CN103681894A - 太阳能电池模块及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池模块及其制造方法。根据本发明的太阳能电池模块包括光电转换电池、互连布线和汇流条，其中，互连布线通过导电粘结层附着，汇流条通过绝缘粘结层附着。制造太阳能电池的方法包括：通过导电粘结层附着互连布线，通过绝缘粘结层附着汇流条，并且根据所述方法，可通过简单并且经济的方法制造具有优异特性的太阳能电池模块。

Description

太阳能电池模块及其制造方法
技术领域
所描述的技术总体上涉及一种太阳能电池模块及其制造方法。
背景技术
太阳能电池是通过利用光伏效应将太阳的光能转换成电能的一种光伏转换器件。通常，用于日光发电系统和电气装置的太阳能电池模块包括串联联接的多个光电转换电池。通过电连接的光电转换电池产生的电流通过形成在太阳能电池模块上的模块布线收集，然后被传输到接线盒（junction box）。在本背景技术部分中公开的以上信息仅用于加强对所描述的技术的背景的理解，因此它可能包含不构成本国中的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
描述的技术已致力于提供一种防止电流泄漏、提供优异耐久性并且允许通过简单且容易的工艺而具有低成本且优异效果的太阳能电池模块及其制造方法。
根据制造本示例性实施例的太阳能电池模块的方法，可通过利用简单且容易的工艺以低成本制造用于产生优异效果的太阳能电池模块。
另外，根据本示例性实施例，获得没有电流泄漏并且具有优异的耐久性的太阳能电池模块。
本发明提供了一种太阳能电池模块，所述太阳能电池模块包括：基底；多个光电转换电池；互连布线，电联接到光电转换电池；以及汇流条，电联接到互连布线并且包括汇流条金属层和绝缘粘结层。
另外，本发明提供了一种制造太阳能电池模块的方法，所述方法包括将第一电极层、光电转换层和第二电极层一起堆叠在基底上；蚀刻光电转换层和第二电极层以暴露第一电极层；去除第一电极层的边缘以暴露基底；利用绝缘粘结层将汇流条粘结到基底；以及将互连布线电联接到汇流条，使得互连布线的叠置部位于汇流条的顶部上。
附图说明
图1示出了根据示例性实施例的太阳能电池模块的俯视图。
图2示出了针对于图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图。
图3示出了针对于图1中的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图。
图4示出了针对于图1中的Ⅳ-Ⅳ线的剖视图。
图5示出了根据示例性实施例的湿热试验结果的曲线图。
图6A至图6F放大图1中的Ⅵ部分，示出了根据示例性实施例的制造太阳能电池模块的方法。
图7是示出根据实施例的制造太阳能电池模块的方法的工艺的流程图。
具体实施方式
在下文中将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。如本领域技术人员将意识到的，在所有不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以以各种不同的方式来修改描述的实施例。
图1示出了根据示例性实施例的太阳能电池模块的俯视图，图2示出了针对于图1中的Ⅱ-Ⅱ线的剖视图，图3示出了针对于图1中的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图，图4示出了针对于图1中的Ⅳ-Ⅳ线的剖视图。
参照图1至图3，太阳能电池模块10包括基底101、多个光电转换电池100、互连布线200和汇流条300。
基底101包括：有效区域（AA），在有效区域（AA）中形成多个光电转换电池100；外围区域（PA），围绕有效区域（AA）并且汇流条300形成在外围区域（PA）中。可利用包括板型玻璃、陶瓷、不锈钢、金属或膜型聚合物的多种材料来形成基底101。
光电转换电池100形成在有效区域（AA）中。光电转换电池100可沿着基底101的第一方向（图1中的y轴方向）延伸，并且可沿着与第一方向相交的第二方向（图1中的x轴方向）串联联接。每个光电转换电池100包括位于基底101上的后电极层102、光吸收层（或光电转换层）103和透明电极层104。
后电极层102设置在基底101上。后电极层102由具有优异的光学反射效率和与基底101优异地粘结的金属制成。例如，后电极层102包括钼（Mo）。钼（Mo）具有高的导电率，与光电转换层103形成欧姆接触，并且在用于形成光电转换层103的高温热处理过程中是稳定的。
光电转换层103设置在后电极层102上方。光电转换层103由硅或化合物半导体制成。例如，光电转换层103可具有半导体pn结或pin结结构。因此，光电转换层103包括p型半导体层和n型半导体层，本征半导体层可插入在p型半导体层和n型半导体层之间。另外，当光电转换层103由化合物半导体制成时，光电转换层103可以由CIGS、CIS、CGS、和CdTe中的至少一种材料形成。例如，光电转换层103由从CdTe、CuInSe2、Cu(In,Ga)Se2、Cu(In,Ga)(Se,S)2、Ag(InGa)Se2、Cu(In,Al)Se2和CuGaSe2的组中选择的至少一种材料形成。
透明电极层104设置在光电转换层103上方。可利用包括具有优异的透光率的硼掺杂的氧化锌（BZO）、氧化锌（ZnO）、氧化铟（In2O3）和氧化铟锡（ITO）的金属氧化物来形成透明电极层104。透明电极层104具有很好的导电性和很好的透光性。
由光电转换电池100产生的电流通过互连布线200来收集。互连布线200电连接到形成在有效区域（AA）的最外面的区域中的光电转换电池100。参照图2，为了连接到互连布线200，通过部分暴露后电极层102而形成的布线连接件（W）形成在于最外面的区域中形成的光电转换电池100上。
互连布线200包括：布线金属层240，用于收集电流；导电粘结层220，用于将布线金属层240粘结到后电极层102的布线连接件（W）并使布线金属层240与后电极层102的布线连接件（W）导通。即，互连布线200可以是包括导电粘结层220的导电金属胶带。在一个实施例中，出于改善外观的目的，互连布线200还包括位于布线金属层240上的由黑色聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜制成的黑色覆盖层。
布线金属层240可以是由铜（Cu）、铜（Cu）/锡（Sn）、铝（Al）、铅（Pb）、银（Ag）或它们的合金制成的金属箔或金属带。布线金属层240的厚度可以在大约30μm和大约400μm之间。虽然布线金属层240的厚度为大约400μm或更小，但是为了确保导电率，布线金属层240的厚度比大约30μm厚，较厚的布线金属层240通常更好地防止功率损耗。当布线金属层240的厚度比400μm厚时，仅仅增加成本而对功率损耗没有任何进一步的改善。
导电粘结层220包括导电颗粒和散布有导电颗粒的粘结剂。导电颗粒可以是包括铜（Cu）、银（Ag）、金（Au）、铁（Fe）、镍（Ni）、铅（Pb）、锌（Zn）、钴（Co）、钛（Ti）和镁（Mg）中的至少一种的金属颗粒，或者可以是通过它们制造的镀覆的颗粒。根据导电率的获得和粘结度的维持，导电颗粒可具有大约10nm和大约100000nm之间的直径。当导电颗粒的直径比10nm小时，难以获得足够的导电率，但是当导电颗粒的直径比100000nm大时，导电粘结层220的粘结度很弱。其中散布有导电颗粒的粘结剂是由树脂制得的粘结层，所述树脂是从丙烯酰类树脂、环氧类树脂、丁基类树脂、乙基乙烯乙酸酯（EVA）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、硅树脂、离子交联聚合物和聚氧乙烯（POE）中选择的至少一种。
针对于后电极层102和布线金属层240之间的接触电阻与粘结度而设置导电粘结层220的厚度。例如，导电粘结层220的厚度可以在大约1μm和大约500μm之间。当导电粘结层220的厚度比大约1μm薄时，后电极层102和布线金属层240之间的粘结度很弱。然而，当导电粘结层220的厚度比大约500μm厚时，后电极层102和布线金属层240之间的接触电阻增加。
互连布线200通过导电粘结层220粘结到布线连接件（W）。即，互连布线200粘结到沿形成在有效区域（AA）的最外面的区域中的光电转换电池100的第一方向（图1中的y轴方向）暴露的后电极层102的顶部。由光电转换电池100产生的电流通过后电极层102、导电粘结层220和布线金属层240来收集。
当利用布线金属层240和用于粘结布线金属层240的导电粘结层220来构造互连布线200时，用于收集电流的模块布线可通过将金属胶带型的互连布线200粘结到布线连接件（W）来容易地形成，而不用传统的钎焊工艺或熔焊工艺。
参照图1和图3，互连布线200包括沿光电转换电池100的第一方向（图1中的y轴方向）进一步延伸以到达外围区域（PA）的延伸部201。延伸部201电连接到形成在外围区域（PA）中的汇流条300。从而，将收集到互连布线200的电流传输到汇流条300，然后通过汇流条300将其传输到形成在太阳能电池模块10的外面的接线盒。
汇流条300包括汇流条金属层340和用于将汇流条金属层340粘结到基底101的绝缘粘结层320。即，汇流条300可以是包括绝缘粘结层320的绝缘金属胶带。
汇流条金属层340可以是由铜（Cu）、铜（Cu）/锡（Sn）、铝（Al）、铅（Pb）、银（Ag）或它们的合金制成的金属箔或金属带。绝缘粘结层320是由树脂制得的粘结层，所述树脂是从丙烯酰类树脂、环氧类树脂、丁基类树脂、乙基乙烯乙酸酯（EVA）、聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、硅树脂、离子交联聚合物和聚氧乙烯（POE）中选择的至少一种。通过考虑到防止产生漏电流和与其它组件联接引起的台阶，可适当地选择绝缘粘结层320的厚度。即，绝缘粘结层320的厚度可以基本上比1μm厚，从而使汇流条金属层340和基底101之间的空间充分绝缘并防止电流泄漏。另外，考虑到互连布线200和密封构件，绝缘粘结层320的厚度可以比500μm薄。
汇流条金属层340通过绝缘粘结层320粘结到基底101的外围区域（PA）。因此，当电流流到汇流条金属层340时，防止或显著地减少电流到基底101的泄漏。汇流条300包括叠置在互连布线200的延伸部201下并形成在汇流条300的第一端上的叠置部301。即，延伸部201的导电粘结部220粘结到叠置部301的汇流条金属层340。因此，收集到互连布线200的电流通过导电粘结层220传输到汇流条金属层340，然后通过汇流条300传输到外部的接线盒。
如所述，通过利用汇流条金属层340和用于将汇流条金属层340粘结在基底101上的绝缘粘结层320来构造汇流条300，不用附加的绝缘工艺可形成不产生漏电流或仅产生少量的漏电流的汇流条300。
另外，根据本示例性实施例，通过利用导电粘结层220来构造互连布线200的粘结层并通过利用绝缘粘结层320来构造汇流条300的粘结层，来获得互连布线200的导电率（即，减少电阻）并防止或显著地减少汇流条300漏电流的产生。
参照图4，绝缘粘结层320、汇流条金属层340、导电粘结层220和布线金属层240顺序地堆叠在互连布线200的延伸部201与汇流条300的叠置部301叠置所处的区域上。因此，互连布线200和汇流条300可彼此电连接，汇流条300可与基底101充分绝缘。即，由于汇流条300通过绝缘粘结层320附着于基底101，因此可在不用进一步加工的情况下通过简单的工艺形成汇流条300，并同时使汇流条与基底101绝缘，从而基本防止漏电流的产生。另外，由于互连布线200通过导电粘结层220附着于后电极层102和汇流条300，因此可在不用进一步加工的情况下通过简单的工艺形成互连布线200，并同时将互连布线200电连接到后电极层102和汇流条300。
通常，互连布线200和汇流条300两者都通过导电金属胶带形成，从而在不用钎焊工艺或熔焊工艺的情况下通过简单的工艺形成模块布线。然而，在这种情况下，从汇流条300产生漏电流。因此，为了解决这个问题，在汇流条300和基底101之间必须形成另外的绝缘胶带，从而附加的工艺使另外的绝缘胶带附着，这使得整体厚度增加。另一方面，根据本示例性实施例，如上所述，互连布线200和汇流条300可通过简单的工艺形成，同时，可在不用任何另外的绝缘胶带的情况下防止漏电流的产生。
另外，根据本示例性实施例，如果需要，则可在没有增加延伸部201与叠置部301叠置的区域的整体厚度的情况下适当调整粘结层220和320中的每个的厚度。例如，当绝缘粘结层320厚（例如，比大约300μm厚），从而在基底101和汇流条金属层340之间提供足够的绝缘时，导电粘结层220可以更薄（例如，比大约100μm薄），以补偿绝缘粘结层320的增加的厚度。在这种情况下，汇流条金属层340与基底101充分绝缘，使得可在没有增加互连布线200与汇流条300叠置的区域的整个厚度的情况下，防止漏电流的产生。另外，由于减小了导电粘结层220的厚度，所以互连布线200的接触电阻可通过减小电子穿过导电粘结层220的传输距离来减小。
此外，互连布线200通过包括导电颗粒的导电粘结层220来粘结，从而维持相对均匀的接触电阻，而不受外部的湿度和热的很大影响。
图5示出了根据示例性实施例的太阳能电池模块10的湿热试验结果的曲线图。太阳能电池模块10在85%的湿度条件下在85℃温度单独保留大约1000小时，并测量接触电阻的变化。在图5中，#1、#2和#3示出了通过执行相同的试验并对其测量三次取得的结果。如图5中所示，关于根据本示例性实施例的太阳能电池模块10，发现在进行湿热试验1000小时后接触电阻的变化为大约2mΩ/cm2，因此变化相对小。然而，当在与本示例性实施例相同的条件下利用银糊形成互连布线200时，接触电阻在1000小时之后从接触电阻为15mΩ/cm2增加到80mΩ/cm2。即，根据本示例性实施例，导电粘结层220具有通过粘结层来保护导电颗粒的结构，从而其可具有抵抗外部的热和湿气的优异的可靠性。
现在将参照图6A至图6F和图7来描述根据示例性实施例的制造太阳能电池模块10的方法。图6A至图6F放大图1中的Ⅵ部分示出了根据示例性实施例的制造太阳能电池模块的方法，图7是示出根据实施例制造太阳能电池模块的方法的工艺的流程图。
如图6A中所示，将后电极层102、光电转换层103和透明电极层104顺序地堆叠在基底101上并图案化以形成多个光电转换电池100（S100）。
如图6B中所示，选择性地蚀刻形成在最外面区域中的光电转换电池100的光电转换层103和透明电极层104以暴露后电极层102（S102）。暴露的后电极层102包括布线连接件（W），互连布线200粘结到布线连接件（W）。可通过激光划线法机械删除、湿蚀刻和糊料蚀刻（paste etching）中的至少一种来执行选择蚀刻工艺。
如图6C中所示，沿着基底101的边缘去除后电极层102的边缘、光电转换层103的边缘和透明电极层104的边缘以暴露基底101（S104）。去除的部分对应于外围区域（PA）。可通过激光划线法机械删除、湿蚀刻和糊料蚀刻中的至少一种来执行去除工艺。
如图6D中所示，在基底101的外围区域（PA）中形成汇流条300（S106）。沿与光电转换电池100的长度方向垂直的方向（图6D中的x轴方向）形成汇流条300。通过利用绝缘粘结层320将汇流条金属层340粘结到基底101。可将汇流条300的相对的第一端电连接到位于太阳能电池模块10的外部的接线盒。
如图6E和图6F中所示，将互连布线200形成在后电极层102的布线连接件（W）和汇流条300的顶部上方（S108）。沿通常与光电转换电池100的长度方向平行的方向（图6E中的y轴方向）形成互连布线200。导电粘结层220用于将布线金属层240粘结到后电极层102的布线连接件（W）。另外，将经过布线连接件（W）并进一步延伸的部分粘结到汇流条300的汇流金属层340。因此，布线金属层240通过导电粘结层220中的导电颗粒电连接到后电极层102和汇流条300。此时，可对互连布线200执行加压工艺，以确保充分的电连接。即，可通过加压工艺使后电极层102（或汇流条金属层340）、导电颗粒和布线金属层240彼此接触且电连接。加压工艺可在附着互连布线200时单独执行，或者可以与层压工艺（随后将描述）一起执行，或者可以通过层压工艺的压力来执行。
此外，如果需要，则可以将由黑色聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）膜制成的黑色覆盖层进一步粘结到布线金属层240和汇流条金属层340以改善外观。即，将在其上具有黑色覆盖层的互连布线200附着于后电极层102和汇流条300，然后将胶带型黑色覆盖层附着在汇流条300和互连布线200的延伸部201上，从而可容易地形成黑色覆盖层。
其后，将覆盖基底设置在太阳能电池模块10上，然后执行密封工艺和层压工艺（S110）。将框架和接线盒与太阳能电池模块10组装以完成太阳能电池模块10（S112）。
根据本示例性实施例，太阳能电池模块10的互连布线200和汇流条300可通过粘结金属胶带来形成，从而减少成本并简化工艺。
另外，利用导电粘结层240形成互连布线200的粘结层，利用绝缘粘结层340形成汇流条300的粘结层，从而通过简单的工艺获得优异的特性。即，互连布线200可在关于后电极层102和汇流条300没有增加接触电阻的情况下具有优异的电流流动。此外，由于汇流条300与基底101充分绝缘，因此防止汇流条300产生漏电流。
尽管已经描述了示例性实施例，但是将理解的是，本发明不限于此，而是意图覆盖包括在权利要求、说明书和附图的精神和范围内的各种修改和等同布置。

Claims (20)

1.一种太阳能电池模块，所述太阳能电池模块包括：
基底；
多个光电转换电池；
互连布线，电联接到所述光电转换电池；以及
汇流条，电联接到所述互连布线并且包括：
汇流条金属层；以及
绝缘粘结层。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述绝缘粘结层的厚度在1μm和500μm之间。
3.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述互连布线的一部分与所述汇流条的一部分叠置以将所述互连布线电联接到所述汇流条。
4.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述基底包括：
有效区域，所述光电转换电池位于有效区域中；以及
外围区域，围绕所述有效区域并且所述汇流条位于外围区域中。
5.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述绝缘粘结层包括树脂。
6.如权利要求5所述的太阳能电池模块，其中，所述树脂是从丙烯酰类树脂、环氧类树脂、丁基类树脂、乙基乙烯乙酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、硅树脂、离子交联聚合物和聚氧乙烯中选择的至少一种。
7.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，每个所述光电转换电池包括：
第一电极层，位于所述基底上；
光吸收层，位于所述第一电极层上；以及
第二电极层，位于所述光吸收层上。
8.如权利要求7所述的太阳能电池模块，其中，所述互连布线位于所述第一电极层上。
9.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述互连布线包括：
布线金属层；以及
导电粘结层。
10.如权利要求9所述的太阳能电池模块，其中，所述导电粘结层包括分布在所述导电粘结层中的导电颗粒。
11.如权利要求10所述的太阳能电池模块，其中，所述导电颗粒的直径小于100μm。
12.如权利要求10所述的太阳能电池模块，其中，所述导电颗粒中的至少一些电联接到所述汇流条金属层。
13.如权利要求9所述的太阳能电池模块，其中，所述导电粘结层包括树脂。
14.如权利要求13所述的太阳能电池模块，其中，所述树脂是从丙烯酰类树脂、环氧类树脂、丁基类树脂、乙基乙烯乙酸酯、聚乙烯醇缩丁醛、硅树脂、离子交联聚合物和聚氧乙烯中选择的至少一种。
15.如权利要求9所述的太阳能电池模块，其中，所述互连布线的延伸部与所述汇流条的一部分叠置以将所述互连布线电联接到所述汇流条，所述布线金属层、所述导电粘结层、所述汇流条金属层和所述绝缘粘结层顺序地堆叠在所述延伸部所处的区域中。
16.如权利要求9所述的太阳能电池模块，其中，所述布线金属层的厚度在30μm和400μm之间。
17.如权利要求9所述的太阳能电池模块，其中，所述导电粘结层的厚度在1μm和500μm之间。
18.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中，所述汇流条金属层与所述基底分开。
19.一种制造太阳能电池模块的方法，所述方法包括：
将第一电极层、光电转换层和第二电极层一起堆叠在基底上；
蚀刻所述光电转换层和所述第二电极层以暴露所述第一电极层；
去除所述第一电极层的边缘以暴露所述基底；
利用绝缘粘结层将汇流条粘结到所述基底；以及
将互连布线电联接到所述汇流条，使得所述互连布线的叠置部位于所述汇流条的顶部上。
20.如权利要求19所述的方法，其中，所述互连布线包括布线金属层和导电粘结层，所述汇流条包括汇流条金属层和所述绝缘粘结层，所述导电粘结层在所述叠置部处联接到所述汇流条金属层。
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