一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置及其製備方法
2023-05-28 14:29:21 1
一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，其結構包括穿孔絕緣膠膜、鋁基金屬箔電路、以及用作背接觸太陽能電池組件電極引出襯底的複合金屬層。鋁基金屬箔電路的一側與穿孔絕緣膠膜熱壓膠合在一起，另一側與複合金屬層焊接在一起；鋁基金屬箔的膠膜一側依次鍍有金屬過渡層、金屬浸潤保護層，在鋁基金屬箔的另一側刻有電路圖案，並在電極引出點相應的位置上與複合金屬層焊接。還公開了製備上述鋁基電路的方法，包括在鋁基金屬箔上刻劃電路圖案和在鋁基金屬箔鍍金屬過渡層及金屬浸潤保護層等步驟。使用本發明的鋁基電路裝置在完全滿足背接觸太陽能電池的需要前提下，其成本僅有用銅製作該電路裝置的三分之一。
【專利說明】—種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及高效背接觸太陽能電池領域，特別涉及一種用於背接觸太陽能電池組件封裝專用的新型鋁基電路裝置及其製備方法。
【背景技術】
[0002]背接觸太陽能電池技術是目前最有潛力的高效太陽能電池技術，背接觸太陽能電池所有的電池正負極接觸點均被移至電池背面，部分或完全避免了由前表面導流條造成的光遮蔽現象，可優化電路裝置大幅降低電池片組串的串聯電阻所帶來的損失，可以大大提高太陽能電池及組件整體的效率。
[0003]背接觸太陽能電池技術通過調整電路裝置的局部導電橫截面，並逐漸減小橫截面，從而可在不損失能源的情況下節省銅和鋁的使用量。這種導電橫截面的適量增大可帶來組件效率的提升。
[0004]背接觸太陽能電池技術也被認為是將超薄太陽能電池引入組件生產的方法之一。
[0005]與背接觸太陽能電池技術結合相應的電路裝置，可以實現大規模貼片式生產，大大提高生產效率，降低人工成本，提高組件成品率。
[0006]目前很多背接觸太陽能電池組件採用的是「偽背接觸」技術，僅是將太陽能電池的正負極接觸點移到電池背面，但電池片之間的串聯仍在大量用人工串焊方法，這樣的不能實現貼片式大規模生產，而且成品率低，且由於仍採用人工串焊不能有效降低太陽能電池片的厚度，這種「偽背接觸」技術效率提升和降低成本的範圍有限。
[0007]眾多太陽能電池組件廠家要採用真正背接觸技術的制約因素是背接觸太陽能電池組件專用的電路裝置成本比較貴，當前成熟的背接觸組件專用的電路裝置都是用銅來製作的，所以其材料成本就很高，再加上又從國外採購，這樣給組件廠家的成本壓力就很大，這是國內限制背接觸技術發展的關鍵制約因素。
[0008]用鋁來代替銅製作背接觸組件專用的電路裝置可顯著降低成本，但用鋁製作電路裝置存在三個明顯的問題:
[0009]一、鋁與背接觸電池片之間的連接困難，現在背接觸電池片(400)正負極簇點(401)與鋁基電路裝置之間一般依靠含銀的導電膠粘結，鋁或鋁合金與導電膠之間不浸潤，造成粘結性能不好，嚴重的有可能根本就粘結不上，影響產品質量；
[0010]二、鋁表面的氧化會增加電池片組串的串聯電阻，甚至有可能在接觸界面形成肖特基勢壘，影響組件的效率；
[0011]三、組件封裝完後，在連接組件接線盒時，要在電路裝置的電極引出點上人工或自動焊接塗錫銅匯流帶時焊接困難，比如用手工電烙鐵焊接時，無法用焊錫將塗錫銅匯流帶焊接在鋁的表面。
【發明內容】
[0012]本發明的目的是提供一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置及其製備方法，可有效降低背接觸太陽能電池組件專用電路裝置的成本，並解決了鋁材料做用於背接觸太陽能電池的電路裝置存在的上述三個問題。
[0013]本發明提供了一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，包括穿孔絕緣膠膜100、鋁基金屬箔電路200、以及用作背接觸太陽能電池組件電極引出襯底300的複合金屬層，所述鋁基金屬箔電路200的一側與所述穿孔絕緣膠膜100熱壓膠合在一起，另一側與所述複合金屬層焊接在一起；所述鋁基金屬箔電路200包括金屬過渡層202、金屬浸潤保護層201和鋁基金屬箔203，所述鋁基金屬箔203的膠膜一側依次鍍有所述金屬過渡層202、所述金屬浸潤保護層201，所述金屬浸潤保護層201與所述穿孔絕緣膠膜100接觸，所述鋁基金屬箔203的另一側刻有電路圖案，並在所述太陽能電池組件電極引出點相應的位置上與複合金屬層焊接。
[0014]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，所述鋁基金屬箔203是招或招合金。
[0015]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，所述金屬浸潤保護層201為鎳、銀或銅,或鎳、銀、銅的合金材料。
[0016]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，所述金屬過渡層202為
一層或多層。
[0017]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，所述金屬過渡層202為銀、銅或鎳,或銀、銅或鎳的合金材料。
[0018]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，襯底300為銅鋁或者鎳鋁的鋁基複合材料，其包括襯底鋁基複合材料的鋁質部分301和襯底鋁基複合材料的銅或鎳等部分302。
[0019]本發明還提供了一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置的製備方法，包括如下步驟:在鋁基金屬箔203的一側依次鍍上金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201 ;將鋁基金屬箔203具有金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201的一側熱壓膠合在穿孔絕緣膠膜100上；在鋁基金屬箔203的另一側加工電路圖案；在鋁基金屬箔203的另一側與背接觸太陽能電池組件電極引出點對應的位置處，焊接上用作電極引出襯底300的複合金屬層。
[0020]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置的製備方法，在鋁基金屬箔203鍍金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201之前，還包括將鋁基金屬箔203在真空內做等離子清洗的步驟。
[0021]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置的製備方法，金屬過渡層
(202)和金屬浸潤保護層(201)採用真空鍍膜的工藝，在鍍膜步驟之前，還包括將鋁基金屬箔(203)在真空內做等離子清洗的步驟。
[0022]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置的製備方法，在鋁基金屬箔203的另一側加工電路圖案的步驟進一步包括如下步驟:利用雷射直接在鋁基金屬箔203上刻劃出間距為0.1-2毫米的平行曲線，然後自動或手動去除中間的金屬部分205。
[0023]進一步地，一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置的製備方法，所述襯底300為銅招或者鎮招的招基複合材料，在招基金屬猜203的另一側焊接襯底300的步驟進一步包括如下步驟:將襯底300的鋁質部分301與鋁基金屬箔203直接接觸，然後使用過超聲波焊、電阻焊或摩擦焊，將鋁質部分301與鋁基金屬箔203焊接在一起。[0024]使用本發明所提供的鋁基電路裝置生產出的背接觸太陽能電池，性能不變，鋁基電路裝置接觸電阻小於3毫歐，最終做成的太陽能電池組件的填充因子大於75%，經過試驗表明本發明的鋁基電路裝置完全滿足背接觸太陽能電池的需要，而其成本僅有用銅製作該電路裝置的三分之一。
[0025]本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。本發明的目的和其他優點可通過在所寫的說明書、權利要求書、以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。
[0026]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0028]圖1為本發明一個具體實施例的結構示意圖；
[0029]圖2為本發明一個具體實施例的立體結構示意圖；
[0030]圖3為本發明一個具體實施例的中雷射刻劃鋁基金屬箔製作電路圖案的示意圖；
[0031]圖4為本發明所述的一種背接觸太陽能電池背面示意圖；
[0032]圖5為本發明所述的一種背接觸太陽能電池絕緣膠膜示意圖；
[0033]圖6為本發明一個具體實施例的鋁基金屬箔上的電路圖案示意圖；
[0034]圖7為本發明一個具體實施例的正面示意圖；
[0035]圖8為本發明一個具體實施例的背面示意圖；
[0036]圖9是圖8的局部視圖A的放大圖，為在鋁基金屬箔電極引出點相應的位置超聲焊接的鋁基複合材料襯底。
[0037]附圖標記說明:100:穿孔絕緣膠膜；101:絕緣膠膜上的穿孔；200:鋁基金屬箔電路；201:金屬浸潤保護層；202:金屬過渡層；203:鋁基金屬箔；204:絕緣帶；205:兩條雷射刻劃出的中間金屬部分；300:襯底；301:襯底鋁基複合材料的鋁質部分；302:襯底鋁基複合材料的銅或鎳等部分；400: —種背接觸太陽能電池；401:—種背接觸太陽能電池背後引出的正負電極簇點。
【具體實施方式】
[0038]以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0039]如圖1和2所示，本發明提供的一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，包括穿孔絕緣膠膜100，鋁基金屬箔電路200，以及用作背接觸太陽能電池組件電極引出襯底300的複合金屬層，其中，鋁基金屬箔電路200的一側與穿孔絕緣膠膜100熱壓膠合在一起，另一側與複合金屬層焊接在一起；鋁基金屬箔電路200包括金屬過渡層202、金屬浸潤保護層201和鋁基金屬箔203，其中，一側依次鍍有金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201，金屬浸潤保護層201與穿孔絕緣膠膜100接觸，鋁基金屬箔203的另一側刻有電路圖案，並在所述太陽能電池組件電極引出點相應的位置上與複合金屬層焊接。
[0040]由於在製作過程中，對鋁基金屬箔203會在真空內做等離子清洗，因此，就不存在由於鋁表面的氧化，從而增加電池片組串的串聯電阻，也不會在接觸界面形成肖特基勢壘，影響組件的效率的問題了 ；在鋁基金屬箔203鍍上金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201後，再與穿孔絕緣膠膜100熱膠和，解決了鋁基金屬箔電路200與穿孔絕緣膠膜100結合不緊密的問題；鋁基金屬箔203的另一側在所述太陽能電池組件電極引出點相應的位置上與複合金屬層焊接，由於襯底300為銅鋁或者鎳鋁的鋁基，這就解決了將塗錫銅匯流帶焊接在鋁基電路裝置的表面的問題。本發明所提供的用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置完全滿足背接觸太陽能電池的需要，而其成本僅有用銅製作該電路裝置的三分之一。
[0041]在本發明的鋁基電路裝置的第一個優選實施例中，鋁基金屬箔203是鋁或鋁合金。
[0042]在本發明的鋁基電路裝置的第二個優選實施例中，金屬浸潤保護層201為鎳、銀或銅，或鎳、銀、銅的合金材料。金屬浸潤保護層201能有效增加鋁基金屬箔電路200與穿孔絕緣膠膜100的熱膠和度，解決了兩者結合不緊密的問題。
[0043]在本發明的鋁基電路裝置的第三個優選實施例中，金屬過渡層202為一層或多層。金屬過渡層202使得金屬浸潤保護層201可以更加牢固地鍍在鋁基金屬箔203上，尤其是採用兩層結構。
[0044]在本發明的鋁基電路裝置的第四個優選實施例中，金屬過渡層202為銀、銅或鎳，或銀、銅或鎳的合金材料。
[0045]在本發明的鋁基電路裝置的第五個優選實施例中，襯底300為銅鋁或者鎳鋁的鋁基複合材料，其包括襯底鋁基複合材料的鋁質部分301和襯底鋁基複合材料的銅或鎳等部分302，這不僅有利於與鋁基金屬箔203的焊接，還解決了將塗錫銅匯流帶焊接在鋁基電路裝置的表面的問題。
[0046]本發明還提供了一種製備本發明所述的鋁基電路裝置的方法，包括如下步驟:在鋁基金屬箔203的一側依次鍍上金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201 ;將鋁基金屬箔203具有金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201的一側熱壓膠合在穿孔絕緣膠膜100上；在鋁基金屬箔203的另一側加工電路圖案；在鋁基金屬箔203的另一側與背接觸太陽能電池組件電極引出點對應的位置處，焊接上用作電極引出襯底300的複合金屬層。
[0047]在本發明的鋁基電路裝置的製備方法的第一個優選實施例中，在鋁基金屬箔203鍍金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201之前，還包括將鋁基金屬箔203在真空內做等離子清洗的步驟。經過該步驟，就不存在由於鋁表面的氧化，從而增加電池片組串的串聯電阻，也不會在接觸界面形成肖特基勢壘，影響組件的效率的問題了。
[0048]在本發明的鋁基電路裝置的製備方法的第二個優選實施例中，金屬過渡層202和金屬浸潤保護層201採用真空鍍膜的工藝。
[0049]在本發明的鋁基電路裝置的製備方法的第三個優選實施例中，在鋁基金屬箔203的另一側加工電路圖案的步驟進一步包括如下步驟:利用雷射直接在鋁基金屬箔203上刻劃出間距為0.1-2毫米的平行曲線，然後自動或手動去除中間的金屬部分205。使用該方式，在所加工的電路符合技術要求的前提下，加工簡單、滿足工業生產要求。
[0050]在本發明的鋁基電路裝置的製備方法的第四個優選實施例中，襯底300為銅鋁或者鎳鋁的鋁基複合材料，在鋁基金屬箔203的另一側焊接襯底300的步驟進一步包括如下步驟:將襯底300的鋁質部分301與鋁基金屬箔203直接接觸，然後使用過超聲波焊、電阻焊或摩擦焊，將鋁質部分301與鋁基金屬箔203焊接在一起。襯底300還包括襯底鋁基複合材料的銅或鎳等部分302。
[0051]圖3為本發明一個具體實施例的中雷射刻劃鋁基金屬箔製作電路圖案的示意圖，圖4為本發明的一種背接觸太陽能電池背面示意圖，圖5為本發明所述的一種背接觸太陽能電池絕緣膠膜示意圖，圖6為本發明一個具體實施例的鋁基金屬箔上的電路圖案示意圖，圖7為本發明一個具體實施例的正面示意圖，圖8為本發明一個具體實施例的背面示意圖，圖9是圖8的局部視圖A的放大圖，為在鋁基金屬箔電極引出點相應的位置超聲焊接的鋁基複合材料襯底。
[0052]參照說明書附圖3、4、5、6、7和8，針對某一型號鋁基電路裝置的要求，使用本發明所提供的鋁基電路裝置的製備方法，其具體操作步驟如下:製作鋁基電路裝置的原材料為成卷的純鋁，厚度優選65微米，也可以採用其它厚度，對成卷的鋁箔進行清洗去除表面的灰塵和油汙，然後進入卷對卷的磁控濺射線，依次進行等離子清洗，徹底去除表面油汙和氧化物，沉積銅鎳合金的過渡層202，沉積銀/銅的浸潤保護層201，出機待用；將成卷的絕緣膠膜裝入卷對卷打孔機，使其打出的孔101與背接觸電池片400正負電極簇點401 —一嚴格對應，孔的大小直徑約2.5毫米；將成卷的穿孔絕緣膠膜100和成卷的鍍好膜的鋁基金屬箔203通過真空覆膜熱壓膠合在一起，膠合時穿孔絕緣膠膜100與金屬浸潤層201面面相對，溫度範圍在50-140攝氏度，壓力範圍0.1-5個大氣壓，便於後續雷射刻劃工藝去除金屬條205 ;接下來進入裁片機，按照尺寸裁剪，然後進入雷射刻劃系統，定位的基準為絕緣膠膜上的穿孔101，使雷射直接作用於鋁基金屬箔203上，刻劃出完整電路圖案，然後利用自動或手工去除兩條雷射刻劃出的中間金屬部分205，形成絕緣帶204，即去除兩條雷射刻劃出的中間金屬部分後留下的空隙；檢測電路的絕緣性能，接下來就要在鋁基金屬箔電極引出點相應的位置超聲焊接的鋁基複合材料襯底300，以便於使用者在襯底上手工或自動焊接塗錫的銅匯流帶，如果沒有襯底300，那麼塗錫的銅匯流帶是無法直接焊接在鋁基金屬箔203上的；檢測包裝入庫。
[0053]使用本發明所提供的鋁基電路裝置生產出的背接觸太陽能電池，性能不變，鋁基電路裝置接觸電阻小於3毫歐，最終做成的太陽能電池組件的填充因子大於75%，經過試驗表明本發明的鋁基電路裝置完全滿足背接觸太陽能電池的需要，而其成本僅有用銅製作該電路裝置的三分之一。
[0054]對於不同的背接觸太陽能電池組件，所使用的電路裝置的型號需要與之匹配，在大小、電路圖案等方面也許與本發明中列舉實施例中電路裝置不同，但是具體結構和製備方法是相同的，均在本發明的保護範圍內。
[0055]以上結合實施例對本發明做了具體的描述，但不作為本發明的限定，一切在本發明權利要求範圍內的所有修改和變化，都落在受到本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於背接觸太陽能電池的鋁基電路裝置，其特徵在於，包括穿孔絕緣膠膜(100)、鋁基金屬箔電路(200)、以及用作背接觸太陽能電池組件電極引出襯底(300)的複合金屬層，所述鋁基金屬箔電路(200)的一側與所述穿孔絕緣膠膜(100)熱壓膠合在一起，另一側與所述複合金屬層焊接在一起；所述鋁基金屬箔電路(200)包括金屬過渡層(202)、金屬浸潤保護層(201)和鋁基金屬箔(203)，所述鋁基金屬箔(203)的膠膜一側依次鍍有所述金屬過渡層(202)、所述金屬浸潤保護層(201)，所述金屬浸潤保護層(201)與所述穿孔絕緣膠膜(100)接觸，所述鋁基金屬箔(203)的另一側刻有電路圖案，並在所述太陽能電池組件電極引出點相應的位置上與複合金屬層焊接。
2.根據權利要求1所述的鋁基電路裝置，其特徵在於，所述鋁基金屬箔(203)是鋁或鋁I=1-Wl O
3.根據權利要求1或2所述的鋁基電路裝置，其特徵在於，所述金屬浸潤保護層(201)為鎳、銀或銅,或鎳、銀、銅的合金材料。
4.根據權利要求1或2所述的鋁基電路裝置，其特徵在於，所述金屬過渡層(202)為一層或多層。
5.根據權利要求1或2所述的鋁基電路裝置，其特徵在於，所述金屬過渡層(202)為銀、銅或鎳,或銀、銅或鎳的合金材料。
6.根據權利要求1或2所述的鋁基電路裝置，其特徵在於，襯底(300)為銅鋁或者鎳鋁的鋁基複合材料，其包括襯底鋁基複合材料的鋁質部分301和襯底鋁基複合材料的銅或鎳等部分302。
7.一種製作權利要求1所述的鋁基電路裝置的方法，其特徵在於，包括如下步驟: 在鋁基金屬箔(203)的膠膜一側依次鍍上金屬過渡層(202)和金屬浸潤保護層(201)； 將鋁基金屬箔(203)具有金屬過渡層(202)和金屬浸潤保護層(201)的一側熱壓膠合在穿孔絕緣膠膜(100)上； 在鋁基金屬箔(203)的另一側加工電路圖案； 在鋁基金屬箔(203)的另一側與背接觸太陽能電池組件電極引出點對應的位置處，焊接上用作電極引出襯底(300)的複合金屬層。
8.根據權利要求7所述的製備方法，其特徵在於，金屬過渡層(202)和金屬浸潤保護層(201)採用真空鍍膜的工藝，在鍍膜步驟之前，還包括將鋁基金屬箔(203)在真空內做等離子清洗的步驟。
9.根據權利要求7或8所述的製備方法，其特徵在於，在鋁基金屬箔(203)的另一側加工電路圖案的步驟進一步包括如下步驟:利用雷射直接在鋁基金屬箔(203)上刻劃出間距為0.1-2毫米的平行曲線，然後自動或手動去除中間的金屬部分(205)。
10.根據權利要求7或8所述的製備方法，其特徵在於，所述襯底(300)為銅鋁或者鎳鋁的鋁基複合材料，在鋁基金屬箔(203)的另一側焊接襯底(300)的步驟進一步包括如下步驟:將襯底(300)的鋁質部分(301)與鋁基金屬箔(203)直接接觸，然後使用過超聲波焊、電阻焊或摩擦焊，將鋁質部分(301)與鋁基金屬箔(203)焊接在一起。
【文檔編號】H02S40/30GK103997296SQ201410251907
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年6月9日 優先權日:2014年6月9日
【發明者】佔洪平 申請人:佔洪平