CN1742380A - 含有外部连接器端子的光电模块 - Google Patents
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Abstract
该光电模块包括多个光电池(2)，该光电池(2)设置在基片(3、4)之间并且通过连接导体(5)串联连接。用于该模块的外部连接器端子(13)包括粘结于该模块一端的绝缘材料块(15)。用于该端子(13)的外部连接器连接至少一个连接器(11)，该至少一个连接器(11)电连接与设置在该模块该端的电池相关联的连接导体(5)。通过该连接导体(5)的自由端的或该相应连接器(11)的内端的形变产生的压力，实现该连接器(11)和与设置在该模块该端的电池相连的该连接导体(5)之间的接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种光电模块，其包括设置在基片之间并通过连接导体串联连接的多个光电池、以及该模块的外部连接器端子(pin)，该外部连接器端子包括固定于该模块一端的绝缘材料块，从而连接外部连接器到至少一个连接器，该连接器电连接与设置在该模块该端部的电池相关联的连接导体。
背景技术
光电池通常形成在切割成晶片的体硅基片上，该晶片具有数百微米的厚度。该基片可以由单晶硅、多晶硅或者沉积在玻璃或陶瓷基片上的半导体层制成。在其表面上它具有通常由银或铝制成的一组窄电极，该窄电极被构造来使电流流向一个或者更多个具有1至数毫米宽度的主电极，该主电极也由银或铝制成。
在光照的情况下，每个电池以一电压提供电流，该电压取决于半导体的自然属性，对于结晶硅来说，该电压通常约为0.45V至0.65V。因为通常需要6V至数十伏特的电压来使电设备工作，所以通常利用串联的数个电池的组件来形成光电模块。例如40个电池的模块提供接近24伏特的电压。根据所需电流，也可以将若干个电池并联设置。通过可能地增加蓄电池、调压器等等，可以获得一个发电机。
为了获得一个光电模块，电池被预备，即覆盖一组电极并且利用金属导体相互连接起来。如此形成的组件随后放置于两个聚合物薄片之间，所述聚合物薄片本身被压在两个玻璃基片之间。然后加热该组件至约120℃，从而充分软化该聚合物，使其变透明并且实现模块的机械粘合。
图1中所示的已知光电池1中，与第一电池2a相关联的后连接导体5′连接到与相邻第二电池2b相关联的前连接导体5。如果模块包括多于两个的电池，那么第二电池的后连接导体接着连接到下一个电池的前连接导体，所有电池以这种方式串联起来。实际上，一个电池的后连接导体5′与下一个电池的相关联的前连接导体5可以由一个并且相同的导体形成。该导体(5和5′)和该电池2可以被设置在前玻璃基片3和后玻璃基片4之间的聚合物材料层6包围。端部电池的连接导体(5和5′)的末端从模块1向外突出，形成外部连接器7。这种连接器随着时间变长会受损伤和氧化。模块越大，模块供给的电流和电压越大，该恶化就越大。
文档US 6,075,201说明了含有设置在基板之间并通过连接导体相互连接的多个光电池的光电模块。设置在模块端部的电池的该连接导体连接到外部连接器。在文档EP 0,798,787中，连接器通过密封糊固定到光电模块的端部。这些连接器是复杂的。
发明内容
本发明的目的是弥补这些缺点，更具体地，是提供一种光电模块的连接，该连接可以最小化将模块与外界连接起来的连接器的恶化和氧化问题。
根据本发明，通过根据所附权利要求的光电模块实现了该目的。特别地，绝缘材料块粘结在该模块的端部，通过形变所产生的压力实现了连接器的内端与连接导体的自由端之间的接触，其中该连接导体与设置在所述模块端部的电池相连。该形变可以在该连接导体的自由端或者该连接器的内端实现。
附图说明
通过以下对仅仅作为非限制性示例给出的并且在附图中示出的本发明特定实施例的说明，其它优点和特征将变地更加明显，其中：
图1是根据现有技术的光电模块。
图2至4和8示出根据本发明的模块的外部连接器端子的不同特定实施例。
图5示出沿着图4的AA线的剖视图。
图6和7示出模块的外部连接器端子的特定实施例，图7是沿着图6的BB线的剖视图。
具体实施方式
光电模块1包括被构造来使模块1能够外部连接的金属连接器11。图2至8示出该模块的外部连接器端子13的不同实施例，每个都包括粘结于模块1端部的绝缘材料块15，从而将外部连接器连接到连接器11。在一个优选实施例中，该连接器11紧密地穿过图2至5和8中示出的密封件12，该密封件12可设置在例如玻璃制成的两个基片3和4之间，从而在该模块1内确定密闭的内部容积(volume)，在该密闭容积中设置电池2。利用任何合适的方式在该密闭内部容积中优选形成负压。该密封件12可以是由有机材料或者矿物材料制成的密封件。在后一种情况下，该组件可以在远高于环境温度的温度下例如在180℃和500℃之间退火，从而实施密封并且在对该模块实施冷却时自动形成负压。该负压使在该连接导体5与该电池2之间的焊接能够被避免。
该连接器11和与设置在该模块1端部的电池2b相关联的该连接导体5之间的接触通过形变产生的压力来确保。如图2中所示，在第一实施例中，是连接器11的内端变形。由此确保了接触而无需焊接。连接器11和/或与设置在该模块1端部的电池2b相关联的连接导体5由例如镀锡铜、不锈钢、钛、铜-镍合金或优选铍基合金制成。尽管模块的膨胀会导致厚度的可能的变化，但后者合金的弹性使得接触弹簧效果成为可能，从而使得接触电导能够提高。铁-镍合金是有优势的，因为其热膨胀系数和玻璃相接近。
在优选实施例中，如图3、4和8所示，通过对连接器11施加压力从而实现接触连接导体5的自由端的形变，即使没有焊接，连接器11也电连接与设置在模块1端部的电池2相关联的该连接导体5。该形变端或连接器11可以根据需要预先镀锡。可选择地，由少量镀锡糊形成的焊接材料可以在进行密封时实施其焊接。
图2中，由导线16形成的外部连接器在绝缘材料块15中连接在连接器11的进入绝缘材料块15的一端。该绝缘材料可以是聚合物材料。连接器11可以是薄片，其具有的厚度在50μm和500μm之间，通常为300μm，宽度在1mm和100mm之间，通常为4mm。该连接器11紧密地穿过密封件12，并且一方面在模块内部连接到该连接导体5，另一方面在模块外部连接到导线16。连接器11和导线16之间的连接区域以例如环氧型的树脂或聚合物覆盖，其形成粘结于该基片3和4的块15。该树脂或者聚合物可以模制而成。优点包括：没有非焊接式接触；在模块制造过程中和后续连接期间没有机械应力；以及由于可在进行模块密封操作时实施该连接器11和该导线16之间的焊接，所以工艺大大简化。此外，模块保护二极管可以置于该模块之外(在导线16上)，这样便于维护。
连接器11优选由选自含有铜、不锈钢、钛、以及铁-镍合金，特别是含有48％的镍的铁-镍合金(FeNi-48)的组的材料制成。优选方式中，该连接器11的材料是热膨胀系数接近于基片的热膨胀系数的金属或者合金，例如FeNi-48。该连接器也可以镀锡、镀金或者镀镍。
图3中示出的连接器11终止于设置在密闭容积外该基板3和4之间的扁平连接器的母部件17。通过构成该扁平连接器的公部件18并终止于集成在该块15的开口中的母部件19的插脚(pin)，外部连接器与该连接器11相连。在距该模块的端部一定距离处设置密封件12，对应于从块15伸出来的该扁平连接器的公部件18的长度。母部件19被构造为与***块15的开口中的另外的公连接器相连。如前所述，该连接器11可以由薄片形成，其具有的厚度在50μm和500μm之间，一般为300μm，宽度在1mm至100mm之间，一般为4mm。该薄片在一端终止于母部件17。绝缘材料块15优选由聚合物或者树脂制成。一绝缘材料块15可以聚集若干个连接器11，该母部件19用于连接对应于***在该块15的公共开口中的外部公连接器的连接器11。
在一个可选实施例(未示出)中，该密封件12设置在模块的端部，该连接器11的母部件17设置在该密闭容积外基片3和4的端部。从而该母部件17和该公部件18可以具有更大尺寸。
图4和5中示出的另一特定实施例中，至少一个基本为L形的连接器11进入绝缘材料块15，形成直角20。该连接器11的端部11′设置在该端子13的圆筒形开口21的壁上。该圆筒形开口形成母部件，其和该端部11′一起被构造来与***该开口中的外部连接器一起运行。该绝缘材料块15优选由玻璃制成，并且封接到基片3和4上。该端子13可以通过围绕该连接器11的端部高温模制玻璃质成分来得到。然后该外部连接器13在实施模块组装操作时被置于基片3和4的边缘，并通过密封玻璃焊接到基片3和4上，该密封玻璃例如和构成该密封件12的材料相同。
图6和7中示出图4和5的端子13的特定可选实施例。端子13的绝缘材料块15包括两个玻璃基片22和23，玻璃基片22和23包围若干个由玻璃薄片24分隔开的连接器11，该组件通过密封玻璃25粘结起来。该玻璃薄片通常具有的厚度为0.1mm和0.5mm之间。
图8中，该连接器11在其外端终止于弹性部件(flexible part)26，该弹性部件26作为弹簧起作用，集成在绝缘材料块15中，并且与设置在块15的开口周边处且设计用来连接***开口中的外部公连接器的接触区域27发生接触。该弹性部件26和该连接器11可以镀金。该绝缘材料块15可以由聚合物或者树脂制成，并且粘结到该基片3和4上。若干个弹簧26可以连接到包括单个开口的公共端子13。
上述光电模块的外部连接装置适用于提供的电流在1A和10A之间，电压在1V和60V之间的模块。
本发明并不局限于已说明的特定实施例。特别是，该连接器11可以连接到任何类型光电模块的连接导体5上。特别地，该连接导体5可以设置在电池的每侧或者电池的同侧，更特别的，在电池的正极和负极位于电池后表面的情况下，该连接导体5可以设置在电池的后表面上。该基片中的一个可以由金属或者塑料材料制成。
Claims (13)
1、光电模块(1)，包括设置在基板(3、4)之间并且通过连接导体(5)串联连接的多个光电池(2)、以及该模块(1)的外部连接器端子(13)，该外部连接器端子(13)包括固定于该模块(1)一端的绝缘材料块(15)，从而将外部连接器连接到至少一个连接器(11)，该至少一个连接器(11)电连接到与设置在该模块的该端的电池相关联的连接导体上，该模块的特征在于，该绝缘材料块(15)粘结在该模块(1)的该端，通过借助于形变产生的压力，实现该连接器(11)的内端和与设置在该模块(1)的该端的电池(2b)相关联的该连接导体(5)的自由端之间的接触。
2、根据权利要求1所述的模块，其特征在于，在与设置在该模块(1)的该端的该电池(2b)相关联的该连接导体(5)的该自由端处得到该形变。
3、根据权利要求1所述的模块，其特征在于，在该连接器(11)的该内端得到该形变。
4、根据权利要求1至3中的任一项所述的模块，其特征在于，该连接器(11)由选自含有镀锡铜、不锈钢、钛、铁-镍合金、铜-镍合金和铍基合金的组的材料制成。
5、根据权利要求1至4中的任一项所述的模块，其特征在于，与设置在该模块(1)的该端的电池(2b)相关联的该连接导体(5)由选自含有镀锡铜、不锈钢、钛、铁-镍合金、铜-镍合金、以及铍基合金的组的材料制成。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的模块，其中该连接器(11)包括金属薄片，其具有的厚度为50μm和500μm之间，宽度为1mm和100mm之间。
7、根据权利要求1至6中的任一项所述的模块，其特征在于，其包括设置在该两基板(3、4)之间从而在该模块(1)内确定密闭内部容积的密封件(12)，该电池(2)设置在该密闭内部容积中，该连接器(11)紧密地穿过该密封件(12)。
8、根据权利要求7所述的模块，其特征在于，负压在该密闭内部容积内产生。
9、根据权利要求1至8中的任一项所述的模块，其特征在于，该外部连接器是在该绝缘材料块(15)中连接到该连接器(11)的进入该绝缘材料块(15)的一端的导线(16)，该绝缘材料是聚合物材料。
10、根据权利要求7和8所述的模块，其特征在于，该连接器(11)终止于设置在该密闭容积外该基板(3、4)之间的扁平连接器的母部件(17)，该外部连接器通过插脚连接到该连接器(11)，该插脚形成该扁平连接器的公部件(18)并终止于集成在该绝缘材料块(15)的开口中的母部件(19)。
11、根据权利要求1至8中的任一项所述的模块，其特征在于，至少一个L形连接器(11)进入该绝缘材料块(15)，形成直角(20)，并且其包括端部(11′)，该端部(11′)设置在该端子(13)的圆筒形开口(21)的壁上，且被构造来结合***在该开口中的外部连接器工作。
12、根据权利要求1至8以及11中的任一项所述的模块，其特征在于，该绝缘材料块(15)包括两个玻璃基片(22、23)，该玻璃基片(22、23)包围着若干个由玻璃薄片(24)分隔开的该连接器(11)，此组件通过密封玻璃(25)粘结起来。
13、根据权利要求1至8中的任一项所述的模块，其特征在于，该连接器(11)在其外端终止于弹性部件(26)，该弹性部件(26)与设置在该块(15)的开口周边的接触区域(27)相接触，该接触区域(27)被构造来连接***该开口中的外部连接器。
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