JP5182896B2 - 成形太陽電池モジュールバスバー - Google Patents

Description

（政府援助研究又は開発）
本発明は、太陽電池（ＰＶ）の製造研究及び開発（Ｒ＆Ｄ）プログラムの下で、米国エネルギー省が与えたＺＡＸ−４−３３６２８−０５号の下に政府支援により行われたものであり、国立再生可能エネルギー研究所が管理するものである。政府は、本発明に一定の権利を有する。

本発明は太陽電池モジュールの分野に関し、特に、太陽電池モジュールのためのバスバー部品に関する。

太陽電池（ＰＶ）セルは、電気エネルギーの再生可能資源を提供する。ＰＶセルをＰＶモジュールのような配列で組み合わせた場合、全てのＰＶセルから収集した電気エネルギーを直列及び並列配置で組み合わせて、一定の電圧及び電流を有する電力を供給することができる。多くの近年の設計及び工学的進歩により、ＰＶモジュールの効率性及び機能性が増してきている。

１つの開発範囲は、収集した電気エネルギーを、ＰＶシステムに接続した電気負荷へ効率的に伝送できるように、ＰＶモジュール内の全てのＰＶセルから電気エネルギーを収集することに重点を置いている。例えば、米国カリフォルニア州サンノゼのサンパワー・コーポレーションは、入射する太陽光がセルの相互接続によって遮断されないように、電気を収集及び導電するのに必要な金属接点をＰＶセルの背面に位置付けた高効率な太陽電池の設計を提案している。

別の開発範囲は、ＰＶモジュール部品の製造コストを下げるとともにＰＶモジュールにおけるこのような部品のより良い設計レイアウトを容易にすることができる配線技術に関する。図１は、ＰＶモジュールのための従来型のバスバー１０を示す図である。図示の従来型のバスバー１０は、相互接続バス１２、複数の個々のバスタブ１４及び線形端子バス１６を含む。異なるバスバー設計として、図示のものよりも少ない、或いは多くのバスタブ１４を実装することができる。個々のバスタブ１４は、通常、対応する半田又は溶接接合部１８において、相互接続バス１２に半田付け又は溶接される。線形端子バス１６は、同様の半田又は溶接接合部１８において相互接続バス１２に半田付けされる。バスタブ１４は、ＰＶセルの個々の横列のための電気接点又はリボンに接続し、端子バス１６は、相互接続バス１２をＰＶモジュール上のジャンクションボックスに接続する。

図２は、バックコンタクトセルを有するＰＶモジュールのための別の従来型のバスバー３０を示す図である。図２の従来型のバスバー３０は、端子バス１６を有していない点を除き、図１の従来型のバスバー１０と類似したものである。ＰＶセルの隣接する横列を互いに接続するために、通常これらの種類の従来型のバスバー３０が使用される。個々のＰＶセルをＰＶセルの横列内で互いに接続するには、その他の種類のセル相互接続が使用される。

バスバーを成形するための別の従来の技術にワイヤ平坦化がある。ワイヤ平坦化には、ワイヤを曲げて特定の形状にする曲げ装置と、成形ワイヤを平坦化して成形ワイヤに対応する形状の平坦化シートにする平坦化装置とが使用される。

従来型のバスバーの中は、いくつかの問題点を抱えるものもある。例えば、従来型のバスバーにおいて線形部品を使用することにより、電気経路の長さが比較的長くなり、この結果ＰＶセルの横列とジャンクションボックスとの間の電圧降下が増大することになる。

同様に、従来型のバスバーの設計及びレイアウトは、通常、導電性リボンの有用性により制限される。複数のサイズのリボンを使用する場合、様々なサイズのリボンの購入、保管及び取扱による在庫費用が増大する。一方、１つのサイズのリボンのみを使用する場合、利用可能なリボンの（幅、厚みなどの）物理的特性により、導電性経路の設計及びレイアウトが制限される。

従来型のバスバーはまた、個々のバスバーにいくつかの半田又は溶接接合部（例えば、図１の従来型のバスバー３０には７つの接合部）を実装する。これらの接合部が、バスバーの潜在的な物理的障害の発生源となる。これらの接合部の厚みが、対応するＰＶセル上に応力を生み出し、これが破損して使い物にならなくなる可能性もある。例えば、モジュールの製造中、接合部がＰＶセル上に余分な応力を加え、ＰＶセルに亀裂が入る可能性があり、これがセルの性能を劣化させ得る。従来型のバスバーが線形構成であることにより、従来型のバスバーの一部が、通常は切り取られるＰＶセルの角の縁部を超えて延びるため、しばしばＰＶセルの縁部でこのような破損が発生する。また、製造工程により、個々の従来型のバスバーには複数の半田又は溶接接合部が実装されるため、従来型のバスバーの組立体のコストは比較的高い。

限定を目的としてではなく、例示を目的として添付図面の図において本発明を示す。

太陽電池モジュールのための従来型のバスバーを示す図である。 バックコンタクトセルを有する太陽電池モジュールのための別の従来型のバスバーを示す図である。 太陽電池モジュールのための成形バスバーの１つの実施形態を示す図である。 図３のセル接続部品のより詳細な実施形態を示す図である。 図３の端子接続部品のより詳細な実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための成形バスバーの別の実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための入れ子状のバスバー部品のパターンの１つの実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための入れ子状のバスバー部品のパターンの別の実施形態を示す図である。 複数の成形バスバーを有する太陽電池モジュールの１つの実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための複数の成形バスバー部品の製造パターンの１つの実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための複数の成形バスバー部品の製造パターンの別の実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための複数の成形バスバー部品の製造パターンの別の実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための複数の成形バスバー部品の製造パターンの別の実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための複数の成形バスバー部品の製造パターンの別の実施形態を示す図である。 角度付き端子バスの１つの実施形態を示す図である。 太陽電池モジュールのための複数の成形バスバー部品の製造パターンの別の実施形態を示す図である。 伸縮接合部を有する成形セル接続部品の別の実施形態を示す図である。 バスバーとバックコンタクトセルとの間の電気絶縁体の１つの実施形態を示す図である。 成形バスバーを使用して太陽電池モジュールを製造するための製造方法の１つの実施形態のフロー図である。

本発明のいくつかの実施形態について良く理解するために、例えば具体的なシステム、部品、方法などの数多くの具体的な詳細について以下の説明を行う。しかしながら、当業者であれば、これらの具体的な詳細を伴わずに本発明の少なくともいくつかの実施形態を実施できることは明らかであろう。その他の場合、本発明を不必要に曖昧にすることを避けるために、周知の部品又は方法については詳細に説明せず、或いは簡易ブロック図の形式で示す。従って、説明する具体的な詳細は例示であるに過ぎない。特定の実施構成はこれらの例示的な詳細とは異なる可能性があるが、なおも本発明の思想及び範囲内にあることを企図されるものである。

一般に、本開示は、太陽電池（ＰＶ）モジュールのための単一成形したバスバー部品に関する。単一成形したバスバー部品の単一の特徴を説明するために「要素（ｅｌｅｍｅｎｔｓ）」という用語を使用する。一方、本出願では、非単一成形の部品への言及には「部品（ｐｉｅｃｅｓ）」及び「部品（ｐａｒｔｓ）」という用語を使用する。従って、従来型の非単一成形のバスバー部品は別個の部品を有することになる。

１つの実施形態では、方法が、導電材料のシートを提供するステップと、この導電材料のシートから太陽電池モジュールのバスバー部品を成形するステップとを含む。いくつかの実施形態では、バスバー部品は、相互接続バスを有するセル接続部品、及び複数の単一成形されたバスタブであってもよい。いくつかの実施形態では、バスバー部品は、非線形部分を有する端子バスであってもよい。本方法のその他の実施形態についても説明する。

１つの実施形態では、セル接続部品が、相互接続バス及び複数のバスタブを含む。複数のバスタブは、相互接続バスと単一成形され、相互接続バスから離れて延びる。いくつかの実施形態では、セル接続部品を使用してＰＶセルの横列に接続する。いくつかの実施形態では、相互接続バスは、相互接続バスの長さに沿って連続的な可変幅を有する。或いは、相互接続バスは、相互接続バスの長さに沿って段階的な可変幅を有することができる。

いくつかの実施形態では、相互接続バスは、相互接続バスに端子バスを半田付けするための半田付け場所を提供する延長部を相互接続バスの端部に含むが、半田以外の他の種類の結合を行うこともできる。ＰＶモジュールは、相互接続バスとは異なる熱膨張係数を有することができるため、いくつかの実施形態では、相互接続バスは、ＰＶモジュールの熱膨張に対応するための１又はそれ以上の伸縮接合部を含む。いくつかの実施形態では、相互接続バスは、セル接続部品の製造工程において第２のセル接続部品の第２の複数のバスタブに対応するための複数のノッチを含む。この実施構成は、セル接続部品を型打ちする際に、パターンレイアウトにおいてより多くの材料を利用できるようにする。セル接続部品のその他の実施形態についても説明する。

１つの実施形態では、端子バスが、端子接続端部、セル接続端部及び非線形部分を含む。端子接続端部を使用して、端子バスをジャンクションボックスの電気端子に結合することができる。セル接続端部は端子接続端部の反対側に存在し、これを使用して端子バスをセル接続部品に、或いは１又はそれ以上の太陽電池セルに直接接続することができる。非線形部分は端子接続端部とセル接続端部との間に存在する。端子バスのその他の実施形態についても説明する。

１つの実施形態では、装置が、太陽電池モジュールの太陽電池セルを太陽電池モジュールのジャンクションボックスに結合するための手段と、太陽電池セルとジャンクションボックスとの間の数多くの結合部を減らすための手段とを含む。別の実施形態では、装置が、太陽電池モジュールの太陽電池セルを太陽電池モジュールのジャンクションボックスに結合するための手段と、太陽電池セルとジャンクションボックスとの間に曲線の電気経路を設けるための手段とを含む。装置のその他の実施形態についても説明する。

図３は、太陽電池（ＰＶ）モジュールのための成形バスバー１００の１つの実施形態を示す図である。図示の成形バスバー１００は、２つの成形バスバー部品、すなわちセル接続部品１０２と端子接続部品１０４とを含む。セル接続部品１０２は、ＰＶモジュール内の１又はそれ以上のＰＶセルにおける電気的接続を容易にする。図４を参照しながら、セル接続部品１０２の１つの例を示し、これについてより詳細に説明する。端子接続部品１０４は、セル接続部品１０２とＰＶモジュールのジャンクションボックスとの間の電気的接続を容易にする。図５を参照しながら、端子接続部品１０４の１つの例を示し、これについてより詳細に説明する。１つの実施形態では、半田接合部１０６を使用して、端子接続部品１０４をセル接続部品１０２に結合することができる。便宜上、多くの例において本明細書で行う説明は半田付けに言及する。しかしながら、溶接、導電性接着、機械的留め具又は他の結合技術などの代替の接合技術を実施することもできる。

別の実施形態では、セル接続部品１０２及び端子接続部品１０４を１つの単一部品として成形することができる。セル接続部品１０２及び端子接続部品１０４を１つの単一部品として成形することにより、半田接合部１０６などの結合部の必要性が軽減されることになる。

図４は、図３のセル接続部品１０２のより詳細な実施形態を示す図である。図示のセル接続部品１０２は、相互接続バス１０８及び複数のバスタブ１１０を含む。１つの実施形態では、セル接続部品１０２は、対応するＰＶセルの各々に接続するための３つのバスタブ１１０を含むことができる。或いは、セル接続部品１０２は、個々の対応するＰＶセルに対して２つのバスタブ１１０又は３以上のバスタブ１１０を含むこともできる。

図４に示すように、バスタブ１１０を相互接続バス１０８に結合するのに結合部を必要としないように、バスタブ１１０が相互接続バス１０８と単一成形される。結合部のない単一成形したセル接続部品１０２を実現することにより、セル接続部品１０２は、結合部を使用する従来型のバスバー部品と比較して機械的強度及び信頼性を高めることができている。また、成形バスバー部品の厚みを、結合部を使用する従来型のバスバー部品の厚みよりも大幅に薄くすることができる。例えば、結合部のある従来型のバスバー部品は、全体の厚みが約６３５μｍ（２５ミル）（例えば、第１のリボン層が１２７μｍ（５ミル）、半田接合部が１０１．６μｍ（４ミル）及び第２のリボン層が２５４μｍ（１０ミル））の場合もあるが、単一成形したバスバー部品は、全体の厚み、すなわち単一の金属層の厚みを約１２７マイクロメートル（５ミル）とすることができる。成形バスバー部品の正確な厚みは、使用する金属又はその他の導電材料の厚みによって少なくともある程度決まるが、成形バスバー部品全体の厚みは、一般に半田接合部を有する従来型のバスバー部品全体の厚みよりも実質的に小さい。

いくつかの実施形態では、相互接続バス１０８又はバスタブ１１０或いはこれらの両方は、非線形部分を含むことができる。例えば、相互接続バス１０８は、相互接続バス１０８の長さに沿って曲線形状を有することができる。さらに、相互接続バス１０８及びバスタブ１１０は、直線ではない角度で交差することができる。例えば、個々のバスタブ１１０のいくつか又は全ては、（６０度などの）９０度以外の角度で相互接続バスから離れて延びることができる。別の例では、相互接続バス１０８の端部におけるバスタブ１１０を、相互接続バス１０８の曲線延長部として成形することにより、相互接続バス１０８が約９０度湾曲してバスタブ１１０を成形できるようになる。本開示により、直線及び曲線構成の様々な組み合わせを実現することができる。例えば、バスタブ１１０は、相互接続バス１０８と交差する丸味のある端部及び丸味のある内部又は外部コーナーを有することができる。

図示のセル接続部品１０２はまた、相互接続バス１０８の一端に延長部１１２も含む。或いは、この延長部１１２を、相互接続バス１０８の端部の一方ではなく中間位置に設けることもできる。別の実施形態では、セル接続部品１０２は延長部１１２を省くこともできる。セル接続部品１０２が延長部を含む場合、延長部１１２は、半田接合部１０６のためのより望ましい場所を提供することができる。セル接続部品１０２が延長部を省く場合、半田接合部１０６を、相互接続バス１０８の長さに沿って別の位置に設けることもできる。

図５は、図３の端子接続部品１０４のより詳細な実施形態を示す図である。図示の端子接続部品１０４は端子バスである。端子接続部品１０４は単一の部品であり、必ずしも複数の特定の部品を含むわけではないが、端子接続部品１０４の別の実施形態は、セル接続部品１０２を参照しながら上述したように単一成形された複数の特定の要素を含むことができる。

図示の端子接続部品１０４すなわち端子バス、及び従来型の端子バスの双方は、ともに対応する相互接続バスに結合できる単一部品であるが、図示の端子バス１０４は従来型の端子バスとは異なる。１つの実施形態では、端子バス１０４は非線形部分１１４を含む。非線形部分１１４は、セル接続端部と端子バス１０４の端子接続端部との間に、曲線的な、角度のついた、或いはその他の種類の非線形経路を実現することができる。主に図５の端子バス１０４のセル接続端部に非線形部分１１４を示しているが、別の実施形態では、１又はそれ以上の非線形部分１１４を端子バス１０４のその他の場所に実現することができる。

非線形部分１１４は、従来型の線形端子バスを上回る１又はそれ以上の利点を助長することができる。１つの実施形態では、端子バス１０４の非線形部分１１４の場所を、対応するＰＶセルの縁部と重ならないように設計することができる。従来型の線形端子バスは、多くの場合ＰＶセルの１又はそれ以上の縁部を横切って広がり、ＰＶセル上に応力を生じ、この結果ＰＶセルに（亀裂又は破損などの）損傷を引き起こすことになるが、図示の端子バス１１４の非線形部分１１４は、対応するＰＶセルの縁部に機械的応力が発生するのを避けることができる。この結果、ＰＶセル及びＰＶモジュールの完全性を全体として保つことができる。

また、端子バス１０４の非線形部分１１４は、セル接続部品１０２とＰＶモジュールのジャンクションボックスとの間に、より短い電気路を提供することができる。電圧降下時には電力があまり消費されないため、電圧降下がＰＶセルとジャンクションボックスとの間の電気路の長さに関連する場合、比較的短い電気路を実現することによりＰＶモジュールからより大きな電力を得ることができる。単一のＰＶモジュールの電圧降下を減少させることによる電力の増加は些細なことのように思えるが、数百又は数千のＰＶモジュールの配列から出力される電力における全体の増加は重要なものとなり得る。

図示の端子バス１０４はまた、端子バス１０４の接点接続端部に先細部分１１６も含む。１つの実施形態では、この先細部分１１６は、端子バス１０４がＰＶモジュールのジャンクションボックス内の端子に容易に結合できるようにする。例えば、小型のジャンクションボックスを使用する場合、端子バス１０４の先細部分１１６により、端子バス１０４がジャンクションボックス内の端子に接続できるようになる。一方、先細でない端子バスを使用した場合、小型のジャンクションボックスは、複数の端子バス１０４の先細でない幅に対応するには小さすぎる可能性がある。

図６は、ＰＶモジュールのための単一成形したバスバー１２０の別の実施形態を示す図である。図示の成形バスバー１２０は、セル接続部品１２２及び端子接続部品１２４を含む。本説明のために、セル接続部品１２２は、図４のセル接続部品１０２とほぼ類似したものとしている。しかしながら、セル接続部品１２２は、複数のＰＶセルにではなく単一のＰＶセルに接続するのに使用される。同様に、端子接続部品１２４は、図５の端子接続部品１０４とほぼ類似したものであり、非線形部分１２８及び１３０並びに先細部分１３２を含む。しかしながら、端子接続部品１２４は、セル接続部品１２２からジャンクションボックスまでの異なる経路に対応するように複数の非線形部分１２８及び１３０を含む。特に、端子接続部品１２４は、ジャンクションボックスからより遠い距離に設置されたＰＶセルへの電気的接続を容易にすることができる。

図７は、ＰＶモジュールのための入れ子状のバスバー部品１４２のパターン１４０の１つの実施形態を示す図である。詳細には、図示のバスバー部品１４２は端子バス１０４であるが、他の種類のバスバー部品には他のパターンが適合できる。１つの実施形態では、入れ子状の端子バス１０４のパターン１４０は、導電材料のシート１４４からの複数の個々の端子バス１０４の型打ち、又は他の方法による単一成形を容易にする。使用できる例示的な導電材料として、スズ、スズ−銀、スズ−鉛、又はスズ−銀−銅の皮膜とアニール処理した銅、或いはその他の導電材料を挙げることができる。便宜上、多くの例において、本明細書で行う説明は型打ちに言及する。しかしながら、放電加工機（ＥＤＭ）、水ジェット切断、（積み重ねた状態での）レーザ切断、又はその他の成形技術などの代替の成形技術を実施することができる。

型打ちは、金型を使用して材料のシートを突き通す。金型面は、強力な圧迫により付勢されて材料のシートを突き通すパターンを含む。１つの実施形態では、パターンは単一の部品用であってもよい。或いは、パターンはいくつかの部品用であってもよい。例えば、パターンは、複数の類似した入れ子状の部品用、或いはさらに異なる種類の部品用であってもよい。また、いくつかの型打ち機は、積み重ねた複数の層の材料を一度に型打ちできる金型を含むことができる。このようにして、１回の型打ち動作により、数組のパターン化した部品（すなわち、個々の積み重ねた材料のシートにつき１組）を製造することができる。

ＥＤＭは、電極と金属シート１４４との間に繰り返し発生するアーク放電を使用する。電極は、パターン１４０に従って、金属シート１４４上に一連のマイクロクレータを作り出し、溶融及び蒸発により切断路に沿って材料を取り除く。除去された粒子は、誘電性流体により洗い流される。

水ジェット切断は、研磨用添加剤の有無にかかわらず、ノズルを通過する高圧水流を使用して、基本的にパターン１４０に沿って金属シート１４４を浸食する。ノズル及び水の流れが、パターン１４０に従って、金属シート１４４から個々のバスバー部品１４２を切り取る。

レーザ切断は、水ジェット切断と同様に金属シート１４４からバスバー部品１４２のパターン１４０を切り取る。しかしながら、レーザ切断は、高圧水流ではなく高出力レーザを使用する。レーザにさらされた金属シート１４４の一部は、溶融し、燃焼し又は蒸発する。レーザ切断は、切断面上に高品質な仕上げを行うことができる。レーザ切断並びにＥＤＭ及び水ジェット切断を使用して、重ね合わせた何枚かのシート１４４を一度に切断することができる。

図８は、ＰＶモジュールのための入れ子状のバスバー部品１５２のパターン１５０の別の実施形態を示す図である。詳細には、図示のバスバー部品１５２は、図６に示すような端子バス１２４である。１つの実施形態では、パターン１５０は、個々のバスバー部品１５２間の多くの材料の利用を容易にする。例えば、入れ子状のバスバー部品１５２の形状は、入れ子状のバスバー部品１５２間の導電シート１５４の全て又はほとんど全てを使用することができる。

図９は、複数の成形バスバー１００及び１２０を有する太陽電池（ＰＶ）モジュール１８０の１つの実施形態を示す図である。詳細には、図９は、通常ＰＶモジュール１８０の外側からは見えないＰＶモジュール１８０の裏面を示している。図示のＰＶモジュール１８０は、ＰＶセル１８２の（６×８配列などの）配列を含む。ＰＶセル１８２がＰＶモジュール１８０の裏側ではなく表側に設置されていることを示すようにこれらを破線で示している。セル１８２の個々の縦列の一端において、成形バスバー１００及び１２０が、ＰＶモジュール１８０に結合されたジャンクションボックス１８４にセル１８２の縦列を結合する。セル１８２の個々の縦列の反対側の端部において、成形セル接続部品１０２が複数対の縦列を共に結合する。１つの実施形態では、セル接続部品１０２の形状は、セル１８２の縦列の両端で使用できるという点で万能的なものである。万能的なセル接続部品１０２をこのように実装することにより、追加の数多くの異なる種類のバスバー部品の購入、保管、及び在庫の必要性を無くすことができる。図９はまた、バスバー部品をＰＶセル１８２の裏側に配置して、ＰＶモジュール１８０の美しい外観及び電気効率を向上できることも示している。

図１０は、ＰＶモジュールのための複数の単一成形したバスバー部品１２２の製造パターン２００の１つの実施形態を示す図である。図示の製造パターン２００は、複数のセル接続部品１２２を対向し、オフセットされた配向で位置決めする。詳細には、個々のセル接続部品１２２のバスタブ１１０は、対向するセル接続部品１２２の相互接続バス１０８の方に向けられるとともに個々のセル接続部品１２２のバスタブ１１０のいくつかが、対向するセル接続部品１２２のバスタブ１１０間に設置される。この製造パターン２００における対向するセル接続部品１２２の配向により、対向するセル接続部品１２２間の未利用材料の量を減少させることができる。図示のように、導電シート１２４上に背面対背面のパターンで複数対のセル接続部品１２２を配向することにより、複数対のセル接続部品１２２間の材料利用が、非常に高くなる可能性がある（未使用材料を交差模様で示す）。

図１１は、ＰＶモジュールのための複数の単一成形したバスバー部品２１２の製造パターン２１０の別の実施形態を示す図である。セル接続部品２１２が、個々の相互接続バス１０８の長さに沿って連続的な可変幅の相互接続バス１０８を有する点を除き、図示のセル接続部品２１２はセル接続部品１２２と類似したものである。セル接続部品２１２の実施構成により、相互接続バス１０８の減少した幅により個々のセル接続部品２１２のための材料の量を減少させることができる。１つの実施形態では、図示のように、複数対のセル接続部品２１２が、側面対側面のパターンで導電シート２１４上に配置される。或いは、隣接する複数対のセル接続部品２１２を、図１０に示すような背面対背面のパターンで配置することにより、１つのセル接続部品２１２の先細縁部が、（第３のセル接続部品２１２などの）別のセル接続部品２１２の先細縁部と協働して、隣接する複数組のセル接続部品２１２間の材料の浪費を無くすことができるようになる（未使用材料を交差模様で示す）。

図１２は、ＰＶモジュールのための複数の単一成形したバスバー部品２２２の製造パターン２２０の別の実施形態を示す図である。セル接続部品２２２が、ノッチを含む相互接続バス１０８を有して、対向するセル接続部品２２２のバスタブ１１０がノッチ内に延びることを可能にしている点を除き、図示のセル接続部品２２２はセル接続部品１２２と類似したものである。対向するセル接続部品２２２のバスタブ１１０が対応する相互接続バス１０８のノッチ内に延びることを可能にすることにより、図１０の製造パターン２００の結合範囲（ノッチなし）と比較して、製造パターン２２０の結合範囲を減少させることができる。言換すれば、図１２の対向するセル接続部品２２２間の未利用材料をより少なくすることができる。

図１３は、ＰＶモジュールのための複数の単一成形したバスバー部品２３２の製造パターン２３０の別の実施形態を示す図である。セル接続部品２３２が、相互接続バス１０８の長さに沿って連続的な可変幅を含む相互接続バス１０８を有する点を除き、図示のセル接続部品２３２はセル接続部品２２２と類似したものである。図１１のセル接続部品２１２を参照しながら上述したように、先細縁部を有するセル接続部品２３２の実施構成により、相互接続バス１０８の減少した幅により個々のセル接続部品２３２のための未利用材料の量を減少させることができる。

図１４は、ＰＶモジュールのための複数の単一成形したバスバー部品２４２の製造パターン２４０の別の実施形態を示す図である。セル接続部品２４２が、相互接続バス１０８の長さに沿って段階的な可変幅を含む相互接続バス１０８を有する点を除き、図示のセル接続部品２４２は図１３のセル接続部品２３２と類似したものである。１つの実施形態では、相互接続バス１０８の段階的な可変幅により、セル接続部品２４２に使用する材料の量を減少させることができる。いくつかの実施形態では、（複数組のセル接続の対が、相互接続バス１０８の段階的な可変縁部で位置合わせされるため）相互接続バス１０８の段階的な可変縁部が、（第３のセル接続部品２４２などの）別のセル接続部品２４２の段階的な可変縁部と協働して、隣接する複数組のセル接続の対の間の材料の浪費を無くすことができる。

図１５は、角度付き端子バス２５０の１つの実施形態を示す図である。上述したように、角度付き端子バス２５０は非線形端子接続部品の別の例である。図示の角度付き端子バス２５０は、非ゼロの角度を付けた部分２５６によって接続された２つの線形部分２５２及び２５４を含む。図５の端子接続部品１０４の非線形部分１１４と同様に、端子バス２５０の角度を付けた部分２５６を、対応するＰＶセル１８２の縁部と重ならないように設計することができる。また、端子バス２５０の角度を付けた部分２５６は、対応するセル接続部品１０２とＰＶモジュール１８０のジャンクションボックス１８４との間に比較的短い電気路を提供することができる。

図示の角度付き端子バス２５０はまた、単一に型打ちされた孔２５８を含む。或いは、角度付き端子バス２５０の成形に使用する成形技術と整合する別の態様で孔２５８を成形することができる。１つの実施形態では、孔２５８を使用して、ジャンクションボックス１８４内の留め具が端子バス２５０をジャンクションボックス１８４内の電気端子（図示せず）に固定できるようにする。例えば、ネジを使用して端子バス２５０を電気端子に締結することができるが、別の実施形態では別の種類の留め具を使用することができる。

図１６は、ＰＶモジュールのための複数の単一成形したバスバー部品２７２の製造パターン２７０の別の実施形態を示す図である。セル接続部品２７２が、より多くのバスタブ１１０を有するとともに相互接続バス１０８が相互接続バス１０８の長さに沿って対称的な可変幅を有する点を除き、図示のセル接続部品２７２は図１０のセル接続部品１２２と類似したものである。１つの実施形態では、相互接続バス１０８の対称的な可変幅により、セル接続部品２７２に使用する材料の量を減少させることができる。いくつかの実施形態では、相互接続バス１０８の対称的な可変幅が、１又はそれ以上の他のセル接続部品２７２の対称的な可変縁部と協働して、隣接する複数組のセル接続の対の間の材料浪費を無くすことができる。また、相互接続バス１０８の対称的な可変幅は、相互接続バス１０８の最大幅部分周辺における中心の半田接合部に好都合な場所を提供することができる。別の実施形態では、（図９の下端にあるセル接続部品１０２と同様に）セル接続部品２７２を、端子バスの無いストリング対ストリング接続に使用することができる。同様に、相互接続バス１０８の傾斜を、バス内に流すことが必要とされる可能性のある電流の量と整合するように設計することができる。

図１７は、伸縮接合部２８２を有する単一のセル接続部品２８０の別の実施形態を示す図である。ＰＶセル１８２及びＰＶモジュール１８０は、バスバー部品に使用する導電材料とは異なる熱膨張係数を有する可能性があるため、伸縮接合部２８２を使用することにより、ＰＶモジュール１８０の様々な部品の熱膨張に対応することができる。このようにして、伸縮接合部２８２は応力を低下させ、これにより信頼性を向上させる。伸縮接合部２８２を、２つのグループのバスタブ１１０間の特定の場所に示しているが、相互接続バス１０８に沿った別の場所に伸縮接合部２８２を設置することもできる。また、バスバー部品は、複数の伸縮接合部２８２を含むことができる。いくつかの実施形態では、端子接続部品１０４もまた、同様の伸縮接合部を含むことができる。圧接又は相互接続バス１０８の別様の曲げを含む様々な方法で伸縮接合部２８２を成形することができる。１つの実施形態では、型打ち工程中に伸縮接合部を成形することができる。或いは、別の態様で伸縮接合部を成形することもできる。

図１８は、バックコンタクトセル１８２に結合されたバスバー１００の１つの実施形態の側面図である。詳細には、バスバー１００は、セル１８２の裏面のバック接点２９２に結合される。バスバー１００がセル１８２の裏側のあらゆる電気部品と接触するのを防ぐために、バスバー１００とセル１８２の裏面との間に電気絶縁材料２９４が設けられる。バスバー１００及び絶縁材料２９４を覆うために積層材料２９６が設けられる。

１つの実施形態では、電気絶縁材料２９４は、１０１．６μｍ（４ミル）のエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、５０．８μｍ（２ミル）のポリエステル及び１０１．６μｍ（４ミル）のＥＶＡから作られたＥＰＥ（ＥＶＡ／ポリエステル／ＥＶＡ）である。或いは、他の絶縁材料を使用することもできる。いくつかの実施形態では、バスバー１００に絶縁材料２９４を塗り付けることができる。いくつかの実施形態では、絶縁材料２９４を、（白又は黒などの）一定の色を有するように作ることができる。或いは、絶縁材料２９４は透明であってもよい。バスバー１００がセル１８２に隣接していない実施形態では、絶縁材料２９４を省くこともできる。

バック接点ではなく電気リボンを使用するＰＶモジュール１８０の場合、バスバー１００を電気リボンに結合することができる。リボンがセル１８２の表側に設けられる場合、セル１８２の裏側でリボンを折り重ねてバスバー１００に接続することができる。或いは、リボンは、セル１８２を越えて延びることができ、バスバーをセル１８２の裏側ではなくセル１８２から離して設置することもできる。別の実施形態では、別の構成を実施することができる。

図１９は、単一成形したバスバー１００を使用してＰＶモジュール１８０を製造するための製造方法３００の１つの実施形態のフロー図である。或いは、この製造方法３００の別の実施形態は、本明細書で図示及び説明するよりも多くの操作又は少ない操作を含むことができる。

図示の製造方法３００は、単一成形された入れ子状のバスバー部品が、金属シート又はその他の導電材料から型打ちされる（３０５）ときに開始する。１つの実施形態では、バスバー部品は、セル接続部品１０２又は端子接続部品１０４、或いはこれらの両方を含む。その後、セル接続部品１０２及び端子接続部品１０４などの個々の成形バスバー部品がＰＶモジュール１８０の上に配置される（３１０）。次に、バスバー部品が共に半田付けされ（３１５）、セル接点又はセルリボンに結合される。１つの実施形態では、断熱材（図示せず）を使用して、半田接合部１０６において発生する熱及び圧力に対してＰＶセル１８２を絶縁して、セル接続部品１０２及び端子接続部品１０４を結合することができる。次に、バスバー部品がジャンクションボックス１８４に接続される（３２０）。詳細には、端子バス１０４を、ジャンクションボックス１８４内の電気端子に固定することができる。その後、図示の製造方法３００は終了する。

本明細書で説明した本発明の実施形態は、様々な操作を含む。手動、自動、又はこれらを組み合わせてこれらの操作を行うことができる。本明細書では（単複の）方法の操作を特定の順序で示し、説明したが、特定の操作を逆の順序で実行できるように、或いは特定の操作を少なくとも部分的に他の操作と同時に実行できるように、個々の方法の操作の順序を変更することができる。別の実施形態では、明確な操作の指示又は補助操作を断続的に及び／又は入れ替えて行うことができる。

上述の明細書では、本発明の特定の例示的な実施形態を参照しながら本発明について説明した。しかしながら、添付の特許請求の範囲に記載する本発明のより広い思想及び範囲から逸脱することなく、本発明に様々な修正及び変更を行うことができることが明らかであろう。従って、明細書及び図面は、限定的な意味ではなく例示的な意味で受け止めるべきである。

Claims (25)

1. 導電材料のシートを設けるステップと、
   前記導電材料のシートから太陽電池モジュールのバスバー部品を成形するステップと、
   を含み、
   前記バスバー部品は、
   相互接続バスと、前記相互接続バスと単一成形された複数のバスタブとを有するセル接続部品と、
   一方の端部の半田接合部にて前記相互接続バスと結合して前記相互接続バスと一体となった、直角ではない曲線形状を有する端子バスと
   を有し、
   前記端子バスは、他方の端部に、前記太陽電池モジュールのジャンクションボックスの電気端子に接合する端子接続端部を有することを特徴とするバスバー部品を製造する方法。
2. 前記端子バスの前記曲線形状は、前記太陽電池モジュールの対応する太陽電池セルの縁部と重ならないように設計される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 成形ステップは、前記導電材料のシートから前記バスバー部品を型打ちするステップを含む、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の方法。
4. 型打ちステップは、前記導電材料のシート上で複数のバスバー部品を入れ子状のパターンで型打ちするステップをさらに含み、前記入れ子状のパターンは、隣接するバスバー部品間の前記導電材料のシートの利用を高める、
   ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 成形ステップは、放電加工機（ＥＤＭ）、レーザ切断、及び水ジェット切断の１つを使用して、前記導電材料のシートから前記バスバー部品を切り取るステップを含む、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１つに記載の方法。
6. 積み重ねて置かれた複数の導電材料のシートから複数のバスバー部品を切り取るステップをさらに含む、
   ことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 太陽電池モジュールのためのセル接続部品であって、
   相互接続バスと、
   前記相互接続バスと単一成形された、該相互接続バスから延びる複数のバスタブと、
   一方の端部の半田接合部にて前記相互接続バスと結合して該相互接続バスと一体となった、直角ではない曲線形状を有する端子バスと、
   を含み、
   前記端子バスは、他方の端部に、前記太陽電池モジュールのジャンクションボックスの電気端子に接合する端子接続端部を有することを特徴とするセル接続部品。
8. 前記端子バスの前記曲線形状は、前記太陽電池モジュールの対応する太陽電池セルの縁部と重ならないように設計される、
   ことを特徴とする請求項７に記載のセル接続部品。
9. 前記相互接続バスは、該相互接続バスの長さに沿って連続的な可変幅を有する、
   ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のセル接続部品。
10. 前記相互接続バスは、該相互接続バスの長さに沿って段階的な可変幅を有する、
    ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のセル接続部品。
11. 前記相互接続バスは、前記半田接合部が形成された延長部を該相互接続バスの端部に含む、
    ことを特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか１つに記載のセル接続部品。
12. 前記相互接続バスは、前記太陽電池モジュールの熱膨張に対応するための伸縮接合部を含み、該伸縮接合部は、前記セル接続部品と単一成形される、
    ことを特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか１つに記載のセル接続部品。
13. 前記相互接続バスは、前記セル接続部品の製造工程において第２のセル接続部品の第２の複数のバスタブに適合するための複数のノッチを含む、
    ことを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれか１つに記載のセル接続部品。
14. 前記セル接続部品は導電材料のシートから成形される、
    ことを特徴とする請求項７から請求項１３のいずれか１つに記載のセル接続部品。
15. 太陽電池モジュールのためのバスバー部品を備える装置であって、
    前記バスバー部品は、
    相互接続バスと、前記相互接続バスと単一成形された複数のバスタブとを有するセル接続部品と、
    一方の端部の半田接合部にて前記相互接続バスと結合して前記相互接続バスと一体となった、直角ではない曲線形状を有する端子バスと
    を有し、
    前記端子バスは、他方の端部に、前記太陽電池モジュールのジャンクションボックスの電気端子に接合する端子接続端部を有することを特徴とする装置。
16. 前記端子バスの前記曲線形状は、前記太陽電池モジュールの対応する太陽電池セルの縁部と重ならないように設計される、
    ことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
17. 前記太陽電池モジュール内の複数の太陽電池セルと、
    前記端子バスが結合された前記電気端子を収容し、前記太陽電池モジュールに結合されて、該太陽電池モジュールが太陽電池システムの外部部品に電気結合するのを容易にする前記ジャンクションボックスと
    をさらに備え、
    前記セル接続部品は、前記端子バスと前記複数の太陽電池セルとの間に結合される
    ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の装置。
18. 前記端子接続端部は、前記端子バスが前記ジャンクションボックスの前記電気端子に結合するのを容易にするように先細である、
    ことを特徴とする請求項１５から請求項１７のいずれか１つに記載の装置。
19. 前記端子バスは導電材料のシートから成形される、
    ことを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか１つに記載の装置。
20. 前記端子バスは、前記ジャンクションボックスの前記電気端子に前記端子バスを結合するための留め具を受け入れるための単一に型打ちされた孔をさらに含む、
    ことを特徴とする請求項１５から請求項１９のいずれか１つに記載の装置。
21. 太陽電池モジュールの太陽電池セルを該太陽電池モジュールのジャンクションボックスに結合するための手段を備え、
    前記結合するための手段は、
    相互接続バスと、前記太陽電池セルと前記ジャンクションボックスとの間の数多くの結合部を減らすために前記相互接続バスと単一成形された複数のバスタブとを有するセル接続部品と、
    一方の端部の半田接合部にて前記相互接続バスと結合して前記相互接続バスと一体となった、直角ではない曲線形状を有する端子バスと
    を含み、
    前記端子バスは、他方の端部に、前記太陽電池モジュールのジャンクションボックスの電気端子に接合する端子接続端部を有することを特徴とする装置。
22. 前記端子バスの前記曲線形状は、前記太陽電池モジュールの対応する太陽電池セルの縁部と重ならないように設計される、
    ことを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 前記セル接続部品は、導電材料のシートから成形される、
    ことを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の装置。
24. 太陽電池モジュールの太陽電池セルを該太陽電池モジュールのジャンクションボックスに結合するための手段を備え、
    前記結合するための手段は、
    相互接続バスと、前記相互接続バスと単一成形された複数のバスタブとを有するセル接続部品と、
    前記太陽電池セルと前記ジャンクションボックスとの間に設けられた曲線の電気経路であり、一方の端部の半田接合部にて前記相互接続バスと結合して前記相互接続バスと一体となった、直角ではない曲線形状を有する端子バスと
    を含み、
    前記端子バスは、他方の端部に、前記太陽電池モジュールのジャンクションボックスの電気端子に接合する端子接続端部を有することを特徴とする装置。
25. 前記端子バスは、導電材料のシートから成形される、
    ことを特徴とする請求項２４に記載の装置。

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