使用异质结太阳能电池的双面光伏模块的制作方法

本公开一般涉及太阳能面板的制造。具体而言，本公开涉及使用异质结太阳能电池的双面光伏模块的制造。

背景技术：

化石燃料对于环境的负面影响以及其上升的成本已导致迫切需要更清洁、更廉价的替代能源。在不同形式的替代能源中，太阳能电力由于其清洁性和广泛的可用性而被看好。

太阳能电池通过利用光伏效应将光转换成电。存在几种基本的太阳能电池结构，包括单p-n结、p-i-n/n-i-p和多结。典型的单p-n结结构包含p型掺杂层和n型掺杂层。具有单p-n结的太阳能电池可以是同质结太阳能电池或异质结太阳能电池。如果p掺杂层和n掺杂层均由类似的材料(带隙相同的材料)制成，那么太阳能电池被称为同质结太阳能电池。相反，异质结太阳能电池包括至少两个具有不同带隙的材料层。p-i-n/n-i-p结构包含p型掺杂层、n型掺杂层和夹在p层与n层之间的本征(未掺杂)半导体层(i层)。多结结构包含相互堆叠的具有不同带隙的多个单结结构。

在太阳能电池中，光在产生载流子的p-n结附近被吸收。载流子扩散到p-n结中并且通过内置的电场分开，由此产生跨器件和外部电路的电流。确定太阳能电池质量的重要指标是其能量转换效率，该能量转换效率被定义为(从吸收光到电能)转换的电力与当太阳能电池与电路连接时所收集的电力之间的比率。

对于同质结太阳能电池，由于悬空键(dangling bond)的存在而导致的电池表面上的少数载流子再组合可明显降低太阳能电池效率；因此，需要良好的表面钝化工艺。此外，通过掺杂剂扩散形成的相对 较厚、重度掺杂的发射极层可大大减少对于短波长光的吸收。相比之下，异质结太阳能电池(诸如Si异质结(SHJ)太阳能电池)是有利的。图1给出示出示例性SHJ太阳能电池(现有技术)的示图。SHJ太阳能电池100包括前栅格电极(grid electrode)102、重度掺杂非晶硅(a-Si)发射极层104、本征a-Si层106、结晶-Si基板108和背栅极110。图1中的箭头表示入射太阳光。由于在a-Si层106与晶体硅(c-Si)层108之间存在固有带隙偏移，因此，可以使用a-Si层106，通过创建少数载流子的势垒来减少表面再组合速度。a-Si层106还通过修复现有的Si悬空键来钝化结晶硅层108的表面。并且，重度掺杂a-Si发射极层104的厚度可比同质结太阳能电池的厚度薄得多。因此，SHJ太阳能电池可以提供更高的效率，以及更高的开路电压(V_oc)和更大的短路电流(J_sc)。

为了实现更高的效率，需要改进太阳能电池结构。此外，由于在实践中太阳能电池被互连、组装和封装在一起以形成太阳能面板，因此，同样重要的是设计能够从其太阳能电池提取尽可能多电力的太阳能面板。

技术实现要素：

本发明的一个实施例提供一种双面太阳能面板。双面太阳能面板包括：太阳能面板的第一面上的第一透明盖子；太阳能面板的第二面上的第二透明盖子；夹在第一盖子与第二盖子之间的多个太阳能电池；和用于输出通过太阳能面板产生的电力的一个或更多个引线。引线位于太阳能面板的边缘上，且不遮蔽太阳能面板的第一面和第二面。各太阳能电池包含：光伏结构；光伏结构的第一面上的第一金属栅格，该第一金属栅格允许太阳能电池从光伏结构的第一面吸收光；和光伏结构的第二面上的第二金属栅格，该第二金属栅格允许太阳能电池从光伏结构的第二面吸收光。

在本实施例的一个变体中，太阳能电池是包含位于光伏结构的第一面上的第一透明导电氧化物层和位于光伏结构的第二面上的第二透 明导电氧化物层的双面异质结太阳能电池。

在另一变体中，第一和第二透明导电氧化物层具有不同的厚度。第一透明导电氧化物层的厚度被配置为用于通过光伏结构吸收大致直射白光，并且第二透明导电氧化物层的厚度被配置为用于通过光伏结构吸收大致散射或扩散光。

在本实施例的一个变体中，第一和第二金属栅格具有不同的指线间距。

在本实施例的一个变体中，第一金属栅格包含位于太阳能电池的第一面上的边缘处的第一边缘母线，并且第二金属栅格包含位于太阳能电池的第二面上的相对边缘处的第二边缘母线。

在另一变体中，两个相邻太阳能电池以如下方式被布置：一个太阳能电池的第一面上的第一边缘母线直接接触另一个太阳能电池的第二面上的第二边缘母线，由此有利于两个相邻太阳能电池之间的串联连接。

在本实施例的一个变体中，第一和第二金属栅格的母线被光捕获膜覆盖。

在本实施例的一个变体中，第二盖子上的不被太阳能电池覆盖的区域被光捕获膜覆盖。

在本实施例的一个变体中，太阳能面板是无框架的。

在本实施例的一个变体中，太阳能面板还包含多个最大功率点跟踪器件。各最大功率点跟踪器件与各太阳能电池或太阳能电池组耦合。

在本实施例的一个变体中，第一盖子包含玻璃，并且第二盖子包含玻璃或聚合物。

附图说明

图1给出示出示例性SHJ太阳能电池(现有技术)的示图。

图2给出示出根据本发明的实施例的示例性双面隧穿结太阳能电池的示图。

图3A给出示出具有双母线(busbar)的示例性常规金属栅格图 案的示图。

图3B给出示出具有单个中心母线的示例性金属栅格图案的示图。

图3C给出示出具有单个边缘母线的示例性金属栅格图案的示图。

图4给出示出常规太阳能面板的后面的示图。

图5给出示出根据本发明的实施例的示例性双面太阳能面板的后面的示图。

图6A给出示出具有单个边缘母线配置的串联连接的太阳能电池的线串的断面图的示图。

图6B给出示出具有单个边缘母线配置的串联连接的太阳能电池的线串的断面图的示图。

图6C给出示出具有单个边缘母线配置的串联连接的太阳能电池的线串的断面图的示图。

图7给出示出根据本发明的实施例的示例性双面太阳能面板的后面的示图。

图8给出示出根据本发明的实施例的示例性双面太阳能面板的后面的示图。

图9给出示出根据本发明的实施例的双面太阳能面板的制造过程的流程图。

在附图中，类似的附图标记指的是相同的附图元素。

具体实施方式

进行以下的描述，以使得本领域技术人员能够理解和利用实施例，并且，这些描述是在具体的应用及其需要的背景下提供的。本领域技术人员容易想到公开的实施例的各种变体，并且，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，这里限定的一般原理可被应用于其它实施例和应用。因此，本发明不限于所示的实施例，而是符合与这里公开的原理和特征一致的最宽范围。

概述

本发明的实施例提供被优化以用于双面操作的太阳能面板。具体而言，太阳能面板包含透明玻璃前盖子和透明玻璃或聚合物后盖子。可包含双面异质结太阳能电池的互连的异质结太阳能电池被夹在两个盖子之间。太阳能面板的布线被仔细设计以减少或最小化面板的后面上的遮蔽效应(shading effect)。例如，作为使用附接于面板的后面处的接合盒(junction box)的替代，耦合太阳能电池的线串和通常包括在接合盒中的部件的电气布线被放置在面板的边缘上，或者接线盒在不遮蔽任何太阳能电池的情况下被附接到面板的后面。为了增加由太阳能电池吸收的光量，光捕获膜被施加到面板上的不被电池覆盖的位置上以及母线/片带(tabbing ribbon)的顶表面上。进行其它的努力以进一步减少串联电阻，诸如使用具有单个母线配置的太阳能电池以及以叠瓦状(shingled)图案布置这种太阳能电池。

在本公开中，术语“面向太阳面”和“前面”指的是太阳能电池接收太阳光直射的面。术语“背离太阳光直射的面”和“后面”指的是太阳能电池的与面向太阳面相反的面。但是，这些术语不应解释为意味着太阳光在后面上不被吸收。这里描述的太阳能电池和太阳能面板可在前面和后面上接收光。太阳能电池可从其后面吸收散射太阳光，特别是当太阳能面板从平坦表面升起时，诸如在太阳能发电场环境中。在某些情况下，诸如被放置在沙漠环境中，双面太阳能面板可被垂直安装，以不仅吸收两面的光，而且防止灰尘颗粒的积聚。在又一种情况下，诸如被放置在大雪环境中，双面太阳能面板可以平坦倾斜配置被安装并且能够显著防止面向太阳面上的雪积聚，原因是，后面仍吸收散射光，从而使得面板充分加热以熔化面向太阳面上的雪。

双面异质结太阳能电池

已经表明，双面异质结太阳能电池可提供优异的性能，原因是，太阳能电池基极层的两个表面上的内置的异质结场使表面钝化，由此防止前结和后结上的再组合。并且，某些异质结太阳能电池还包括可在不损害载流子收集效率的情况下有效地钝化基极层的表面的量子隧穿势垒(QTB)层，由此进一步提高太阳能电池性能。

图2给出示出根据本发明的实施例的示例性双面隧穿结太阳能电池的示图。双面隧穿结太阳能电池200包含基极层202、覆盖基极层202的两个表面并且钝化表面缺陷状态的量子隧穿势垒(QTB)层204和206、形成前发射极208的前面掺杂a-Si层、形成BSF层210的后面掺杂a-Si层、前透明导电氧化物(TCO)层212、后TCO层214、前金属栅格216和后金属栅格218。注意，还能够在太阳能电池的后面上具有发射极层且在前面上具有前表面场(FSF)层。并且，基极层202可包含外延生长结晶Si(c-Si)薄膜或者可以为c-Si晶片。可在发明人Jiunn Benjamin Heng、Chentao Yu、Zheng Xu和Jianming Fu在2010年11月12日提交的名称为“Solar Cell with Oxide Tunneling Junctions”的美国专利No.8686283(律师案件No.SSP10-1002US)中找到关于双面隧穿结太阳能电池200的细节(包括制造方法)，在这里通过引用并入该申请所公开的全部内容。

一般地，在太阳能电池的表面上使用金属接触件，诸如金属栅格216和218，以收集由太阳能电池产生的电流。金属栅格一般包含两种类型的金属线：指线(finger)和母线(busbar)。指线是通常以基本上彼此相等的间距平行铺设以收集由太阳能电池产生的电流的细金属线。母线是与所有指线耦合以聚集所有收集电流并且有利于与外部引线(诸如金属片)耦合的较粗金属条带。注意，指线的布局图案不限于平行线。可以使用环、“蛇形”布局图案和其它的图案以减少金属栅格的剥离的机会。

在一些实施例中，金属栅格216和218可以以各种栅格图案被布置，包括但是不限于：具有双母线的常规栅格图案、单个中心母线栅格图案和单个边缘母线栅格图案。图3A给出示出具有双母线的示例性常规金属栅格图案的示图。图3B给出示出具有单个中心母线的示例性金属栅格图案的示图。图3C给出示出具有单个边缘母线的示例性金属栅格图案的示图。注意，在图3A～3C中，指线在任一端以环状图案形成，并在两者之间具有“蛇形”图案，以减少开放端或断点的数量。其它栅格图案也是可能的。在一个实施例中，在图3C所示的 单个边缘母线配置中，太阳能电池的前表面和后表面上的母线位于相对的边缘上。

设计金属栅格的一个关键考虑是与较宽间隔栅格有关的增加的电阻损失与由表面的金属覆盖所导致的增加的反射和遮蔽效应之间的平衡。在大多数太阳能电池中，太阳能电池的面向太阳面上的金属栅格以优化光吸收的方式被设计。另一方面，背离太阳面上的金属栅格可出于最小化串联电阻的目的被优化。这些不同的优化考虑可导致前面和后面金属栅格具有不同的指线间距。在本发明的一些实施例中，在太阳能电池的后面上的指线间距比在太阳能电池的前面上的指线间距要更小。双面隧穿结太阳能电池的前结和后结的存在意味着这些太阳能电池是固有双面的。使用金属栅格(诸如图2所示的金属栅格218)作为后面电极能够有效地使更多的光被从这种太阳能电池的后面收集。具体而言，栅格线之间的间距使得光能够从其后面进入太阳能电池。当后面电极是金属栅格而不是常规的金属板电极时，即使太阳能电池被放在具有不透明后面盖子的太阳能面板中，也可以观察到光产生电流的增加。这是由于，穿过太阳能电池的光通过后面金属栅格被不透明(常常是白色的)后面盖子(也称为后板)反射回太阳能电池中。

除了设计前后金属栅格以优化双面太阳能电池的性能以外，还可调整前后TCO层的厚度以使光吸收最大化。例如，太阳能电池的前面一般接收直射太阳光(可被视为白光)；由此，希望设计前面TCO层以优化白光的吸收。前面TCO层具有约100～1200nm的厚度。在一个实施例中，前面TCO层为约700nm厚。太阳能电池的后面可主要接收具有更多的短波长成分的散射或扩散光。因此，希望设置后面TCO层以优化对于具有较短波长的光的吸收(即，对较长波长光具有较高透明度的TCO)。在一些实施例中，与前面TCO层相比，后面TCO层的厚度被降低，以优化短波长吸收。例如，后面TCO层可为400nm厚。注意，较薄的后面TCO层可导致电阻增加，这可以通过使用较窄的栅格线(gridline)间距来补偿。

双面太阳能面板

双面隧穿结太阳能电池由于其能够从后面吸收光而提供优异的性能。如果这些电池被放在双面面板(即具有透明或半透明后盖子的面板中)以允许散射光通过后盖子进入太阳能电池的后面，那么这种后面光吸收可产生更多的能量。与常规的单面面板相比，这种双面面板可导致性能增加2～12％。在多云或低照度的日子里，性能提高会更明显，原因是双面面板可更有效地收集扩散光。虽然简单地将常规的单面面板的不透明后板变为透明后板可提高面板的性能，但可以做更多以进一步提高双面面板的总体效率。

一种优化双面面板的性能的方式是尽可能地降低后面遮蔽(backside shading)。由于双面面板被设计为从两个面吸收光，因此，对于后面的一个或更多个电池的遮蔽或部分遮蔽可导致整个面板的电流输出减少。并且，由于后遮蔽电池会被非遮蔽电池施加反向偏压，因此串联连接的电池之间的不匹配的电流也会在面板上产生热斑。

为了使后面遮蔽最小化，在本发明的一个实施例中，常规上位于面板的后面上的接线盒被去除。图4给出示出常规的太阳能面板的后面的示图。在图4中，太阳能面板400包括一对端框架402和404、一对侧框架406和408、接线盒410和不透明后板420。框架402～408包围封装于前后盖子内的太阳能电池并且向其提供支撑。接线盒410提供太阳能面板400与其它太阳能面板之间的连接。另外，接线盒410可以包含有利于太阳能面板400的操作的其它电路部件(诸如旁路二极管)。但是，由于接线盒阻挡从面板的后面进入的光，因此该布置将导致双面面板的后面遮蔽。并且，连接不同面板的接线盒的布线也可导致后面遮蔽。

为了使后面遮蔽最小化，在一些实施例中，双面太阳能面板可具有安装于面板的边缘上或面板的后面上的较小轮廓的接线盒，该接线盒不对太阳能电池产生任何遮蔽，并且沿面板的边缘框架且在面板的边缘框架内部铺设用于面板间连接的布线。并且，常规的铝(Al)基框架常在太阳能面板的边缘处部分地覆盖电池的后面，或者可将阴影 投射到电池的后面上。为了防止这种由Al框架(诸如图4所示的端部框架402和404、侧框架406和408)导致的后面遮蔽，双面面板可以是无框架的，其中前后盖子共同提供整个面板的物理支撑。在一个实施例中，使用夹具来安装不对太阳能电池产生任何遮蔽的无框架双面面板。在另一个实施例中，也可使用不向太阳能电池的前或后引入任何遮蔽和阴影的定制设计的框架来支撑双面面板。

图5给出示出根据本发明的实施例的示例性双面太阳能面板的后面的示图。在图5中，太阳能面板500包括夹在前面盖子与后面盖子之间的多个太阳能电池(诸如电池502、504、506和508)。注意，图5仅示出了后面盖子510。太阳能电池可包含双面隧穿结太阳能电池。在一些实施例中，后面盖子510由玻璃制成。

玻璃后面盖子不仅有利于来自电池的后面的光吸收，而且还确保充分地阻挡湿气。对于基于异质结太阳能电池的面板来说，湿气隔离是重要的，原因是大多数异质结太阳能电池包含一个或更多个TCO层，该一个或更多个TCO层用作抗反射涂层(ARC)和用于收集载流子的电极。许多TCO材料(诸如ZnO或Al:ZnO)具有湿气敏感性，并且在暴露于湿气时会损失其材料性能。例如，ZnO膜在长时间暴露于湿气时会变得粗糙或多孔。不同的材料(诸如氧化铟锡(ITO))虽然在暴露于湿气时遭受较小的劣化这个方面优于ZnO，但在暴露于热和湿气时其仍会遭受一定程度的劣化。多孔TCO膜允许湿气到达太阳能电池结，由此使太阳能电池性能急剧劣化。与在常规的单面太阳能面板中作为后面盖子(或后板)的聚氟乙烯(PVF)或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜相比，玻璃后面盖子提供优异的湿气阻挡能力，从而显著提高双面面板的可靠性。为了防止湿气从玻璃盖边缘侵入，在一些实施例中，可沿双面面板的边缘施加诸如丁基(butyl)密封剂的耐湿密封剂。除了玻璃以外，还能够使用透明聚合物材料以制作提供轻重量双面面板的后面盖子510。

在图5所示的例子中，太阳能电池被串联连接。具体而言，使用金属片(诸如金属片512和514)将太阳能电池的各行串联连接成线 串，这些金属片将太阳能电池502的后面连接到太阳能电池504的前面。这种金属片通常被焊接到太阳能电池的母线上。在图5所示的例子中，太阳能电池具有常规的双母线配置。在线串的端部，片线串联连接相邻的行的端部处的电池。例如，片线(tabbing wire)516串联连接面板500中的太阳能电池的第一行和第二行处的最右边的电池。如图5所示，串联连接在整个面板呈之字型(zigzag)，直到最后的太阳能电池(太阳能电池508)被连接。附加引线然后被附接到第一电池和最后电池(分别为电池502和508)的未连接片上，由此提供面板500的正输出和负输出。例如，引线522与施加到太阳能电池502的前面的金属片连接，并且，引线524与施加到太阳能电池508的后面的金属片连接。为了防止遮蔽(前面或后面)，引线522和524沿面板500的边缘被放置。在一些实施例中，使用塑料或橡胶护套来缠绕引线522和524，以提供电气绝缘。在图5中所示的例子中，引线522和524的端部置于太阳能面板500的左边缘的中间。也可以将这些端部置于太阳能面板500的左边缘的上下端，只要这种布置不导致遮蔽。在另一个实施例中，引线522和524沿着边缘被夹在前后玻璃盖子之间，并且通过钻过后玻璃盖子的孔离开以使得能够在不产生任何遮蔽的情况下在面板的后表面上安装接线盒。在又一个实施例中，引线522和524可沿着边缘被夹在前后玻璃盖子之间，并且通过玻璃盖子的边缘离开以使得能够在不产生任何遮蔽的情况下在面板边缘上安装接线盒。

并且，从图5可以看出，太阳能面板500不再具有框架。这种无框架设计防止由常规的Al基框架所导致的任何遮蔽，特别是对于面板的后面的遮蔽。为了支撑太阳能面板，可以在面板的边缘处(例如，区域532和534)(在这里没有电池)施加特别设计的夹具。除了使用夹具以支撑无框架太阳能面板以外，也可以在行、列或电池之间产生空的空间以插入支撑结构。在一些实施例中，可以使用被定制设计以防止太阳能电池的任何前遮蔽或后遮蔽的框架来支撑双面面板。

为了进一步增加光吸收，可以向诸如区域542和544的太阳能面 板500上的无电池区域以及与母线重叠的区域施加光捕获膜(LCF)。向不被电池覆盖或者被不透明材料遮蔽的区域施加LCF在双面面板中是重要的。与具有不透明(常常为白色)后面盖子从而反射来自这些非覆盖区域的光的单面面板不同，双面面板具有透明后面盖子，这导致光穿过该非覆盖区域。通过向这些非覆盖区域和遮蔽区域施加LCF，可以收集更多的光。在一些实施例中，LCF具有调制的折射率，这些折射率导致希望的波长范围(例如，用于典型的太阳能电池的可见光范围)中的光在膜内被捕获、反射到一旁(reflected sideways)并且最终被太阳能电池捕获。在一些实施例中，LCF可包含厚度小于200μm的带纹理的聚合物膜。注意，聚合物膜的带纹理的表面可确保入射到这种表面的光被反射到一旁并且被太阳能电池捕获。

除了将LCF施加到太阳能面板上的非覆盖区域和遮蔽区域上以外，也可以将LCF施加到母线上以减少被金属层反射的光的量。具体而言，当光入射到被LCF覆盖的母线，与被向上反射(如裸金属母线的情况一样)不同的是，光将在膜内被捕获、被反射到一旁并且最终被太阳能电池捕获。在替代性实施例中，母线自身可包含带纹理的表面，使得入射到母线上的入射光将被反射到一旁以被太阳能电池捕获。换句话说，母线自身变为光捕获母线。可使用包括但不限于机械研磨、蚀刻和激光表面纹理化的各种方法来纹理化母线。表面纹理的形状可包括但不限于能够随机或规则分布于母线表面上的锥形、倒锥形、半圆等。注意，如果母线的表面带纹理，那么不再需要将LCF施加到母线上。

为了确保太阳能面板在诸如由下落碎片导致的遮蔽、多云或低辐射条件的非理想操作条件下的效率，太阳能面板500也可在电池或电池组级(level)上实现最大功率点跟踪(MPPT)技术和旁路保护。在一些实施例中，太阳能面板内的各太阳能电池或太阳能电池组与MPPT集成电路(IC)芯片和旁路二极管耦合。

为了进一步减少遮蔽，在前面或后面或者两个面上，可以将母线配置从双母线配置变为单母线配置或者甚至无母线配置。使用图3C 所示的单边缘母线配置，所实现的太阳能面板具有降低的由母线引起的遮蔽以及降低的串联电阻。

图6A给出示出具有单边缘母线配置的串联连接太阳能电池的线串的断面图的示图。在图6A中，太阳能电池被夹在前盖子602与后盖子604之间。在一些实施例中，前盖子和后盖子均由玻璃制成。以太阳能电池的相同极性面面向相同方向的方式来铺设太阳能电池。例如，太阳能电池606和608均可使得它们的p型发射极面向前盖子602。为了使得能够实现串联连接，诸如金属片614的金属片耦合位于太阳能电池606的顶表面处的边缘母线610与位于太阳能电池608的底表面处的边缘母线612。

图6B给出示出具有单个边缘母线配置的串联连接的太阳能电池的线串的断面图的示图。在图6B中，以相邻太阳能电池的相同极性面面向相反方向的方式来铺设太阳能电池。例如，太阳能电池622可使其p型发射极面向前盖子，并且相邻的太阳能电池624可使其p型发射极面向后盖子。为了能够实现串联连接，诸如金属片630的金属片耦合位于太阳能电池622的顶表面处的边缘母线626和位于太阳能电池624的顶表面处的边缘母线628。

图6C给出示出具有单个边缘母线配置的串联连接的太阳能电池的线串的断面图的示图。在图6C中，以相邻的太阳能电池在边缘上部分地重叠而形成叠瓦状图案的方式来布置太阳能电池。例如，太阳能电池660以太阳能电池660的顶部边缘母线664直接接触太阳能电池662的底部边缘母线666的方式与太阳能电池662部分重叠，由此使得能够实现电池660与662之间的串联连接。从图6A～6C可以看出，与常规的双母线相比，单个边缘母线产生更少的遮蔽，并且，连接电池的宽金属片或母线的直接接触可导致串联电阻减小。

在发明人Jiunn Benjamin Heng、Jianming Fu、Zheng Xu和Bobby Yang在2014年10月8日提交的发明名称为“Module Fabrication of Solar Cells with Low Resistivity Electrodes”的美国专利申请No.14/510,008(律师案件No.SSP13-1001CIP)中，可找到关 于具有单个边缘母线配置的太阳能电池的细节(包括制造方法)，在这里通过引用并入该申请所公开的全部内容。

在图5中，所有电池被串联连接，意味着所有太阳能电池的内部电阻的合计为面板电阻。面板的较大的内部电阻导致光生电力的较大部分被面板的内部电阻消耗而较少的电力被面板输出。由面板的内部电阻导致的这种电力缺陷对于双面面板来说会更严重，原因是，光生电流通常在双面面板中比在单面面板中更高，并且，由内部电阻消耗的电力与电流的平方成比例。一种增加面板输出电力的方式是减小面板电阻。在一些实施例中，作为使得双面面板中的所有电池串联连接的替代，双面面板可包含太阳能电池的并联耦合线串。具体而言，一个或更多个行的电池可被串联连接以形成电池的线串(或组)，并且，多个线串(组)可相互并联连接。图7给出示出根据本发明的实施例的示例性双面太阳能面板的后面的示图。

在图7中，太阳能面板700包括夹在前面盖子(未示出)和后面盖子(710)之间的多个太阳能电池线串(诸如线串702、704和706)。各线串包含多个串联连接的太阳能电池。在图7所示的例子中，各线串包含通过金属片串联在一起从而形成“U”的两行太阳能电池，并且，太阳能面板700包含三个这种U形线串。从图7可以看出，U形线串的输出(包含正输出和负输出)位于太阳能面板700的同一边缘上，从而使得能够在这种边缘处建立线串之间的并联连接，而并不遮蔽太阳能面板的前面或后面。

并且，与图5所示的例子类似，在太阳能面板700上的诸如区域712和714的没有被太阳能电池覆盖的面板空间处施加光捕获膜(LCF)。在一些实施例中，LCF也可被施加到母线上以减少被金属层反射的光的量。

利用位于面板700的同一边缘上的电池的各线串的输出，可以在边缘上进行各种连接。将三个线串的所有正输出耦合在一起并将线串的所有负输出耦合在一起导致三个线串被并联连接。另一方面，将线串702的负输出连接到线串704的正输出并然后将线串704的负输出 连接到线串706的正输出可导致三个线串被串联连接。其它的配置也是可能的。注意，用于线串间连接的电气电缆可被排列(align)并且附接到太阳能面板700的边缘上，且并不遮蔽太阳能面板的前面或后面。

如上面讨论的那样，并联连接的太阳能电池线串能够导致降低的面板电阻。但是，并联连接也可导致输出电压减小，而使得面板与具有串联连接电池的常规面板不兼容。为了确保兼容，在一些实施例中，标准尺寸的太阳能电池分别被分成多个较小电池，这些较小电池然后被串联连接。如果面板中的并联线串的数量与电池分割因子相同，那么具有并联线串的太阳能面板的输出电压和电流可与具有串联连接电池的常规面板的输出电压和电流相似(但稍高)。例如，在图7中，三个U形线串可被并联连接；由此，为了确保面板的输出电压至少与具有相同尺寸的常规面板的输出电压一样高，标准尺寸的太阳能电池中的每一个需要被分成三个较小电池。在发明人Bobby Yang、Peter Nguyen、Jiunn Benjamin Heng、Anand J.Redd和Zheng Xu在2014年11月4日提交的发明名称为“High Efficiency Solar Panel”的美国临时专利申请No.62/075,134(律师案件No.SCTY-P67-2P)中，可找到关于电池分割和电池分割过程的分析的详细描述，在这里通过引用并入其公开的全部内容。

图8给出示出根据本发明的实施例的示例性双面太阳能面板的后面的示图。在图8中，太阳能面板800包括夹在前面盖子(未示出)和后面盖子810之间的多个太阳能电池线串(诸如线串802、804和806)。各线串包含多个串联连接的较小的太阳能电池。注意，术语“较小电池”指的是通过将标准尺寸太阳能电池(诸如标准5英寸或6英寸太阳能电池)分割成多个较小尺寸的电池而获得的太阳能电池。在大多数情况下，标准尺寸的电池被均匀分割成多个较小电池。例如，6英寸×6英寸正方形或伪正方形形状的电池可被分成三个2英寸×6英寸的较小电池。其它的电池尺寸、形状和分割方案也是可能的。

在图8所示的例子中，各线串包含相互串联耦合以形成“U”的 两行较小电池，并且，太阳能面板800包含三个这种U形线串。具体而言，较小电池上的母线具有单个边缘母线配置，并且，各行中的相邻的较小电池通过在相应的边缘处部分相互重叠而被串联连接。例如，最顶部的行中的较小电池以如下方式耦合：电池的右上边缘母线(当从面板800的后面观看时)直接接触右边相邻的电池的左下边缘母线。换句话说，当从后面观看时，较小电池被以如下方式布置：右侧电池部分地处于相邻的左侧电池的顶部上。另一方面，这种图案在相邻的串联连接的行上颠倒，以具有部分地在相邻的右侧电池的顶部上的左侧电池。

与图7所示的面板700类似，太阳能面板800包含三个U形线串，不同的是太阳能面板800中各线串包含叠瓦状(shingled)的较小电池。三个U形线串在太阳能面板800的左边缘处被并联连接。具体而言，通过使用电缆或金属片812以耦合线串的所有正输出以及使用不同的电缆或金属片814以耦合线串的所有负输出，来执行并联连接。电缆812和814沿太阳能面板800的边缘被排列(align)，且它们的引线位于边缘的相对端处以用于连接到其它的面板。注意，这种布线布置确保面板的前面或后面没有遮蔽。在一个实施例中，电缆812和814可被路由到面板的后面上的接线盒(该接线盒不遮蔽任何太阳能电池)或者被路由到面板的边缘上的接线盒。在一些实施例中，也可在面板边缘处嵌入其它的电路部件(诸如MPPT器件和旁路二极管)。

注意，在图8所示的例子中，叠瓦状的较小电池覆盖面板面积的大部分，从而在电池之间不留下空间。并且，在任一面上不再有可见的母线。由此，除了在不被较小电池覆盖的面板的边缘处以及叠瓦状电池的线串之间的空间处以外，不再需要LCF。

图9给出示出根据本发明的实施例的双面太阳能面板的制造过程的流程图。在制造过程中，首先，通过使用常规的标准尺寸Si晶片制造用于双面异质结太阳能电池的多层半导体结构(操作902)。在一些实施例中，通过使用诸如标准5英寸或6英寸平方的标准尺寸的Si晶片制造双面异质结半导体结构。在一些实施例中，太阳能电池也可 包含与基极层和前后TCO层相邻的前面和/或后面QTB层。为了确保来自两个面的最佳光吸收，在一些实施例中，前面和后面TCO层具有不同的厚度并且/或者由不同的材料制成。具体而言，前面TCO层对于白光的吸收被优化，而后面TCO层对于具有较短波长的散射或扩散光的吸收被优化。

随后，分别在太阳能电池的前后表面上沉积前面和后面金属栅格，以完成双面太阳能电池制造(操作904)。在一些实施例中，沉积前面和后面金属栅格可包含电镀Cu栅格，该Cu栅格随后被Ag或Sn涂敷。在其它的实施例中，可通过使用物理气相沉积(PVD)技术将诸如Cu或Ni籽(seed)层的一个或更多个金属籽层沉积到多层结构上，以提高电镀Cu层的粘接和欧姆接触质量。可以形成不同类型的金属栅格，这些金属栅格包括但不限于：在中心处具有单个母线的金属栅格和在电池边缘处具有单个母线的金属栅格。注意，对于边缘母线配置，太阳能电池的前后表面处的母线位于相对的边缘上。在一些实施例中，前面和后面金属栅格中的指线具有不同的间距。具体而言，前面(接收直射光的面)上的指线的间距针对光吸收被优化，而后面(主要接收散射光的面)上的指线的间距针对较低串联电阻被优化。在其它的实施例中，太阳能电池的前面上的指线间距比太阳能电池的后面上的指线间距更宽。在一些实施例中，金属栅格包含母线，并且，向母线施加光捕获膜(LCF)。在一些实施例中，金属栅格包含母线，并且，形成母线包含使母线的表面纹理化。可以使用各种方法以使母线的表面纹理化，包括但不限于：机械研磨、蚀刻和激光表面纹理化。表面纹理的形状可包含但不限于随机或规则分布于母线表面上的锥形、倒锥形、半圆等。金属母线上的LCF或带纹理表面确保入射到母线上的光不被向上反射，而是，光将在LCF或带纹理的金属表面内被捕获、反射到一旁并且最终被太阳能电池捕获。

在沉积前后金属栅格之后，在一些实施例中，各太阳能电池被分割成多个较小电池(操作906)。可以使用各种技术来分割电池。在一些实施例中，使用基于激光的刻划(scribe)和割开(cleave)技术。 注意，为了防止对于发射极结的损伤，希望在与表面场层对应的太阳能电池表面处施加激光刻划。例如，如果发射极结处于太阳能电池的前表面上，那么激光刻划应被施加到太阳能电池的后表面上。并且注意，只有太阳能面板具有并联连接的电池组的时候，才需要将太阳能电池分割成较小电池。一般地，如果所有电池被串联连接，那么不需要将电池分割成较小电池。优选具有重叠(叠瓦状)布局配置的分割的较小电池，原因是它提供多个附加优点，包括：没有未利用空间的紧凑电池面积；在前面和后面上没有导致遮蔽的母线；以及降低的串联电阻。

在形成较小电池之后，多个较小电池被串联连接在一起以形成线串(操作908)。在一些实施例中，两行较小电池被串联连接以形成U形线串。注意，根据母线配置，可能需要修改常规的线串处理。在一些实施例中，通过在边缘处相互重叠以形成叠瓦状图案来串联连接较小电池的行，以形成单个图案。注意，这种叠瓦状配置提供多种优点，包括：在面板的前面和后面上没有露出的母线，由此减少遮蔽或者消除对于LCF的需要；降低的串联电阻且不需要使用条带；没有不必要的空白空间的更紧凑的布局。

在形成较小电池的多个线串之后，相互挨着铺设多个线串，以形成面板(操作910)。在一些实施例中，相互挨着铺设三个U形线串，以形成包含6行较小电池的面板。在铺设线串之后，施加前面盖子(操作912)。在一些实施例中，前面盖子由玻璃制成。

对于实现电池级MPPT或电池级旁路保护的太阳能模块，可在合适的位置(包括但不限于：太阳能电池之间的角部间隔(如果存在的话)和相邻的太阳能电池之间的位置处)放置MPPT IC芯片和旁路二极管(操作914)。在一些实施例中，可在多电池级或线串级上实现MPPT IC芯片和旁路二极管。在一些实施例中，各行较小电池可耦合到位于面板边缘处的MPPT IC和/或旁路二极管。

U形线串然后通过经修改的片处理来相互连接(操作916)。具体而言，线串互相并联连接，其中线串的正电极耦合在一起以形成面 板的正输出且线串的负电极耦合在一起以形成面板的负输出。在一些实施例中，被绝缘护套包裹的金属电缆位于面板边缘处以连接至各U形线串的相应的正输出和负输出。形成MPPT IC芯片和旁路二极管和相应的较小电池电极之间的电气连接，以实现完全互连的太阳能面板(操作918)。注意，连接电缆以如下方式被放置：确保太阳能面板的前面和后面没有遮蔽。随后，在面板的不被电池覆盖的空间处施加LCF(操作920)，并且施加后面盖子(操作922)。在一些实施例中，后面盖子也由玻璃制成。在一些实施例中，后面盖子由透明聚合物制成，这可降低面板的重量。然后，整个太阳能面板可进行正常的层压处理，该层压处理将电池、MPPT IC和旁路二极管密封于适当的位置(操作924)。注意，与制作常规的单面面板的处理相比，不再需要框架处理和接线盒附接，原因是该新型的双面面板不具有框架；也不具有接线盒。可在层压过程中完成整个面板的布线，包括电池之间的布线和到MPPT/旁路二极管的布线。

仅出于解释和描述的目的给出了各种实施例的以上描述。它们不旨是详尽的或者要将本发明限于所公开的形式。因此，对于本领域技术人员来说，许多修改和变体将是明显的。另外，以上的公开不旨在限制本发明。