CN103346207A

CN103346207A - 一种光伏组件封装用背板的制造方法

Info

Publication number: CN103346207A
Application number: CN2013102299526A
Authority: CN
Inventors: 李涛勇; 董娴; 梁健锋
Original assignee: GUANGDONG SOUTH CHINA INSTITUTE OF SOLAR PV TECHNOLOGY; SHUNDE SYSU INSTITUTE FOR SOLAR ENERGY
Current assignee: GUANGDONG SOUTH CHINA INSTITUTE OF SOLAR PV TECHNOLOGY; SHUNDE SYSU INSTITUTE FOR SOLAR ENERGY
Priority date: 2013-06-09
Filing date: 2013-06-09
Publication date: 2013-10-09

Abstract

本发明为解决光伏组件背板制造中掩膜材料和去掩膜消耗材料的浪费，以及化学腐蚀工艺对不同金属膜的工艺适应性差的问题，提供了一种新的技术方案，该方案以带有模板的电解腐蚀方法代替现有技术的化学腐蚀方法，通过电解腐蚀在背板的金属薄层上形成导电电路，由于省去了掩膜的制备和随后的去除过程，达到了节省材料、降低背板制造成本、减轻环境污染压力的目的。

Description

一种光伏组件封装用背板的制造方法

技术领域

本发明涉及光伏组件制造技术，尤其涉及一种将单片光伏电池封装成光伏组件的封装用背板的制造技术。

背景技术

随着晶体硅光伏电池技术的发展，制作电池的硅片也越来越薄，薄的硅片可以降低电池成本、提高电池的光电转换效率，但同时也给电池的互连、焊接和封装带来了许多困难。为此，发展了一种光伏组件的封装方式。在这种封装方式中，首先，将电池的正、负电极都设计在电池背面，同时将金属薄层复合在传统背板材料上，并且在金属薄层上刻蚀出与电池电极相对应的连接电路。借助于丝网印刷技术，在连接电路的“电连接点窗口”处印刷导电浆料，借助于导电浆料，将电池的正、负电极与连接电路相连，达到电池互连、电池与保护电路互连、以及实现引出线引出的目的。这种封装技术避免了互连条来回折返于电池的上、下表面之间，降低了电池片边缘的机械应力,有利于使用薄的电池片,降低光伏组件的成本。

新技术要求采用新结构的背板，与传统背板的不同在于新背板有一层金属膜层，并且在金属膜层上腐蚀形成连接电路，在腐蚀形成连接电路时，自然会借助成熟的印制电路板制造技术。传统的工艺基于化学腐蚀，电路形成过程如下：

1）将金属薄层与背板基板相复合；

2）在需要保留金属薄层形成电路的区域印制耐腐蚀的掩膜；

3）使掩膜固化；

4）将上述背板浸入化学腐蚀液中，腐蚀出需要的电路；

5）去除掩模；

6）除与电池连接的窗口区域外，在金属表面印刷绝缘层；

7）使绝缘层固化。

现有在金属膜上形成连接电路的制造技术存在如下缺点，即制造成本和环境保护成本较高，对不同金属膜的工艺适应性差。这是因为：

1）为了得到较低的串联电阻，总是希望在背板上保留尽可能大面积的金属薄层，这就意味着需要印制大面积的掩膜。印制掩膜和随后的去除掩膜都需要花费材料成本和工时成本。

2）一般情况下，金属膜的材料常常是金属铜，然而，金属铝由于其优良的电气性能、工艺性能和低成本的特点，也可以作为金属膜电路的材料。当使用便宜的金属铝材料代替铜材料形成背板的连接电路时，由于铝是两性金属，与酸和碱均会发生反应，因此，较难选择一种对金属铝和掩膜材料的选择性化学腐蚀液。由于去除掩膜的试剂种类选择面较窄，不利于选择低成本、低污染的化学试剂。众所周知，化学试剂和材料的浪费，往往造成环境的污染的风险。

为了解决现有技术中，光伏组件背板电路形成过程中制备掩膜材料和去除掩膜材料的浪费，环境污染压力大，以及工艺过程中对不同金属膜的工艺适应性差的问题，需要发展一种新的组件背板电路形成的制造工艺。

发明内容

针对现有技术存在的不足，为解决光伏组件背板制造中制备掩膜材料和去除掩膜材料的浪费，缓解环境污染压力，以及化学腐蚀工艺对不同金属膜的工艺适应性差的的问题，本发明提供一种新的光伏组件封装用背板的制造方法，一种光伏组件背板制造技术。

本发明的技术方案是：一种光伏组件封装用背板的制造方法，包括如下工序：

工序1：将金属薄层与背板基板相复合，背板基板是支撑金属薄层的绝缘层；

工序2：在金属薄层上通过腐蚀形成所需要的连接电路。

所述工序2包含以下步骤：

步骤一、用导体材料制作的模板，根据背板上欲形成的电路图形，在模板上形成突出棱线，突出棱线与金属薄层上需要腐蚀掉的部分相对应；

步骤二、在电解质溶液中将模板的突出棱线与金属薄层相对摆放，距离接近，但不直接发生电接触，两者之间留有间隙；

步骤三、将一电压施加在模板的突出棱线和金属薄层之间，其中突出棱线一端接电源的低电位，金属薄层一端接电源的高点位，进行电解腐蚀，直至在背板上腐蚀形成满意的电路图形。

作为上述技术方案的替代，所述工序2为：步骤一，在模板上与金属薄层不需要腐蚀部位相对的位置覆盖有绝缘层，让未覆盖的部位形成裸露的金属线条, 用裸露的金属线条与金属薄层上需要腐蚀掉的部分相对应；步骤二、在电解质溶液中将模板的裸露的金属线条与金属薄层相对摆放，距离接近，但不直接发生电接触，两者之间留有间隙；步骤三、将一电压施加在模板的裸露的金属线条和金属薄层之间，其中裸露的金属线条一端接电源的低电位，金属薄层一端接电源的高点位，进行电解腐蚀，直至在背板上腐蚀形成满意的电路图形。

作为上述技术方案的改进，所述的金属薄层是由两层以上不同金属构成的。所述的金属薄层是在一层金属表面涂镀有另一种或几种金属。所述的金属薄层是金属铝或铝合金。在所述金属薄层的连接电路非连接窗口区域表面覆盖一层绝缘层。在所述的背板基板一侧复合有另一层绝缘层，形成一种复合结构。

本发明的工作原理是，在突出棱线或裸露的金属线条与金属薄层间发生如下的电解腐蚀反应：在正极，金属失去电子成为离子进入电解液，金属薄膜发生腐蚀；在负极，溶液中的氢离子由负极得到电子还原成氢原子，氢原子结合成氢分子在负极处逃逸。由于这一过程是在电场的作用下由离子迁移引起的，而突出棱线与金属薄膜间的电场强度大大高于其他部位，因此，这样即使在需要保留部位的金属薄层表面没有掩模，其腐蚀速率也会大大低于突出棱线下的部位，这样便形成对突出棱线下的金属薄层的选择性腐蚀；在裸露金属线条的状态下，由于离子迁移不能穿越绝缘层，因此距离模板上裸露金属线条较近的金属薄层首先得到腐蚀，形成电路的隔离。

本发明的有益效果是：借助于在模板上凸起的突出棱线形成与金属薄层间较小的间距，使突出棱线与金属薄层间的电场强度远强于其他部位，从而在电解质中得到较高的腐蚀速率，实现了在金属薄层上的选择性腐蚀；或者，通过在模板上覆盖绝缘层，使未覆盖绝缘层的部位离子迁移的路程最短，实现了金属薄层上的选择性腐蚀。其结果是省去了在金属膜层上制备掩模和随后去除掩模的过程，达到了节省材料，降低了产品的制造成本，减轻了环境污染的压力。

附图说明

图1为光伏组件封装用背板制造方法的一种实施例示意图；

图2是光伏组件封装用背板制造方法的另一实施例示意图。

其中：1.背板，2.腐蚀槽，3.平台，4.突出棱线，5.金属薄层，6.电解液，7.直流电源或单向脉冲电源，8.模板电极，9.金属薄层电极，10.模板，11.支撑和位置保证部件，12.隔离槽，13.裸露的金属线条，14.背板基板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1所示，本实施例的光伏组件封装用背板制造方法，包括下列工序：首先，将金属薄层5与背板基板14相复合形成背板1，背板基板14是绝缘材料，用来支撑金属薄层5，金属薄层5为金属铝箔。金属薄层还可以是由两层以上不同金属构成的，如铝和锌。金属薄层还可以是在一层金属表面涂镀有另一种或几种金属，如在铝表面镀上一层锌和铜。金属薄层也可以是铝合金。

其次，在金属薄层5上通过腐蚀形成连接电路，具体包含以下步骤：将背板1平置于有电解腐蚀液6的腐蚀槽2中的平台3上，金属薄层5朝上，将模板10的突出棱线4朝向金属薄层5，支撑和位置保证部件11是绝缘体，确保突出棱线4与金属薄层5的相对位置和间隙正确，将直流电源或单向脉冲电源7的正极和负极分别与金属薄层电极9和模板电极8相连接，接通电源，在突出棱线4和与之相对的金属薄层5之间产生一个电场，电场的方向由与突出棱线4相对的金属薄层5指向突出棱线4，在与突出棱线4相对的金属薄层5上发生电解腐蚀，形成隔离槽12。

然后，可以在连接电路非连接窗口区域制备绝缘层，形成最终的光伏组件封装用背板。

实施例2：

如图2所示，本实施例的光伏组件封装用背板制造方法，包括下列工序：首先，将金属薄层5与背板基板14相复合，在背板基板14的适当位置开口，使金属薄层通过开口与电源正极连通。金属薄层5为金属铝箔。金属薄层还可以是由两层以上不同金属构成的，如铝和锌。金属薄层还可以是在一层金属表面涂镀有另一种或几种金属，如在铝表面镀上一层锌和铜。金属薄层也可以是铝合金。

其次，在金属薄层5上通过腐蚀形成连接电路，具体包含以下步骤：将复合有金属薄层的背板基板14，平置于有电解腐蚀液6的腐蚀槽2中的平台3上，金属薄层5朝上。根据欲在金属薄层上形成的电路图形，在模板10上用绝缘薄膜覆盖，让未覆盖部分形成裸露的金属线条13，将模板10的裸露的金属线条13朝向金属薄层5，将直流电源或单向脉冲电源7的正极和负极分别与金属薄层电极9和模板电极8相连接，接通电源，在裸露的金属线条13和与之相对的金属薄层5之间产生一个电场，电场的方向由与裸露的金属线条13相对的金属薄层5指向裸露的金属线条13，在与裸露的金属线条13相对的金属薄层5上发生电解腐蚀，形成隔离槽12。

然后，在金属薄层5非连接窗口的区域制备绝缘层，再根据光伏组件的防护需要，在背板基板外侧再复合需要的功能薄膜。

最终形成光伏组件封装用背板。

虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但该实施方式只是说明原理，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种光伏组件封装用背板的制造方法，包括如下工序：

工序1：将金属薄层与背板基板相复合，

工序2：在金属薄层上通过腐蚀形成所需要的连接电路；

其特征在于，所述工序2包含以下步骤：

2.根据权利要求1所述的光伏组件封装用背板的制造方法，其特征在于：所述工序2为：步骤一，在模板上与金属薄层不需要腐蚀部位相对的位置覆盖有绝缘层，让未覆盖绝缘层的部位形成裸露的金属线条, 用裸露的金属线条与金属薄层上需要腐蚀掉的部分相对应；步骤二、在电解质溶液中将模板的裸露的金属线条与金属薄层相对摆放，距离接近，但不直接发生电接触，两者之间留有间隙；步骤三、将一电压施加在模板的裸露的金属线条和金属薄层之间，其中裸露的金属线条一端接电源的低电位，金属薄层一端接电源的高点位，进行电解腐蚀，直至在背板上腐蚀形成满意的电路图形。

3.根据权利要求1所述的光伏组件封装用背板的制造方法，其特征在于：所述的金属薄层是由两层以上不同金属构成的。

4.根据权利要求1所述的光伏组件封装用背板的制造方法，其特征在于：所述的金属薄层在一层金属表面涂镀有另一种金属。

5.根据权利要求1所述的光伏组件封装用背板的制造方法，其特征在于：所述的金属薄层是金属铝或铝合金。

6.根据权利要求1所述的光伏组件封装用背板的制造方法，其特征在于：在所述金属薄层的连接电路非连接窗口区域表面覆盖一层绝缘层。

7.根据权利要求1或2所述的光伏组件封装用背板的制造方法，其特征在于：在所述的背板基板一侧的外表面有一层绝缘层。