CN101194368A - 关于使用多个光电区域的集成太阳能电池的方法和*** - Google Patents

关于使用多个光电区域的集成太阳能电池的方法和*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池装置结构和制造方法。该装置具有后盖元件，该元件包括表面区和背面区。该装置还具有安置于所述覆盖后盖元件的表面区的多个光电区域。在优选实施例中，所述多个光电区域占据全部光电空间区域。该装置具有覆盖一部分后盖元件的密封材料和耦连至所述密封材料的前盖元件。沿所述后盖元件和所述前盖元件的至少***区域提供界面区域。在至少所述界面区域上形成密封区域以从所述后盖元件和所述前盖元件形成单独太阳能电池。在优选实施例中，对单独太阳能电池，全部光电空间区域/所述后盖的表面区的比为约0.80和更小。

Description

关于使用多个光电区域的集成太阳能电池的方法和***
相关申请的交叉参考
本申请要求共同转让的以Kevin R.Gibson的名义于2005年6月6日提交的第60/688,077号(代理案件号025902-000200US)美国临时申请的优先权，其全部内容结合于此作为参考。
本申请还涉及以Suvi Sharma等人的名义于2006年2月4日提交的第11/354530号(代理案件号02590-000310US)美国非临时申请，该申请要求以Kevin R.Gibson的名义于2005年4月18日提交的第60/672,815号(代理案件号025902-000100US)美国临时申请以及以Kevin R.Gibson的名义于2005年7月26日提交的第60/702728号(代理案件号025902-000300US)美国临时申请的优先权，上述两个优先权案件中的每个都是共同转让的，并且其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
本发明大体上涉及太阳能技术。具体地，本发明提供了一种方法和由设置在一个或多个基板元件内的多个光电区域制造的合成装置。更具体地，本发明提供了一种用于在耦连至多个集中元件的基板元件内制造光电区域的方法和合成装置。仅通过实例，虽然本发明已应用于太阳能电池板(常用术语为模块)，但是应了解，本发明具有更宽范围的适用性。
背景技术
随着世界人口的增加，工业发展已导致同样巨大的能量消耗。能量通常来自化石燃料(包括煤和石油)、水电站、核源和其他。仅作为实例，国际能源机构计划进一步增加石油消耗，其中诸如中国和印度的发展中国家占最多的增长。我们日常生活的几乎每个元件都部分依赖于石油，石油正在变得日益缺乏。随着时间进一步向前，“便宜”和大量石油的时代正在结束。因此，已开发其他和替代能源。
与石油同时，我们还依靠着其他非常有用的能源(诸如，水力发电、原子能等)来为我们提供电力需要。作为实例，我们家庭和商业使用的大部分传统电力要求来自在煤和其他类型的化石燃料上运转的涡轮、核能产生设备和水电站以及其他类型的可再生能源。通常，电力的家庭和商业使用为稳定和普遍的。
最重要的是，地球上找到的所有有用能源并非全部来自太阳。通常，地球上的所有普通植物生命是使用来自太阳光的光合作用实现的。同样，由从与太阳相关的能源得到的生物原料开发出诸如石油的化石燃料。对于包括“太阳崇拜者”的人类而言，阳光是基本的。对于地球上的生命而言，太阳是我们最重要的能源和用于现代太阳能的燃料。
太阳能拥有许多非常理想的特征！太阳能可再生、干净、充裕且通常很普遍。一些开发出的技术通常捕获太阳能、将其集中、存储并将其转化为其他有用类型的能量。
已开发出太阳能电池板来将阳光转化为能量。作为一个实例，太阳热电池板通常将来自太阳的电磁辐射转化为热能以用于加热住宅、运行某些工业过程或驱动高级涡轮来产生电力。作为另一个实例，太阳光电电池板将阳光直接转化为电力以用于各种应用。太阳能电池板通常由一排彼此互相连接的太阳能电池组成。电池通常以串联电池组的串联和/或并行排列。因此，太阳能电池板具有有益于我们国家、安全和人类用户的巨大潜力。太阳能电池板甚至可以使我们的能量要求多样化并减少世界对石油和其他潜在有害能源的依赖。
尽管太阳能电池板已成功用于某些应用，但是仍然存在某些限制。太阳能电池通常很昂贵。视地理区域而言，通常存在来自政府机构的财政津贴以用于购买太阳能电池板，通常不能直接从公共电力公司购买电力竞争。此外，电池板通常由硅轴承晶片材料组成。这些晶片材料通常昂贵且难以大规模有效制造。太阳能电池板的可用性也稍微缺乏。即，太阳能电池板通常难以从光电硅轴承材料的有限来源找到和购买。在本说明书的每部分中描述且可在以下较详细描述这些和其他限制。
从以上看出，用于改进太阳能装置的技术是非常需要的。
发明内容
根据本发明，提供了与太阳能有关的技术。具体地，本发明提供了一种方法和由设置在一个或多个基板元件内的多个光电区域制造的合成装置。更具体地，本发明提供了一种用于在耦连至多个集中元件的基板元件内制造光电区域的方法和合成装置。仅通过实例，虽然本发明已应用于太阳能电池板(常用术语为模块)，但是应了解，本发明具有更宽范围的适用性。
在特定实施例中，本发明提供了一种用于制造太阳能电池的方法，该太阳能电池没有太阳能电池板并与太阳能电池板分离。可选地，可将太阳能电池包装为太阳能电池板。在优选实施例中，该方法形成了与电池板分离的太阳能电池。然后，将一个或多个太阳能电池安装在电池板上，以完成根据特定实施例的太阳能电池板装置。该方法包括：提供其上包括多个光电条的第一基板元件；以及提供覆盖第一基板元件的一部分的光学弹性体材料。该方法还包括：对准其上包括多个光学集中元件的第二基板元件，以使至少一光学集中元件可操作地耦连至多个光电条(例如，区域)中的至少一个。该方法还包括：将第一基板元件耦连至第二基板元件，以沿第一基板元件和第二基板元件的***区域形成界面区域。在优选实施例中，通过其间使用弹性体材料连接基板来提供耦连。该方法还包括：密封界面区域，以至少由第一基板和第二基板形成单独的太阳能电池。
在替代特定实施例中，本发明包括用于制造另一个太阳能电池的方法。该方法包括：提供其上包括多个光电区域的第一基板元件。在优选实施例中，光电区域可为条、正方形、梯形、(对称或不对称的)环形区域、或这些形状的任何组合和其他形状。该方法包括：提供覆盖第一基板元件的一部分的密封材料。该方法包括：使第二基板元件与第一基板元件对准。该方法将第一基板元件耦连至第二基板元件，以沿第一基板元件和第二基板元件的***区域形成界面区域。该方法密封界面区域，以由第一基板和第二基板形成单独的太阳能电池结构。
在另一个替代实施例中，本发明提供了一种太阳能电池装置。该装置具有第一基板元件和覆盖第一基板元件的多个光电条。该装置还具有覆盖第一基板元件的一部分的光学弹性体材料，并具有其上包括多个光学集中元件的第二基板元件。第二基板元件覆盖多个光电条，以使光学集中元件中的至少一个可操作地耦连至多个光电条中的至少一个。该装置具有沿第一基板元件和第二基板元件的***区域的界面区域。该装置在界面区域处还包括密封区域，从而由第一基板元件和第二基板元件形成单独的太阳能电池。
另外，本发明还提供了另一个替代太阳能电池装置结构。该装置结构具有第一基板元件，其具有空间区域A1，可将A1定义为以单位2(例如，厘米2)给出的第一区。在优选实施例中，第一正方形区与第一基板元件的表面区域相关。该装置还具有覆盖第一基板元件的多个光电区域。多个光电区域占据光电空间区域A(2)，可将A(2)定义为第二正方形区。该装置具有覆盖第一基板元件的一部分的密封材料，且具有耦连至密封材料的第二基板元件。该装置具有沿第一基板元件和第二基板元件的***区域的界面区域，并在界面区域处具有密封区域，从而由第一基板元件和第二基板元件形成了单独的太阳能电池。在优选实施例中，该装置的特征在于，对单独的太阳能电池，A(2)/A(1)的比率为约0.80和更小。
另外，本发明提供了一种替代的太阳能电池装置结构。该装置结构具有后盖元件，该后盖元件包括表面区和后部区。该装置结构还具有覆盖后盖元件的表面区域放置的多个光电区域。在优选实施例中，多个光电区域占据全部光电空间区域。该装置具有覆盖后盖元件的一部分的密封材料，并具有耦连至密封材料的前盖元件。至少沿后盖元件和前盖元件的***区域设置界面区域。至少在界面区域处形成密封区域，从而由后盖元件和前盖元件形成单独的太阳能电池。在优选实施例中，对单独太阳能电池，全部光电空间区域/后盖的表面区的比率为约0.50和更小。可选地，视特定实施例可存在诸如0.80和更小的其他比率。在此。术语“后盖元件”和“前盖元件”是是示出了性目的而提供的，且并非意欲将权利要求的范围限制于与根据特定实施例的空间定向有关的特殊配置。
在特定实施例中，本发明提供了一种替代的太阳能电池装置。该装置具有第一基板元件和覆盖第一基板元件的多个光电条。该装置具有覆盖第一基板元件的一部分的密封材料。该装置具有表现密封材料特征的第一折射率，并具有其上包括多个光学集中元件的第二基板元件。在优选实施例中，第二基板元件覆盖多个光电条，以使光学集中元件中的至少一个可操作地耦连至多个光电条中的至少一个。优选地，多个集中元件至少由第二基板材料组成。该装置具有表现第二基板材料特征的第二折射率。第二折射率基本上与第一折射率匹配，以使一个或多个光子通过一部分密封剂穿过光学集中元件中的至少一个并到达一个光电条的一部分，从而减少这个光学集中元件的一部分的内反射的量。在特定实施例中，内反射所减少的量导致到达光电区域的光子的数量增加。
在又一个替代实施例中，本发明提供了具有改进的密封材料的太阳能电池装置。该装置具有第一基板元件和覆盖第一基板元件的多个光电条。该装置具有覆盖一部分第一基板元件的密封材料。该装置具有表现密封材料特征的第一折射率，并具有其上包括多个光学集中元件的第二基板元件。在优选实施例中，第二基板元件覆盖多个光电条，以使至少一个光学集中元件可操作地耦连至多个光电条中的至少一个。优选地，多个集中元件至少由第二基板材料组成。该装置具有表现第二基板材料特征的第二折射率。密封材料的第一折射率基本上与第二折射率匹配，从而有利于一个或多个光子从至少一个光学集中元件迁移到优选地实施例中的一个光电条的一部分。
在又一个替代实施例中，本发明提供了一种的封装的太阳能电池组件，其能够独立操作以使用封装的太阳能电池组件和/或通过其他太阳能电池组件来产生电能。封装的太阳能电池组件包括刚性前盖元件，该元件上具有前盖表面区域和多个集中元件。每个集中元件均具有从前盖表面的第一部分延伸至前盖表面的第二部分的长度。每个集中元件具有设置在在第一部分与第二部分之间的宽度。每个集中元件具有耦连至宽度的第一侧面的第一边缘区域和设置在宽度的第二侧面上的第二边缘区域。第一边缘区域和第二边缘区域从前盖表面区的第一部分延伸至前盖表面区的第二部分。以从第一部分延伸至第二部分的并行方式配置多个集中元件。此外，封装的太阳能电池组件包括分别排列在多个集中元件上的多个光电条。多个光电条中的每个均具有条宽度和条长度。每个光电条耦连多个集中元件中的至少一个。封装的太阳能电池组件额外包括设置在每个光电条与每个集中元件之间的耦连材料，以使光电条光学耦连至集中元件。封装的太阳能电池组件还包括刚性后盖元件。刚性后盖元件具有多个支撑区域。多个支撑区域对对应的多个光电条分别提供机械支撑。此外，封装太阳能电池组件包括密封区域，用于将刚性后盖元件机械耦连至刚性前盖元件，以提供能够维持多个光电条使其大体上免于受潮的密封夹层组件。可在维持多个光电条大体上免于受潮损害的同时操纵密封夹层组件。
在又一个替代实施例中，本发明提供了一种太阳能电池设备。该太阳能电池设备包括后部基板元件，该后部基板元件包括后部表面区域和内部表面区域。太阳能电池设备还包括以覆盖内部表面区域的并行方式空间放置的多个光电条。每个光电条的特征在于长度和宽度。太阳能电池设备还包括可操作地耦连至多个光电条中的每个的成形集中器装置。成形集中器装置具有第一侧面和第二侧面。此外，太阳能电池设备包括设置在成形集中器装置的第一侧面上的孔区域。另外，太阳能电池设备包括设置在成形集中器装置的第二侧面上的出口区域。此外，太阳能电池设备包括由孔区域与出口区域的比率提供的几何集中特征。该比率的特征可在于从约1.8至约4.5的范围。太阳能电池设备还包括表现成形集中器装置特征的聚合物材料。太阳能电池设备还包括表现成形集中器装置的聚合物材料特征的为约1.45和更大的折射率。此外，太阳能电池设备包括经形成覆盖多个光电条中的每个并使多个光电区域中的每个耦连至每个集中器装置的耦连材料。此外，太阳能电池设备包括表现耦连材料特征的为约1.45和更大的折射率，耦连材料将多个光电区域的每个耦连至每个集中器装置。
在又一个替代实施例中，本发明提供了一种太阳能电池设备。该太阳能电池设备包括后部基板元件，该后部基板元件包括后部表面区域和内部表面区域。该后部基板元件特征在于宽度。太阳能电池设备还包括以覆盖内部表面区域的并行方式空间放置的多个光电条。每个光电条的特征在于长度和宽度。此外，太阳能电池设备还包括可操作地耦连至多个光电条中的每个的成形集中器装置。成形集中器装置具有第一侧面和第二侧面。此外，太阳能电池设备包括设置在成形集中器装置的第一侧面上的孔区域。太阳能电池设备还包括设置在成形集中器装置的第二侧面上的出口区域。太阳能电池设备还包括设置在孔区域的第一部分与出口区域的第一部分之间的第一反射侧面。此外，太阳能电池设备包括设置在孔区域的第二部分与出口区域的第二部分之间的第二反射侧面。此外，太阳能电池设备包括由孔区域与出口区域的比率提供的几何集中特征。该比的特征在于从约1.8至约4.5的范围。此外，太阳能电池设备包括表现成形集中器装置特征的聚合物材料，该成形集中器包括孔区域、出口区域、第一反射侧面和第二反射侧面。此外，太阳能电池设备包括表现成形集中器装置的聚合物材料特征的约1.45和更大的折射率。此外，太阳能电池设备包括经形成覆盖多个光电条中的每个并将多个光电区域中的每个耦连至每个集中器装置的耦连材料。太阳能电池设备还包括面对第一反射侧面和第二反射侧面中的每个的一个或多个凹穴区域。一个或多个凹穴区域的特征在于为约1的折射率，以使将来自孔区域的一个或多个光子能够朝向出口区域反射。
根据特定实施例，本发明提供了一种封装的太阳能电池组件，其能够独立操作以使用该封装的太阳能电池组件和/或通过其他太阳能电池组件来产生电能。封装的太阳能电池组件包括刚性前盖元件，该元件上具有多个集中元件。例如，以从前盖元件的第一部分延伸至第二部分的并行方式排列每个集中元件。以从第一部分至第二部分的条纹排列来配置并行方式的多个集中元件。每个集中元件具有至少1.5的光学密度。
电池元件在刚性前盖元件的第一部分与第二部分之间还包括不大于8.5英寸的最大空间尺寸。此外，电池元件包括分别排列在多个光学集中元件上的多个光电条。多个光电条中的每个均具有条宽度和条长度。每个光电条耦连多个集中元件中的至少一个。
在替代特定实施例中，本发明提供了一种封装的太阳能电池组件。该组件具有刚性前盖元件，该元件上具有多个集中元件。以从前盖元件的第一部分延伸至第二部分的大体上并行方式排列每个集中元件。以从第一部分至第二部分的条纹排列来配置大体上并行方式的多个集中元件。每个集中元件具有至少1.5的光学密度。该元件在刚性前盖元件的第一部分与第二部分之间具有不大于8.5英寸的最大空间尺寸。该元件还具有分别排列在多个光学集中元件上的多个光电条。多个光电条中的每个均具有条宽度和条长度。每个光电条耦连多个集中元件中的至少一个。一个或多个第一电元件耦连多个光电条中的每个的第一部分。一个或多个第二电元件耦连多个光电条中的每个的第二部分。
在特定实施例中，该组件还具有设置在每个光电条与每个集中元件之间的光学耦连材料，以将光电条光学耦连至集中元件。同样提供刚性后盖元件。刚性后盖元件具有多个支撑区域。多个支撑区域对对应的多个光电条分别提供机械支撑。密封区域将刚性后盖元件机械耦连至刚性前盖元件，以提供能够维持多个光电条大体上免于受潮的密封夹层组件。能够在维持多个光电条大体上免于受潮损害的同时操纵密封夹层组件。每个集中元件具有一对侧面，每个侧面具有120nm RMS或更小的表面光洁度，以能够大体上实现内反射光。
通过比传统技术高级的本发明来实现许多优点。例如，本技术提供易于使用依赖于诸如硅材料(尽管也可使用其他材料)的传统技术的方法。此外，该方法在无需实质修改传统设备和方法的情况下提供与传统方法技术相适合的方法。优选地，本发明提供改进的太阳能电池，其较不昂贵且易于操作。此太阳能电池使用多个光电区域，这些光电区域被密封在根据优选实施例的一个或多个基板结构内。在优选实施例中，本发明提供使用无模块或电池板组件的多个光电条的方法和完成的太阳能电池结构，在稍后的组件过程期间提供这些光电条。同样在优选实施例中，一个或多个太阳能电池每个面积具有比传统太阳能电池少的硅(例如，80％或小于80％，50或小于50％)。在优选实施例中，本方法和电池结构重量也比较轻且并非不利于构建结构等。即，在根据特定实施例的模块水平，重量与传统太阳能电池大约相同或比其稍轻。在优选实施例中，可将使用多个光电条的本太阳能电池用作传统太阳能电池结构的“顺便”替换。作为顺便替换，可用传统太阳能电池技术来使用本太阳能电池以用于根据优选实施例的有效实施。视实施例而言，可实现这些优点中的一个或多个。将在本文且更明确地在以下较详细描述这些和其他优点。
可参看以下详细描述和随附图式来较完整地理解本发明的各种其它目的、特征和优点。
附图说明
图1是示出了根据本发明实施例的太阳能电池结构的透视图的简化图；
图2是示出了根据本发明实施例的后盖结构的简化图；
图2A是示出了根据本发明实施例的后盖结构的详细图；
图3是示出了根据本发明实施例的将多个光电条粘连至后盖结构的方法的简化图；
图4是根据本发明实施例的组装的后盖和光电条的简化图；
图5是示出了根据本发明实施例的提供覆盖组装的后盖和光电条的密封剂的方法的简化图；
图6是根据本发明实施例的组装的后盖、光电条和密封剂的简化图；
图7是示出了根据本发明实施例的组装覆盖了组装的后盖、光电条和密封剂的前盖的方法的简化图；
图8是示出了根据本发明实施例的前盖上的多个集中元件的较详细图；
图8A是示出了根据本发明实施例的前盖上的多个集中元件的进一步详细图；
图9是示出了根据本发明实施例的组装的太阳能电池结构的简化图；
图9A是示出了根据本发明实施例的组装的太阳能电池结构的较详细图；以及
图10为根据本发明实施例的集中器组件的简化图。
具体实施方式
根据本发明，提供了与太阳能有关的技术。具体地，本发明提供了一种方法和由一个或多个基板元件内提供的多个光电区域制造的合成装置。更具体地，本发明提供了一种用于在耦连至多个集中元件的基板元件内制造光电区域的方法和合成装置。仅通过实例，虽然本发明已应用于太阳能电池板(常用术语为模块)，但是将认识到本发明具有更宽范围的适用性。
根据本发明的一实施例的用于制造太阳能电池结构的方法可如下既述：
1.提供第一基板元件；
2.提供覆盖第一基板元件的多个光电条；
3.提供覆盖第一基板的一部分(或者每个光学条的表面区域或者耦连至多个光电条的第二基板的表面区域)的光学弹性体材料；
4.对准其上包括多个光学集中元件的第二基板，以使至少一个光学集中元件可操作地耦连至多个光电条中的至少一个；
5.将第一基板元件耦连至第二基板元件，以沿第一基板元件和第二基板元件的***区域形成界面区域；
6.密封界面区域，从而由第一基板元件和第二基板元件形成单独的太阳能电池；
7.将太阳能电池放置在电池板组件中；以及
8.根据需要执行其他步骤。
以上顺序的步骤提供根据本发明实施例的方法。如所示，该方法使用包括形成用于太阳能电池板的太阳能电池的方法的步骤组合，太阳能电池板具有多个太阳能电池。也可提供替代方法，其中在不偏离本文的权利要求的范围的情况下增加步骤、去除一个或多个步骤或以不同顺序提供一个或多个步骤。作为实例，将多个光电条耦连至第二基板且随后提供第一基板并将其密封至第二基板。在优选实施例中，在包括多个集中元件的第二基板与多个光电条之间提供耦连材料。可在本说明书且更明确地在以下找到本方法和合成结构的进一步细节。
现参看图1，示出了根据本发明实施例的太阳能电池的透视图10。此图仅为实例，其并不用于过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员应认识到各种变化、修改和替换。如本太阳能电池装置结构的透视图所示，该结构包括各种元件。该装置具有后盖元件101，该元件包括表面区和后部区。后盖元件也具有多个位置(为诸如母线的电元件空间安置)和多个光电区域。或者，后盖可无任何图案且仅用于支撑和封装。当然，可存在其他变化、修改和替换。
在优选实施例中，该装置具有多个光电条105，每个光电条经安置覆盖后盖元件的表面区。在优选实施例中，多个光电条对应于占据全部光电空间区域的累积区，该累积区为活动的且将阳光转化为电能。
密封材料115覆盖后盖元件的一部分。即，密封材料形成覆盖多个条、后盖的暴露区域和电元件。在优选实施例中，视应用，密封材料可为单层、多层或部分层。在替代实施例中，如所述，可提供密封材料使其覆盖光电条的一部分或前盖元件的表面区域，前盖元件耦连至多个光电条。当然，可存在其他变化、修改和替换。
在特定实施例中，将前盖元件121耦连至密封材料。即，形成前盖元件使其覆盖密封剂以形成包括至少后盖、母线、多个光电条、密封剂和前盖的多层结构。在优选实施例中，前盖包括一个或多个集中元件，这些元件将阳光集中(例如，每个单位面积的亮度)在多个光电条上。即，每个集中元件可各自与光电条中的每个或至少一个相关联。
在后盖、母线、光电条、密封剂和前盖的组件上，沿后盖元件和前盖元件的至少***区域提供界面区域。同样可视实施例来围绕每个条或某些群的条提供界面区域。该装置具有密封区域且形成于至少界面区域上以从后盖元件和前盖元件形成单独太阳能电池。密封区域在无外部影响(诸如天气、机械处理、环境条件和可降级太阳能电池质量的其他影响)的受控环境下维护包括光电条的活动区域。此外，密封区域和/或密封元件(例如，两个基板)保护与太阳能电池相关联的某些光学特征且也保护并维护任何导电元件，诸如母线、互连等。当然，可存在使用根据其他实施例的密封元件结构实现的其他优点。
在优选实施例中，全部光电空间区域占据比后盖的表面区小的空间区域。即，对于给定太阳能电池大小而言，全部光电空间区域使用比传统太阳能电池少的硅。在优选实施例中，对于单独太阳能电池而言，全部光电空间区域占据后盖的表面区的约80％和小于80％。视实施例而言，对于给定的太阳能电池面积，光电空间区域也可占据后盖的表面区的约70％和小于70％或60％或优选地，占据50％和小于50％。当然，可存在未根据其他实施例清楚列举出的其他百分比。在此，术语“后盖元件”和“前盖元件”是作为说明性目的而提供的，而并非意欲将权利要求的范围限制于与根据特定实施例的空间定向有关的特殊配置。可在本说明书且更明确地在以下找到太阳能电池中的各种元件的每个的进一步细节。
在特定实施例中，本发明提供了一种封装的太阳能电池组件，其能够独立操作的以使用封装的太阳能电池组件和/或其他太阳能电池组件来产生电能。封装的太阳能电池组件包括刚性前盖元件，该元件上具有前盖表面区和多个集中元件。视应用，刚性前盖元件由各种材料组成。例如，刚性前盖由聚合物材料制成。如另一实例，刚性前盖由具有约1.4或1.42或更大的折射率的透明聚合物材料制成。根据实例，刚性前盖具有适合范围的杨氏模数。每个集中元件具有从前盖表面区的第一部分延伸至前盖表面区的第二部分的长度。每个集中元件具有在第一部分与第二部分之间提供的宽度。每个集中元件具有耦连至宽度的第一侧面的第一边缘区域和在宽度的第二侧面上提供的第二边缘区域。第一边缘区域和第二边缘区域从前盖表面区的第一部分延伸至前盖表面区的第二部分。多个集中元件以从第一部分延伸至第二部分的并行方式配置。
应了解，实施例可具有各种变化。例如，该实施例可进一步包括耦连至多个光电条的每个的第一区域的第一电极元件和耦连至多个光电条的每个的第二区域的第二电极元件。
作为另一个实例，太阳能电池组件还包括耦连至多个光电条的每个的第一区域的第一电极元件和耦连至多个光电条的每个的第二区域的第二电极元件。第一电极包括从夹层组件的第一部分延伸的第一突出部分且第二电极包括从夹层组件的第二部分延伸的第二突出部分。
在又一个特定实施例中，本发明提供了一种太阳能电池装置。该太阳能电池装置包括后部基板元件，该元件包括后部表面区域和内部表面区域。视应用，后部表面元件可由各种材料制成。例如，后部元件特征在于聚合物材料。
在又一个实施例中，本发明提供了一种包括后部基板元件的太阳能电池设备。该后部基板元件包括后部表面区域和内部表面区域。该后部表面元件特征在于宽度。例如，后部表面元件特征在于约八英寸及更小的长度。作为实例，后部表面元件特征在于约8英寸和更小的宽度以及大于8英寸的长度。
图2为根据本发明实施例的后盖结构100的简化图。此图仅为实例，且不应过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员将认识到许多修改、变化和替换。如所示，后盖具有底部区域205和表面区域201，表面区域201包括多个凹入区域209。每个凹入区域对应于根据特定实施例的光电材料的空间位置。在特定实施例中，凹入区域为光电条或光电材料的区域提供机械和物理位置。凹入区域所占据的区由***区域203围绕，***区域203具有沿y方向比根据特定实施例的内部凹入区域突出稍高的边缘区域211。当然，可存在其他变化、修改和替换。
再次参看图2，后盖还可包括一个或多个传导元件，通常为母线207。每个母线可以串联、并行或这些电配置的组合将多个条耦连在一起。如所示，可垂直于多个凹入区域提供每个母线。即，根据特定实施例，每个母线沿x轴运行，而每个凹入区域沿z轴运行。如将了解，母线仅是示出了性而非全面的。即，可存在与每个凹入区域并行或与每个凹入区域成角度或这些配置的任何组合运行的其他母线(未图示)。可在上述共同转让的Gibson临时专利申请中找到传导元件的进一步细节，且该案以引用的方式并入本文中。当然，可存在其他变化、修改和替换。
根据本实施例，后盖可由各种适合的材料或材料和层的组合制成。后盖可使用根据特定实施例的聚合物轴承材料制成。根据优选实施例，聚合物材料可为非传导材料。视应用，后盖可为单层或多层材料，且优选地为非透光的，但是也可根据其他实施例为透光的。在优选地实施例中，后盖使用已被模制或机器制造的聚合物材料以形成多个凹入区域和其他所要特征。当然，可存在其他变化、修改和替换。
例如，刚性后盖元件可由各种材料制成。例如，后前盖由聚合物材料、玻璃或其他适合的材料制成。根据实例，刚性后盖具有适合的杨氏模数。多个支撑区域对相应多个光电条提供相应机械支撑。此外，封装太阳能电池组件包括密封区域以将刚性后盖元件机械耦连至刚性前盖元件以提供能够维护多个光电条使其大体上免于受潮的密封夹层组件。例如，就百万比的部分，潮湿小于预定量以防止腐蚀并促进太阳能电池装置的操作。可在维护多个光电条使其大体上免于受潮损害的同时处理密封夹层组件。仅作为一个实例，机械损害为一个或多个光电条的破损。
参看图2A提供后盖的详细图。如所示，示出了后盖的顶视图210。同样提供了替代图。例如，说明横截面“A-A”220。此A-A横截面沿根据特定实施例的母线元件的区域。同样说明细节“F”280和细节“E”260。细节F对应于后盖的***或边缘区域。类似地，细节F对应于后盖的替代周围或边缘区域。同样说明横截面“B-B”230和“C-C”240。此横截面B-B和C-C与沿后盖的各自凹入区域长度有关。同样说明截面C-C中的细节“G”250。凹入区域251的每个对应于根据特定实施例的母线元件的位置。同样说明后盖的顶视图210的替代截面“D-D”270。当然，可存在其他变化、修改和替换。可在本说明书且更明确地在以下找到本方法和结构的进一步细节。
图3是示出了根据本发明实施例的将多个光电条105粘连至后盖结构100的方法的简化图300。此图仅为实例，其不过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员将认识到多种变化、修改和替换。如所示，将光电条各自与相应凹入区域对准。每个光电条具有预定宽度、长度和深度，以能够将其安装在凹入区域的一部分内、或视实施例而定的其他物理位置。
在特定实施例中，每个光电条由硅轴承材料制成，其中包括光能转化装置。即，根据特定实施例，每个条由具有合适特征的单晶和/或多晶硅制成以使其将所施加的阳光或电磁辐射转化为电流能量。虽然此条的实例称为由澳大利亚的Origin Energy制造的SliverCell产品，但是可为其他的。在替代优选实例中，可从传统太阳能电池提供条。即，可根据特定实施例通过将传统太阳能电池切成方块(例如，锯、划或断开)或适当设计的太阳能电池来提供条。视实施例而言，传统太阳能电池可为由位于加利福尼亚95134圣何塞的3939north first街的SunPower公司制造的后触点电池或诸如由BP Solar国际有限公司、总部位于荷兰海牙的Shell Solar、德国的Q-Cell AG、SolarWorld AG、Kurt-Schumacher-Str.12-14，53113Bonn/Germany、Sharp公司、Osaka、Japan、Kyocera Solar有限公司和其他公司制造的电池的其他太阳能电池类型。在其他实例中，光电材料的条或区域可由其他合适材料制成，诸如其他半导体材料，包括元素周期表中列出的半导体元素、具有光电性质的聚合材料、或这些的任何组合等。当然，可存在其他变化、修改和替换。
在特定实施例中，封装的太阳能电池组件包括分别排列于多个集中元件上的多个光电条。多个光电条的每个具有条宽度和条长度。每个光电条耦连多个集中元件中的至少一个。封装的太阳能电池组件额外包括在每个光电条与每个集中元件之间提供的耦连材料以将光电条光学耦连至集中元件。
在另一个特定实施例中，太阳能电池设备还包括以覆盖内部表面区域的并行方式空间配置的多个光电条。每个光电条特征在于长度和宽度。仅作为一个实例，每个光电条包括多个p型区域和多个n型区域。每个p型区域耦连至至少一个n型区域。作为实例，光电条由硅材料制成。
作为实例，太阳能电池设备包括以覆盖内部表面区域的并行方式空间配置的多个光电条。每个光电条特征在于长度和宽度。此外，太阳能电池设备包括可操作地耦连至多个光电条的每个的成形集中器装置。成形集中器装置具有第一侧面和第二侧面。此外，太阳能电池设备包括设置在成形集中器装置的第一侧面上的孔区域。太阳能电池设备还包括设置在成形集中器装置的第二侧面上的出口区域。
图4为根据本发明实施例的组装的后盖和光电条的简化图400。此图仅为实例，其不过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员应认识到许多变化、修改和替换。如所示，已在相应凹入区域或后盖上的位置设置每个光电条。优选地，将每个条机械稳固至特定实施例中的凹入区域上。可将第一群条耦连至至少一母线且可将第二群条耦连至另一群母线。将每个条耦连至至少两个母线或类似传导元件以提供电路来提供电力。或者，根据本发明的替代实施例，可将后盖提供至组装的前盖和光电条结构上。当然，可存在其他的变化、修改和替换。
图5是示出了根据本发明实施例的提供覆盖组装的后盖和光电条的密封剂115的方法的简化图500。此图仅为实例，其不过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员应认识到许多变化、修改和替换。如所示，密封剂可为根据特定实施例的单层115或多层。也可用液体形式提供密封剂，该密封剂经固化以封闭和密封特定实施例中的每个光电条和部分母线元件。
根据本实施例，密封剂由用于所要光学、电和物理特征的适合材料制成。光学的为优选的光学弹性体材料，其开始为液体且固化以形成固体材料。弹性体材料具有适合的热和光学特征。即，弹性体材料的折射率与根据特定实施例的覆盖前盖大体上匹配。在特定实施例中，密封剂材料适于第一基板元件上的多个光电条的热膨胀的第一系数和与第二基板相关联的热膨胀的第二系数。在特定实施例中，密封剂材料促进在集中元件中的一个与多个光电条中的一个之间传递一个或多个光子。密封剂材料可充当隔绝材料、电绝缘结构、粘合层和其他所要特征。作为实例，应根据本技术领域人员来给出术语“弹性体”的最广泛的解释。当然，可存在其他变化、修改和替换。
根据实施例，能够在维护多个光电条使其大体上免于受潮损害的同时操纵密封夹层组件。例如，密封区域包括超声(例如，15至30千赫兹)焊接部分。作为另一个实例，由振动焊接部分、热形成部分、化学形成部分、粘合部分、黏附部分或受辐射部分，例如，激光。根据实施例，密封夹层组件具有7毫米或更小的总厚度。在特定实施例中，密封夹层组件具有从约100毫米变化至约210毫米的宽度和从约100毫米至约210毫米的长度。在特定实施例中，密封夹层组件甚至可具有约300毫米和更大的长度。当然，可存在其他变化、修改和替换。
图6为根据本发明实施例的组装的后盖、光电条和密封剂的简化图600。此图仅为实例，其不过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员应认识到许多变化、修改和替换。如所示，已将密封剂形成于覆盖凹入区域中所提供的光电条的表面和母线元件的部分。母线元件的其他部分601从后盖元件的***突出，后盖元件现包括根据特定实施例的光电条和密封剂。在本说明书且更明确地在以下提供本方法和结构的进一步细节。
作为实例，在多个光学集中元件上分别排列多个光电条。多个光电条的每个具有条宽度和条长度。每个光电条耦连多个集中元件中的至少一个。例如，每个光电条将光直接转化为电流。作为另一个实例，每个光电条由选自单晶硅、多晶硅、非晶硅铜铟亚盐酸(CIS)、碲化镉CdTe或纳米结构材料的材料制成。当然，可存在其他变化、修改和替换。
图7是示出了根据本发明实施例的组装覆盖组装的后盖、光电条和密封剂的前盖的方法的简化图700。此图仅为实例，其不应过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员应认识到许多变化、修改和替换。如所示，根据特定实施例将前盖701与部分组装的后盖和条对准。在优选实施例中，前盖包括多个集中元件705、这些元件以与每个凹入区域和每个条并行地空间安置。根据特定实施例，每个集中元件包括沿z方向安置的长度。在本说明书且更明确地在以下提供包括集中元件的前盖的进一步细节。
视应用，可用各种方式来实施前盖元件。例如，刚性前盖元件材料可由聚合物材料、玻璃材料、多层材料等等制成。根据实施例，刚性前盖元件为通过喷射、转移、压缩或挤压提供的模制元件。例如，刚性前盖元件的特征在于1.4或更大的折射率。根据实施例，刚性前盖元件为透光的。例如，刚性前盖元件通过光透射材料88％或更大来提供。作为另一个实例，刚性前盖元件具有4％或更小的光吸收。当然，可存在其他变化、修改和替换。
在特定实施例中，电池组件包括在每个光电条与每个集中元件之间提供的光学耦连材料以将光电条光学耦连至集中元件。例如，光学耦连材料为液体(作为开始材料)、粘合、流体(例如，固体、液体)、一个薄膜或一个或多个薄膜，这些材料可通过其他适合技术来旋转、沉积、涂覆、蒸发、喷射、着色或提供。作为另一个实例，光学耦连材料特征在于约88％或更大、或92％或更大的光透射；1.42或更大的折射率和UV稳定器。根据实施例，光学耦连材料具有适合的弹性指数，从而在基板和光电条中能够进行机械和/或热变化。当然，可存在其他变化、修改和替换。
图8为根据本发明实施例的前盖701上的多个集中元件的较详细图。此图仅为实例，其不过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员应认识到许多变化、修改和替换。如所示，用于条配置的每个集中元件包括梯形元件。每个梯形元件具有耦连至锥形区域(其耦连至上部区域)的底部表面。上部区域由表面809界定，表面809为前盖的同延的。每个元件经空间安置且根据特定实施例彼此并行。此处，根据本发明的实施例，术语“梯形”和“锥形”可包括具有直的或弯曲的或直的与弯曲壁的组合的实施例。视实施例而言，集中元件可在前盖上、并入前盖中和/或耦连至根据本发明的实施例的前盖。以下较明确地提供具有集中元件的前盖的进一步细节。
在特定实施例中，太阳能电池设备包括可操作地耦连至多个光电条的每个的成形集中器装置。成形集中器装置具有第一侧面和第二侧面。此外，太阳能电池设备包括设置在成形集中器装置的第一侧面上的孔区域。仅作为实例，集中器装置包括第一侧面区域和第二侧面区域。视应用，第一侧面区域特征在于约100纳米或120纳米RMS和更小的粗糙度，且第二侧面区域特征在于约100纳米或120纳米RMS和更小的粗糙度。例如，粗糙度特征在于从孔区域得到的光波长的约10％的维度值。视应用，后部元件可具有锥形形状。
作为实例，太阳能电池设备包括设置在成形集中器装置的第二侧面上的出口区域。此外，太阳能电池设备包括由孔区域与出口区域的比率提供的几何集中特征。该比的特征可在于从约1.8至约4.5的范围。太阳能电池设备还包括表现成形集中器装置特征的聚合物材料。太阳能电池设备额外包括表现成形集中器装置的聚合物材料特征的约1.45和大于1.45的折射率。此外，太阳能电池设备包括形成得覆盖多个光电条的每个且将多个光电区域的每个耦连至每个集中器装置的耦连材料。例如，耦连材料的特征在于适合的杨氏模数。
仅作为实例，太阳能电池设备包括表现耦连材料特征的约1.45和更大的折射率，耦连材料将多个光电区域的每个耦连至每个集中器装置。视应用而言，聚合物材料特征在于适于承受取决于太阳能电池设备的元件的热膨胀的改变的热膨胀常数。
对于某些应用，多个集中元件具有光入口面积(A1)和光出口面积(A2)以使得A2/A1为0.8和更小。仅作为实例，多个集中元件具有光入口面积(A1)和光出口面积(A2)以使得A2/A1为0.8和更小，且相对于光出口面积来耦连多个光电条。在优选实施例中，A2/A1的比率为约0.5和更小。例如，每个集中元件具有7毫米或更小的高度。在特定实施例中，密封夹层组件具有从约100毫米变化至约210毫米的宽度和从约100毫米至约210毫米的长度。在特定实施例中，密封夹层组件甚至可具有约300毫米和更大的长度。作为另一个实例，每个集中元件具有一对侧面。在特定实施例中，每个侧面具有100nm或更小、或120nm RMS或更小的表面光洁度。当然，可存在其他变化、修改和替换。
现参看图8A，已使用类似于图8的侧面图701来说明前盖。前盖也具有顶视图说明801。同样说明从“B-B”的截面图820。同样示出了集中元件830的至少两个的详细图“A”。根据实施例，可存在其他变化、修改和替换。
根据本实施例，集中元件由适合的材料制成。集中元件可由聚合物、玻璃或其他透光材料(包括这些的任何组合)等制成。适合的材料优选地为环境上稳定的且可承受环境温度、天气和其他“室外”条件。集中元件也可包括涂覆有抗反射涂层的部分以改进效率。也可将涂层用于改进集中元件的耐用性。当然，可存在其他变化、修改和替换。
在特定实施例中，太阳能电池设备额外包括设置在孔区域的第一部分与出口区域的第一部分之间的第一反射侧面。仅作为实例，第一反射侧面包括一部分聚合物材料的第一抛光表面。对于某些应用，第一反射侧面特征在于约120纳米RMS和更小的表面粗糙度。
此外，太阳能电池设备还包括设置在孔区域的第部分与出口区域的第二部分之间的第二反射侧面。例如，第二反射侧面包括一部分聚合物材料的第二抛光表面。对于某些应用而言，第二反射侧面特征在于约120纳米RMS和更小的表面粗糙度。作为实例，第一反射侧面和第二反射侧面提供从孔区域提供的一个或多个光子的内反射。
此外，太阳能电池设备包括由孔区域与出口区域的比率提供的几何集中特征。该比的特征在于从约1.8至约4.5的范围。此外，太阳能电池设备包括表现成形集中器装置(包括孔区域、出口区域、第一反射侧面和第二反射侧面)特征的聚合物材料。作为实例，聚合物材料能够免受由紫外线辐射引起的损害。
此外，太阳能电池设备具有表现成形集中器装置的聚合物材料特征的约1.45和更大的折射率。此外，太阳能电池设备包括形成得覆盖多个光电条的每个且将多个光电区域的每个耦连至每个集中器装置的耦连材料。太阳能电池设备还包括面对第一反射侧面和第二反射侧面中的每个的一个或多个凹穴区域。一个或多个凹穴区域的特征在于为约1的折射率以使将来自孔区域的一个或多个光子朝向出口区域反射。
图9是示出了根据本发明实施例的组装的太阳能电池结构900的简化图。如所示，该单元结构包括后盖、多个条、密封剂、前盖(包括集中器元件)和根据特定实施例的其他零件。根据本发明，为了电连接，同样将部分母线暴露给太阳能电池板或模块中的其他单元或***电路。可在本说明书且更明确地在以下找到本太阳能电池结构的进一步细节。
现参看图9A，提供了用于说明组装的电池结构的各种图。如所示，组装图包括顶视图说明910，其具有包括至少“A-A”“B-B”和“E-E”的各种横截面。说明A-A 920的细节且A-A 920沿光电条的长度延伸。同样说明B-B 930的细节且B-B 930垂直于光电条的长度延伸。同样展示“B-B”细节的边缘部分“C”940。边缘部分说明其他零件中的凹入区域、光电条、密封剂和对应于光电条的集中器元件。同样示出了沿平行于母线元件之一的边缘区域的细节“E-E”950。当然，可存在其他变化、修改和替换。
在优选实施例中，本方法和合成装置具有耦连至前盖的后盖以沿***区域或其他适合的区域(含有由光电材料组成的一个或多个光电区域)形成界面区域。在其他实施例中，耦连使用密封剂材料或其他类似材料或这些元素的组合而发生。该方法密封界面区域以从第一基板和第二基板形成单独太阳能电池并将太阳能电池放置在电池板组件中。根据本实施例，使用各种适合的技术，诸如超声焊接、振动焊接、热处理、化学处理、粘合材料、辐射处理(例如，激光、热灯)、这些的任何组合和其他技术来将盖密封在一起。在特定实施例中，密封技术使用由Branson超声波公司制造的称为IRAM 200和300的激光光源，但是也可使用其他的。当然，可存在其他变化、修改和替换。可在本说明书且更明确地在以下找到本方法和结构的进一步细节。
实例：
为了改进本方法和结构的操作，在实例中提供该方法和结构的某些细节。这些实例仅为说明性的且不应过度限制本文的权利要求的范围。本技术领域人员应认识到许多变化、修改和替换。应参考本文为解释的目的提供的其他描述来阅读这些实例。可在以下找到这些实例的细节。
通常，太阳能电池方法和结构的设计和效率使用元件和结构的组合来发生。作为实例，集中器与根据特定实施例的钢刀材料特征相结合。我们的集中器已实现低集中比率(例如，2倍、3倍、4倍)来减少与高集中***的复杂性有关的成本。在优选实施例中，对于用于非跟踪太阳能电池板实施例的本集中元件而言，低集中比率为约3倍和更小。本方法和***也允许非跟踪能力，此根据特定实施例导致减少成本和增加可靠性。为了使得聚集器有效地用于低成本制造，所要集中器含有小体积的聚合物。根据优选实施例，小体积通过使得集中器尺寸尽可能小来实现，以允许确定形状和比传统光电池结构小的尺寸的光电条。根据特定实施例，集中器的体积同样也小以使得其轻、易于制造、减少材料成本且允许由人用户和/或自动化来处理。仅如一实例，在本说明书且更明确地在以下提供集中设计和方法。即，根据本发明的实施例，可将以下的一个或多个特征并入本太阳能电池方法和装置中。
1.槽形设计用以改进和/或最大化集中器的效率；
2.槽形设计用于定向为东向西的非跟踪***；
3.利用总内反射(TIR)来最大化效率；
4.集中器由具有高折射率的固体材料制成以获得所要TIR；
5.折射率越高，集中器收集散射和斜光越好；
6.光学集中比率为孔相对于出口的函数；
7.由于***损耗使得有效集中始终小于光学集中(光学与有效集中的比率为集中器的效率)；
8.集中器可由玻璃或聚合物制成；
9.集中器材料必须将光尽可能多地传递至光电材料；
10.较高折射率材料为优选的；以及
11.推荐的较高折射率材料产品可为(但不限于)：(1)由Ticona聚合物制造的TopasTM产品；(2)由M&G聚合物制造的CleartufTM产品；(3)由GE高级材料制造的LexanTM产品；(4)由Bayer材料科学制造的MakrolonTM产品；(5)由Dow化学制造的CalibreTM产品；和(6)由DuPont制造的TefzelTM，(7)丙烯酸材料，(8)Plexiglas丙烯酸树脂颜色技术Altuglas国际、Highland、MI，但是可以为其他的。
根据实施例，可使用这些零件中的一个或多个。当然，可存在其他变化、修改和替换。以下提供本方法和结构的其它细节。
在特定实施例中，以下已参考图10简要描述关于2X集中器横截面的用于集中光的方法，图10示出了集中器的方法和结构。
1.直接进入垂直于孔表面的出口上的光将直接撞击光电材料而无实质反射。此由黑色光线示出。
2.进入除垂直于孔表面之外的出口侧面上的光将撞击集中器侧面并以一个或多个反射朝向光电材料反射。此由红色光线示出。
3.以与孔表面成一角度进入集中器的光将首先弯曲。弯曲的量将为集中器材料的折射率与集中器外部材料的折射率的函数。随后，光将撞击集中器的侧面且如果入射角小于临界角那么光将以一个或多个反射朝向光电材料反射。此由绿色光线示出。
4.以与孔表面成角度地进入集中器的光将首先弯曲。弯曲的量将为集中器材料的折射率与集中器外部材料的折射率的函数。随后，光将撞击集中器的侧面且如果入射角大于临界角那么光将离开集中器。此由橙色光线示出。
如上所示，本发明将集中器的结构和方法用于太阳能电池来实现某些优点。视实施例，已并入其他零件。即，在特定实施例中，以下应是用于实现全反射的条件：
1.折射材料具有比外部的入射材料高的折射率。
空气和真空通常具有约一(1)的折射率。
光学聚合物和玻璃集中器通常具有约1.5(例如，1.48、1.49、1.5)或更大的折射率。
2.光线以小于临界角的角度撞击表面。
3.TIR表面具有非常平滑的表面光洁度且保持无所有污染物(诸如灰尘、潮湿、指印等等)。
从斯内尔定律，如下定义临界角。
θcrit＝sine-1(nr/ni)＝inv-sine(nr/ni)
其中，nr为折射材料的折射率；以及
ni为入射材料的折射率。
根据本实例，已执行某些模拟来界定侧壁的形状和集中器的深度。本说明展示根据特定实施例的直壁。然而，可通过制造弯曲壁和/或根据其他实施例的直壁与弯曲壁的组合来改进效率。改进的或甚至最佳的深度和侧壁形状取决于根据本实例的集中比率。
作为所要设计策略，太阳能电池和方法应尽可能地仿效基于传统单晶硅的电池。即，这些传统电池可为由位于加利福尼亚95134圣何塞的3939north first街的SunPower公司制造的电池或诸如由BP Solar国际有限公司、总部位于荷兰海牙的Shell Solar、德国的Q-Cell AG、SolarWorld AG、Kurt-Schumacher-Str.12-14，53113Bonn/Germany、Sharp公司、Osaka、Japan、Kyocera Solar有限公司和其他公司制造的电池的其他太阳能电池类型。或者，太阳能电池和/或条可使用薄膜和/或纳米技术过程来制造。如一实例，这些薄膜过程，例如，铜铟亚盐酸(CIS)、碲化镉(CdTe)或其他适合的材料(包括组合)等。视实施例，本太阳能电池和方法具有与传统光电电池的某些特征匹配的形状、配备和功能。在此实例中，电池形状应为正方形、尽可能薄(例如，小于3毫米、小于7毫米)且尽可能轻并具有所要特征。当然，可存在其他变化、修改和替换。
作为实例，传统电池为125mm2和150mm2。我们相信，将来可以使用高达300mm2的较大电池尺寸。然而，对于一些较小模块应用而言，较小电池可为理想的。用于电池充电的高压、低功率模块可作为实例。对于此应有，50mm2可为理想的。当然，可存在其他变化、修改和替换。
集中器的厚度为光电材料电池的宽度的函数。窄电池允许小的出口尺寸、较小孔和窄集中器。然而，窄光电电池通常需要较多电池和处理操作来对某一区充填电池，这会增加成本。对于某些应用，需要非常窄的电池是可能的。在此实施例中，光电宽度可视实施例为0.5mm宽和更小。对于其他应用，宽度也许不是问题，然而，可通过较少处理操作来减少成本。在此状况下，可能需要高达3mm的宽度。根据本实施例，电池使用各种光电条。
在特定实施例中，本发明提供了一种使用多个光电条或区域的太阳能电池。为了支持本太阳能电池的形状、配备和功能，光电条具有一个或多个以下特征：
1.(光电条)物理尺寸
0.5mm至3.0mm的宽度，其中，1mm为优选
50mm至150mm的长度，其中，125mm(或210mm或300mm)为优选
20至100微米的厚度(或50至400微米的厚度)
2.正和负电触点
3.抗发射涂层
4.由单晶PV硅或多晶PV硅或硅锗合金等制成
5.在标准测试条件(STC)下的15％或更大的效率
6. 0.6V与0.7V之间的开路电压(STC)
STC：辐照度水平1000W/m2，频谱AM 1.5和电池温度25℃。当然，可存在其他变化、修改和替换。
应了解，本发明提供了太阳能电池的各种优点。例如，本发明为太阳能电池***提供成本效益和能量有效解决方案。同样存在其他优点。作为实例，本方法和结构将多个光电条耦连至对应的多个集中元件的封装，以在使用较少光电材料的情况下增加光电条的效率。封装的组件为独立的且可承受外力和/或根据优选实施例的其他环境条件。该封装易于处理且可单独使用或与大模块中的其他封装电池一起使用，大模块可根据特定实施例来以串联和/或并行配置将每个电池排列成串。在特定实施例中，可使用选定形状和尺寸来改变和设计本封装配置，此能够进行习惯或专门应用。在优选实施例中，本方法和结构(包括电池和模块)使用较少材料且可比传统太阳能电池过程易于制造。在某些实施例中，与模块中的原始电池相比，本发明提供约80％或更大的相对效率。视实施例而言，可实现这些优点中的一个或多个。
同样应了解，本文所述的实例和实施例仅用于说明性目的，且建议本技术领域人员对光进行各种修改和改变，且这些改变和修改都包括在本申请的实质和范围以及附加的权利要求的范围内。

Claims (99)

1.一种用于制造无太阳能电池板并与所述太阳能电池板分离的太阳能电池的方法，所述方法包括：
提供第一基板元件，所述第一基板元件上包括多个光电条；
提供覆盖所述第一基板元件的一部分的光学弹性体材料；
对准其上包括多个光学集中元件的第二基板元件，以使所述光学集中元件中的至少一个可操作地耦连至所述多个光电条中的至少一个；
将所述第一基板元件耦连至所述第二基板元件，以沿所述第一基板元件和所述第二基板元件的***区域形成界面区域；以及
密封所述界面区域，以由所述第一基板元件和所述第二基板元件形成单独的太阳能电池。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述光学弹性体材料为液体。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：固化所述光学弹性体材料，以使所述光学弹性体材料的状态从第一状态变为第二状态。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述密封是通过超声焊接、振动焊接、热处理、化学处理、粘合材料或辐射处理提供的。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述多个光电条被设置在所述第一基板元件上的对应的多个凹入区域内。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，每个所述条均包括硅轴承材料。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一基板元件包括聚合物轴承材料。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一基板元件包括非传导材料。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一基板元件包括多层材料。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一基板元件为透光的。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述单独太阳能电池被设置在电池板中。
12.一种用于制造太阳能电池的方法，所述方法包括：
提供第一基板元件，在所述第一基板元件上包括多个光电区域；
提供覆盖所述第一基板元件的一部分的密封材料；
使第二基板元件与所述第一基板元件对准；
将所述第一基板元件耦连至所述第二基板元件，以沿所述第一基板元件和所述第二基板元件的***区域形成界面区域；以及
至少使用激光辐射处理来密封所述界面区域，以由所述第一基板元件和所述第二基板元件形成单独的太阳能电池结构。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述密封材料包括光学弹性体材料，所述光学弹性体材料包括液体。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：固化所述密封材料，以使所述密封材料的状态从第一状态变为第二状态。
15.一种太阳能电池装置，包括：
第一基板元件；
多个光电条，覆盖所述第一基板元件；
光学弹性体材料，覆盖所述第一基板元件的一部分；
第二基板元件，其上包括多个光学集中元件，所述第二基板元件覆盖所述多个光电条，以使所述光学集中元件中的至少一个可操作地耦连至所述多个光电条中的至少一个；
沿所述第一基板元件和所述第二基板元件的***区域的界面区域；以及
密封区域，位于所述界面区域处，从而由所述第一基板元件和所述第二基板元件形成单独的太阳能电池。
16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述光学弹性体材料为液体。
17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述光学弹性体材料为固体。
18.根据权利要求15所述的装置，其中，所述多个光电条被设置在所述第一基板上的对应的多个凹入区域内。
19.根据权利要求15所述的装置，其中，每个所述光电条均包括硅轴承材料。
20.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一基板元件包括聚合物轴承材料。
21.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一基板元件包括非传导材料。
22.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一基板元件包括多层材料。
23.根据权利要求15所述的装置，其中，所述第一基板元件为透光的。
24.根据权利要求15所述的装置，还包括：第一电连接元件，可操作地耦连至所述多个光电条中的至少两个光电条。
25.根据权利要求15所述的装置，还包括：第二导电元件，可操作地耦连至所述多个光电条中的至少两个光电条。
26.一种太阳能电池装置结构，包括：
第一基板元件，所述第一基板元件具有第一基板元件空间区域A1；
多个光电区域，覆盖所述第一基板元件，所述多个光电区域占据整个光电空间区域A(2)；
密封材料，覆盖所述第一基板元件的一部分；
第二基板元件，耦连至所述密封材料；
沿所述第一基板元件和所述第二基板元件的***区域的界面区域；以及
密封区域，位于所述界面区域处，从而由所述第一基板元件和所述第二基板元件形成单独的太阳能电池，
其中，对所述单独的太阳能电池，A(2)/A(1)的比率为约0.80和更小。
27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封材料包括光学弹性体材料，所述光学弹性体材料包括液体。
28.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封材料为固体。
29.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封区域是通过超声焊接提供的。
30.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封区域是通过振动焊接提供的。
31.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封区域是通过热处理提供的。
32.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封区域是通过化学处理提供的。
33.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封区域是通过粘合材料提供的。
34.根据权利要求26所述的装置，其中，所述密封区域是通过辐射处理提供的。
35.根据权利要求26所述的装置，其中，所述多个光电区域被设置在所述第一基板上的对应的多个凹入区域内。
36.根据权利要求26所述的装置，其中，所述多个光电区域中的每个均包括硅轴承材料。
37.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一基板元件包括聚合物轴承材料。
38.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一基板元件包括非传导材料。
39.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一基板元件包括多层材料。
40.根据权利要求26所述的装置，其中，所述第一基板元件为透光的。
41.根据权利要求26所述的装置，还包括：第一电连接元件，可操作地耦连至所述多个光电区域中的至少两个。
42.根据权利要求26所述的装置，还包括：第二导电元件，可操作地耦连至所述多个光电区域中的至少两个。
43.一种太阳能电池装置结构，包括：
后盖元件，所述后盖元件具有表面区和后部区；
多个光电区域，以覆盖所述后盖元件的所述表面区的方式放置，所述多个光电区域占据整个光电空间区域；
密封材料，覆盖所述后盖元件的一部分；
前盖元件，耦连至所述覆盖材料；
至少沿所述后盖元件和所述前盖元件的***区域的界面区域；以及
密封区域，至少形成在所述界面区域上，从而由所述后盖元件和所述前盖元件形成单独的太阳能电池；
其中，对所述单独太阳能电池，所述全部光电空间区域/所述后盖的所述表面区的比率为约0.80和更小。
44.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封材料包括光学弹性体材料，所述光学弹性体材料包括液体。
45.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封材料为固体。
46.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封区域是通过超声焊接提供的。
47.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封区域是通过振动焊接提供的。
48.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封区域是通过热处理提供的。
49.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封区域是通过化学处理提供的。
50.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封区域是通过粘合材料提供的。
51.根据权利要求43所述的装置，其中，所述密封区域是通过辐射处理提供的。
52.根据权利要求43所述的装置，其中，所述多个光电区域被设置在后盖元件上的对应的多个凹入区域内。
53.根据权利要求43所述的装置，其中，所述多个光电区域中的每个均包括硅轴承材料。
54.根据权利要求43所述的装置，其中，所述后盖元件包括聚合物轴承材料。
55.根据权利要求43所述的装置，其中，所述后盖元件包括非传导材料。
56.根据权利要求43所述的装置，其中，所述后盖元件包括多层材料。
57.根据权利要求43所述的装置，其中，所述后盖元件为透光的。
58.根据权利要求43所述的装置，还包括：第一电连接元件，可操作地耦连至所述多个光电区域中的至少两个。
59.根据权利要求43所述的装置，还包括：第二导电元件，可操作地耦连至所述多个光电区域中的至少两个。
60.一种太阳能电池装置，包括：
第一基板元件；
多个光电条，覆盖所述第一基板元件；
密封材料，覆盖所述第一基板元件的一部分；
第一折射率，表现所述密封材料的特征；
第二基板元件，其上包括多个光学集中元件，所述第二基板元件覆盖所述多个光电条，以使所述光学集中元件中的至少一个可操作地耦连至所述多个光电条中的至少一个，所述多个集中元件至少由第二基板材料组成；以及
第二折射率，表现所述第二基板材料的特征，所述第二折射率基本上与所述第一折射率匹配，以使一个或多个光子通过密封剂的一部分穿过所述光学集中元件中的至少一个并到达一个所述光电条的一部分，从而减少这个光学集中元件的一部分的内反射的量。
61.一种太阳能电池装置，包括：
第一基板元件；
多个光电条，覆盖所述第一基板元件；
密封材料，覆盖所述第一基板元件的一部分；
第一折射率，表现所述密封材料的特征；
第二基板元件，其上包括多个光学集中元件，所述第二基板元件覆盖所述多个光电条，以使所述光学集中元件中的至少一个可操作地耦连至所述多个光电条中的至少一个，所述多个集中元件至少由第二基板材料组成；以及
第二折射率，表现所述第二基板材料的特征；
其中，所述密封剂材料的所述第一折射率基本上与所述第二折射率基本上匹配，从而有利于一个或多个光子从所述光学集中元件中的至少一个迁移到所述光电条中的一个光电条的一部分。
62.根据权利要求61所述的装置，其中，所述密封剂材料适于所述第一基板元件上的所述多个光电条的第一热膨胀系数和与所述第二基板元件相关联的第二热膨胀系数；其中，所述第一热膨胀系数与所述第二热膨胀系数不同。
63.根据权利要求61所述的装置，其中，所述密封剂材料有利于一个或多个光子在所述集中元件中的一个与所述多个光电条中的一个之间的迁移。
64.根据权利要求61所述的装置，其中，所述密封剂材料为隔绝材料。
65.根据权利要求61所述的装置，其中，所述密封剂材料的特征在于电绝缘结构。
66.根据权利要求61所述的装置，其中，所述密封剂材料为粘合层。
67.一种封装的太阳能电池组件，能够独立操作以使用所述封装的太阳能电池组件和/或通过其他的太阳能电池组件来产生电能，所述封装的太阳能电池组件包括：
刚性前盖元件，其上具有前盖表面区和多个集中元件，所述集中元件中的每个均具有从所述前盖表面区的第一部分延伸至所述前盖表面区的第二部分的长度，所述集中元件中的每个均具有设置在所述第一部分与所述第二部分之间的宽度，所述集中元件中的每个均具有耦连至所述宽度的第一侧面的第一边缘区域和设置在所述宽度的第二侧面上的第二边缘区域，所述第一边缘区域和所述第二边缘区域从所述前盖表面区的所述第一部分延伸至所述前盖表面区的第二部分，以从所述第一部分延伸至所述第二部分的并行方式配置所述多个集中元件；
多个光电条，分别排列在所述多个集中元件上，所述多个光电条中的每个均具有条宽度和条长度，所述光电条中的每个均耦连所述多个集中元件中的至少一个；
耦连材料，设置在所述光电条中的每个与所述集中元件中的每个之间，以使所述光电条光学耦连至所述集中元件；
刚性后盖元件，所述后盖元件具有多个支撑区域，所述多个支撑区域对对应的多个光电条分别提供机械支撑；以及
密封区域，用于将所述刚性后盖元件机械耦连至所述刚性前盖元件，以提供能够维持所述多个光电条大体上免于受潮的密封夹层组件，可在维持所述多个光电条大体上免于受机械损害的同时操纵所述密封夹层组件。
68.根据权利要求67所述的组件，其中，就百分比的部分，所述潮湿小于预定量。
69.根据权利要求67所述的组件，其中，所述机械损害为所述光电条中的至少一个的破损。
70.根据权利要求67所述的组件，其中，所述刚性前盖基本上由聚合物材料制成。
71.根据权利要求67所述的组件，其中，所述刚性后盖基本上由聚合物材料制成。
72.根据权利要求67所述的组件，其中，所述刚性前盖由范围从约1.48到约1.5和更大的折射率的透明聚合物材料制成。
73.根据权利要求67所述的组件，其中，所述刚性前盖具有确定的杨氏模数。
74.根据权利要求67所述的组件，其中，所述刚性后盖具有确定的杨氏模数。
75.根据权利要求67所述的组件，还包括：第一电极元件，耦连至所述多个光电条中的每个的第一区域；以及第二电极元件，耦连至所述多个光电条的每个的第二区域。
76.根据权利要求67所述的组件，还包括：第一电极元件，耦连至所述多个光电条中的每个的第一区域；以及第二电极元件，耦连至所述多个光电条中的每个的第二区域，所述第一电极包括从所述夹层组件的第一部分延伸的第一突出部分，以及所述第二电极包括从所述夹层组件的第二部分延伸的第二突出部分。
77.一种太阳能电池设备，所述太阳能电池设备包括：
后部基板元件，包括后部表面区域和内部表面区域；
多个光电条，以覆盖所述内部表面区域的并行方式空间放置，所述光电条中的每个的特征在于长度和宽度；
成形集中器装置，可操作地耦连至所述多个光电条中的每个，所述成形集中器装置具有第一侧面和第二侧面；
孔区域，设置在所述成形集中器装置的所述第一侧面上；
出口区域，设置在所述成形集中器装置的所述第二侧面上；
几何集中特征，由所述孔区域与所述出口区域的比率提供，所述比率的特征在于从约1.8至约4.5的范围；
聚合物材料，表现所述成形集中器装置的特征；
为约1.45和更大的折射率，表现所述成形集中器装置的所述聚合物材料的特征；
耦连材料，经形成覆盖所述多个光电条中的每个并使所述多个光电区域中的每个耦连至所述集中器装置中的每个；以及
为约1.45和更大的折射率，表现所述耦连材料的特征，所述耦连材料使所述多个光电区域中的每个耦连至所述集中器装置中的每个。
78.根据权利要求77所述的设备，其中，所述光电条中的每个均包括多个p型区域和多个n型区域，所述p型区域中的每个耦连至所述n型区域中的至少一个。
79.根据权利要求77所述的设备，其中，所述多个条中的每个均包括硅材料。
80.根据权利要求77所述的设备，其中，所述集中器装置包括第一侧面区域和第二侧面区域。
81.根据权利要求80所述的设备，其中，所述第一侧面区域的特征在于约100纳米RMS和更小的粗糙度。
82.根据权利要求81所述的设备，其中，所述第二侧面区域的特征在于约100纳米RMS和更小的粗糙度。
83.根据权利要求82所述的设备，其中，所述粗糙度的特征在于由所述孔区域得到的光波长的约10％的维度值。
84.根据权利要求77所述的设备，其中，所述后部元件的特征在于聚合物材料。
85.根据权利要求77所述的设备，其中，所述成形集中器装置具有锥型形状。
86.根据权利要求77所述的设备，其中，所述耦连材料的特征在于确定的杨氏模数。
87.根据权利要求77所述的设备，其中，所述聚合物材料的特征在于热膨胀常数。
88.根据权利要求77所述的设备，还包括：与模块中的原始电池相比，约80％和更大的相对效率。
89.一种太阳能电池设备，所述太阳能电池设备包括：
后部基板元件，包括后部表面区域和内部表面区域，所述后部基板元件的特征在于宽度；
多个光电条，以覆盖所述内部表面区域的并行方式空间放置，所述光电条中的每个的特征在于长度和宽度；
成形集中器装置，可操作地耦连至所述多个光电条中的每个，所述成形集中器装置具有第一侧面和第二侧面；
孔区域，设置在所述成形集中器装置的所述第一侧面上；
出口区域，设置在所述成形集中器装置的所述第二侧面上；
第一反射侧面，设置在所述孔区域的第一部分与所述出口区域的第一部分之间；
第二反射侧面，设置在所述孔区域的第二部分与所述出口区域的第二部分之间；
几何集中特征，由所述孔区域与所述出口区域的比率提供，所述比率的特征在于从约1.8至约4.5的范围；
聚合物材料，表现所述成形集中器装置的特征，所述成形集中器装置包括所述孔区域、出口区域、第一反射侧面和第二反射侧面；
约1.45和更大的折射率，表现所述成形集中器装置的所述聚合物材料的特征；
耦连材料，经形成覆盖所述多个光电条中的每个并将所述多个光电区域中的每个耦连至所述集中器装置中的每个；以及
一个或多个凹穴区域，面对所述第一反射侧面和所述第二反射侧面中的每个，所述一个或多个凹穴区域的特征在于为约1的折射率，以使来自所述孔区域的一个或多个光子能够朝向所述出口区域反射。
90.根据权利要求89所述的设备，其中，所述第一反射侧面包括所述聚合物材料的一部分的第一抛光表面。
91.根据权利要求89所述的设备，其中，所述第二反射侧面包括所述聚合物材料的一部分的第二抛光表面。
92.根据权利要求89所述的设备，其中，所述聚合物材料能够免受紫外线辐射带来的损害。
93.根据权利要求89所述的设备，其中，所述第一反射侧面的特征在于为约120纳米RMS和更小的表面粗糙度。
94.根据权利要求89所述的设备，其中，所述第二反射侧面的特征在于为约120纳米RMS和更小的表面粗糙度。
95.根据权利要求89所述的设备，其中，所述第一反射侧面和所述第二反射侧面提供从所述孔区域提供的一个或多个光子的全反射。
96.根据权利要求89所述的设备，其中，所述后部基板元件的特征在于为约8英寸和更小的长度。
97.根据权利要求89所述的设备，其中，所述后部基板元件的特征在于为约8英寸和更小的宽度、和大于8英寸的长度。
98.一种封装的太阳能电池组件，能够独立操作以使用所述封装的太阳能电池组件和/或通过其他太阳能电池组件来产生电能，
所述封装的太阳能电池组件包括：
刚性前盖元件，其上具有多个集中元件，所述集中元件中的每个以从所述前盖元件的第一部分延伸至第二部分的并行方式排列，以从所述第一部分至所述第二部分的条纹排列来配置并行方式的所述多个集中元件，所述集中元件中的每个均具有至少1.5的光学密度；
所述刚性前盖元件的所述第一部分与所述第二部分之间的最大空间尺寸不大于8.5英寸；
多个光电条，分别排列在所述多个光学集中元件上，所述多个光电条中的每个均具有条宽度和条长度，所述光电条中的每个均耦连至所述多个集中元件中的至少一个；
一个或多个第一电元件，耦连所述多个光电条中的每个的第一部分；
一个或多个第二电元件，耦连所述多个光电条中的每个的第二部分；
光学耦连材料，设置在所述光电条中的每个与所述集中元件中的每个之间，以使所述光电条光学耦连至所述集中元件；
刚性后盖元件，所述后盖元件具有多个支撑区域，所述多个支撑区域对对应的多个光电条分别提供机械支撑；以及密封区域，用于将所述刚性后盖元件机械耦连至所述刚性前盖元件，以提供能够维持所述多个光电条大体上免于受潮的密封夹层组件，可在维持所述多个光电条大体上免于受机械损害的同时操纵所述密封夹层组件。
99.一种封装的太阳能电池组件，所述封装的太阳能电池组件包括：
刚性前盖元件，其上具有多个集中元件，所述集中元件
中的每个以从所述前盖元件的第一部分延伸至第二部分的大体上并行方式排列，以从所述第一部分至所述第二部分的条纹排列来配置大体上并行方式的所述多个集中元件，所述集中元件中的每个均具有至少1.5的光学密度；
所述刚性前盖元件的所述第一部分与所述第二部分之间的最大空间尺寸不大于8.5英寸；
多个光电条，分别排列在所述多个光学集中元件上，所述多个光电条中的每个均具有条宽度和条长度，所述光电条中的每个均耦连所述多个集中元件中的至少一个；
一个或多个第一电元件，耦连所述多个光电条中的每个的第一部分；
一个或多个第二电元件，耦连所述多个光电条中的每个的第二部分；
光学耦连材料，设置在所述光电条中的每个与所述集中元件中的每个之间以使所述光电条光学耦连至所述集中元件；
刚性后盖元件，所述后盖元件具有多个支撑区域，所述多个支撑区域对对应的多个光电条分别提供机械支撑；
密封区域，用于将所述刚性后盖元件机械耦连至所述刚性前盖元件，以提供能够维持所述多个光电条大体上免于受潮的密封夹层组件，可在维持所述多个光电条大体上免于受机械损害的同时操纵所述密封夹层组件；以及
其中，所述集中元件中的每个均具有一对侧面，所述侧面中的每个均具有120nm或更小的RMS的表面光洁度，以能够大体上实现光的内反射。
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