光伏PV模块及用于光伏模块的连接件的制作方法

文档序号:11379921阅读:573来源:国知局
光伏PV模块及用于光伏模块的连接件的制造方法与工艺

本申请要求于2015年12月30日提交的美国非临时申请No.14/985,376的权益,该非临时申请要求于2015年12月14日提交的美国临时申请No.62/267,281的优先权,其通过引用被全部并入本文。

技术领域

本申请涉及一种用于太阳能模块的应力释放装置。



背景技术:

定义

“太阳能电池”或“电池”是一种能够将光转化成电的光伏结构。电池可具有任何尺寸和任何形状,并且可以由各种材料造出。例如,太阳能电池可以是在基底材料(例如,玻璃、塑料或其它任何能够支撑光伏结构的材料)上的硅晶片或一个或多个薄膜上制造的光伏结构,或它们的组合。

“太阳能电池条带”、“光伏条带”或“条带”是指诸如太阳能电池的光伏结构的一部分或片段。太阳能电池可被划分成多个条带。条带可具有任何形状和任何尺寸。条带的宽度和长度可彼此相同或不同。可通过对以前划分过的条带进一步进行划分而形成多个条带。

“级联”是指太阳能电池或条带经由在其边缘上或在其边缘附近的电极而电耦接的物理布置。相邻光伏结构的物理连接的方式很多。一种方式是在相邻结构的边缘处或附近将它们进行物理重叠(例如,阳极侧的一个边缘和阴极侧的另一边缘)。这一重叠过程有时被称为“搭接”。两个或更多个级联的光伏结构或条带可被称为“级联串”,或更简单地称为串。

“指状线”、“指状电极”和“指状物”是指光伏结构中用于收集载流子的细长的、导电的(例如,金属的)电极。

“母线”、“总线”或“总线电极”是指光伏结构中用于聚集由两个或更多个指状线所收集的电流的细长的、导电的(例如,金属的)电极。母线通常比指状线更宽,并可被沉积或以其它方式被置于光伏结构上或其内的任何位置。单个光伏结构可具有一个或多个母线。

“光伏结构”可以指太阳能电池、片段或太阳能电池条带。光伏结构并不限于通过特定方法制作的器件。例如,光伏结构可以是基于晶体硅的太阳能电池、薄膜太阳能电池、基于非晶硅的太阳能电池、基于多晶硅的太阳能电池,或它们的条带。

近几年来,光伏(PV)技术通过PV模块的效率上的突破已取得了长足的进步。这种改进与光伏模块生产成本的减小相结合,使太阳能成为了更为可行的能源。每瓦成本可能是在决定实施太阳能发电装置时的最决定性的因素。

太阳能电池可由硅的基本结构构建,并被组装成具有基本层叠结构的PV模块。为减少成本及为了其它的优点,最近,通过使用诸如铜的连接材料来形成太阳能电池的连接网格的改进,提高了效率并降低了每瓦的整体成本,从而提高了太阳能的可行性。

但是,由于相对于基于硅的太阳能电池存在不同的膨胀系数,诸如铜的材料的使用会呈现问题。一般来说,对于给定的温度的增加,铜比硅膨胀的更多。当PV模块的部分被遮蔽时,由于膨胀所引起的不利影响加剧,从而增加了PV模块的各部分之间的温度差。随着时间的推移,热循环负载会导致PV模块的各部分断裂。因此,需要克服这些问题,但不用回到奇异且昂贵的连接材料。



技术实现要素:

如上所指出,由于相对于硅的膨胀系数不同,在PV模块中使用诸如铜的材料可能会导致问题。对于出于电流传输的要求而较大块、但因此对PV模块整体带来大的热膨胀效应的连接件而言更是如此。取决于特定PV模块的电气结构,这种连接件被用于对串进行串联和/或并联连接。往往这些连接件的热膨胀的结果是构成串的重叠条带之间的环氧树脂连接破裂。为克服这些问题,可使用相对小块的应力释放连接件连接大块的连接件部分。

这种应力释放连接件可具有用于连接两个点的非线性的/曲线的几何形状。该几何形状可包括一个或多个非线性形状,诸如曲线,从而使连接件的热膨胀和收缩对串的影响有限。换言之,应力释放元件的柔韧性减轻了串连接本该经受的应力。

根据本实用新型的一个实施例涉及一种光伏PV模块,其特征在于,所述光伏PV模块包括:包括多个级联的太阳能电池的至少一个串;连接到所述至少一个串的拉长的连接件,所述拉长的连接件包括用于连接到所述至少一个串的多个应力释放连接件,其中,所述多个应力释放连接件被成形为优先变形,从而为所述至少一个串提供应力释放。

根据本实用新型的另一个实施例涉及一种光伏PV模块,其特征在于,所述光伏PV模块包括:多个串,所述多个串中的每一个均包括总线部分和多个级联的太阳能电池;用于连接所述多个串的平面连接件,所述平面连接件包括拉长的平面连接总线和多个平面应力释放连接件,其中,所述多个平面应力释放连接件将所述多个串中的每一个的所述总线部分与所述拉长的平面连接总线在空间上分离,其中,所述平面应力释放连接件中的每一个均包括具有非线性几何形状并且在所述拉长的平面连接总线和所述总线部分中的一个之间延伸的一个或多个特征部,所述非线性几何形状偏离直接连接在所述拉长的平面连接总线和所述总线部分中的一个之间的第一轴。

根据本实用新型的又一个实施例涉及一种用于光伏模块的连接件,其特征在于,所述连接件包括:拉长的连接件总线;和沿着所述拉长的连接件总线和应力释放连接件的端部之间的非线性路径延伸的多个应力释放连接件,所述应力释放连接件的端部用于将所述拉长的连接件总线连接到包括多个级联的太阳能电池的至少一个串。

附图说明

图1A示出了根据本实用新型一些实施例的太阳能电池的俯视图。

图1B示出了根据本实用新型一些实施例的由条带构造的串的侧视图。

图2示出了根据本实用新型一些实施例的PV模块的俯视图。

图3A-3F示出了根据本实用新型一些实施例的连接构件的俯视图。

图4A-4C示出了根据本实用新型一些实施例的被连接到串的连接构件的俯视图。

图5A-5C示出了根据本实用新型一些实施例的模拟使用中的连接件的俯视图。

具体实施方式

以下描述被呈现以使所属领域的任何技术人员能够做出和使用实施例,并且是在特定应用及其要求的背景下被提供。对所公开的实施例的各种修改对本领域技术人员来说将是清楚的,并且在不脱离本公开的精神和范围的前提下,本文所定义的一般性原理可以应用于其它实施例和应用。因此,本实用新型并不限于所示出的实施例,而是依据符合本文公开的原理和特征的最广的范围。

图1A示出了示例性太阳能电池10,可包括三个光伏条带30、32和34,并且可具有由电镀铜形成的电极。由于电镀铜电极表现出低的接触电阻,因此,与许多其它材料相比,太阳能电池10会被划分成更少的条带。光伏条带30、32和34中的每个可包括被布置在X方向或其它任何方向的多个(例如大致平行的)指状线,诸如指状线36。这些指状线可收集光伏结构所产生的电荷,并允许它们朝向母线移动。母线可以是被布置在Y方向上、往往比指状线更宽的任何导电元件,诸如金属带。则母线可聚集由指状线所收集的电流。每个条带可包括被置于相对的边缘的两个母线(每个表面上一个)。例如,条带30可具有位于顶面上的母线38和位于底面上的母线40。类似地,条带32可具有分别位于顶面和底面上的母线42和44,条带34可具有分别位于顶面和底面上的母线46和48。

一些传统的太阳能面板包括串联连接的未切割的光伏结构的单个串。如在此通过引用被并入的美国专利申请No.14/563,867中所描述的,更期望的是具有多个(诸如3个)串,每串包括级联的条带,并将这些串并联连接。这种多个并联串的面板构造提供相同的输出电压,而具有减少的内阻。

图1B示出了串联连接的并且组装成串20的三个条带的示例性级联布置。在本示例中,三个条带30、32和34可由图1A中的太阳能电池10切割得到,并被布置成级联的方式,使得一个条带的阳极侧母线与邻近的条带的阴极侧母线重叠并电耦接。虽然对于串20绘制了三个条带,但是串可由更多或更少的条带构成。此外,串20可与另外的串(例如11个串20)耦接生成更长的串,6个这种长串可被连接形成光伏模块。

往往通过使用导电性粘接剂粘结各个母线来对串进行组装,这是一种组装高效率PV模块的有效的方法。然而,在某些环境中,由于加热的影响,特别是对诸如铜母线的相比于其它部件具有不同膨胀系数的元件加热的影响,PV模块表现出极大的应力。往往由PV模块的局部遮阳而导致的PV模块的不均匀发热会加剧该现象。这些加热影响可对母线之间的接点J造成循环负载,造成接点开裂以及最终的故障。本文所公开的连接件可有助于减轻这些影响。

图2示出了PV模块100的俯视图。PV模块100可具有层叠结构,其包括一个或多个基板102,诸如玻璃板和/或背板、以及一个或多个封装层。PV模块可包括串104a-f,例如,串104a-f的每个均由11个图1B中的串20组装而成。

连接构件106可以应力释放连接件的方式与串104a-f的总线部分连接,这将在以下进一步详细地描述。与串104a-f的总线部分的连接可通过任何合适的电连接实现,诸如通过将应力释放连接件106焊接、熔接或粘接到串104的母线。例如,连接构件106可主要由铜形成,而串104a-f可主要通过将主要由硅形成的被粘接的太阳能电池重叠而形成。铜具有线性膨胀系数,其大约是硅的线性膨胀系数的5.4倍。因此,当PV模块100的所有或一部分被加热或冷却时,连接构件106趋向于比串104a-f更大程度地拉长或收缩。这种运动可在串104a-f的太阳能电池之间的粘接接点处发起剪切力。位于连接构件106和串104a-f之间的应力释放连接件可有助于减轻PV模块100中的破坏性热膨胀和收缩效应。

图3A示出了可用于例如图2中的PV模块100的连接构件108的俯视图。本文所公开的任何连接构件均可由导电性材料(诸如铜),通过冲压、切割或以其它方式形成。铜是高导电性和相对低成本的连接件材料。但是,可使用其它导电材料,诸如银、金或铝。特别地,银或金可用作涂层材料,防止铜或铝的氧化。在一些实施例中,可使用已经经过热处理从而具有超弹特性的合金作为连接件的所有或一部分。合适的合金可包括,例如,铜-锌-铝(CuZnAl)、铜-铝-镍(CuAlNi)、或铜-铝-铍(CuAlBe)。

此外,本文所公开的连接构件的材料可整体或部分地被进行操纵以改变机械性能。例如,连接件108的所有或一部分可被锻造(例如,以增加强度)、退火(例如,以提高延展性)和/或回火(例如,以增加表面硬度)。连接构件可在一部分位置涂覆绝缘材料从而防止短路。连接构件也可在一部分位置涂覆焊料从而回流焊接到其它导体。

连接构件108可包括连接总线110,其被拉长以用于连接一个或多个串。这里,连接构件108被配置成并联连接三个串。连接总线110的最小截面积的大小被设计成足以承载预定的电流负载。

应力释放连接件112可从连接总线110横向延伸。应力释放连接件112和连接总线110可由单片材料形成,例如通过冲切或激光切割铝箔片形成。然而,在一些情况下,一个或多个应力释放连接件112可通过任何合适的电连接(诸如通过焊接、熔接或粘接而形成的连接)被附连到连接总线110。一般来说,一个组合串的应力释放连接件112的总截面积应至少等于连接总线110的截面积。然而,在某些情况下,考虑到耐用性,应力释放连接件112的总截面积可明显更大。例如,在预计最坏的情况下,在20年的时间段中,应力释放连接件112的三分之二由于循环负载而故障,应力释放连接件112的总截面积可为连接总线110的截面积的三倍左右。因此,即便是发生了这种故障,任何剩余的应力释放连接件112也足以提供所需的电流容量。

应力释放连接件112中的每一个均从连接总线110沿X和Y方向以非线性的方式延伸(即,具有非线性几何形状)。这里所使用的非线性几何形状描述了电连接件的所有或一部分的形状被成型为当被加负载时优先变形。相反,具有线性几何形状的连接件一般遵循主要为了有效地传输电流可能的最短/直的路径。线性几何形状所做出的任何偏离通常是绕过诸如电路的障碍物,但是,具有线性几何形状的连接件的任何这种附带的路径改变并不必定提供应力释放,并且不应被混淆为如本文所公开的具有非线性几何形状的连接件。换言之,具有非线性几何形状的应力释放连接件可以否则利用更线性的几何形状(例如,可能沿着最直的路径延伸),但特意不这样做。例如,为了吸收否则会传送到PV模块的更脆弱的部分(诸如太阳能电池之间的接点)的运动,以及特别是为了吸收在跨越PV模块的寿命的延长的时间段(例如,数十年)内以循环方式的运动,应力释放连接特意不使用线性几何形状。例如,图3A中的连接总线110独自具有线性几何形状,具有在X和Y方向上均匀的宽度、以及在Z方向上的均匀的厚度,但是,以下所公开的不同的连接总线具有非线性几何形状,本文所公开的非线性几何形状的任何示例均可被应用于本文所公开的任何连接总线。

非线性几何形状可包括中心地跟随连接件的路径(例如,沿位于最外边缘之间的一系列的最中心的点延伸的路径)或沿连接件的任何面或边缘的路径。具有非线性几何形状的连接件可以但不要求沿被拉长的路径对称。例如,连接件的一个边缘、或边缘的一部分可以是直的,而相对的边缘可包括一个或多个曲线、切口或延伸部。具有非线性几何形状的连接件可包括在非线性部分的之前、之后和/或之间的直线部分。例如,非线性几何形状可包括沿第一轴(例如,X轴)横向延伸,同时在与第一轴垂直的一个或多个其它轴(例如,Y轴和/或Z轴)的负和正方向上以重复的方式(诸如正弦波或螺旋)变换方向的传播路径。。虽然本文所公开的多种连接件利用曲线轮廓,但可以从一系列的直线构造非线性几何形状,例如,诸如方形或锯齿波的传播形状可形成非线性几何形状。

由于相关PV模块的层叠设计,本文所公开的使用非线性几何形状的多种应力释放连接件是平面的(例如,仅在X和Y维度变化,而在Z方向具有均匀的厚度),从而与相关PV模块的串共面。然而,非线性几何形状也可延伸到三维中的任何平面或边缘。例如,具有非线性几何形状的连接件可包括折叠(例如风琴式折叠)、重叠或卷绕的部分,以提供应力释放。

非线性几何形状可在附接线性连接件之前或之后形成。例如,可以某种方式对线性连接件进行操纵(例如,打孔、弯折、卷曲、做出凹痕、扭曲和/或折叠),得到具有非线性几何形状的连接件。换言之,线性连接件的一个或多个直的方面可被操纵成非直的。例如,这种操纵可以得到从某个视图看具有弓形、波纹形、风琴状或波形的外观的连接件,而在被操纵之前,相同的视图可能示出线性或矩形形状。在一个示例中,非线性几何形状可由附接的线性连接件而后形成,该附接的线性连接件从连接总线延伸到焊接接点(例如,在串总线处),并具有在示出连接件侧面的第一正交视图(例如,X-Z平面的Y轴视图)为线状、在示出连接件端部的第二正交视图(例如,Y-Z平面的X轴视图)为线状、在示出连接件俯视图的第三正交视图(例如,X-Y平面的Z轴视图)为矩形的预操纵的形状。强行将连接总线移动至更接近焊接接点会导致线性连接件变形,从而得到上述线性连接件的非线性几何形状。例如,经操纵的连接件可具有弓形轮廓的操纵后形状,即,在示出连接件侧面的第一正交视图中具有曲线;在示出被弯折出X-Y平面的连接件端部的第二正交视图中具有矩形;在示出连接件顶部的第三正交视图具有变短的矩形。

在另一示例中,具有非线性几何形状的连接件可包括在厚度上的变化(Z方向),从而有助于提供应力释放。本文所公开的应力释放连接件还可包括享有不同或一致的非线性几何形状的材料层。这种层状的应力释放连接件的每一层在连接总线和串之间可享有共同的起始和结束位置,或者利用不同的起始和/或结束位置。非线性几何形状还可以利用可以位于直的或变化的边缘之间的通道,诸如正方形、三角形、椭圆形或圆形的开口。这种连接件,例如,可具有格子状或鸟笼式布置的这种通道。

在图3A中所示的示例中,应力释放连接件112中的每个可具有可以大体上类似于正弦波的方式横向延伸的非线性的或者更具体地“曲线的”(即,包括一条或多条曲线的)几何形状。这里所用的“曲线”可包括在两个接合点之间的连接件的非直的任何物理边缘或平面表面,或限定出一个或多个边缘的路径。曲线的发起和终止可在接合到连接件的直线部分的接合点处,或者在与曲线方向发生改变的其它曲线接合的接合点处。“曲线部分”可以是曲线的任何部分。“U形”曲线可以是具有包括可识别的对称轴的抛物线形状的对称曲线或曲线部分,其不必定类似完整的字母“U”。

这里,应力释放连接件112中的每个,在正X方向上横向延伸的同时,也可以在点112a处从连接总线110朝向负Y方向弯曲至直线部分112b,直线部分112b发起在对称轴A-A处朝向正Y方向改变方向至直线部分112d的U形曲线112c,直线部分112d发起在正X方向和Y方向的曲线112e。在一些实施例中,应力释放连接件112中的每个还可以在任意点处朝向负X方向弯曲。终止可出现于点112f处,在这里应力释放连接件112中的每个可连接到串的母线。但是,也可沿着应力释放连接件112中的每个在任意点处做焊接连接。

具有一条U形曲线112c的应力释放连接件112的非对称性质,相对于在点112f处所施加的力,可得到不同的反应。在点112f处朝向正Y方向或负X方向施加的力将趋向于闭合或挤压U形曲线112c,而在点112f处朝向负Y方向或正X方向施加的力将趋向于打开U形曲线112c。在一种情况下的U形曲线112c的反作用相对于其他情况下的U形曲线112c的反作用可能更有弹性。因此,当要求不同水平的定向弹性时,应力释放连接件112的取向会有所帮助。

应力释放连接件112中的每个的曲线的图案和数目可以是变化的。这里示出了15个应力释放连接件112,每串分配有5个应力释放连接件112。但是,可以使用更多或更少的应力释放连接件112。

应力释放连接件112还可被配置成吸收连接总线110的运动,使得传递到所连接的串的动作被减弱。相比于应力释放连接件112中的一个,考虑到电流容量,连接总线110具有相对大的质量。然而,当连接总线110由于热膨胀和收缩而折曲时,这一质量会是不利的。串可通过环氧接点被互连,这些接点的容量不足以容忍由连接总线的运动所导致的应力。应力释放连接件112可吸收由连接总线运动所导致的应力,从而为串接点提供应力释放。

在图3A所示的示例中,应力释放连接件112中的每个可被一致地形成和布置,但是这并不被要求。例如,如图3B所示,连接构件114可根据组118a和118b被布置。组118a可具有如图3A中所示被设置的应力释放连接件112,而组118b中的应力释放连接件113可作为组118a中的应力释放连接件112的相对于X方向的镜像被布置在连接总线110上。因此,通过使用组118a和118b能够改变或“调整”定向弹性的不同水平。每组118a包括两个连接构件112,而每组118b包括三个连接构件113,因此,弹性可相对于组118b沿Y方向发生偏斜,但是,组118a可包括相比于组118b更大或相同数量的连接构件112以改变该偏斜。

图3C示出例如可用于图2的PV模块100的连接构件120的俯视图。连接构件120可包括如参考图3A所描述的连接总线110,并且可包括参照本文所公开的连接构件所讨论的任意方面。这里,连接构件120可被配置成并联连接三个串。

应力释放连接件122可从连接总线110横向延伸。应力释放连接件122中的每个可以与图3A的应力释放连接件112类似的方式以非线性几何形状延伸。这里,应力释放连接件122中的每个在正X方向上横向延伸的同时,在点122a处从连接总线110朝向正Y方向向上弯曲以发起U形曲线122b,U形曲线122b在对称轴a-a处朝着负Y方向改变方向至直线部分122c。直线部分122c可朝向着负Y方向延伸以发起U形曲线122d,U形曲线122d在对称点b-b处改变方向,然后朝向正Y方向延伸至直线部分122e,直线部分122e终止于点122f处。虽然U形曲线122b不如U形曲线122d类似于一个完整的“U”,但是如以上所指出的,U形曲线可以是具有包括可识别的对称轴(这里是轴a-a)的抛物线形状的对称曲线或曲线部分,并不必定类似完整的字母“U”。

在一些实施例中,区域122p所包围的范围可被用作焊盘,在区域122p和点122a之间截断应力释放连接件122的有效非线性几何形状。因此,应力释放连接件122的有效非线性几何形状变为关于轴c-c非对称,以具有例如比图3A 中的应力释放连接件112的非线性几何形状曲线部分的总长度和数目少的曲线部分。例如,由于点122a和区域122p之间的路径比图3A中的点112a和112f之间的路径更类似于直线,这会得到比图3A中的应力释放连接件112相对更生硬的应力释放连接件122。因为具有更生硬的非线性几何形状的连接件在某些情形下更强壮,这会是对例如在高振动环境中使用的PV模块提供要求耐用性的连接件所期望的。

应力释放连接件122中的每个的曲线的图案和数目可以是变化的。这里示出了15个应力释放连接件122,每串分配有5个应力释放连接件126。但是,可使用更多或更少的应力释放连接件126。这在图3D中进行了展示,其示出了可用于图2中的PV模块100的连接构件124的俯视图。连接构件124可包括参考图3A所描述的连接总线110,并且可包括参照本文所公开的连接构件所讨论的任意方面。

这里,图3A中的应力释放连接件122的非线性几何形状被图3B中的连接构件124的应力释放连接件126共享。因此,应力释放连接件126中的每个以与应力释放连接件122相同的方式被成形。但是,应力释放连接件126中的每个可被构造为比应力释放连接件122中的每个具有更小的质量。例如,通过在任何维度上使用更少的材料,应力释放连接件126中的每个可具有应力释放连接件122中的每个的一半的质量。因此,应力释放连接件126中的一个比应力释放连接件122中的一个更为柔韧。利用具有相对更大柔韧性的应力释放连接件对那些预期会遭遇宽的温度变化(例如,高达200℃的温度波动)的PV模块会是有利的。

应力释放连接件126中的每个的曲线的图案和数目可以是变化的。这里示出了39个应力释放连接件126,每串分配有13个应力释放连接件126。但是,可使用更多或更少的应力释放连接件126来调整所期望的连接构件124的弹性。

图3E示出了例如可用于图2中的PV模块100的连接构件128的俯视图。连接构件128可包括如参考图3A所描述的连接总线110,并且可包括参照本文所公开的连接构件所讨论的任意方面。

应力释放连接件130中的每个以非线性的方式从连接总线110横向延伸。应力释放连接件130中的每个的非线性几何形状可类似于具有两个完整波形的正弦波图案。这里,应力释放连接件130中的每个在点130a处从连接总线134 在正X方向上、沿正Y方向向上地延伸,形成U形曲线130b,U形曲线130b在对称轴a-a处改变方向至过渡形成U形曲线130c的直线部分。U形曲线130c在对称轴b-b处改变方向,以弯曲至过渡形成U形曲线130d的直线部分。U形曲线130d在对称轴c-c处改变方向,以弯曲至过渡形成U形曲线130e的直线部分。U形曲线130e在对称轴d-d处改变方向以弯曲至终止于点130f处的直线部分。为了进行比较,应力释放连接件130中的每个一般比例如图3A中的应力释放连接件110中的每个的单个U形曲线112b具有更多的U形曲线130b-e。

由于该曲线数目的增加,应力释放连接件130中的每个比图3A中的应力释放连接件112中的每个比较地更为柔韧。假设所有其它因素保持相同,增加应力释放连接件的曲线数目可增加柔韧性,而不借助于会减少耐用性的质量减少。因此,如果应力释放连接件要求更大的柔韧性,则在这方面增加一条或多条曲线或曲线部分很有帮助。已经发现,具有在图3E所描述的图案中的四条曲线提供了柔韧性和耐用性的良好平衡。

应力释放连接件130中的每个的曲线的图案和数目可以是变化的。这里显示了45个应力释放连接件130,每串分配有15个应力释放连接件130。但是,可以使用更多或更少的应力释放连接件130。

图3F示出了连接构件132的俯视图,其可用于(例如)图2中的PV模块100,并且可包括参照本文所公开的连接构件所讨论的任意方面。连接构件132可包括连接总线134,其被拉长以连接到一个或多个串。这里,连接构件132被配置成并联连接三个串。连接构件132包括并以类似的方式布置图3E中的每个连接构件128的应力释放连接件130。连接构件132与连接构件128不同在于连接件132可包括可位于串之间的柔性总线构件136。

柔性总线构件136可有助于释放串之间的应力。特别地,最外侧的应力释放连接件130a/130b可承受由于串的运动而产生的更多的压力,其使得最外侧的应力释放连接件130a/130b比它们之间的应力释放连接件130被压缩或扩展的更多。柔性总线构件136可有助于连接总线134在热膨胀或收缩过程中优先发生折曲,通过帮助保持被附接到共享的串的所有应力释放连接件130上的应力均匀性,可有助于减少在最外侧的应力释放连接件130a/130b处的压力。

图4A示出了连接到串104的连接构件138的一部分的俯视图,连接构件138可用于例如图2中的PV模块100。连接构件138可包括如参考图3F所描述的连接总线134,并且可包括参照本文所公开的连接构件所讨论的任意方面。

应力释放连接件140从连接总线134以类似于图3E中的应力释放连接件130的非线性几何形状来横向延伸。但是,除了以上参考应力释放连接件130所描述的以外,应力释放连接件140中的每个会终止于焊盘142处,以有助于形成与串104的电连接。焊盘142可具有矩形形状,并保持有预定量的焊料,用于回流焊接到串104。

应力释放连接件140中的每个的曲线的图案和数目可以是变化的。示出了10个应力释放连接件140被连接到串104。但是,可以使用更多个或更少个。例如,图4B示出了连接构件144的俯视图,其享有与图4A中的连接构件138几乎相同的构造。但是,在这里,与用于连接构件138的10个应力释放连接件140相比,连接构件144包括8个应力释放连接件140。

与图4A中使用更多个应力释放连接件140的连接构件138相比,图4B中的连接构件144能够在连接总线134和串104之间提供更为柔韧的连接。这对于给定PV模块例如在环境因素要求更大的柔韧性时调整柔韧性是有用的。此外,每串所分配的应力释放连接件的数目可沿单个连接总线变化,一个串部分与另一个串部分相比,可使用更多或更少的应力释放连接件。这在一个串位置预计比另一个串位置表现出更多或更少的应力状况下,对调整PV模块的柔韧性是有用的。

图4C示出了连接到串104的连接构件146的一部分的俯视图,例如,连接构件146可用于图2中的PV模块100。连接构件146可包括如参考图3F所描述的连接总线134,并且可包括参照本文所公开的连接构件所讨论的任意方面。

应力释放连接件148从连接总线134以类似于图3E中的应力释放连接件130的非线性几何形状而横向延伸。但是,除了以上参考应力释放连接件130所描述的,成对的应力释放连接件148还可终止于共用焊盘150处,从而有助于形成与串104的电连接。共享的焊盘150可具有矩形或其它形状,并保持有预定量的焊料,用于回流焊接到串104。因为每两个应力释放连接件148仅要求一个焊接连接,因此,如所示出的将应力释放连接件148组对以共享焊盘150可有益于生产。但是,可将多于两个的应力释放连接件148加入以共享焊盘。

图5A-5C示出了在用于确定在热循环过程中的应力释放连接件所引起的冯米斯应力(Von Mises stress)的模拟使用中的连接构件200的一部分。连接构件200中的每个包括连接在连接总线204和串206之间的应力释放连接件202。一般来说,期望引起小于所用材料的屈服强度的冯米斯应力,使得该材料在预计的使用过程中不会塑性地或最终屈服。

在涉及到在串的粘接处减小应力时,非常柔韧的小质量应力释放连接件可能是最有用的,但是,应力释放连接件的柔韧性越大,在使用过程中由于越低的冯米斯屈服点而越有可能损坏。相反,柔韧性越小的应力释放连接件越耐用,但是,如果串由于源自连接总线的运动传递而出现损坏,那可能是无关紧要的。因此,对于应力释放连接件的设计,必须均衡考虑强度和柔韧性的设计。使用有限元分析(FEA)可有助于预测哪些设计对于给定的一组环境参数是成功。

图5A中,连接总线204在正Y方向被移动,导致在连接总线204和串206之间产生剪切。这导致应力释放连接件202在正Y方向上从焊盘208延伸。所进行的建模例示了由连接总线204在140℃处的热致运动承受的力。图5B中,连接总线204在负Y方向上被移动,导致在连接总线204和串206之间在与图5A所示的相反的方向上产生剪切。这导致应力释放连接件202在负Y方向上从焊盘208延伸。所进行的建模还例示了由连接总线204在150℃处的热致运动承受的力。

在图5A和5B二者的示例中,预测到所示出的应力释放连接件承受约90MPa的冯米斯应力,小于铜的大约为260MPa的屈服强度。因此,该模拟测试可有助于本领域技术人员考虑到必要的安全因素,而配置(例如,增加或减少每个应力释放连接件202的曲线的数目,调整应力释放连接件202在任何方向上的厚度,以及调整应力释放连接件202的数量)应力释放连接件202的非线性几何形状,从而具有一定的冯米斯屈服点。

图5C中,所进行的建模例示了由连接总线204、特别是柔性总线构件210在-40℃处的热致运动承受的力。所示出的设计在柔性总线构件210处承受大约201MPa的冯米斯应力,小于铜的大约为260MPa的屈服强度。因此,该模拟测试可有助于本领域技术人员考虑到必要的安全因素,而配置(例如,增加或减少每个柔性总线构件210的曲线的数目,调整应力柔性总线构件210在任何方向上的厚度,以及调整柔性总线构件210的数量)柔性总线构件210的非线性几何形状,从而具有一定的冯米斯屈服点。

其它变型均在本公开内容的精神以内。因此,虽然很容易对所公开的技术作出各种修改和替代构造,但在附图中展示并在以上详细描述了其一定的示例性实施例。然而,应该理解,其并非意在将本公开限制在所公开的具体的某个或多个形式,而是相反,其意在覆盖所有落入如所附权利要求限定的本公开的精神和范围内的修改、替代构造和等同物。

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