CN110061080A - 背接触太阳电池组件、导电背板及其制造方法 - Google Patents

背接触太阳电池组件、导电背板及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种背接触太阳电池组件、导电背板及其制造方法，导电背板包括复合绝缘层、导电层和背膜层，导电层位于复合绝缘层与背膜层之间，导电层为图案化层，复合绝缘层包括第一粘接层、子绝缘层和第二粘接层，子绝缘层位于第一粘接层与第二粘接层之间，第二粘接层位于子绝缘层与导电层之间，复合绝缘层设置有若干开口，开口沿着复合绝缘层的厚度方向贯穿复合绝缘层。电池组件包括多块太阳电池片，多块太阳电池片通过导电背板进行电连接，能够提高导电背板与太阳电池片之间的结合力，便于在导电背板与太阳电池片组装成组件过程中对导电背板与太阳电池片进行定位，提高了导电背板与太阳电池片连接的可靠性。

Description

背接触太阳电池组件、导电背板及其制造方法
技术领域
本发明一般涉及光伏领域，具体涉及太阳电池领域，尤其涉及一种背接触太阳电池组件、导电背板及其制造方法。
背景技术
目前，背接触太阳能电池(如IBC、MWT、EWT太阳电池)得到了广泛关注，由于其正面没有主栅线，甚至没有任何电极图形，正极和负极都设在电池片的背面，减少了电池片的遮光，从而有效增加了电池片的短路电流，使电池片的能量转化效率得到提升。由于背接触太阳能电池的短路电流较常规电池要高出许多，因此背接触太阳能电池的组件制作就要求尽可能降低其串联电阻，以减少组件的欧姆损耗，提高组件的光电转化效率。
目前背接触太阳能电池组件已开始研究使用导电背板实现背接触电池片之间的导电互联。导电背板由绝缘介质层、图案化处理过的导电金属箔层(例如铜箔层)、EVA(ethylene-vinyl acetate copolymer，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)层、背板层层叠构成。绝缘介质层通常使用的是EPE(EVA adhesion layers bonded to both sides of aPolyester film，两侧粘接有EVA的聚酯薄膜)等材料，在后续组件加工过程中，易产生产品不良，存在可靠性的风险。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可靠性高的背接触太阳电池组件、导电背板及其制造方法。
第一方面，本发明的导电背板，包括复合绝缘层、导电层和背膜层，导电层位于复合绝缘层与背膜层之间，导电层为图案化层，复合绝缘层包括第一粘接层、子绝缘层和第二粘接层，子绝缘层位于第一粘接层与第二粘接层之间，第二粘接层位于子绝缘层与导电层之间，复合绝缘层设置有若干开口，开口沿着复合绝缘层的厚度方向贯穿复合绝缘层。
第二方面，本发明的背接触太阳电池组件，包括多块太阳电池片，多块太阳电池片通过导电背板进行电连接。
第三方面，本发明的导电背板的制造方法，包括以下步骤：
在聚合物胶膜上形成若干开口，获得复合绝缘层，其中，聚合物胶膜包括第一粘接层、子绝缘层和第二粘接层，子绝缘层位于第一粘接层与第二粘接层之间；
将依次层叠的复合绝缘层、导电层和背膜层进行辊压，获得导电背板。
根据本申请实施例提供的技术方案，通过复合绝缘层包括依次设置的第一粘接层、子绝缘层和第二粘接层，第二粘接层用于连接子绝缘层与导电层，能够提高子绝缘层与导电层之间的结合力，第一粘接层用于连接子绝缘层与太阳电池片，能够提高导电背板与太阳电池片之间的结合力，便于在导电背板与太阳电池片组装成组件过程中对导电背板与太阳电池片进行定位，提高了导电背板与太阳电池片连接的可靠性，能够解决现有的导电背板组装成组件的过程中存在加工定位的问题，层压后与电池片的结合力偏小，存在可靠性风险的问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的实施例的导电背板的结构示意图；
图2为本发明的实施例的导电背板的复合绝缘层的结构示意图；
图3为本发明的实施例的导电背板的制造方法中获得复合绝缘层的示意图；
图4为本发明的实施例的导电背板的制造方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
本发明的其中一个实施例为，请参考图1和2，本发明的导电背板，包括复合绝缘层10、导电层20和背膜层30，导电层20位于复合绝缘层10与背膜层30之间，导电层20为图案化层，复合绝缘层10包括第一粘接层12、子绝缘层13和第二粘接层14，子绝缘层13位于第一粘接层12与第二粘接层14之间，第二粘接层14位于子绝缘层13与导电层30之间，复合绝缘层10设置有若干开口15，开口15沿着复合绝缘层10的厚度方向贯穿复合绝缘层10。
在本发明的实施例中，第二粘接层的一侧与子绝缘层粘接固定，另一侧用于与导电层粘接固定，第二粘接层用于连接固定复合绝缘层与导电层，提高了复合绝缘层与导电层的结合力，使得复合绝缘层与导电层固定更加可靠。第一粘接层和第二粘接层在常温(25℃)下具有粘性。
第一粘接层的一侧与子绝缘层粘接固定，另一侧用于与太阳电池片粘接固定，第一粘接层用于连接固定导电背板与太阳电池片，在后续层叠时，由于第一粘结层在常温下具有粘性，故而将太阳电池片与导电背板层叠时，即实现了导电层与太阳电池片的位置固定，避免在后续过程中两者产生错位，甚至短路的风险；第一粘结层提高了导电背板与太阳电池片的结合力，提高了导电背板与太阳电池片连接的可靠性，便于在导电背板与太阳电池片组装成组件过程中对导电背板与太阳电池片进行定位。
导电层可以通过对导电金属箔进行图案化处理获得，导电金属箔上的电路图案可以但不仅仅通过机械冲切、激光冲切或化学蚀刻形成，导电金属箔上的电路图案取决于背接触太阳电池片背面电极的图案，电路图案可包括各种各样的形状和/或尺寸。激光冲切可以用于从连续卷状的导电金属箔形成电路图案。导电金属箔的材料为铜、银、铝、镍、镁、铁、钛、钼、钨中任意一种或者多种的组合，导电金属箔的材料为铜、银、铝、镍、镁、铁、钛、钼、钨中任意一种的合金或者多种形成的合金。
复合绝缘层设置有若干开口，在导电背板与太阳电池片连接时，将电连接体穿过开口，电连接的一端与太阳电池片电连接，另一端与导电层电连接，使得太阳电池片的电极与导电层电连接，从而实现多块太阳电池片之间的串联和并联。通过导电背板实现多块太阳电池片的电连接，复合绝缘层能够防止电连接体之间产生短路，提高了多块太阳电池片电连接的可靠性。
子绝缘层的材料为聚酰亚胺(PI)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚丙烯(PP)，子绝缘层可以是单层或者是多层结构，子绝缘层未使用EPE材料，能够降低子绝缘层的制造成本。
背膜层包括聚合物背板，聚合物背板的材料可以为TPT、TPE、KPE、KPK、KPC或KPF。聚合物背板可以为绝缘材料(PET或PP)组成的绝缘层、粘结剂层和/或含氟聚合物涂层复合而成的聚合物多层结构。
背膜层包括聚合物背板和封装层，聚合物背板与导电层之间设置有封装层，封装层的材料可以为EVA胶膜、POE胶膜或PVB膜，聚合物背板的材料可以为TPT、TPE、KPE、KPK、KPC或KPF，聚合物背板可以为绝缘材料(PET或PP)组成的绝缘层、粘结剂层和/或含氟聚合物涂层复合而成的聚合物多层结构。
进一步的，第一粘接层12背向子绝缘层13的一侧设置有第一离型层11。
在本发明的实施例中，第一离型层有效地保护第一粘接层，避免第一粘接层在未与太阳电池片粘接固定之前被污染，当然，在将导电背板与太阳电池片固定之前，需要取出第一离型层。第一离型层能够与第一粘接层粘接，并且，第一离型层不与第一粘接层发生化学反应，避免污染第一粘接层。
进一步的，第一离型层11的材料为硅油纸，硅油纸的克重为30-200克/平方米。
在本发明的实施例中，第一离型层的材料为硅油纸，硅油纸的克重为30-200克/平方米，使得第一离型层具有适宜的强度进行辊压和贴合加工。
进一步的，第一离型层的克重为30-45克/平方米。
在本发明的实施例中，第一离型层的克重为30-45克/平方米，使得第一离型层具有适宜的强度进行辊压和贴合加工。
进一步的，导电层20包括导电金属箔21，导电金属箔21的材料为铜或铝，导电金属箔21的厚度为20-100微米。
在本发明的实施例中，导电层可以通过对导电金属箔进行图案化处理获得，导电金属箔的厚度为20-100微米，在保证导电层的厚度足以提供具有低电阻的电流通路的前提下，控制导电层的厚度，降低导电背板的制造成本。
进一步的，导电金属箔21的厚度为30-60微米。
在本发明的实施例中，对与整片背接触太阳电池片电连接的导电金属箔，导电金属箔的材料为铜或铝，此时，导电金属箔的厚度为30-60微米，在保证导电层的厚度足以提供具有低电阻的电流通路的前提下，控制导电层的厚度，降低导电背板的制造成本。
进一步的，导电层20的厚度为15-30微米。
在本发明的实施例中，整片背接触太阳电池片也可以切割成半片背接触太阳电池片，加工成半片太阳电池组件，此时，导电层的厚度为15-30微米，在保证导电层的厚度足以提供具有低电阻的电流通路的前提下，控制导电层的厚度，降低导电背板的制造成本。
进一步的，第一粘接层12的材料与第二粘接层14的材料各自独立选自有机氟改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂和纳米材料改性丙烯酸树脂中任意一种。
在本发明的实施例中，通过紫外线对丙烯酸树脂进行改性，引入的C-F键是已知化学键中最强的一种，键能高达460kJ/mol，含氟聚合物比其他任何聚合物具有更强的化学结合力和结构稳定性，具有优异的耐候、耐紫外线以及优异的介电性能和绝缘性能；纳米粒子具有小尺寸效应和界面效应，可以增强对紫外线的吸收，提高第一粘接层和第二粘接层的耐紫外线和耐候能力，提高了导电背板的可靠性。
进一步的，子绝缘层13的厚度为20-200微米，和/或，
复合绝缘层10的厚度小于300微米。
在本发明的实施例中，子绝缘层的厚度为20-200微米，和/或，复合绝缘层的厚度小于300微米，合理的设置复合绝缘层和子绝缘层的厚度，在保证导电背板可靠性的前提下，降低导电背板的生产制造成本。
进一步的，开口15的形状为圆形或方形，开口15的数量为100-50000个。
在本发明的实施例中，开口的形状为圆形或方形，开口的数量为100-50000个，合理的设置开口的形状以及开口数量，使得导电背板能够根据不同类型的背接触太阳电池和电极结构去加工开口的形状以及开口的数量，能够降低加工难度，避免过度加工。
进一步的，复合绝缘层10包括多层子绝缘层13，相邻的子绝缘层13之间设置有第三粘接层。
在本发明的实施例中，可以根据实际情况，设计子绝缘层的层数，可以使用单层子绝缘层，也可以使用多层子绝缘层，在使用多层子绝缘层时，在子绝缘层之间设置第三粘接层，来固定相邻的两层子绝缘层。子绝缘层的层数越多，复合绝缘层的绝缘性能越好，当然，也要考虑导电背板的制造成本。
进一步的，第三粘接层的材料为有机氟改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂和纳米材料改性丙烯酸树脂中任意一种。
在本发明的实施例中，通过紫外线对丙烯酸树脂进行改性，引入的C-F键是已知化学键中最强的一种，键能高达460kJ/mol，含氟聚合物比其他任何聚合物具有更强的化学结合力和结构稳定性，具有优异的耐候、耐紫外线以及优异的介电性能和绝缘性能；纳米粒子具有小尺寸效应和界面效应，可以增强对紫外线的吸收，提高第三粘接层的耐紫外线和耐候能力，提高了导电背板的可靠性。
本发明的另一个实施例为，一种背接触太阳电池组件，包括多块太阳电池片，多块太阳电池片通过导电背板进行电连接。
在本发明的实施例中，通过导电背板实现多块太阳电池片之间的串联或者并联。
本发明的另一个实施例为，参考图1-4，一种导电背板的制造方法，包括以下步骤：
在聚合物胶膜上形成若干开口，获得复合绝缘层10，其中，聚合物胶膜包括依次设置的第一粘接层12、子绝缘层13和第二粘接层14；
将依次层叠的复合绝缘层10、导电层20和背膜层30进行辊压，获得导电背板。
在本发明的实施例中，将依次层叠的复合绝缘层、导电层和背膜层进行辊压，获得导电背板，辊压使得复合绝缘层、导电层和背膜层受力均匀，避免在压合复合绝缘层、导电层和背膜层时，损伤复合绝缘层、导电层和背膜层，同时，提高了导电背板的生产效率。
参考图3，通过三个压辊来完成聚合物膜的铺开与卷绕，在聚合物膜铺开后，在聚合物胶膜上形成若干开口，可以但不仅仅为通过激光器来加工开口，获得复合绝缘层，然后再将复合绝缘层卷绕在压辊上，完成复合绝缘层的加工。
参考图4，对复合绝缘层、导电层和背膜层牵引，对复合绝缘层、导电层和背膜层进行辊压，获得导电背板。在复合绝缘层被牵引至两根压辊之前，需要先剥离第二离型层，以提高复合绝缘层与导电层之间的结合力。
进一步的，聚合物膜还包括第二离型层16，第二离型层16与子绝缘层13之间设置有第二粘接层14，
在将依次层叠的复合绝缘层10、导电层20和背膜层30进行辊压，获得导电背板之前，还包括，剥离第二离型层16。
在本发明的实施例中，聚合物膜还包括第二离型层，便于在聚合物膜上形成开口，获得复合绝缘层时，固定聚合物膜，能够防止第二粘接层在聚合物膜开口过程中被污染，有效地保护了聚合物膜，同时，第二离型层也便于对聚合物膜进行卷绕包装。当然，在将复合绝缘层、导电层和背膜层进行辊压之前，需要剥离第二离型层，提高复合绝缘层、导电层和背膜层固定的可靠性。
进一步的，第二离型层16的材料为硅油纸，第二离型层16的克重为30-200克/平方米。
在本发明的实施例中，第二离型层的材料为硅油纸，第二离型层的克重为30-200克/平方米，使得第二离型层具有适宜的强度加工开口。
进一步的，第二离型层的克重为30-45克/平方米。
在本发明的实施例中，第二离型层的克重为30-45克/平方米，使得第二离型层具有适宜的强度加工开口。
进一步的，辊压的压力为0.1～1.5MPa。
在本发明的实施例中，辊压的压力为0.1～1.5Mpa，能够保证导电背板各层之间的连接强度的前提下，降低损伤导电背板的可能，提高了导电背板的良品率。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (15)

1.一种导电背板，其特征在于，包括复合绝缘层、导电层和背膜层，所述导电层位于所述复合绝缘层与所述背膜层之间，所述导电层为图案化层，所述复合绝缘层包括第一粘接层、子绝缘层和第二粘接层，所述子绝缘层位于所述第一粘接层与所述第二粘接层之间，所述第二粘接层位于所述子绝缘层与所述导电层之间，所述复合绝缘层设置有若干开口，所述开口沿着所述复合绝缘层的厚度方向贯穿所述复合绝缘层。
2.根据权利要求1所述的导电背板，其特征在于，所述第一粘接层背向所述子绝缘层的一侧设置有第一离型层。
3.根据权利要求2所述的导电背板，其特征在于，所述第一离型层的材料为硅油纸，所述第一离型层的克重为30-200克/平方米。
4.根据权利要求1所述的导电背板，其特征在于，所述导电层包括导电金属箔，所述导电金属箔的材料为铜或铝，所述导电金属箔的厚度为20-100微米。
5.根据权利要求1所述的导电背板，其特征在于，所述导电层的厚度为15-30微米。
6.根据权利要求1所述的导电背板，其特征在于，所述第一粘接层的材料与所述第二粘接层的材料各自独立选自有机氟改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂和纳米材料改性丙烯酸树脂中任意一种。
7.根据权利要求1所述的导电背板，其特征在于，所述子绝缘层的厚度为20-200微米，和/或，
所述复合绝缘层的厚度小于300微米。
8.根据权利要求1所述的导电背板，其特征在于，所述开口的形状为圆形或方形，所述开口的数量为100-50000个。
9.根据权利要求1所述的导电背板，其特征在于，所述复合绝缘层包括多层所述子绝缘层，相邻的所述子绝缘层之间设置有第三粘接层。
10.根据权利要求9所述的导电背板，其特征在于，所述第三粘接层的材料为有机氟改性丙烯酸树脂、环氧改性丙烯酸树脂和纳米材料改性丙烯酸树脂中任意一种。
11.一种背接触太阳电池组件，其特征在于，包括多块太阳电池片，多块所述太阳电池片通过权利要求1-10任一项所述的导电背板进行电连接。
12.一种导电背板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在聚合物胶膜上形成若干开口，获得复合绝缘层，其中，所述聚合物胶膜包括第一粘接层、子绝缘层和第二粘接层，所述子绝缘层位于所述第一粘接层与所述第二粘接层之间；
将依次层叠的所述复合绝缘层、导电层和背膜层进行辊压，获得导电背板。
13.根据权利要求12所述的导电背板的制造方法，其特征在于，所述聚合物膜还包括第二离型层，所述第二离型层位于所述第二粘接层远离所述子绝缘层的一侧；
在将依次层叠的所述复合绝缘层、导电层和背膜层进行辊压，获得导电背板之前，还包括，剥离所述第二离型层。
14.根据权利要求13所述的导电背板的制造方法，其特征在于，所述第二离型层的材料为硅油纸，所述第二离型层的克重为30-200克/平方米。
15.根据权利要求12所述的导电背板的制造方法，其特征在于，所述辊压的压力为0.1～1.5MPa。
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