CN110416341A - 导电电极膜层和光伏元件 - Google Patents

Abstract

本发明是关于一种导电电极膜层和光伏元件，其中，导电电极膜层包括，导电电极，和多膜层，其中，所述多膜层基层和阻隔层，所述阻隔层位于所述导电电极和所述基层之间。本发明提供的导电电极膜层，在基层与导电电极之间设置阻隔层，使导电电极膜层具有较好的阻隔水蒸气的效果，采用本发明提供的导电电极膜层进行光伏电池的制备，组装完成后，不必进行后续的导电电极侧的防水层的封装，简化了光伏元件的制备过程，提高了生产效果。

Description

导电电极膜层和光伏元件

本申请要求本申请人于2018年4月27日提交的申请号为201810398462.1的发明专利申请的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明属于太阳能电池领域，特别是涉及一种导电电极膜层和光伏元件。

背景技术

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能，具有安全可靠、无噪声、低污染、无需消耗燃料、架设输电线路即可就地发电供电及建设周期短的优点，是现如今最为理想太阳能综合应用的技术。

现有的太阳能电池的制备方法，需要在电池安装完成后，在导电电极膜层一侧封装一层防水阻隔层或耐候性膜层，以防止水蒸气进入太阳能电池组件内部，破坏PN结。

然而，该外部封装的防水层需要与太阳能电池的外层结构紧密结合，同时，需进一步保证边缘的粘接紧密性，保证密封效果，防止层与层之间开裂。因此，现有的封装方法对封装操作的精确度要求较高，操作复杂，封装后边缘容易开裂，进而失去防水功能，且，不利于大面积光伏元件的制备。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种导电电极膜层和光伏元件，所要解决的技术问题是，提供一种具有阻隔层的导电电极膜层，使组装完成后的光伏元件具备防水功能，进而，不必进行导电电极侧的外部封装步骤，简化光伏电池的制备过程，同时，提高防水效果。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

依据本发明提出的导电电极膜层，包括，导电电极，和多膜层，其中，所述多膜层至少包括基层和阻隔层，所述阻隔层位于所述导电电极和所述基层之间。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述导电电极通过粘结层与所述阻隔层连接。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的所述阻隔层为一层或多层透明无机阻隔层，和/或，一层或多层透明有机无机杂化阻隔层。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的导电电极为图形化导电电极。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的阻隔层的厚度为10-1000nm。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的无机阻隔层为无机氧化物膜层；或者，所述有机无机杂化阻隔层为无机氧化物与有机化合物的杂化膜层。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的无机氧化物包括氧化硅、氧化铝、氧化钛中的一种或两种以上的组合；或者，所述有机化合物包括聚甲基丙烯酸甲酯，和/或，丙烯聚合物。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的有机无机杂化阻隔层中无机氧化物与有机化合物的摩尔比为1:3-3:1。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的粘结层为TPO胶膜。

优选的，前述的导电电极膜层，其中所述的基层的厚度为30-50μm。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。

依据本发明提出的光伏元件，所述光伏元件包含有前述中任一项所述的导电电极膜层。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。

借由上述技术方案，本发明提供的导电电极膜层和光伏元件，至少具有下列优点：

1、本发明提供了一种具有防水功能的导电电极膜层，提高了光伏元件的防水效果，简化了光伏元件的制备过程。

现有技术中，在光伏电池安装完成后，需在导电电极外侧封装一层防水功能层，该封装操作十分复杂，需保证防水功能层与导电电极最外层结构的紧密结合，保证封装边缘的密封性，防止层与层之间开裂，保证防水效果，同时，在封装时也要保证不对光伏电池的内部元件造成破坏，因此，现有的封装过程十分复杂，对封装操作的要求较高，尤其是面积较大的光伏电池。本发明提供的导电电极膜层中，在基层与粘结层之间设置了具有防水功能的阻隔层，使制备得到的导电电极膜层具备防水功能，无需进行后续的在导电电极膜层外部的封装操作，简化了光伏元件的制备过程。

本发明提供的导电电极膜层，在基层与粘结层之间设置具备防水功能的阻隔层，阻隔层与基层、粘结层的层状分布，提高了阻隔层与基层和粘结层之间的贴合效果，同时，提高了边缘的密封性；导电电极粘接在粘结层上，阻隔层可直接保护安装在导电电极上的电池，进一步提高了防水效果。

2、本发明提供的导电电极膜层中的多膜层更加适用于图形化导电电极。

图形化的导电电极在使用时，只需把电池或电池串摆放在电极上，使用激光把电池上预留的电极与对应的图形化电极焊接导通，即可实现整个电池串的电学导通，既提高了生产效率，又避免了电池互联过程中背面汇流导线的使用，减少了成本，同时降低了传统汇流导线对电池的应力损伤。然而，图形化的导电电极具有网格结构，在进行后续的防水膜层封装时，加大了封装的复杂程度，同时，网格状的导电电极易导致封装的防水膜层开裂，降低防水膜层的贴合效果。

本发明在基层与粘结层之间设置阻隔层，阻隔层与基层和粘结层之间的贴合不受图形化导电电极的影响，因此，本发明提供的具有防水功能的多膜层更加适用于图形化导电电极。

3、本发明提供的导电电极膜层的制备方法，先在基层上制备阻隔层，再粘接导电电极，降低了阻隔层的覆盖难度，可制备贴合效果好的阻隔层，不至于破坏电池内部结构，提高了成品率，且，更加适用于制备大面积的光伏元件。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明实施例提供的导电电极膜层的示意图。

图2是本发明实施例提供的导电电极膜层与电池的安装示意图。

其中，1基层，2阻隔层，3粘结层，4导电电极，5电池组件。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的导电电极膜层和光伏元件，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。

本发明提供了一种导电电极膜层，包括：导电电极，和多膜层，其中，所述多膜层包括基层和阻隔层，所述阻隔层位于所述导电电极和所述基层之间。在本发明的一个实施例中，所述导电电极通过粘结层与所述阻隔层连接。图1示出了一种实施例的导电电极膜层的示意图，如图1所示，导电电极膜层包括导电电极4，和多膜层，其中，所述多膜层包括基层1，附着在基层上的阻隔层2，附着在阻隔层上且与基层相对的粘结层3，导电电极粘结在粘结层上。

本发明提供了一种包含有阻隔层的导电电极膜层，所述阻隔层具备防水功能，或具有耐候性，可有效防止水蒸气进入电池组件内部，对电池造成破坏。采用本发明提供的导电电极膜层，无需在电池组装完成后对导电电极侧进行后续防水封装，简化了光伏电池的制备过程；且，本发明提供的具有阻隔层的导电电极膜层可进行批量化、大规模制备，提高了生产效率。

需要说明的是，本发明对导电电极膜层的面积不做具体限定，且，相对于现有的包覆防水层的方法，本发明更容易制备得到大面积的导电电极膜层，进而得到大面积的光伏元件，扩大光伏元件的适用范围。本发明对导电电极膜层的厚度不做具体限定，且，相对于现有技术中的导电电极膜层以及在导电电极膜层外包覆防水层的方法得到的光伏元件，本发明提供的导电电极膜层，可以在厚度较小的条件下发挥更好的防水效果，进一步提高了导电电极膜层的透光率。优选的，为保证导电电极膜层的透光率，导电电极膜层的厚度不宜高于300μm，同时，为保证导电电极膜层对电池的支撑效果和对电池内部结构的保护效果，导电电极膜层的厚度不宜低于100μm。

本发明提供的导电电极膜层包括基层。基层可以为聚合物膜层，与阻隔层具有较好的贴合效果，聚合物膜层的材料可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚醚醚酮(PEEK)、聚芳醚酮(PAEK)、聚芳酯(PAR)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳基砜(PAS)、聚醚砜(PES)、聚酰胺酰亚胺(PAI)和聚酰亚胺，优选为其中热稳定好的聚合物。为进一步提高基层与阻隔层之间的贴合效果、同时保证基层的热稳定性，前述聚合物膜层进一步优选为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。优选的，为进一步提高基层的透光率，本发明提供的导电电极膜层中基层的厚度不宜高于50μm，同时，为保证基层对导电电极的支撑效果，基层的厚度不宜低于30μm。

本发明提供的导电电极膜层包括附着在基层上的阻隔层。本发明所述的阻隔层为具备防水功能或具有耐候性的膜层，可有效防止水蒸气进入电池内部结构，破坏电池的PN结。需要说明的是，此处的“附着”仅表示基层与阻隔层的位置关系，并不对阻隔层的附着方法做任何限制。本发明优选阻水范围为1×10^-1-1×10^-4g/m²/d的材料作为阻隔层。

需要说明的是，本发明对阻隔层的膜层层数不作限定，可以为一层，也可以为多层。

所述的阻隔层可以为透明无机阻隔层，此处的无机阻隔层的材质进一步优选为无机氧化物，包括氧化硅、氧化铝、氧化钛中的一种或两种以上的组合。进一步的，为了提高阻隔层的透过率和膜层的柔性，无机氧化物材质的阻隔层的厚度不宜超过1000nm，该无机氧化物材质的阻隔层厚度的最高值进一步优选为800nm、700nm、600nm，为了保证无机氧化物材质的阻隔层的防水效果，阻隔层的厚度不宜低于10nm，该无机氧化物材质的阻隔层的厚度的最低值进一步优选为50nm、100nm。

优选的，所述阻隔层为多层透明无机阻隔层。例如，阻隔层为第一无机阻隔层和第二无机阻隔层的复合膜层。定义第一无机阻隔层附着在基层上，第二无机阻隔层附着在第一无机阻隔层上。第一无机阻隔层与第二无机阻隔层的材质不同，例如，第一无机阻隔层的材质为氧化硅，第二无机阻隔层的材质为氧化钛。第一无机阻隔层与第二无机阻隔层的厚度可以相同也可以不同。

为保证阻隔层的防水效果、透光率、柔性、以及与基层的贴合度，阻隔层进一步优选为透明有机无机杂化阻隔层，即包含有机化合物和无机化合物的阻隔层，此处的有机化合物优选为聚甲基丙烯酸甲酯，和/或，丙烯聚合物，无机化合物优选为氧化硅、氧化铝、氧化铁中的一种或两种以上的组合，进一步优选为聚甲基丙烯酸甲酯-氧化硅杂化阻隔层。为保证有机无机杂化阻隔层的防水效果，阻隔层的厚度不宜低于50nm，有机无机杂化阻隔层的厚度的最低值进一步优选为80nm、100nm、200nm、300nm，500nm，有机无机杂化阻隔层的厚度的最高值优选为1000nm。优选的，为进一步提高有机无机杂化阻隔层的防水效果、柔性、透光性、以及与基层的贴合度的综合效果，有机无机杂化阻隔层中无机氧化物与有机化合物的摩尔比为1:3-3:1。

优选的，所述阻隔层为多层透明有机无机杂化阻隔层。例如，阻隔层为第一有机无机杂化阻隔层和第二有机无机杂化阻隔层的复合膜层。定义第一有机无机杂化阻隔层附着在基层上，第二有机无机杂化阻隔层附着在第一有机无机杂化阻隔层上。第一有机无机杂化阻隔层中有机化合物与无机氧化物的种类、比例等与第二有机无机杂化阻隔层不同，例如，第一有机无机杂化阻隔层为聚甲基丙烯酸甲酯-氧化硅杂化膜层，第二有机无机杂化阻隔层为聚甲基丙烯酸甲酯-氧化钛杂化膜层。第一有机无机杂化阻隔层与第二有机无机杂化阻隔层的厚度可以相同也可以不同。

优选的，所述阻隔层为无机阻隔层与有机无机杂化阻隔层形成的复合膜层，即，阻隔层包括至少一层无机阻隔层和至少一层有机无机杂化阻隔层。进一步的，此处的无机阻隔层附着在基层上，有机无机杂化阻隔层附着在所述无机阻隔层上。需要说明的是，无机阻隔层与有机无机杂化阻隔层的厚度可以相同也可以不同。

本发明提供的导电电极膜层包括附着在阻隔层上且与基层相对的粘结层，导电电极通过粘结层实现与阻隔层的连接。需要说明的是，此处的“附着”仅表示粘结层与阻隔层的位置关系，并不对粘结层的附着方法做任何限制。其中，“附着在阻隔层上且与基层相对的粘结层”的三个膜层的位置关系可以表示为：定义阻隔层包括第一表面层和第二表面层，阻隔层的第一表面层与基层贴合，阻隔层的第二表面层与粘结层贴合，即，阻隔层位于基层与粘结层之间。可以理解的是，本实施例仅示出其中一种位置关系，例如，还可以在基层与阻隔层之间设置一层或多层结构，或者在导电电极与阻隔层之间设置一层或多层结构。需要进一步说明的是，此处的粘结层用于粘接导电电极，优选的，通过热压方法，将导电电极粘接在粘结层上，热压后，粘结层的表面通常会发生变形，本发明中并不对阻隔层的表面平整度做限制。为提高粘结层与阻隔层贴合效果，此处的粘结层进一步优选为热压效果好的乙烯-α-烯烃共聚物(POE)胶膜。为提高导电电极的粘结效果，粘结层的厚度优选为40-60μm。

本发明进一步提供了一种包含有前述导电电极膜层的光伏元件，如图2所示。

此处，并不对光伏元件中将太阳能转变为电的电池组件5的材料做过多限定，电池组件可以是单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、硒化铜铟(CIS)电池、二硒化铜铟镓(CIGS)电池、砷化镓电池、碲化镉电池、聚合物电池等。电池组件的材料进一步优选为二硒化铜铟镓(CIGS)电池，与前述的柔性导电电极膜层一起，得到柔性光伏元件。且，本发明提供的导电电极膜层结构更加适用于制备大面积的导电电极膜层，连接电池后，得到大面积的光伏元件，扩大光伏元件的使用范围。

本发明进一步提供了一种导电电极膜层的制备方法，包括，获取基层；在基层上覆盖阻隔层；在阻隔层上覆盖粘结层；热压，将导电电极粘合至所述粘结层，得到导电电极膜层，导电电极膜层为前述中任一项所述。

本发明提供的导电电极膜层的制备方法，先在基层上覆盖阻隔层，得到具备防水功能的基层-阻隔层复合体，提高了阻隔层与基层的贴合度，进而提高了阻隔层的防水效果，再在阻隔层上覆盖粘结层，通过热压的方法，将导电电极粘合在粘结层上，得到导电电极膜层。具有防水功能的阻隔层优先制备，因此，不会对电池的内部构件造成破坏，提高了电池的成品率，同时，避免了导电电极以及其他电池内部构件对阻隔层覆盖过程的影响。

优选的，阻隔层为无机氧化物膜层，可采用蒸镀、磁控溅射或化学气相沉积方法在基层上制备无机氧化物材质的阻隔层，阻隔层可进一步优选为有机无机杂化阻隔层，可采用溶胶-凝胶法制备得到有机无机杂化粉体，将有机无机杂化粉体压制成靶材，采用磁控溅射法或脉冲激光沉积法(PLD)，得到沉积在基层上的有机无机杂化阻隔层。

导电电极优选为图形化导电电极，图形化导电电极的材料优选金属铜材料，其制备方法可以是，通过在金属铜膜上预置掩膜，使用激光或刻蚀液刻蚀金属铜膜，得到图形化导电电极；图形化导电电极的材料可进一步优选为银，其制备方法可以是，将银或包含银颗粒的低温烧结浆料，采用丝网印刷图形电极，低温烧结，得到图形化导电电极，也可以通过喷墨或3D打印制备本电极膜层。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

可以理解的是，上述装置中的相关特征可以相互参考。另外，上述实施例中的“第一”、“第二”等是用于区分各实施例，而并不代表各实施例的优劣。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的装置解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的装置中的部件进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个装置中。可以把实施例中的部件组合成一个部件，以及此外可以把它们分成多个子部件。除了这样的特征中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何装置的所有部件进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以它们的组合实现。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或组件。位于部件或组件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件或组件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的装置来实现。在列举了若干部件的权利要求中，这些部件中的若干个可以是通过同一个部件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。例如，“阻隔层的厚度为10-1000nm”，此数值范围包括10-1000之间所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值(例如：100、200)组成的范围值(100-200)；本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (11)

1.导电电极膜层，其特征在于：包括，

导电电极，和多膜层，

其中，所述多膜层包括基层和阻隔层，

所述阻隔层位于所述导电电极和所述基层之间。

2.根据权利要求1所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述导电电极通过粘结层与所述阻隔层连接。

3.根据权利要求1所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述阻隔层为一层

或多层透明无机阻隔层，

和/或，

一层或多层透明有机无机杂化阻隔层。

4.根据权利要求1所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述导电电极为图形化导电电极。

5.根据权利要求1所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述阻隔层的厚度为10-1000nm。

6.根据权利要求3所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述无机阻隔层为无机氧化物膜层；

或者，

所述有机无机杂化阻隔层为无机氧化物与有机化合物的杂化膜层。

7.根据权利要求6所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述无机氧化物包括氧化硅、氧化铝、氧化钛中的一种或两种以上的组合；

或者，

所述有机化合物包括聚甲基丙烯酸甲酯，和/或，丙烯聚合物。

8.根据权利要求6所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述有机无机杂化阻隔层中无机氧化物与有机化合物的摩尔比为1:3-3:1。

9.根据权利要求2所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述粘结层为TPO胶膜。

10.根据权利要求1所述的导电电极膜层，其特征在于：

所述基层的厚度为30-50μm。

11.光伏元件，其特征在于：

所述光伏元件包含有权利要求1-10中任一项所述的导电电极膜层。