包括背接觸式太陽能電池的光伏模塊用背板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種包括背接觸式太陽能電池的光伏模塊用背接觸式背板。該背接觸式背板包括具有暴露于光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與所述外表面相反并面向光伏模塊的內(nèi)側(cè)的內(nèi)表面的基板（210）。該背接觸式背板還包括導電材料層（220），該導電材料層（220）包括鋁并且適于形成為連接至所述太陽能電池的電極的連接電路（220c），并且直接附接于基板（210）的內(nèi)表面。導電材料層（220）包括在導電材料層（220）的與面向所述基板（210）的表面相反的表面上形成的金屬保護膜。
【專利說明】包括背接觸式太陽能電池的光伏模塊用背板
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏模塊領(lǐng)域。特別地，本發(fā)明涉及光伏模塊中使用的新型背接觸式背板(back-contact back-sheet)領(lǐng)域。
[0002]更具體地，本發(fā)明涉及待應用于包封(enclose)有多個背接觸式太陽能電池的光伏模塊用背接觸式背板的表面的背接觸式背板。
【背景技術(shù)】
[0003]太陽能電池用于借助光伏效應將陽光轉(zhuǎn)換成電能。因此，太陽能電池是用于代替化石燃料的最有前景的替代能源之一。太陽能電池由半導體材料形成并且被組裝以形成所謂的光伏模塊，該光伏模塊繼而被分成組以形成待典型地安裝于建筑物屋頂或類似地點的光伏電站。
[0004]為了形成光伏模塊，通過被稱作“帶”的適當導電體串聯(lián)成組的太陽能電池組借助于諸如乙烯和醋酸乙烯的共聚物(通常稱為EVA)等的封裝(encapsulating)材料被典型地封裝。然后，包封太陽能電池的封裝材料被插入表面層和基層或表面層和背板之間，從而完成光伏模塊。
[0005]典型地模塊的由玻璃制成的表面層或主表面覆蓋模塊的暴露于太陽的表面，并且使得陽光能夠到達電池。另一方面，背板執(zhí)行多項任務。背板確保封裝材料和太陽能電池不受環(huán)境因素的影響，同時防止電氣連接被氧化。特別地，背板防止與大氣條件有關(guān)的濕氣、氧氣和其他因素損壞封裝材料、電池和電氣連接。背板還為電池和相應的電路提供了電絕緣。此外，背板由于美觀原因必須具有高的不透明度，并且由于功能原因在朝向太陽的部位必須具有聞的反射率。
[0006]在包括傳統(tǒng)太陽能電池的光伏模塊中，電氣連接出現(xiàn)在電池的前側(cè)和后側(cè)這兩偵牝由此引起遮光問題。特別地，前側(cè)電極、即暴露于光輻射的電極借助于被稱作“H圖案化”的技術(shù)被電接觸，由于存在的金屬走線(metallic trace)遮蔽入射到電池的前表面的光，所以引起暴露于光輻射的表面的遮光。因此，傳統(tǒng)電接觸使得太陽能電池和模塊的效率低下。
[0007]背接觸式電池是更高效的并且性價比高的新一代光伏電池，其中，與電池的兩個電極的接觸被轉(zhuǎn)移到電池的背側(cè)、即不暴露于光輻射的那側(cè)。
[0008]在背接觸式電池的眾多系列中，金屬穿孔卷繞(Metallization Wrap Through,MWT)電池被證明是特別高效的并且易于實現(xiàn)。在MWT電池中，與前側(cè)電極的接觸借助于貫穿半導體基板的厚度延伸的通孔被轉(zhuǎn)移到背接觸式電池的后側(cè)。
[0009]背接觸式電池提出了與適于容納背接觸式電池的模塊的設計和結(jié)構(gòu)有關(guān)的新的技術(shù)問題。例如，背板必須設計成支撐連接電路，與電池的兩個電極(基極和發(fā)射極)的連接在該連接電路上實現(xiàn)。該問題的一個解決方案是所謂的背接觸式背板，背接觸式背板是連接電路直接實施在背板的面向電池的表面的傳統(tǒng)背板的改進。
[0010]在圖1中示出了包括背接觸式太陽能電池的光伏模塊的結(jié)構(gòu)。[0011]背接觸式電池600被配置在上封裝材料層450和下封裝材料層400之間。然后，電池600和封裝材料層400、450被包封至表面層800和背板200之間，其中，表面層800典型地由玻璃或透明且抗反射的材料制成，背板200可以是背接觸式背板。
[0012]在圖1中還可以看見導電材料構(gòu)成的連接電路220c連接到太陽能電池的電極的路徑。如果背板200是背接觸式背板，則連接電路220c直接形成在下層絕緣基板的表面上并牢固地固定到該表面。連接電路220c被用于確保與太陽能電池600的兩個電極(即與基極和發(fā)射極)的電接觸。特別地，導電材料的路徑設置有焊盤222，以標記連接電路的待與形成在電池600的表面上的電極之一的觸點電連接的點。
[0013]諸如圖1所示的光伏模塊的組裝過程典型地以如下所述的方式進行。
[0014]待配置在電池600和背板或背接觸式背板200之間的下封裝材料層400被穿孔，使得在完成模塊之后，形成在下封裝材料層400中的孔與配置了用于和電極接觸的焊盤222的區(qū)域相對應。然后，將穿孔的封裝材料層400置于背板或背接觸式背板200上，使得下封裝材料層400的孔以使得焊盤222朝外側(cè)露出的方式與焊盤222對應或?qū)省?br> [0015]然后，將一塊或一滴導電材料沉積到形成在背板或背接觸式背板200的表面上的連接電路的導電路徑的焊盤222上。焊盤222的表面通過下封裝材料層400的孔保持露出。沉積到焊盤222上的導電材料例如可以包括已知為“導電粘合劑”(ECA)類型的導電膏。
[0016]隨后，待嵌入模塊中的電池600被放置到下封裝材料層400上，使得具有形成在電池的后表面上的電極的各接觸元件與涂布于一個焊盤222并通過下封裝材料層400的一個孔暴露給電池600的觸點的導電膏塊接觸。然后，將上封裝材料層450放置到電池600的與和涂布至焊盤222的導電膏接觸的后表面相反的上表面上。最后，透明且抗反射材料的表面層800被置于上封裝材料層450上。
[0017]在所述結(jié)構(gòu)已經(jīng)被如上所述地制備出之后，所述結(jié)構(gòu)可以上下倒置并緊接著在145°C至165°C之間的溫度下在真空中層壓8分鐘至18分鐘之間可變的時間間隔。
[0018]圖2a示出了層壓處理之前的模塊的結(jié)構(gòu)。如前所述地堆疊的模塊的組成部件可單獨識別。特別地，圖2a示出的堆疊體從圖的底部開始向上順次包括:背板或背接觸式背板200，其具有已經(jīng)涂布上導電膏300的導電焊盤222 ;下封裝材料層400 ;電池600 ;上封裝材料層450 ;和表面層800。通過配置在電池600的后側(cè)、即面向連接電路220c和背板200的那側(cè)的觸點620和640來提供與電池600的電極(基極和發(fā)射極)的電連接。
[0019]圖2b示意性地示出了已經(jīng)進行了層壓處理之后的模塊的結(jié)構(gòu)。在第一層壓階段，所述結(jié)構(gòu)被配置到借助于泵抽出空氣的真空室中。然后在維持模塊所在區(qū)域的真空的狀態(tài)下，將壓力施加到所述結(jié)構(gòu)，以壓緊構(gòu)成光伏模塊結(jié)構(gòu)的層。整個周期優(yōu)選地具有少于18分鐘的總持續(xù)時間。該周期優(yōu)選地在140°C至165°C之間的溫度下發(fā)生。
[0020]層壓導致導電膏300通過其聚合作用而硬化，由此使得電池600附接至背板200。此外，層壓處理的任務還在于使得上封裝材料層450和下封裝材料層400熔融然后聚合。以該方式，下封裝材料層400的封裝材料通過熔融而填充導電膏300、背板或背接觸式背板200以及電池600的后表面之間的所有空隙空間。此外，聚合后，上封裝材料層450還在表面層800和電池600的與上封裝材料層450接觸的外表面之間發(fā)揮粘附作用。類似地，下封裝材料層400在聚合后也在電池600的后表面和背板200之間發(fā)揮粘附作用。
[0021]為了簡化和優(yōu)化包括背接觸式電池的光伏模塊的組裝過程，已經(jīng)開發(fā)了上述背接觸式背板，其中連接電路被牢固地固定至基板的面向光伏模塊內(nèi)側(cè)的表面。
[0022]傳統(tǒng)地，由于銅箔材料的優(yōu)異的導電特性，因此基于銅箔來實施連接電路。為了防止連接電路的表面層氧化或被損壞，還提議了在銅箔的將要獲得連接電路的表面上沉積與銅相比不易于氧化且更有彈性的例如鎳等金屬的薄膜。然而，使用銅被證明是相當昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0023]發(fā)明要解決的問題
[0024]鑒于與從現(xiàn)有技術(shù)已知的背接觸式背板相關(guān)的上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠克服上述問題的光伏模塊用背接觸式背板及其制造方法。
[0025]特別地，本發(fā)明的一個目的在于提供一種背接觸式背板和該背接觸式背板的制造方法，其中連接電路由性價比更高的材料構(gòu)成，卻仍然保證高的導電率和與形成在光伏電池的電極上的觸點的有效的電接觸。
[0026]本發(fā)明的另一目的在于提供一種背接觸式背板和該背接觸式背板的制造方法，其中連接電路的表面沒有任何絕緣氧化層。
[0027]用于解決問題的方案
[0028]根據(jù)本發(fā)明，基于如下新的創(chuàng)造性構(gòu)思提供一種光伏模塊用背接觸式背板和該背接觸式背板的制造方法:傳統(tǒng)地以銅實施的連接電路可以由鋁構(gòu)成。
[0029]進一步地，本發(fā)明基于如下創(chuàng)造性構(gòu)思:連接電路的連接至太陽能電池的電極的表面可以借助于諸如銀等金屬的薄膜形成。根據(jù)本發(fā)明所基于的另一創(chuàng)造性構(gòu)思，可以借助于優(yōu)選地在真空室中執(zhí)行的沉積處理形成表層金屬膜。
[0030]此外，本發(fā)明基于如下新的創(chuàng)造性構(gòu)思:根據(jù)該構(gòu)思，構(gòu)成連接電路的鋁箔可以在保護性金屬層沉積到鋁箔的表面上之前經(jīng)受旨在從鋁箔表面去除氧化物層的表面處理，以提高電池和電路之間的導電率。
[0031]基于上述考慮，提議了如下的光伏模塊用背接觸式背板，所述背接觸式背板包括:基板，其具有暴露于所述光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與所述外表面相反并面向所述光伏模塊的內(nèi)側(cè)的內(nèi)表面，導電材料層，其包括鋁，所述導電材料層適于形成為連接至所述太陽能電池的電極的連接電路并且直接附接至所述基板的所述內(nèi)表面，所述導電材料層包括在所述導電材料層的與面向所述基板的表面相反的表面上形成的金屬保護膜。
[0032]將通過其它方案和下面的說明提供本發(fā)明的其他實施方式。
[0033]本發(fā)明還在下面的說明和下述方案中提供用于制造光伏模塊用背接觸式背板的方法，所述方法包括如下步驟:制造所述光伏模塊的基板，所述基板具有暴露于所述光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與所述外表面相反并朝向所述光伏模塊的內(nèi)側(cè)的內(nèi)表面；制造導電材料層，所述導電材料層包括鋁，所述導電材料層適于形成為連接至所述太陽能電池的電極的連接電路，所述制造所述導電材料層的步驟包括在真空中對所述導電材料層的第一表面進行等離子體蝕刻處理，在所述等離子體蝕刻處理之后將金屬保護膜沉積到所述導電材料層的所述第一表面，所述導電材料層的與所述第一表面相反的第二表面在所述制造所述導電材料層的步驟期間暴露，將所述導電材料層聯(lián)接至所述基板，所述聯(lián)接以如下方式進行:使所述導電材料層的所述第二表面面向所述基板的所述內(nèi)表面，處理所述導電材料層以形成連接至所述太陽能電池的電極的連接電路，所述處理所述導電材料層的步驟在所述將所述導電材料層聯(lián)接至所述基板的步驟之后進行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]根據(jù)下面對附圖中示出的根據(jù)本發(fā)明的裝置和方法的實施方式的說明，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得更清楚。在附圖中，相同和/或相似和/或相應的部件由相同的附圖標記或字母表示。
[0035]特別地，在附圖中:
[0036]圖1示出了包括背接觸式電池的光伏模塊的一部分的分解圖；
[0037]圖2a示出了圖1所示類型的光伏模塊的結(jié)構(gòu)在層壓處理之前的截面圖；
[0038]圖2b示出了圖1所示類型的光伏模塊的結(jié)構(gòu)在層壓處理之后的截面圖；
[0039]圖3示出了背接觸式背板的截面圖。
【具體實施方式】
[0040]在下文中，將參照如附圖所示的特定實施方式說明本發(fā)明。然而，本發(fā)明不限于下面的具體說明中所述和附圖中所示的特定實施方式。反而，所述的實施方式僅示出了范圍由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的若干方面。
[0041]本發(fā)明的其他變形和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯然的。因此，本發(fā)明應當被認為包括范圍由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的所有變形和/或變化。
[0042]圖3示意性地示出了通常在現(xiàn)有技術(shù)中使用的光伏模塊用背接觸式背板。光伏模塊的空氣側(cè)配置于圖3的底部、背接觸式背板200的下方。
[0043]背接觸式背板200包括暴露于光伏模塊的空氣側(cè)的絕緣基板或復合體210。
[0044]絕緣基板210包括第一絕緣層212、中間層214和第二絕緣層216。
[0045]第一絕緣層212具有暴露于光伏材料的空氣側(cè)的表面并且被用作阻止?jié)駳狻⒆贤饩€、氧氣和其他可能滲入光伏模塊并引起光伏模塊的某些組成部件損傷或引起可能變黃的聚氨酯類或聚酯類粘合劑劣化的其他外部介質(zhì)的屏障。
[0046]第一絕緣層212可以包括諸如聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)或其他聚合物等的聚合物。第一絕緣層212可以具有在25 μ m至75 μ m范圍內(nèi)的或更大的厚度。
[0047]第一絕緣層212的與暴露于空氣側(cè)的表面相反的內(nèi)表面面向中間層214，該中間層214用作阻止?jié)駳夂退魵獾钠琳?。中間層214典型地包括不透水蒸汽的材料，例如鋁。中間層214優(yōu)選地具有8 μ m至25 μ m之間的厚度。
[0048]然后，中間層214的與面向第一絕緣層212的表面相反的內(nèi)表面面向第二絕緣層216，該第二絕緣層216用作電絕緣體和進一步的屏障。第二絕緣層216典型地包括諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)等的聚合物。第二絕緣層216可以具有在125 μ m至350 μ m范圍內(nèi)的或更大的厚度。
[0049]在附圖中未示出的背接觸式背板的可選實施方式中，絕緣基板210僅包括第一絕緣層212和第二絕緣層216，第二絕緣層216直接施加在第一絕緣層212的內(nèi)表面，而不存在任何中間層214。背接觸式背板還可以實施為:絕緣基板210僅包括一層，該層包括例如諸如PET、PVF、PVDF和PEN等聚合物中的一種或多種。[0050]然后，導電材料層220被施加到第二絕緣層216的與第二絕緣層216的面向中間層214的表面相反的內(nèi)表面。導電材料層220被以牢固地固定至第二絕緣層216的方式施力口。導電材料層220可以具有大致包括在25μπι至70μπι范圍內(nèi)的厚度。在從現(xiàn)有技術(shù)已知的背接觸式背板中，選擇用于導電材料層220的材料典型地為銅。
[0051]導電材料層220通常被施加至絕緣基板210，作為連續(xù)的箔。在被施加至絕緣基板210的內(nèi)表面之后，導電材料層220被處理以形成包括諸如路徑、走線等的細長導電元件的圖案。該圖案形成連接至太陽能電池的電極的連接電路220c。
[0052]連接電路220c不形成為第二絕緣層216的內(nèi)表面上的連續(xù)層。因此，連接電路通常使得施加了連接電路的第二絕緣層216的內(nèi)表面部分露出。
[0053]在將導電材料層220固定至絕緣基板210的內(nèi)表面之后，連接電路220c可以借助于通常用于制造印刷電路板的技術(shù)中的一種技術(shù)形成在導電材料層220中。例如，連接電路220c可以借助于光刻法形成在導電材料層220中，其中光致抗蝕劑層被均一地施加至導電材料層220的表面，根據(jù)待再現(xiàn)的圖案被曝光并且緊接著被顯影。然后，包括顯影后的光致抗蝕劑的表面經(jīng)受化學蝕刻，從而產(chǎn)生期望的圖案。最后，去除殘余的光致抗蝕劑。
[0054]可選地，連接電路220c可以借助于磨蝕/燒蝕(ablation)處理形成在導電材料層220內(nèi)，該磨蝕/燒蝕處理通過諸如打磨機器等的機械手段或通過使用例如激光等的蒸發(fā)作用來實現(xiàn)。
[0055]作為上述方法的替代，導電材料層220可以設置為事先被打印成連接電路220c的形式的箔。然后將預打印的箔220施加至絕緣基板210。
[0056]導電材料層220還包括形成于圖案的預定位置的焊盤222，導電材料層220中的連接電路220c包括該圖案。焊盤222適于借助于導電材料塊與形成于太陽能電池的電極的表面的歐姆觸點電接觸。歐姆觸點可以例如是由圖2a和圖2b中的附圖標記620和640表示的歐姆觸點。焊盤222于是確保與安裝在光伏模塊中的太陽能電池的兩個電極(基極和發(fā)射極)電接觸。
[0057]圖3中示出的背接觸式背板200還包括沉積在背接觸式背板200的內(nèi)側(cè)、即面向電池并與空氣側(cè)相反的那側(cè)的介電材料層240。該介電材料層240是可選的并且在根據(jù)本發(fā)明的背接觸式背板的其他實施方式中可以不存在。
[0058]介電材料層240通常借助于絲網(wǎng)印刷處理形成，使得介電材料完全覆蓋第二絕緣層216的表面上的通過將導電層200施加于第二絕緣層216的表面所留下的露出的部分。因此，介電材料層240完成使通過連接電路形成的圖案的、彼此電斷路的、相鄰的兩個元件或路徑電絕緣的任務。此外，介電材料層240還執(zhí)行阻礙或中和很可能流到基板210的表面上的表面電流，其中導電材料層220和介電材料層240的一部分被固定到基板210的該表面。
[0059]介電材料層240被沉積成使得導電材料層220部分露出。更具體地，介電材料層240設置有位于與連接電路220c的焊盤222對應的位置并且用于接觸光伏電池的電極的開口 242。因此，介電材料層240使得導電焊盤222朝背接觸式背板200的內(nèi)側(cè)、即朝向面向電池的那側(cè)露出。
[0060]最后，導電材料層220的被介電材料層240露出的部分被保護層260覆蓋，以大體上防止導電材料層220的暴露表面因被氧化、腐蝕、擦傷或損傷而降低導電材料層的導電率和與導電骨(例如ECA)的粘附性。
[0061]保護層260可以包括有機材料，該有機材料通常通過絲網(wǎng)印刷被沉積?？蛇x地，導電材料層220的露出部分可以通過初始施加至暴露表面的金屬膜來保護。例如，如果導電材料層220包括銅，則導電材料層可以借助于沉積在包括銅的導電材料層220的表面上的鎳薄膜來保護。
[0062]在目前為止制造的光伏模塊中，導電材料層以及因此的連接電路通常由銅形成，在銅的表面上可選地施加例如鎳、錫或其他金屬的薄膜或保護性有機化合物(0SP，即有機表面保護)的薄膜。然而，銅雖然提供了高的導電率，但卻造成成本高。
[0063]本發(fā)明提議用鋁代替銅作為用于實施連接電路220c的基材，其中，連接電路220c包括在前面參照圖3說明的類型之一中的背接觸式背板中。
[0064]使用鋁作為連接至光伏電池的電極的連接電路的主要成分受到與該材料相關(guān)的缺點和問題的限制。事實上，鋁確實具有良好的導電性。然而，鋁還具有在材料表面暴露于空氣后立即形成氧化層的缺點。鋁的氧化物或氧化鋁是有名的強的電絕緣體。
[0065]如上所述，連接電路以如下方式形成:使形成于連接電路的表面的焊盤222與例如圖2a和圖2b中所示的電池的電極上的觸點620和640進行電連接。因此，連接電路220c的至少被焊盤222占據(jù)的表面部分必須沒有任何表面絕緣膜，該絕緣膜可能減小連接電路220c和太陽能電池的電極上的觸點620和640之間的電接觸。結(jié)果,鋁從未被考慮作為可能的形成有圖1所示的連接電路220c的層220用的導電材料。
[0066]本發(fā)明提供一種背接觸式背板，其中基于鋁箔實施連接電路220c。此外，本發(fā)明提供一種用于有效地制造該背接觸式背板的方法，其中連接電路包括鋁。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的實施方式的背接觸式背板具有與前面參照圖3說明的背接觸式背板200的結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的背接觸式背板與圖3的背接觸式背板之間的一個區(qū)別是:固定至絕緣基板210的內(nèi)表面的導電材料層220包括鋁。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的背接觸式背板的實施方式，獲得連接電路220c的導電材料層220被不同于鋁的金屬薄膜覆蓋。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，保護薄膜包括銀。根據(jù)本發(fā)明的實施方式，金屬保護膜具有在12nm至200nm范圍內(nèi)的、優(yōu)選地在40nm至80nm范圍內(nèi)的厚度。
[0070]根據(jù)圖中未示出的本發(fā)明的另一實施方式，背接觸式背板包括絕緣基板210和形成有連接電路220c的導電材料層220，而不具有圖3所示的介電材料層240。
[0071 ] 在下文中，將說明根據(jù)本發(fā)明的背接觸式背板的制造方法。
[0072]在制造過程的開始，基板210如前所述形成為可包括一層、兩層或三層。各層均可包括聚合物材料或金屬材料。如此實施的絕緣基板210具有暴露于光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與所述外表面相反并暴露于光伏模塊的內(nèi)側(cè)的內(nèi)表面。
[0073]隨后，制備導電材料層220，在該導電材料層中將獲得連接電路220c。通過將期望厚度的鋁箔放置到電鍍設備中來制備導電材料層220，在電鍍設備中通過泵抽出空氣，由此產(chǎn)生真空。更具體地，使得電鍍設備內(nèi)的壓強下降至數(shù)量級為10_6托(torr)的值。
[0074]然后，利用等離子體處理鋁箔的一個表面，以借助于蝕刻去除起初存在于鋁表面的原生氧化層。鋁箔或鋁帶的經(jīng)受表面處理的該表面在下文中將被稱作“第一表面”。而鋁箔或鋁帶的與該第一表面相反的表面將被稱作“第二表面”。[0075]處理所用的等離子體可以包括氫等離子體或者基于其他氣體或氣體混合物的等離子體。等離子體處理優(yōu)選地在被包括在電鍍設備中的真空室內(nèi)進行。以該方式，防止鋁箔的第一表面上的氧化物在借助于等離子體處理去除之后再次形成。
[0076]在利用等離子體處理從鋁箔的第一表面去除氧化物膜之后，將金屬的保護薄膜沉積到前面處理過的表面上。形成保護薄膜的金屬優(yōu)選地包括銀或含銀的金屬合金。
[0077]該薄膜的沉積優(yōu)選地借助于物理氣相沉積(PVD )進行。
[0078]例如，電鍍設備可以包括坩堝，預定量的待蒸鍍的金屬可以以固體形態(tài)放置于該坩堝中。之后，例如，通過使電流從坩堝的一端流向相反端來加熱電鍍設備內(nèi)的坩堝。坩堝中的金屬開始熔化并接著由于電鍍設備內(nèi)的低壓而蒸發(fā)或升華。當處于氣相時，待沉積的金屬的顆粒例如向上移動，直到它們撞上鋁箔的面向坩堝的表面。保持在適當?shù)蜏氐脑摫砻娼邮绽淠饘俚男问降谋徽舭l(fā)的材料。優(yōu)選地，鋁箔的面向坩堝的表面是之前用等離子體處理過的第一表面、即已經(jīng)去除了氧化物膜的表面。
[0079]在撞擊靠近坩堝的鋁箔表面之后，待被沉積的金屬的蒸氣冷凝在該表面上。鋁箔可以保持在適當溫度，例如保持在室溫，使得待被沉積的金屬的蒸氣的冷凝更迅速地發(fā)生。由此，起初為蒸氣形式的待被沉積的金屬在金屬蒸氣撞上鋁箔表面并冷凝之后沉積，以保持穩(wěn)定地固定至鋁箔。以該方式，保護膜能夠形成到鋁箔的之前已經(jīng)去除了氧化物膜的第
一表面。
[0080]也可以使用兩個或更多個坩堝代替僅一個坩堝，使得能夠在鋁箔的第一表面同時沉積多種材料并且形成包括不同化學種類(例如金屬合金)的保護膜。例如，和銀一起或者代替銀，可以沉積諸如鎳、錫、鎘、鉭、鈷或甚至銅自身等其他金屬或者鋁-銅合金。
[0081]在上述金屬中，由于若干原因，銀是最有利的選擇。首先，銀是上面列舉的金屬材料中導電率最大的金屬。此外，因為銀的暴露于空氣的表面在標準氣壓下幾乎不與通常存在于空氣中的氣體(氧氣、水蒸氣、氮氣、二氧化碳等)反應，所以作為貴金屬的銀在空氣中特別穩(wěn)定。而且，銀與在該領(lǐng)域中典型地使用的銀基粘合劑(例如ECA)親和。
[0082]多虧這里提議的方法，因此可以沉積包括多于一種金屬的保護膜。而且，本發(fā)明能夠沉積由不同金屬或金屬合金構(gòu)成的并且彼此疊置的多個保護膜。
[0083]根據(jù)由本發(fā)明提議的方法，在鋁箔的第一表面的處理期間，鋁箔的第二表面優(yōu)選地是自由的并且暴露于鋁箔的外側(cè)。換言之，鋁箔的第二表面既不與其他元件的其他表面接觸也不附接于其他元件的其他表面。因此，鋁箔在等離子體蝕刻和金屬薄膜沉積的一系列處理期間被單獨地處理。所以，在氧化物膜被去除和金屬薄膜沉積到第一表面的過程中，鋁箔既不固定至也不聯(lián)接至任何基板或支撐件。
[0084]這具有顯著的優(yōu)點。首先，鋁箔在等離子體蝕刻和第一表面上的沉積的一系列處理期間不需要任何支撐件或基板。此外，因為第二表面暴露于外側(cè)，必要時還可以例如借助于任何已知的表面處理技術(shù)或借助于金屬膜、介電膜、聚合物膜等的沉積來處理或改變第
二表面。
[0085]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，第一鋁箔表面上的蝕刻和沉積的一系列處理優(yōu)選地在輥-輥(roll-to-roll)類型的處理中進行。
[0086]代替單一的鋁箔，將鋁帶插入電鍍設備中卷繞以形成卷。鋁帶具有期望的厚度和寬度。例如，帶的寬度可以是大約lm。[0087]在如上所述抽出空氣并且在電鍍設備中建立真空之后，在電鍍設備內(nèi)從起始卷或第一卷沿預定路徑展開鋁帶。在該路徑的末端，鋁繞著到達卷或第二卷卷繞，其中，第二卷與第一卷一起配置在電鍍設備內(nèi)。
[0088]在第一卷和第二卷之間的路徑的給定點處，等離子體處理被施加至從第一卷展開的鋁帶的第一表面，以去除原生氧化膜。隨后，金屬薄膜、優(yōu)選銀薄膜被沉積到鋁帶的之前處理過的第一表面。在鋁帶展開路徑的配置在施加等離子體處理的點的下游的點處進行沉積。表述“下游”和“上游”參照鋁帶的展開方向、即沿著鋁帶的展開路徑從第一卷到第二卷的方向理解。
[0089]在金屬保護膜已經(jīng)沉積到第一表面之后，使鋁帶卷繞于第二卷。在整個鋁帶都被卷繞于第二卷之后，可以打開電鍍設備并且可以取出卷和第一表面被金屬保護膜覆蓋的鋁帶。
[0090]由此，通過不是在單個鋁箔上而是在整個鋁帶(整個鋁帶將被切割以形成將在各個光伏模塊中使用的鋁箔)上操作可以使導電材料層220的制備過程加速并優(yōu)化。
[0091]多虧上述處理階段，于是可以由此獲得表面被優(yōu)選地含銀的金屬膜保護的鋁箔。通過該處理獲得的鋁箔在銀表面和沉積于其上的金屬保護層之間不具有任何絕緣氧化層。
[0092]優(yōu)選地，還是在上述實施方式中，鋁帶的第二表面在等離子體蝕刻和鋁帶第一表面上的沉積的一系列處理期間是自由的或者暴露于外側(cè)。這相對于利用等離子體處理并隨后電鍍單個鋁箔的第一表面的實施方式具有上述優(yōu)點。
[0093]在絕緣基板210和導電材料層220已經(jīng)以上述方式制備之后，這兩個層以彼此牢固地固定的方式聯(lián)接。例如，可以使用粘合劑或熱粘合劑，將其置于絕緣基板210的面向光伏材料的內(nèi)側(cè)的表面和導電材料層220的面向基板210的表面之間。
[0094]以如下方式進行聯(lián)接:使得導電材料層220的與處理過并電鍍過的表面相反的第二表面面向絕緣基板210的內(nèi)表面、即絕緣基板210的與面向空氣側(cè)的表面相反的表面。以該方式，鋁箔的電鍍有金屬薄膜的第一表面仍然暴露于外側(cè)。
[0095]聯(lián)接之后，導電材料層220直接附接至基板210的內(nèi)表面。
[0096]通過表述“第一表面直接附接至第二表面”這里意指第一表面被牢固地固定至第二表面，除了至多粘合材料、熱粘合材料或通常能夠?qū)崿F(xiàn)第一表面和第二表面之間的粘合的兀件之外，而沒有其他兀件或?qū)哟嬖谟诘谝槐砻婧偷诙砻嬷g。因此，基于本發(fā)明，導電材料層220被牢固地固定至光伏模塊的基板210的內(nèi)表面，并且在導電材料層220和基板210的內(nèi)表面之間，除了必要的粘合材料、熱粘合材料等之外，不存在其他元件或?qū)印?br> [0097]根據(jù)本發(fā)明的實施方式，借助于與用于制備導電材料層220的可選方法中說明的處理類似的輥-輥類型的處理來制造基板210。
[0098]基板210和導電材料層220之間的聯(lián)接當借助于輥-輥處理進行時特別有利。
[0099]在兩個層或膜已經(jīng)聯(lián)接之后，可以獲得包括基板210和導電材料層220的期望尺寸(例如1.7mXlm)的箔。在上述箔剛剛?cè)绱诵纬芍?，導電材料層通常是連續(xù)的并且不具有任何孔、通道或凹陷。因此，在剛剛聯(lián)接之后，導電材料層220典型地還未形成電路。
[0100]因此，必須在導電材料層220內(nèi)形成連接電路220c。連接電路220c可以借助于上述技術(shù)中的一種，例如光刻法、機械銑削、激光燒蝕、激光輪廓加工等形成。
[0101]由此，連接電路220c的形成完成了根據(jù)本發(fā)明的背接觸式背板的制造過程。[0102]根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，介電材料膜240可以在形成電路之后沉積在背接觸式背板200的面向光伏模塊的內(nèi)側(cè)的表面上。介電材料膜240于是沉積到形成在導電材料層220中的連接電路220c的電鍍表面上以及基板210的固定導電材料層220并且通過連接電路220c露出的表面部分上。關(guān)于介電材料膜240的特征和功能以及沉積方法的一些示例，請參照上面根據(jù)圖3提供的說明。
[0103]由此已經(jīng)形成了背接觸式背板，其中接觸電路220c由鋁形成，而不是由諸如銅等高成本的材料形成。通過如下的一系列的表面處理保證根據(jù)本發(fā)明的連接電路的性能:該表面處理包括等離子體蝕刻，然后沉積不經(jīng)受氧化并且有彈性的材料(例如銀)的薄膜。
[0104]因為可以使用輥-輥處理，所以制造根據(jù)本發(fā)明的背接觸式背板的制造是特別方便且性價比高的。
[0105]雖然已經(jīng)參照上述實施方式說明了本發(fā)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然可以在上述啟示下，在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)對本發(fā)明進行若干變形、變化和改進，而不偏離本發(fā)明的主旨和保護范圍。
[0106]除此以外，為了不過于混淆所述的發(fā)明，沒有說明那些被認為是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方面。因此，本發(fā)明不由上述實施方式限定，而是僅由所附的權(quán)利要求的保護范圍限定。
【權(quán)利要求】
1.一種包括背接觸式太陽能電池的光伏模塊用背接觸式背板，所述背接觸式背板包括: 基板(210),其具有暴露于所述光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與所述外表面相反并面向所述光伏模塊的內(nèi)側(cè)的內(nèi)表面， 導電材料層(220)，其包括鋁，所述導電材料層適于形成為連接至所述太陽能電池的電極的連接電路(220c)并且直接附接至所述基板(210)的所述內(nèi)表面，所述導電材料層(220)包括在所述導電材料層(220)的與面向所述基板(210)的表面相反的表面上形成的金屬保護膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的背接觸式背板，其特征在于，所述金屬保護膜包括銀或含銀的金屬合金。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的背接觸式背板，其特征在于，所述金屬保護膜具有在12nm至200nm范圍內(nèi)的厚度，優(yōu)選地，所述金屬保護膜具有在40nm至80nm范圍內(nèi)的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的背接觸式背板，其特征在于，所述基板(210)包括以下聚合物中的至少一種:聚氟乙烯(PVF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的背接觸式背板，其特征在于，所述基板(210)包括第一聚合物材料的第一絕緣 層(212)和第二聚合物材料的第二絕緣層(216)，其中所述第一絕緣層具有暴露于所述光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與該外表面相反的內(nèi)表面,所述第二絕緣層聯(lián)接至所述第一絕緣層(212)的該內(nèi)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的背接觸式背板，其特征在于，所述基板(210)包括: 第一聚合物材料制成的第一絕緣層(212)，所述第一絕緣層具有暴露于所述光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與該外表面相反的內(nèi)表面， 由不能透過水蒸氣的材料制成的中間層(214)，所述中間層聯(lián)接至所述第一絕緣層(212)的內(nèi)表面，所述中間層具有面向所述第一絕緣層(212)的下表面和與所述下表面相反的上表面， 第二聚合物材料制成的第二絕緣層(216)，所述第二絕緣層聯(lián)接至所述中間層(214)的上表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的背接觸式背板，其特征在于，所述背接觸式背板包括介電材料層(240 )，所述介電材料層具有面向所述導電材料層(220 )和所述基板(210)的下表面和與該下表面相反的上表面，所述介電材料層(240)沉積到所述基板(210)的內(nèi)表面和所述導電材料層(220)，所述介電材料層(240)適于選擇性地使在所述導電材料層(220)中形成的所述連接電路(220c)隔離，所述介電材料層(240)具有多個通孔(242)，各所述通孔(242 )均適于使所述導電材料層(220 )的預定部分露出。
8.一種用于制造包括背接觸式太陽能電池的光伏模塊用背接觸式背板的方法，所述方法包括如下步驟: 制造所述光伏模塊的基板(210)，所述基板(210)具有暴露于所述光伏模塊的空氣側(cè)的外表面和與所述外表面相反并朝向所述光伏模塊的內(nèi)側(cè)的內(nèi)表面； 制造導電材料層(220)，所述導電材料層包括鋁，所述導電材料層適于形成為連接至所述太陽能電池的電極的連接電路(220c)，所述制造所述導電材料層(220)的步驟包括在真空中對所述導電材料層(220)的第一表面進行等離子體蝕刻處理，在所述等離子體蝕刻處理之后將金屬保護膜沉積到所述導電材料層(220)的所述第一表面，所述導電材料層(220)的與所述第一表面相反的第二表面在所述制造所述導電材料層(220)的步驟期間暴露， 將所述導電材料層(220 )聯(lián)接至所述基板(210 )，所述聯(lián)接以如下方式進行:使所述導電材料層(220)的所述第二表面面向所述基板(210)的所述內(nèi)表面， 處理所述導電材料層(220)以形成連接至所述太陽能電池的電極的連接電路(220c)，所述處理所述導電材料層(220)的步驟在所述將所述導電材料層(220)聯(lián)接至所述基板(210)的步驟之后進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述制造所述基板(210)的步驟借助于輥-輥處理進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述制造所述導電材料層(220)的步驟借助于輥-輥處理進行。
11.根據(jù)權(quán)利要求8至10中的任一項所述的方法，其特征在于，所述將所述導電材料層(220)聯(lián)接至所述基板(210)的步驟借助于輥-輥處理進行。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中的任一項所述的方法，其特征在于，用于對所述導電材料層(220)的所述第一表面進行所述等離子體蝕刻處理的等離子體包括氫等離子體。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中的任一項所述的方法，其特征在于，沉積到所述導電材料層(220)的所述第一表面的所述金屬保護膜的材料包括銀或含銀的合金。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中的任一項所述的方法，其特征在于，所述金屬保護膜的所述沉積通過在真空中使用物理氣相沉積法(PVD )進行。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14中的任一項所述的方法，其特征在于，所述處理所述導電材料層(220)的步驟通過使用下列技術(shù)中的至少一種進行:機械銑削、光刻法、激光燒蝕、激光輪廓加工。
16.根據(jù)權(quán)利要求8至15中的任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在所述基板(210 )的所述內(nèi)表面上沉積介電材料層(240 )的步驟，沉積所述介電材料層(240 )的步驟在所述將所述導電材料層(220)聯(lián)接至所述基板(210)的步驟之后進行。
【文檔編號】B32B27/08GK103474494SQ201310222286
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月5日
【發(fā)明者】艾麗沙·班克尼, 路易吉·瑪哈斯, 布魯諾·布奇 申請人:愛博福歐有限公司