包括鋁制導(dǎo)電電路的集成式背板和背接觸式光生伏打模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成式背板和背接觸式光生伏打模塊。特別是，本發(fā)明涉及一種包括 鉛制導(dǎo)電電路的集成式背板和背接觸式光生伏打模塊。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于光生伏打(或太陽能）電池能夠提供可持續(xù)能源，因此其使用范圍正在迅速擴(kuò) 大。已經(jīng)商業(yè)化的常規(guī)娃太陽能電池，發(fā)射區(qū)和發(fā)射區(qū)電極均位于電池前面。
[0003] 在制造常規(guī)的光生伏打模塊時(shí)，為了使其達(dá)到至少25年的耐候性，通常將光生伏 打電池夾在或?qū)訅涸诰酆衔锓庋b層之間，并利用前板和背板進(jìn)一步將光生伏打電池與環(huán)境 隔離，及為模塊提供機(jī)械支撐。因此，前板和背板也被稱為外保護(hù)層板。
[0004] -般來講，在源自基于晶體娃電池片的光生伏打模塊中，按照從背面(非朝陽面） 到前面(朝陽面）的位置順序，其具有包括W下部分的層壓結(jié)構(gòu)：（1)背板，（2)背封裝層， (3)光生伏打電池，（4)前封裝層，W及（5)前板。
[0005] 在具有該結(jié)構(gòu)的光生伏打模塊中，重要的是，設(shè)置于光生伏打電池的朝陽面的材 料（即前板例如玻璃板和前封裝層）具有較高的光透過率，W允許足夠的日光到達(dá)光生伏打 電池。
[0006] 封裝層（即前封裝層和背封裝層）通常由聚合材料制成，諸如酸共聚物、離聚物、己 帰-醋酸己帰共聚物巧VA)、聚（己帰醇縮酵）（如聚化帰醇縮了酵）(PVB))、聚氨醋、聚(氯 己帰)、聚己帰巧日線性低密度聚己帰)、聚帰姪嵌段共聚物彈性體、a-帰姪與a,目-帰鍵 式不飽和駿酸醋的共聚物(如己帰丙帰酸甲醋共聚物和己帰丙帰酸下醋共聚物)、娃麗彈性 體、環(huán)氧樹脂、W及該些聚合材料中的兩種或更多種的組合。在該些材料中，EVA-直是光 生伏打電池封裝層材料的最熱口的選擇。前封裝層可W由一層或多層聚合材料層壓成形， 而背封裝層也可W由一層或多層聚合材料層壓成形。
[0007] 已經(jīng)商業(yè)化的常規(guī)娃光生伏打電池的發(fā)射區(qū)電極位于電池前面有利于提高載流 子的收集效率。但此種結(jié)構(gòu)有其局限性；盡管電極所占面積已經(jīng)很小，可依然會(huì)阻擋部分陽 光，使光生伏打電池有效受光面積減?。唤M件封裝時(shí)，需要用涂錫帶從一塊電池的前面焊接 到另一塊電池的背面，該種連接方式使自動(dòng)化生產(chǎn)的難度加大。為此，研究人員把位于電池 前面的電極轉(zhuǎn)移到電池背面，開發(fā)出許多結(jié)構(gòu)不同的背接觸式光生伏打電池。背接觸式光 生伏打電池是指電池的發(fā)射區(qū)電極的全部或部分位于電池背面的一種光生伏打電池。背接 觸式電池W其獨(dú)特的器件結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單的制造工藝及較高的電池效率，備受光伏市場(chǎng)的關(guān)注。 背接觸式電池有很多優(yōu)點(diǎn)：①效率高。由于降低或完全消除了前面柵線電極的遮光損失，從 而提高了電池效率。②適宜自動(dòng)化組裝生產(chǎn)。采用全新的組件封裝模式進(jìn)行共面連接，既 減小了電池片間的間隔，提高了封裝密度，又簡(jiǎn)化了制作工藝，降低了封裝難度。③更美觀。 背接觸式光生伏打電池的前面均一、美觀，滿足了消費(fèi)者的審美要求。
[0008] 而在背接觸式光生伏打電池中，由于將電池前面電極轉(zhuǎn)移到電池背面，電池前面 光接收側(cè)的銀漿覆蓋范圍減小了，從而提高了背接觸式光生伏打電池的效率。
[0009] 目前，背接觸式光生伏打模塊的生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜且成本非常高。圖1是現(xiàn)有技 術(shù)的背接觸式光生伏打模塊1000的剖視示意圖。該圖中示出背接觸式光生伏打模塊1000 沿著從背面(非朝陽面）到前面(朝陽面）的方向順序包括W下各層：背板(或基板）1010、設(shè) 置在背板上的金屬導(dǎo)電電路(例如銅制導(dǎo)電電路）1011、背絕緣層(或背封裝層）1020、背接 觸式光生伏打電池1030、前封裝層1040和前板1050。如圖1中所示，背接觸式光生伏打電 池1030的背面?zhèn)壬厦婢哂卸鄠€(gè)電觸點(diǎn)1031，其與背面絕緣層1020上的多個(gè)貫穿孔對(duì)齊，背 接觸式光生伏打電池1030上還具有多個(gè)從前面?zhèn)妊由熘帘趁鎮(zhèn)鹊碾姌O導(dǎo)引孔1032,導(dǎo)電 漿料通過該電極導(dǎo)引孔1032將背接觸式光生伏打電池1030的前面?zhèn)鹊碾姌O引導(dǎo)到電池的 背面?zhèn)壬?，形成背接觸式光生伏打電池1030背面?zhèn)鹊碾娪|點(diǎn)1031。被設(shè)置在背接觸式光生 伏打電池1030的背面?zhèn)壬系碾娪|點(diǎn)1031與金屬導(dǎo)電電路1011之間的電連接是通過填充 在背面絕緣層1020上的多個(gè)貫穿孔中的導(dǎo)電材料巧日導(dǎo)電膠）1022提供的。
[0010] 在現(xiàn)有技術(shù)中，金屬導(dǎo)電電路通常是銅或銅合金制備的。但是由于銅的成本相對(duì) 較高，W其他較低成本的金屬代替銅作為金屬導(dǎo)電電路材料，成為了降低背接觸式光生伏 打模塊生產(chǎn)成本的技術(shù)方向?；诖?，現(xiàn)有文獻(xiàn)中已有關(guān)于鉛制導(dǎo)電電路W及包括鉛制導(dǎo) 電電路的集成式背板的報(bào)導(dǎo)，但是在實(shí)際應(yīng)用中，由于鉛或鉛合金的表層在空氣中非常易 于發(fā)生氧化，形成不導(dǎo)電的氧化膜（A1,化)，從而導(dǎo)致其與其他導(dǎo)電材料巧日導(dǎo)電膠）之間的 接觸電阻過高，最終會(huì)導(dǎo)致由此制備而得的電池模組發(fā)電效率低下甚至失效。例如，圖2是 表面帶有完整的A1,化氧化膜的鉛鉛的掃描電子顯微鏡圖。從該圖中可W清楚地看到：在鉛 鉛基體表面上形成有一層連續(xù)致密的氧化鉛膜A，該氧化鉛膜A將鉛鉛基體與外界環(huán)境隔 開。因此，在鉛制導(dǎo)電電路在背接觸式光生伏打模塊中的應(yīng)用仍存在問題，進(jìn)而受到了很大 的制約和限制。
[0011] 因此，對(duì)于背接觸式光生伏打模塊的生產(chǎn)商而言，迫切需要一種具有高電池效能， 同時(shí)又能夠節(jié)省導(dǎo)電膠和銅的使用，成本較低的生產(chǎn)用于背接觸式光生伏打模塊的集成式 背板的方法、生產(chǎn)背接觸式光生伏打模塊的方法W及采用上述方法生產(chǎn)出的集成式背板和 背接觸式光生伏打模塊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 鑒于現(xiàn)有技術(shù)背接觸式光生伏打模塊中所使用的包括銅制導(dǎo)電電路的集成式背 板成本較高，發(fā)明人提出使用包括鉛制導(dǎo)電電路的集成式背板來替代常規(guī)包括銅制導(dǎo)電電 路的集成式背板的技術(shù)構(gòu)思。但是，考慮到鉛板表面非常易于氧化，從而會(huì)由于表面氧化作 用而導(dǎo)致包括鉛制導(dǎo)電電路的集成式背板的輸出功率非常低，因此，需要在生產(chǎn)制造過程 中采取一些技術(shù)手段對(duì)鉛板進(jìn)行處理和保護(hù)。
[0013] 本發(fā)明采用超聲波焊接方法，即通過施加頻率在10-50曲Z和振幅在8-50化的 超聲波焊接，在破壞了鉛制導(dǎo)電電路表面上的連續(xù)致密的氧化膜的同時(shí)，將金屬導(dǎo)電部件 直接連接到鉛制導(dǎo)電電路上面，成功地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。在焊接過程中， 焊接器件經(jīng)歷焊接熱過程、冶金反應(yīng)，W及焊接應(yīng)力和變形的作用，因而會(huì)使焊接部附近區(qū) 域的化學(xué)成分、金相組織等發(fā)生變化。具體而言，在通過超聲波焊接將高能量施加到鉛制導(dǎo) 電電路上面時(shí)，鉛制導(dǎo)電電路表面上面的連續(xù)A12化氧化膜(參見圖2)發(fā)生破碎并且被分散 到鉛板基體中形成彌散相B(參見圖3)，由此暴露出新鮮的鉛表面并且在新鮮的鉛表面上 面直接連接金屬導(dǎo)電部件，通過該種連接結(jié)構(gòu)，新鮮的鉛表面得到保護(hù)而避免發(fā)生氧化，由 此產(chǎn)生低電阻率的有效電連接。
[0014] 本發(fā)明利用表面具有A1,化氧化膜的鉛制導(dǎo)電電路來替代現(xiàn)有技術(shù)中高成本的銅 制導(dǎo)電電路，從而實(shí)現(xiàn)了適于應(yīng)用的低成本包括鉛制導(dǎo)電電路的集成式背板。同時(shí)，本發(fā)明 通過施加頻率在10-50曲Z和振幅在8-50化的超聲波焊接，從而將鉛板表面上嚴(yán)重阻礙 導(dǎo)電連接性能的連續(xù)的A1,化的薄膜破壞(對(duì)比圖2和圖3,其中圖3示出了借助超聲波焊 接而連接在一起的鍛媒銅與鉛制導(dǎo)電電路的電鏡圖)，由此降低了鉛和其他金屬接觸面的 電阻，大大提高了導(dǎo)電性。
[0015] 采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)出的包括鉛制導(dǎo)電電路的背接觸式光生伏打模塊既具有 與包括銅制導(dǎo)電電路的背接觸式光生伏打模塊可比的輸出功率，又能夠大大節(jié)省導(dǎo)電膠和 銅的用量，從而大幅降低了制造成本。
[0016] 具體而言，本發(fā)明涉及W下多個(gè)方面的內(nèi)容： 1. 一種用于背接觸式光生伏打模塊的包括鉛制導(dǎo)電電路的集成式背板，所述集成式背 板沿著從背面到前面的方向順序包括： 具有彼此相對(duì)的背面?zhèn)群颓懊鎮(zhèn)鹊幕澹?被設(shè)置在所述基板的所述前面?zhèn)壬系你U制導(dǎo)電電路，其具有與所述基板相鄰的前面?zhèn)?和遠(yuǎn)離所述基板的背面?zhèn)龋?與所述鉛制導(dǎo)電電路相鄰接的背絕緣層，所述背絕緣層具有與所述鉛制導(dǎo)電電路相鄰 的背面?zhèn)群瓦h(yuǎn)離所述鉛制導(dǎo)電電路的前面?zhèn)?，且所述背絕緣層具有多個(gè)自所述背絕緣層的 背面?zhèn)妊由熘了霰辰^緣層的前面?zhèn)鹊呢灤┛?，所述貫穿孔?duì)準(zhǔn)所述導(dǎo)電電路； 其中，所述多個(gè)貫穿孔中的每一個(gè)貫穿孔被組合型電互連構(gòu)件所充滿，所述組合型電 互連構(gòu)件包括電粘結(jié)部件和與所述電粘結(jié)部件形狀互補(bǔ)的導(dǎo)電部件，所述電粘結(jié)部件靠近 所述背絕緣層的前面?zhèn)?，所述?dǎo)電部件由一種或多種金屬材料制成，是通過頻率在10-50 曲Z和振幅在8-50化的超聲波焊接直接焊接在所述鉛制導(dǎo)電電路的前面?zhèn)鹊?，且其與所 述鉛制導(dǎo)電電路前面?zhèn)鹊慕佑|面積為3-20mm2， 當(dāng)使用所述集成式背板生產(chǎn)背接觸式光生伏打模塊時(shí)，所述組合型電互連構(gòu)件的電粘 結(jié)部件被粘附到背接觸式光生伏打