CN103299198A - 用于电接触导电衬底的条棒 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于以细的、导电的、弹性承载的触头形式电接触导电衬底的条棒。所述条棒包括汇流条，多个接触指设置在该汇流条上。本发明的特征在于，沿着待建立接触的方向，所述接触指被弹性承载。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于以细的、导电的且弹性接触形式电接触导电衬底的条棒。所述条棒包括汇流条，多个接触指安装在该汇流条上。本发明的特征在于接触指沿着待产生的接触的方向弹性配置。
背景技术
为了测量没有电池连接件的太阳能电池，汇流排（busbar）或接触垫片必须通过接触压力或低压力进行电接触。因此，电池可以闪光或可以测试电池的发光。这些是用于定性的和定量的评估太阳能电池的重要方法。
迄今为止，已经通过有弹性的触针解决了这个问题。这些触针的制造商是，如Ingun Prüfmittelbau GmbH或Tekon Prüftechnik GmbH。
在图1a）中，示出了Tekon公司的相应的触针（微触针系列0006MC）；图1b）示出了用于该触针（系列0006MC）的相应的套管（来源：TekonPrüfmitteltechnik GmbH：触针目录2009，Weinstadt）。
所述触针用于电接触例如太阳能电池，以便确定这些太阳能电池的参数，该参数如通过闪光测量法测量（闪光器）或光致发光或电致发光测量法而被测定。因此，太阳能电池例如通过其汇流排与触针电接触。因此，典型的汇流排宽度是在1.5mm至2.4mm之间。由于汇流排的设计，沿着汇流排的这些触针因为其宽度而遮掩了太阳能电池的一部分，以至于采用上述测试方法的结果在某种程度上歪曲了所获的测量值或测量结果。
从EP0078339中获知一种用于传导过程测试的探头设置，该探头设置具有至少一个具有大量弹性触头的探头。从而，弹性触头具有一定弹性，以至于通过弯曲触头，通过将探头横向应用在待接触的衬底上，来实现弹性效应。然而该探头设置可能不适用于上面提到的太阳能电池的测试方法，因为，由于横向设置，太阳能电池产生了大面积的阴影，使得既不能有效地用光照射太阳能电池，也不能在相应的发光测量情况下完全地记录发光。因此，该探头设置也导致歪曲了利用上面提到的测试方法获得的结果。而且，太阳能电池垂直接触该探头设置也不是有利的，因为，触头具有弹性效应，该效应会在构成探头的相应的平面内显现。在太阳能电池垂直接触相应的探头的情况下，结果将是相应地损坏或甚至是毁坏在特定接触压力下的待测试太阳能电池。
US2007/0068567A1涉及一种用于临时地电接触太阳能电池的装置，该装置特别配置成，使得被固定于连续配置的块的导电体通过多个弹性元件安装在条棒上。然而，采用这样的实施方式是不利的，例如，在太阳能电池表面上出现不均匀部分的情况下，发生来自随后待接触的太阳能电池的表面的电触头的局部提升，且结果，仅仅实现了太阳能电池的局部接触。随后，所获的测量结果也被歪曲，在此描述的接触装置也相当不适用于可靠地接触太阳能电池。
从DE102008038186A1中也获知一种为了测试目的，用于临时电接触太阳能电池的探针，其中该探针具有多个接触元件，该接触元件以梳子的方式相邻地设置在条棒上。同样，利用这个装置，仅仅可以记录从条棒的平面延伸的弹性效应；然而，螺旋弹簧沿待产生接触的方向具有刚性配置。因此，这里也涉及到如在EP0078339的接触元件的情况下上文已经描述的缺点。
发明内容
因此，基于上文，本发明的目的是指出一种用于临时接触如太阳能电池的条棒，利用该条棒可以避免上面提到的缺点。
关于所述条棒，由根据权利要求1所述的特征实现该目的；关于所述条棒的制造方法，由根据权利要求15所述的特征实现该目的；同样，关于太阳能电池的测试方法，由根据权利要求16所述的特征实现该目的。从而，各自的从属权利要求展示了有利的改进。
根据本发明，在此提供了一种用于电接触导电衬底的条棒，所述条棒包括汇流条，该汇流条具有沿x方向的细长构型和沿y方向的一定的厚度，且该条棒包括多个接触指，所述接触指设置在所述汇流条一侧，且具有沿待产生的接触的方向（z方向）的方向分量，所述汇流条和所述接触指被一体地构成。因此，对于本发明，至关重要的是，沿z方向弹性地配置所述接触指。
因此，根据本发明的技术方案包括一种条棒，该条棒主要被分成两个功能单元，即汇流条和接触指，该汇流条优选连续地配置，且该接触指从该汇流条一侧开始，电连接至汇流条。汇流条不仅用于电流传导，还用于机械稳定接触条棒以抵抗来自外侧的力。因此，根据本发明的条棒具有这样的尺寸，其中，该条棒具有细长构型（x方向）；汇流条的深度或厚度被定义为y方向。实现了预期的条棒与衬底的接触的方向，例如太阳能电池（其中，接触指从汇流条分出来）被定义为z方向。现在，对于本发明至关重要的是，设计每个接触指，使得沿z方向提供弹性效应，以便当条棒与待接触的衬底接触时，例如，通过接触指的尖端，使条棒沿z方向与待接触接触指的衬底相接触，从而提供一种弹性安装且从而降低作用的接触压力。
有益效果是，一方面，在太阳能电池自身可以产生大量接触点。另一方面，由于每个触头的弹性效应，长期来看，作用在太阳能电池表面的过多的力以及由此产生的太阳能电池的损坏或甚至毁坏可以被抵消。而且，已证明有利的是，尤其是在沿着y方向条棒具有极其小的尺寸，即小的厚度的情况下，可以避免大面积遮挡太阳能电池。因此，保证了基本上不受干扰的光入射到太阳能电池上（沿z方向），而且，如在光致发光测量或电致发光测量的情况下，保证了来自太阳能电池的彻底畅通无阻的发光（同样沿z方向）。
与在上文引用的EP0078339中引用的技术方案相比，本发明提供了该多个单独的指的几何结构，该指在金属片的平面内（沿z方向）形成了弹性效应。因此，在测试件（如太阳能电池）上的垂直接触压力可具有最小的阴影。与US2007/0068567相比，根据本发明的技术方案的特征在于通过由薄膜制成的弹性指。与从DE102008038186中获知的探针相比，根据本发明的探针被一体地制成，因此不包括单独的部分，且从而非常容易地被制造，可以产生关于阴影的满意度和密集的指间隔。
随后描述根据本发明的条棒的特别优选的实施方式。
例如，如果接触指的弹性配置是由x方向和接触指的路线之间的角度导致的，该角度为10°至70°，优选地15°至50°，进一步优选地20°至40°，特别优选25°至35°，这是有利的。根据这个实施方式，接触指相对于汇流条偏斜地设置。然而，沿x方向/z方向实现偏斜，以便沿z方向接触指的路线被汇流条基本上完全地或完全地遮挡。因此，在沿z方向的投影图中，条棒同样地被非常细地配置。基于沿z方向的条棒对待接触的衬底的接触压力，通过接触指的偏斜设置，进一步实现接触指的弯曲，由此提供了弹性效应。
可替代地或额外地，由具有非直线路线，尤其可以弯曲路线或拱形路线的接触指实现接触指的弹性配置。
根据这个实施方式，提出可以由接触指的非直线路线实现弹性效应。在特别优选的实施方式中，接触指的弯曲路线或拱形路线被配置成使得在沿z方向的投影图中，接触指同样被汇流条遮挡，即在条棒的x/z平面内固定接触指的弯曲路线或拱形路线。
而且，如果接触指的尖端具有圆的和/或平的构型，则是有利的。通过使尖端变圆，可以确保更加平坦的接触，因此可以降低接触阻力。
另外，根据另一有利的实施方式，提出接触指平行地和/或等距地设置。
如果接触指相对于彼此的间隔为小于2mm，优选地小于1mm，特别优选地为0.05mm至0.5mm，尤其为0.12mm至0.15mm，同样是优选的。
而且，如果所有所述接触指的长度是相等的，则是有利的。
在另一有利的实施方式中，
a）接触指的长度为10mm至50mm，优选地15mm至30mm，特别优选地20mm至25mm，和/或
b）接触指沿x方向的宽度为0.05mm至2.0mm，优选地0.1mm至1.0mm，特别优选地0.15mm至0.6mm。
此外，如果条棒具有非常窄的构型，则是优选的，即汇流条和/或接触指沿y方向具有小于1.0mm的厚度，优选地小于0.5mm，特别优选地为0.05mm至0.3mm，尤其为0.08mm至0.15mm。因此，优选地汇流条沿y方向具有和接触指相同的尺寸。例如，根据本发明的条棒的两个区域被配置成具有如0.1mm的相等厚度的薄膜。
条棒的另一实施方式提出，条棒包括超过5个至500个，优选超过10个至200个的接触指。
关于可能的材料，如果汇流条和接触指由导电材料制成，尤其是金属，例如铜、银和/或它们的合金、以及包括铜和铍的合金，则是有利的。
此外，如果至少接触指，至少在多个区域内，尤其至少在接触点的区域内，具有导电涂层，尤其具有金涂层，则是可能的。
从生产工艺的角度，如果汇流条和接触指被配置成一体，则是特别优选的。
本发明的另一优选的实施方式提出，通过至少一个导电板（该至少一个导电板以形状配合方式和/或摩擦方式连接至汇流条），优选地通过两个导电板（该两个导电板在y方向的两侧以形状配合方式和/或摩擦方式连接至汇流条），在y方向上加固汇流条以用于机械稳定。因此，可以通过如焊接、粘合，而且也可以通过机械连接（如螺钉或铆钉），实现以形状配合方式或摩擦方式连接至条棒的导电板的连接。因此，该板用于机械加固根据本发明的条棒，尤其在汇流条区域。
如果该板沿y方向具有0.1mm至2mm的厚度，优选地0.3mm至0.5mm的厚度，则是有利的。尤其是，该板由与条棒的材料相同的材料而制成。在这方面可参照上述材料的选择。
如果条棒，至少在一些区域（除了用于电接触的区域外），覆盖有保护层和/或降低反射层，尤其覆盖有涂料层，则尤其是优选的。特别地，辐射涂料（如InfraTech GmbH公司的产品TETNAL或产品SENOTHERM）被用于这个目的。
根据本发明，还指出了用于制造上述条棒的方法，其中借助材料去除步骤从用于条棒的坯料（如板）中去除材料，使得形成排列的接触指。作为用于根据本发明的条棒的坯料，例如由导电材料相应地形成材料条或者形成具有伸长的延伸（x方向）、宽度方向的延伸（z方向）和一定厚度（y方向）的相应板是可能的。在坯料的预期形成接触指的区域，在多个区域中对x/y平面内的坯料进行分离，以致沿x/z方向形成彼此分离的接触指。在预期形成汇流条的区域，坯料不被机加工。然而，在这个区域的额外的分离（如钻孔）也可以被引入到材料带中，以便例如将加固板固定至汇流条。所有先前描述的优选的接触指的几何配置可以由根据本发明的方法实现。
因此，例如可以直接地通过利用相应的激光烧蚀法或机械的材料去除法进行的工艺来实现材料去除，也可以通过相应的蚀刻方法实现材料去除。为了这个目的，例如，坯料具有相应的蚀刻掩模，在意图发生材料去除的位置，该蚀刻掩模是敞开的。
此外，根据本发明指出了一种用于测试太阳能电池的方法，对于该方法而言，通过正在进行的汇流排的电接触，太阳能电池利用接触指而电接触至少两个先前描述的条棒，随后，太阳能电池闪光，和/或被激发以光致发光和/或电致发光，和/或被测量。因此，对于电接触太阳能电池，至少需要一对条棒。条棒与太阳能电池接触，使得接触指的尖端与衬底（即太阳能电池）接触。优选地，将条棒设置在太阳能电池上，以便条棒对太阳能电池的遮蔽尽可能最小。
例如，在具有两个汇流排的太阳能电池的例子中，也可以借助三个根据本发明的条棒来实现太阳能电池的接触。例如，存在于前侧的两个汇流排中的每一个汇流排因此可以相应地与一个相应的条棒接触，另外，太阳能电池的后侧触点也与相应的条棒接触。
对于具有三个汇流排的太阳能电池，可设想类似的过程，在此，每个汇流排也可以与一个相应的接触条棒接触。
附图说明
根据随后表述的实施方式和附图，更加详细地描述本发明，并不将本发明限制于所表述的特定的实施方式。
具体实施方式
在图2中，示出了根据本发明的条棒1的本发明的第一个实施方式，该条棒1由汇流条2以及多个设置在汇流条2一侧上的接触指3构成。因此，条棒1具有细长的尺寸（x方向，在图中示出）以及沿z方向相应的尺寸（通过相应的方向矢量同样在图中示出）。没有示出条棒1沿y方向的尺寸（厚度）；该尺寸在绘图平面内延伸。因此，通过每个具有非直线路线（在本例子中例如以拱形凹陷或弯曲区域4的形式）的接触指3实现弹性触头沿z方向的弹性效应。如果这样的条棒通过接触指3的尖端5沿z方向与待接触的衬底电接触，则作用在接触指或待接触的衬底上的力可以被通过由于预设的弯曲4能够更易变形的每个接触指3吸收。
在图3中，示出了根据本发明的条棒1’的另一实施方式。在此也提供了汇流条2，多个接触指3设置在在汇流条2的一侧。因此汇流条2和从汇流条2分出来的接触指3都被配置在图3所示的x/z平面内。条棒1总共具有一定的厚度，该厚度在绘图平面内延伸（y方向，未示出）。根据本发明的条棒1的这种实施方式的弹性效应通过接触指3实现，该接触指3相对于汇流条2的x方向以小于90°的某一角度设置在汇流条2上。由于接触指3相对于汇流条2的偏斜路线，当借助接触指3的尖端5使条棒1与待接触的衬底接触时，通过接触指3的相应的力吸收以及变形，可同样产生弹性效应。可以通过角度影响弹性效应。较小的角度增加弹性效应。
前面描述的接触条棒降低了汇流排的串联电阻引起的测量误差。而且，接触条棒减少了对电池的遮蔽。利用同等数量的接触点，相对于利用触针接触，通过接触条棒的接触是更加有利的。此外，可以在电池侧接触垫的布置中以简单的方式获得柔性。
对于所述接触，例如，使用具有Au层的被刻蚀的和导电的材料。对于该薄膜的机械稳定，将该薄膜焊接至一个或多个细的且导电的金属板，优选由与条棒材料的相同的材料制成的金属板。由于这些金属板增加了导流件的横截面，故降低了条棒上的电压降。由于使用了非常细的材料，该触头被发现是比传统的触头变型更细。如果触头宽于汇流排，则太阳能电池的一部分被遮蔽。这歪曲了测量结果，且在阴影投射在电致发光片（EL）中的情况下，这导致信息丢失。
在本发明的帮助下，不利用（或利用）电池连接件，太阳能电池可以被电接触，且例如通过EL或闪光器可以检测太阳能电池。
除了材料成本优势以外，相对于传统的触头变型，接触条棒还减少了遮蔽，并且，由于密集设置的接触点，降低了汇流条的串联电阻引起的测量误差。
Claims (17)
1.一种用于电接触导电衬底的条棒（1），包括汇流条（2），该汇流条（2）具有沿x方向的细长构型和沿y方向的厚度，且该条棒包括多个接触指（3），所述接触指（3）设置在所述汇流条（2）的一侧，且具有沿待产生的接触的方向（z方向）的方向分量，所述汇流条（2）和所述接触指（3）被一体地构成，
其特征在于，
沿z方向弹性地配置所述接触指（3）。
2.根据权利要求1所述的条棒（1），其特征在于，通过x方向与所述接触指（3）的路线之间的角度导致所述接触指（3）的弹性配置，所述角度为10°至70°，优选地15°至50°，进一步优选地20°至40°，特别优选地25°至35°。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，由具有非直线路线（4）、尤其是弯曲路线或拱形路线的所述接触指（3）引起所述接触指（3）的弹性配置。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所述接触指（3）的尖端（5）具有圆的和/或平的构型。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所述接触指（3）平行地和/或等距地设置。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所述接触指（3）相对于彼此的间隔为小于2mm，优选地小于1mm，特别优选地为0.05mm至0.5mm，尤其为0.12mm至0.15mm。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所有所述接触指（3）的长度是相等的。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，
a）所述接触指（3）的长度为10mm至50mm，优选地15mm至30mm，特别优选地20mm至25mm，和/或
b）所述接触指（3）沿x方向的宽度为0.05mm至2.0mm，优选地0.1mm至1.0mm，特别优选地0.15mm至0.6mm。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所述汇流条（2）和/或所述接触指（3）沿y方向具有小于1.0mm的厚度，优选地小于0.5mm，特别优选地为0.05mm至0.3mm，尤其为0.08mm至0.15mm。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所述条棒（1）包括超过5个至500个，优选超过10个至200个的所述接触指（3）。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所述汇流条（2）和所述接触指（3）由导电材料制成，尤其由金属，诸如铜、银和/或它们的合金、以及包括铜和铍的合金制成。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，至少所述接触指（3），至少在多个区域，尤其至少在接触点（4）的区域，具有导电涂层，尤其具有金涂层。
13.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，通过至少一个导电板，优选地通过两个导电板，在y方向上加固所述汇流条（2）以用于机械稳定，所述至少一个导电板以形状配合方式和/或摩擦方式连接至所述汇流条（2），所述两个导电板在y方向的两侧以形状配合方式和/或摩擦方式连接至所述汇流条。
14.根据前一项权利要求所述的条棒（1），其特征在于，所述板沿y方向具有0.1mm至2mm的厚度，优选地0.3mm至0.5mm的厚度。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1），其特征在于，所述条棒（1），至少在除了用于电接触的区域外的多个区域上，覆盖有保护层和/或降低反射层，尤其覆盖有涂料层。
16.一种用于制造根据前述权利要求中的任一项所述的条棒（1）的方法，通过材料去除步骤，尤其蚀刻工艺，通过激光烧蚀和/或通过机械的材料去除步骤，例如对条棒坯料冲压，使得制成所述多个接触指（3）。
17.一种测试太阳能电池的方法，对于该方法而言，通过正在进行的汇流排的电接触，使得太阳能电池利用所述接触指（3）电接触根据权利要求1至14中的任一项所述的至少两个条棒（1），随后该太阳能电池闪光、和/或被激发以光致发光和/或电致发光、和/或被测量。
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