物膜Mylar。待优选使用的材料是基于含氟聚合物的那些；例如聚氟乙烯膜Tedlar和改性ETFE含氟聚合物树脂Tefzel。这些材料不仅用在光电产业中，而且亦用于一般目的和用于层压目的的电工产品。
具有从大约90-110℃的软化温度范围并具有对预先打底的聚合物膜和晶片2的表面的好的粘合的各种各样的材料适用于粘合剂11。优选材料是丙烯酸粘合剂材料、橡胶粘合剂材料、硅粘合剂材料和聚乙烯醚粘合剂材料以及环氧粘合剂材料。待最优选使用的材料是例如由HI-SHEETINDUSTRIES，LTD供给的乙烯-醋酸乙烯酯和由Dupont供给的那些：68080聚甲基丙烯酸甲酯、68040甲基丙烯酸共聚物、68070甲基丙烯酸共聚物。
粘合剂层11必须足够厚以提供对电极与晶片3的可靠连接。然而，粘合剂层的厚度不应超过线5’的厚度，从而使线5’的部分从粘合剂11突出，该部分被敷有合金2并且不浸入粘合剂11中，其可在以后形成与晶片3的电传导性表面的直接欧姆接触(图5A、5D、6B、6C)。
聚合物膜10必须足够厚以使当附着线5’、5”时在施加粘合剂11并且它在压力和热下被牵引时它足够稳定。同时，它应当尽可能薄以实现高弹性和透明度以便于光通过它。优选地，聚合物膜10的厚度范围在10和50m之间。如前所述，优选的是聚合物膜的相对侧被用粘合剂材料打底。
在图5和6中，示出了聚合物膜10具有粘合剂11和线5’(或具有线5’、5”的网格6)，其中合金敷层2从粘合剂11的表面突出，从而形成连 续或无端的膜型光学透明粘合剂电极16。
本发明的电极16可适用于生产PV电池和PV模块。因此，需要不同类型的金属杆或棒和连接以从电极16收集电流并进一步传输它。因此明智的是通过几滴胶或通过短暂的局部加热将金属杆或棒附着于电极16，由此将金属杆或棒结合或固定于电极16的粘合剂11。必须以以下方式设计金属棒之间的距离和不同类型的连接：使晶片3之间有足够的空间，从而使当在组装晶片3和电极16期间它们在高达160℃加热下热膨胀时它们将不直接电接触到构造元件。
图7示出在借助于加压和加热来组装之前PV电池的展开描述。电极16分别设置在晶片3以上和以下。在电极16的线5’的纵向延伸的横向方向上，在晶片3的两个相对侧设置了第一终端棒20和第二终端棒22，其分别在其上侧和下侧被提供有由具有低熔点的电传导性合金构成的敷层21。上部电极16的线5’从晶片3的右边界一直延伸到第二终端棒22的左边缘。相反，下部电极16的线5’从晶片3的右边缘延伸到第一终端棒20的右边缘。在加热和加压之后，上部电极16的线5’处于与左边的第二终端棒22的欧姆接触，而下部电极16的线5’处于与终端棒20的下侧和晶片3的下侧的欧姆接触。
具有低熔点的电传导性合金2、21可通过普通焊料或在不同金属，如Ag、Bi、Cd、Ga、In、Pb、Sn、Ti等的基础上专门开发的那些来表示。亦有可能使用由具有金属和合金粒子的有机粘合剂组成的导电材料组成。
图8示出类似结构，但具有成角度形成的终端棒20、22和具有以网格6的形式设置的线5’、5”的电极16。在加压和加热之后，下部电极16的网格6处于与右边的第一成角度形成的终端棒20和晶片3的下侧的欧姆接触，而上部电极16的网格6处于与第二成角度形成的终端棒22和晶片3的上侧的欧姆接触。
图9A和9B示出PV电池，其中终端棒以三层层压框架17的形式配置，在该框架的窗口中容纳了对应的晶片3。线5’在框架17的两个相对侧之间行进，作为加热和加压的结果，它们被焊接到所述侧上。
如在图9B中更详细描述的，框架17包括两个金属框架18，其间设置了优选为双侧的粘合剂绝缘膜19。分别在两个框架18的外侧，传导性合金敷层21被应用。当线5’上的材料量对于框架17和线5’之间的可靠欧姆接触足够时，该敷层可被省略。在此情况下，推荐涂锡于框架17。
该实施例亦适合于与网格形式的电极16一起使用，其中第二多个线5”(未示出)与第一多个线5’垂直并且处于与图9中所述的框架17的对应侧的欧姆接触。
以下实施例说明借助于以无端条形式生产的本发明的电极16，PV电池阵列如何串联和彼此并联连接以构成PV模块。
图10A、10B和10C示出无端电极16，该电极具有梳状终端棒23，其在线5’外部的纵向棒24，在无端电极16的纵向延伸的方向上与它们平行。纵向棒24与横向行进的横向棒25(梳子的“齿”)整体连接，它们分别从一个或另一个方向突出到晶片3之间的空间中。
如图10B中所示，(图10A的横截面A-A)，左横向棒25的上表面被提供有绝缘膜19，而在下表面应用了由电传导性合金构成的敷层21。对于右横向棒25，绝缘膜19被淀积在下表面上并且由传导性合金构成的敷层21被淀积在上表面上。
图10C示出图10A的横截面B-B。
在被示出于图10A、10B和10C的实施例中，以那种方式设置的PV电池彼此并联连接，这是因为相应的左横向棒25被电连接到晶片3的下侧而相应的右横向棒25被与位于其右侧上的晶片3的上侧电连接。
图11A和11B示出这样的实施例，其中类似于图9A和9B的PV电池并联连接以三层框架17的形式配置，该框架从串联设置的金属框架18的无端阵列和设置在这些框架18之间的绝缘聚合物膜19层压。在框架18的外侧，在低温下熔化的传导性敷层21被淀积。该敷层21处于与电极16的线5’和5”的欧姆接触。
在该实施例中，晶片3被放置在框架17的“窗口”内并且PV电池借助于上部和下部电极16而彼此并联连接。
图12A和12B示出几个PV电池的串联连接。在与具有周期性中断的线5’的电极16的纵向延伸的横向方向上行进的横向棒25分别在其上侧和下侧上被提供有敷层21。因此，上部电极16的线5’提供横向棒25的上侧和设置在其右侧上的晶片3的上侧之间的欧姆接触，而下部电极16的线5’提供每个横向棒25的下侧和设置在其左侧上的晶片3的下侧之间的欧姆接触。
图13示出无端电极16，其中PV电池的串联连接借助于U形金属终端棒26来实现。在纵向方向上行进的终端棒的棒24与线5”欧姆接触， 并且在与电极16的横向方向上行进的其横向棒25与线5’欧姆接触。晶片3被放置在U形金属终端棒26的空间内和上部和下部电极16之间。
晶片3与线5’的连接类似于图12B中所示。
图14A和14B示出如可被用于如图12A和12B中所述的PV电池串联连接并类似地用于图13的设置的电极16。线5’的每个都被穿孔29中断，其分别包括仅一个线5’或几个线5’。当然，当穿孔29仅中断一个线5’时，与几个相邻线被穿孔的情况相比，电极16的坚固性仍较好。在后者的情况下，推荐将一条透明粘合剂聚合物膜(未示出)在与电极16的纵向延伸的横向方向上应用于电极16的打孔部分上。
类似地，在图13的实施例中，在纵向方向上行进的终端棒24亦可与线5’一起被中断。这样，分别在晶片3的上侧和下侧，可使用相同的电极16，其相对于彼此仅偏移一个宽度，该宽度是横向棒25和接下来的晶片3的边缘之间的距离的宽度。
用于带走电能的基本上不同构造的连接参照图15到19来描述，
依照图15设置的基本元件是层压的三层双框架27，其包括两个金属框架(优选为铜箔)28和在这些框架之间提供的绝缘膜19。在双框架27的中心棒中并且与其平行，提供了台阶。所述台阶的高度对应于金属箔的厚度，即大约0.2到0.3mm(图15A、15B和15C)。如从图15B看到的，金属框架28被叠放在相对于彼此而偏移的位置中，即金属框架28的左上部被设置在左相邻框架28的右下部。在相邻双框架27的两个叠放的金属框架28之间提供的绝缘膜19在其端处在向上或向下的方向上弯曲并且一直延伸到框架27构造的表面。晶片3被放置在框架27的“窗口”内。上部和下部打孔电极16的线5’处于与晶片3的表面以及每个框架窗口的相应左和右棒的欧姆接触。线5”被与线5’和框架的相应上和下棒电连接。如果有必要，与线5’接触的金属框架28的表面被敷有具有低熔点的合金敷层21或者仅被涂锡。
这样，有可能串联互连任何数量的PV电池的阵列。
图16A、16B和16C示出类似但基本上简化的构造，其中非打孔电极16对应于图5C和5D中所示。在此情况下，使用具有台阶的纵向棒32。这些纵向棒32象如图15B和15C中所述的框架28那样被排列。
图17以表示整个阵列的展开描述示出两个叠放的金属框架28，其具有中部的台阶并且被设置在相对于彼此而偏移的位置中。该设置的特殊特 点在于横向棒31横跨在相应的右下窗口上，所述棒31与金属框架28整体连接。在该实施例中，棒31接管本发明的下部电极16的线5’的功能，即在完成的PV电池中，它们处于与位于它们以上的晶片3的相应下表面的欧姆接触。
为了完成串联连接PV电池的无端阵列，在其末端提供了简单框架30，其中在阵列左端提供的简单框架30亦被提供有棒31。
该构造通过具有电极网格6的上部电极16来完成，其线5’被打孔，并且在加热和加压之后与晶片3的上表面以及框架28和30连接。下部电极16具有在纵向方向上行进的穿孔线5”部分或线5”区(field)，所述线部分或线区在所完成的PV电池中与棒31和框架30连接。在此，它们接管线5”的功能，即仅与晶片3的下表面间接连接的线的功能。
图18示出类似于图17的实施例，其差别在于不是下部电极16而是被施加了粘合剂11的透明聚合物膜10被提供。
最后，在图19中，类似于图17和18的实施例被示出。上部电极16具有不中断的网格6。为了使电极6的线5’可在完成PV电池的串联连接之后被打孔，在框架28的左棒和中心棒中以及上部和下部框架30的左棒和右棒中提供了缝隙33。该缝隙33平行于台阶。这些缝隙33允许上部电极16的线5’在组装PV模块之后被整个切割。缝隙33的宽度以以下方式考虑：在打孔之后线5’保持永久中断并且彼此隔离。
本专利申请是国际申请日为2003年8月21日、国家申请号为03820175.5的发明名称为“用于光电电池的电极、光电电池和光电模块”的专利申请的分案申请。