用于背接觸式光伏組件的集成背板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于背接觸式太陽能電池組件的集成背板和用這種集成背板制成的背接觸式太陽能電池組件。本發(fā)明也提供了用于制備此類集成背板和組裝此類集成背板的背接觸式太陽能電池組件的方法。將延伸了至少兩倍的背接觸式電池組件中的太陽能電池的長度的細長的導電線安裝在集成背板的某個層上。當背板用于背接觸式光伏組件時，集成背板的細長的導電線電連接至太陽能電池的背觸頭。
【專利說明】用于背接觸式光伏組件的集成背板
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及用于光伏電池和組件的背板和包封層，更具體地，本發(fā)明涉及用于制備具有集成導電電路的背板的方法、和用于制備具有集成到組件背面中的導電電路的背接觸式光伏組件的方法。
【背景技術】
[0002]光伏電池將輻射能諸如日光轉化為電能。實踐中，多個光伏電池串聯(lián)或并聯(lián)地電連接在一起并且在光伏組件或太陽能電池組件內受保護。
[0003]如圖1所示，光伏組件10包括透光基板12或頂板、前包封層14、活性光伏電池層
16、背包封層18和背板20。透光基板通常為玻璃或耐用透光聚合物膜。透明頂板(還已知為入射層)包含一種或多種透光片材或膜層。透光頂板可由玻璃或塑料片材諸如聚碳酸酯、丙烯酸類樹脂、聚丙烯酸酯、環(huán)狀聚烯烴諸如乙烯降冰片聚合物、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯、硅聚合物和共聚物、含氟聚合物等、以及它們的組合構成。前包封層14和背包封層18將光伏電池層16附著至頂板和背板，它們密封并保護光伏電池免受水分和空氣的影響，并且它們保護光伏電池不受物理損害。包封層14和18通常由熱塑性或熱固性樹脂構成，諸如乙烯-醋酸乙烯(EVA)共聚物。光伏電池層16由任何類型的將日光轉化為電流的光伏電池制成，諸如單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池、基于非晶硅的太陽能電池、二硒化銦(鎵)銅太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、半導體化合物太陽能電池、染料敏化太陽能電池等。背板20為組件10提供結構支撐，它使所述組件電絕緣，并且它有助于保護組件配線與其它元件免受包括熱、水蒸氣、氧氣和紫外線輻射的因素的影響。組件層在光伏組件的使用壽命內需要保持完整并且保持附著，所述使用壽命可延長數(shù)十年。
[0004]光伏電池在所述光伏電池的前面和背面上通常都具有電觸頭。然而，在光伏電池前受光面上的觸頭可導致至多10%的陰影損失。
[0005]在背接觸式光伏電池中，所有的電觸頭被移至光伏電池的背面。對于光伏電池背面上的正極電觸頭和負極電觸頭，都需要電路以在光伏電池背面上提供正極電觸頭和負極電觸頭的電連接。美國專利申請2011/0067751公開了具有圖案化電路的背板的背接觸式光伏組件，所述電路在太陽能電池組件層合期間連接至光伏電池上的背觸頭。電路由粘結至載體材料諸如聚酯膜或Kaptonl莫的金屬箔形成。載體材料可粘結至保護層諸如Tedlark含氟聚合物膜。所述箔是使用蝕刻抗蝕劑來圖案化的，根據(jù)柔性電路工業(yè)中所用的技術通過光刻或絲網(wǎng)印刷將所述抗蝕劑圖案化在所述箔上。光伏電池上的背觸頭由粘合劑導電膏附著至并電連接至所述箔電路。將金屬箔粘結至載體材料、使用蝕刻抗蝕劑(它們是通過光刻或絲網(wǎng)印刷圖案化的)來圖案化金屬箔、并且將載體材料附著至一個或多個保護性背板層，這些過程可能費用昂貴且非常耗時。
[0006]PCT公開W02011/011091公開了具有背板的背接觸式太陽能電池組件，所述背板具有圖案化的粘合劑層，所述粘合劑層具有多個置于其上的圖案化的導電帶以使所述組件的太陽能電池互連。太陽能電池之間放置并連接多個導電帶是耗時的并且難以做到一致。[0007]需要一種更有效的方法，所述方法用于制備用于背接觸式光伏電池的具有集成導電電路的背接觸式光伏組件并且用于制備背接觸式太陽能電池組件。

【發(fā)明內容】

[0008]本發(fā)明提供了一種用于背接觸式太陽能電池組件的集成背板。太陽能電池組件具有由至少四個太陽能電池構成的太陽能電池陣列，所述至少四個太陽能電池各自具有前受光表面、當所述前受光表面暴露于光時產(chǎn)生電流的活性層、和與所述前受光表面相對的后表面。后表面在其上具有正極電觸頭和負極電觸頭。
[0009]聚合物線安裝層具有相對的第一側面和第二側面。細長的導電線在聚合物線安裝層的縱向上附著至所述聚合物線安裝層的某個側面。導電線與聚合物線安裝層的縱向基本上對齊，并且它們沿它們的長度各自具有至少70平方密耳的橫截面積。導電線不彼此接觸，并且它們延伸至少兩倍的背接觸式太陽能電池組件的太陽能電池陣列的太陽能電池的長度。聚合物背板附接至所述聚合物線安裝層。
[0010]聚合物覆蓋層覆蓋導電線。聚合物覆蓋層具有多個開口，所述開口被布置為在所述聚合物線安裝層的縱向上延伸的多個列。聚合物覆蓋層中的開口列中的開口與所述多根導電線之一對齊并在其之上。聚合物覆蓋層中的開口列中的開口也與太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭對齊并在它們之上。所述太陽能電池的后表面上的正極電觸頭和負極電觸頭通過所述聚合物覆蓋層中的開口電連接至導電線。
[0011]在一個實施例中，導電線附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，并且背板附接在導電線和所述聚合物線安裝層的第一側面之上。聚合物線安裝層用作聚合物覆蓋層。聚合物線安裝層具有開口，所述開口被成形為在聚合物線安裝層的縱向上延伸的多個列。導電線和聚合物線安裝層中的所述多個開口列被布置成使得每列開口中的開口與所述多根導電線之一對齊并在其之上。聚合物線安裝層中的開口列中的開口也與太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭對齊并在它們之上。太陽能電池的后表面上的正極電觸頭和負極電觸頭通過聚合物線安裝層中的開口電連接至導電線。
[0012]在另一個實施例中，導電線附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，并且聚合物背板附著至聚合物線安裝層的第二側面。聚合物層間介電層用作聚合物覆蓋層。聚合物層間介電層具有相對的第一側面和第二側面。聚合物層間介電層具有開口，所述開口被布置為在所述聚合物層間介電層的縱向上延伸的多個列。層間介電層中的所述多個開口列被布置在附著至聚合物線安裝層的導電線之上，使得開口列中的開口與導電線之一對齊并在其之上。聚合物層間介電層附接至聚合物線安裝層的第一側面。集成背板和組件的該實施例的聚合物層間介電層中的開口也對齊在太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭之上，并且聚合物層間介電層附接至太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面。太陽能電池的后表面上的正極電觸頭和負極電觸頭通過集成背板的聚合物層間介電層中的開口電連接至導電線。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]【具體實施方式】將參照以下附圖來描述，所述附圖不是按比例繪制的，并且其中類似的數(shù)字是指類似的元件。[0014]圖1是常規(guī)太陽能電池組件的剖面圖。
[0015]圖2a和2b是背接觸式太陽能電池陣列的背面的示意性平面圖。
[0016]圖3a和3b為具有集成線電路的背板的示意圖。
[0017]圖4a為具有附著的導電線的線安裝層的平面圖，并且圖4b為導電線被選擇性地切割之后的線安裝層的相對面的平面圖。
[0018]圖5a為層間電介質(ILD)的平面圖，并且圖5b為所述ILD (其中已形成或切出了孔或開口)的平面圖。
[0019]圖6a_6d為剖面圖，它們示出了一種本發(fā)明所公開的用于形成背接觸式太陽能電池組件的方法，其中集成導電線連接至太陽能電池的背觸頭。
[0020]圖7a和7b為剖面圖，它們示出了一種本發(fā)明所公開的用于形成背接觸式太陽能電池組件的方法，其中集成導電線連接至太陽能電池的背觸頭。
[0021]圖8a和Sb為剖面圖，它們示出了一種本發(fā)明所公開的用于形成背接觸式太陽能電池組件的方法，其中集成導電線連接至太陽能電池的背觸頭。
[0022]圖9a_9c為剖面圖，它們示出了一種本發(fā)明所公開的用于形成背接觸式太陽能電池組件的方法，其中集成導電線連接至太陽能電池的背觸頭。
[0023]圖1Oa為聚合物線安裝層的平面圖，并且圖1Ob為線安裝層(其中已形成或切出了孔或開口)的平面圖。圖1Oc示出了將導電線施加至線安裝層，并且圖1Od示出了將聚合物層施加在導電線之上。
[0024]圖1la-1lf示出了用于形成背接觸式太陽能電池組件的方法的步驟，其中背接觸式太陽能電池的陣列通過導電線串聯(lián)地電連接，所述導電線集成到太陽能電池組件的背包封件和背板中。
【具體實施方式】
[0025]在美國法律允許的范圍內，本文提及的所有出版物、專利申請、專利、以及其它參考文獻均全文以引用方式并入本文。
[0026]本文的材料、方法和例子僅出于說明目的，并且本發(fā)明的范圍應僅通過權利要求來判斷。
[0027]定義
[0028]本文中使用以下定義來進一步定義和描述本公開。
[0029]如本文所用，術語“包含”、“包括”、“具有”或它們的任何其他變型均旨在涵蓋非排他性的包括。例如，包括要素列表的工藝、方法、制品或設備不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的或該工藝、方法、制品或設備所固有的其它要素。此外，除非有相反的明確說明，“或”是指包含性的“或”，而不是指排他性的“或”。例如，以下任何一個均表示滿足條件A或B:A是真的(或存在的)且B是假的(或不存在的)、A是假的(或不存在的)且B是真的(或存在的)、以及A和B都是真的(或存在的)。
[0030]如本文所用，術語“一個(種)”包括“至少一個(種)”和“一個或多于一個(一種或多于一種)”的概念。
[0031]除非另外指明，所有百分比、份數(shù)、比率等均按重量計。
[0032]當術語“約”用于描述值或范圍的端點時，本公開內容應理解為包括具體的值或所涉及的端點。
[0033]如本文所用，術語“片材”、“層”和“膜”廣義地互換使用?！绊敯濉笔枪夥M件面向光源的一面上的片材、層或膜，并且還可描述為入射層。由于其位置的原因，通常期望頂板對入射光具有高透射率。“背板”是光伏組件背離光源的一面上的片材、層或膜，并且一般來講是不透明的。在一些情況下，可能期望裝置(例如雙面裝置)的兩個面均接收光，在這種情況下組件在裝置的兩個面上均可具有透明層。
[0034]“包封”層用來包住易碎的產(chǎn)生電壓的光敏層從而保護其免受環(huán)境或物理損害并將其保持在光伏組件中的適當位置。包封層可定位在太陽能電池層和入射層之間，在太陽能電池層和背襯層之間，或它們二者。適用于這些包封層的聚合物材料通常具有多種特性的組合，這些特性包括諸如高透射率、高抗沖擊性、高耐穿透性、高防潮性、良好的耐紫外光(UV)性、良好的長期熱穩(wěn)定性、對頂板、背板和其它剛性聚合物片材以及電池表面足夠的粘合強度，以及良好的長期耐候性。
[0035]如本文所用，術語“光敏的”和“光伏的”可互換使用并且是指將輻射能(例如光)轉化成電能的性能。
[0036]如本文所用，術語“光伏電池”或“光敏電池”或“太陽能電池”是指將輻射能(例如光)轉化成電信號的電子裝置。光伏電池包含能夠吸收輻射能并將其轉化為電能的光敏材料層，所述光敏材料層可為有機半導體材料或無機半導體材料。本文所用術語“光伏電池”或“光敏電池”或“太陽能電池”包括具有任何類型光敏層的光伏電池，所述光伏電池包括結晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、微晶硅太陽能電池和基于非晶硅的太陽能電池，二硒化銦(鎵)銅太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、半導體化合物太陽能電池、染料敏化太陽能電池等。
[0037]如本文所用，術語“光伏組件”或“太陽能電池組件”(還簡稱為“組件”)是指具有至少一個光伏電池的電子裝置，所述光伏電池在一面由透光頂板保護，并且在相對面由電絕緣的保護性背板保護。
[0038]本文公開了用于背接觸式太陽能電池組件的集成背板以及形成此類集成背板的方法。本發(fā)明也公開了具有集成導電線電路的背接觸式太陽能電池組件和用于形成此類具有集成電路的背接觸式太陽能電池組件的方法。
[0039]背接觸式太陽能電池的陣列示出于圖2a和2b中。所公開的集成背板用于保護并電連接如圖2a和2b所示的背接觸式太陽能電池陣列以及其它類型的背接觸式太陽能電池的陣列。太陽能電池陣列21包括多個太陽能電池22，諸如單晶硅太陽能電池。每個太陽能電池22的正面(未示出)附著至包封層24，所述包封層附著至或優(yōu)選地將附著至太陽能電池組件的透明頂板(未示出)。具有十二個太陽能電池22陣列的太陽能電池組件示于圖2a和2b中，但所公開的集成背板還可在具有四至多于100個的太陽能電池的太陽能電池陣列中用作背接觸式太陽能電池組件的背板。
[0040]太陽能電池22中的每一個具有在太陽能電池背面上的多個正極觸頭和負極觸頭。太陽能電池背面上的觸頭通常由易于形成電觸頭的金屬制成，諸如銀或鉬觸頭片。觸頭通常由導電膏形成，所述導電膏包含有機介質、玻璃料和銀粒子、以及任選的無機添加劑，所述無機添加劑在高溫下焙燒以形成金屬觸頭片。圖2a和2b所示太陽能電池各自具有由四個負觸頭構成的列和由四個正觸頭構成的列，但預期太陽能電池可具有多個負觸頭列和正觸頭列，并且每個列可具有二至多于二十個觸頭。在圖2a所示的太陽能電池陣列中，每個電池的觸頭以同樣方式布置。當背板用于并聯(lián)地連接電池時，所公開的集成背板采用圖2a所示的布置方式。作為另外一種選擇，陣列中的每一列太陽能電池可布置成使得每一列中的電池交替地翻轉180度，如圖2b所示。當背板用來串聯(lián)地連接太陽能電池時，圖2b所示的太陽能電池陣列23與本發(fā)明所公開的集成背板一起使用，如下文將更加詳細描述。
[0041]圖3a示出了本發(fā)明所公開的集成背板的一個實施例。圖3a所示的背板30為由四個層制成的層合體，但預期背板可由更少或更多的層制成。圖3a的背板具有外層32和內層34和36。例如，外層32優(yōu)選地由耐用的、耐候性且電絕緣的聚合物材料制成。層34可為粘合劑層諸如環(huán)氧樹脂或聚合物粘合劑。層36可為用于其它性能諸如撕裂強度、低伸長率或濕氣屏障的另一種聚合物層。當結合到光伏組件中時，外層32具有可暴露于環(huán)境的暴露表面。
[0042]背板層可由聚合物材料，任選地與其它材料結合的聚合物材料構成。聚合物層可包含聚合物膜、片材或層合體。聚合物層可例如由膜構成，所述膜由下列中的一種或多種構成:聚酯、含氟聚合物、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、環(huán)狀聚烯烴、丙烯酸酯聚合物諸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯酸酯共聚物、丙烯腈-苯乙烯共聚物、聚(萘二甲酸乙二醇酯)、聚醚砜、聚砜、聚酰胺、環(huán)氧樹脂、玻璃纖維增強聚合物、碳纖維增強聚合物、丙烯酸、乙酸纖維素、氯乙烯、聚偏1，1-二氯乙烯、偏二氯乙烯等。背板層合體的各層可通過各層之間的粘合劑或通過結合到層合體各層中的一個或多個中的粘合劑彼此附著。聚酯膜和含氟聚合物的層合體適用于背板層。合適的聚酯包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚對苯二甲酸亞丙基酯、聚對苯二甲酸丁二醇酯、聚對苯二甲酸己二醇酯、聚乙烯鄰苯二甲酸酯、聚三亞甲基鄰苯二甲酸酯、聚丁烯鄰苯二甲酸酯、聚鄰苯二甲酸己二醇酯或以上物質中兩種或更多種的共聚物或共混物。合適的含氟聚合物包括聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯以及它們的組合。
[0043]粘合劑層可包含本領域已知的任何常規(guī)粘合劑。聚氨酯、環(huán)氧樹脂、和乙烯共聚物粘合劑可例如用來附著背板的聚合物膜層。對于粘合劑層的厚度不存在具體限制，只要粘合強度和耐久性能夠滿足背板性能要求即可。在一個實施例中，粘合劑層的厚度在1-30微米，優(yōu)選地5-25微米，并且更優(yōu)選地8-18微米的范圍內。對于背板的厚度或對于背板的所述各種聚合物膜層不存在具體限制。厚度根據(jù)具體的應用改變。在一個優(yōu)選的實施例中，聚合物基板包含PVF外暴露層，所述外暴露層具有在20-50 μ m范圍內的厚度，其使用擠出的乙烯共聚物熱塑性粘合劑附著至厚度為50-300 μ m的PET膜。
[0044]可向背板的聚合物層添加各種已知的添加劑以滿足各種不同的要求。合適的添加劑可包括例如光穩(wěn)定劑、紫外線穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、抗水解劑、反光劑、顏料、二氧化鈦、染料和增滑劑。
[0045]聚合物基板的聚合物膜可包含一個或多個非聚合層或涂層諸如金屬、金屬氧化物或非金屬氧化物表面涂層。此類非聚合層或涂層有助于減少濕氣透過背板結構。聚合物膜中的一個或多個上的優(yōu)選的金屬氧化物層或非金屬氧化物層的厚度通常介于50A和
4000人之間，并且更典型地介于IOOA和IOOOA之間。
[0046]線安裝層諸如包封材料層或聚合物粘合劑設置在背板層36上。線安裝層38優(yōu)選地為包封材料，諸如聚合物粘合劑，其能夠將線40和42保持在適當位置并將它們附接至背板30的其它層。在圖3a所示的實施例中，線40附著至所述表面或部分地嵌置在線安裝層中，其中線40和42的某個表面是暴露的。線42在其中線40和42路徑交叉的位置更深地嵌置在線安裝層中。當太陽能電池并聯(lián)地連接時，線40連接至一種極性的太陽能電池背觸頭，并且線42連接至相對極性的太陽能電池背觸頭。線40和42可嵌置在線安裝層38的表面下面，在這種情況下，線安裝層38將在其中線40和42與太陽能電池背觸頭電接觸的點具有形成于其中的孔。此類孔可例如通過壓印或模切來形成。
[0047]本發(fā)明所公開的集成背板的一個可供選擇的實施例示出于圖3b中。在集成背板31中，多個線以大致平行的排列附著或部分地嵌置在線安裝層38中。如果集成背板用來連接類似地安裝的太陽能電池比如圖2a所示的那些，則每組線40和42分別連接至一列太陽能電池觸頭的負觸頭和正觸頭從而并聯(lián)地電連接該列電池。如果集成背板用來串聯(lián)地連接太陽能電池，則一列電池中的每隔一個電池可如圖2b所示被旋轉180度，并且線40和42可被選擇性地切割以將鄰近電池串聯(lián)地連接成一列太陽能電池，如下文將更加詳細描述。
[0048]線安裝層38優(yōu)選地包含包封材料，諸如熱塑性或熱固性材料。線安裝層38優(yōu)選地具有足夠的厚度以自支撐并支撐安裝在線安裝層上的線。例如，線安裝層通常具有在I密耳至25密耳范圍內，并且更優(yōu)選地在4密耳至18密耳范圍內的厚度。線安裝層可包含多于一個聚合物材料層，其中每個層可包含相同的材料或不同于其它層的材料。線安裝層可由具有粘合性能的聚合物構成，或可將粘合劑涂層施加至線安裝層的表面。
[0049]適用于線安裝層38的聚合物材料可包括乙烯甲基丙烯酸和乙烯丙烯酸、從它們衍生的離聚物、或它們的組合。此類線安裝層也可為膜或片材，所述膜或片材包括聚(乙烯醇縮丁醛)(PVB)、離聚物、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、聚(乙烯醇縮醛)、聚氨酯(PU)、聚烯烴諸如線性低密度聚乙烯、聚烯烴嵌段彈性體、乙烯丙烯酸酯共聚物，諸如乙烯-丙烯酸甲酯共聚物和乙烯-丙烯酸丁酯共聚物、有機硅彈性體和環(huán)氧樹脂。如本文所用，術語“離聚物，，是指含有來源于乙烯/丙烯酸或甲基丙烯酸共聚物的共價鍵和離子鍵二者的熱塑性樹月旨。在一些實施例中，可使用由乙烯-甲基丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物與無機堿發(fā)生部分中和而形成的單體，其中所述無機堿具有元素周期表中I族、II族或III族的元素的陽離子，值得注意的是可使用鈉、鋅、鋁、鋰、鎂和鋇。術語離聚物和由此確認的樹脂是本領域熟知的，如見于Richard W.Rees 的“ 1nic Bonding In Thermoplastic Resins”, DuPontInnovation, 1971, 2(2), pp.1-4 ；和 Richard ff.Rees 的“Physical30Properties AndStructural Features Of Surlyn 1nomer Resins，，，Polyelectrolytes，1976,Cj 177-197。其它合適的離聚物在歐洲專利EP1781735中有進一步描述，所述專利以引用方式并入本文。
[0050]可用于線安裝層的優(yōu)選的乙烯共聚物更詳細地公開于PCT專利公布W02011/044417中，其以引用方式并入本文。此類乙烯共聚物由乙烯和一種或多種單體構成，所述單體選自C1-4丙烯酸烷基酯、C1-4甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯、馬來酸酐以及乙烯與共聚單體的共聚單元，所述共聚單體選自C4-C8不飽和酸酐、具有至少兩個羧酸基團的C4-C8不飽和酸的單酯、具有至少兩個羧酸基團的C4-C8不飽和酸的二酯、以及此類共聚物的混合物，其中所述乙烯共聚物中的乙烯含量優(yōu)選地占60重量％至90重量％。優(yōu)選的乙烯共聚物粘合劑層包含乙烯和另一種α-烯烴的共聚物。共聚物中乙烯的含量按乙烯共聚物的重量計占60-90重量％，優(yōu)選地占65-88重量％，并且理想地占70-85重量％。其它一種或多種共聚單體優(yōu)選地構成10-40重量％，優(yōu)選地占12-35重量％，并且理想地占15-30重量％的乙烯共聚物。乙烯共聚物線安裝層優(yōu)選地由至少70重量％的乙烯共聚物構成。為了獲得所期望的特性，乙烯共聚物以線安裝層的重量計可與至多30重量％的其它熱塑性聚合物共混，所述熱塑性聚合物諸如聚烯烴，例如線性低密度聚乙烯。乙烯共聚物可商購獲得，并且可例如按商品名1^1兄丨'1<:)購自DuPont。
[0051]線安裝層還可包含本領域已知的任何添加劑或填料。此類示例性添加劑包括但不限于增塑劑、加工助劑、助流添加劑、潤滑劑、顏料、二氧化鈦、碳酸鈣、染料、阻燃劑、抗沖改性劑、提高結晶度的成核劑、抗粘連劑(諸如二氧化硅)、熱穩(wěn)定劑、受阻胺光穩(wěn)定劑(HALS)、紫外線吸收劑、紫外線穩(wěn)定劑、抗水解劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、粘合劑、底漆、增強劑(諸如玻璃纖維)等。對導線安裝層中添加劑和填料的含量不存在具體限制，只要添加劑對所述層的粘合性能或穩(wěn)定性不產(chǎn)生不利的影響。
[0052]聚合物線安裝層38示出于圖4a中。基本上平行的成對導電線42和44示出于線安裝層上。圖4a示出了三對線42和44，但預期可使用更多或更少的線對，這取決于集成背板施用其中的太陽能電池陣列中太陽能電池的列數(shù)，并且取決于每個太陽能電池上背觸頭的列數(shù)。還預期線和線對的間隔將取決于集成背板施用其中的所述陣列中太陽能電池的列的間隔，并且取決于每個太陽能電池上背觸頭列的布置和間隔。線安裝層呈細長條的形式，所述條覆蓋太陽能電池陣列中的至少一列太陽能電池，并且優(yōu)選地覆蓋太陽能電池陣列中的多列太陽能電池，或可覆蓋太陽能電池陣列中的所有太陽能電池的列。
[0053]線42和44優(yōu)選地為導電金屬線。金屬線優(yōu)選地由金屬構成，所述金屬選自銅、鎳、錫、銀、鋁、銦、鉛、以及它們的組合。在一個實施例中，金屬導線涂覆有錫、鎳或焊料和/或焊劑。如果線涂覆有焊料且任選地涂覆有助熔劑，則線能夠更容易地焊接至太陽能電池的背觸頭，如下文所更詳細的描述。例如，鋁線可涂覆有能夠容易地使用常規(guī)方法焊接的鋁/銀合金。如果線涂覆有焊料諸如某種合金，則焊料可沿它們的全長涂覆在線上或僅涂覆在將與太陽能電池背觸頭接觸的線的部分上以便減小所用的涂覆材料量。當導電線定位在太陽能電池陣列的背面之上時，導電線可涂覆有電絕緣材料諸如塑性護套從而幫助預防太陽能電池短路。如果導電線涂覆有 絕緣材料，則所述絕緣材料可被成形為具有斷裂處，在所述斷裂處線暴露以有利于線與太陽能電池的背觸頭的電連接。作為另外一種選擇，可選擇所述絕緣材料，使得當線被焊接或被焊接至太陽能電池上的背觸頭時其將熔融或燒毀。導電線沿它們的長度各自具有至少70平方密耳的橫截面積，并且更優(yōu)選地沿它們的長度具有至少200平方密耳的橫截面積，并且更優(yōu)選地沿它們的長度具有500至1200平方密耳的橫截面積。所述線橫截面提供組件效率和可制造性所期望的強度、載流能力、低體電阻率、和線處理性能。導電線可具有任何橫截面形狀，但已發(fā)現(xiàn)具有如下寬度和厚度的帶形線尤其適用于集成背板，其中線寬度比線厚度大至少三倍，并且更優(yōu)選地其中線寬度為線厚度的3至15倍，因為當集成背板形成并施用于背接觸式太陽能電池的陣列時，較寬的線使線與太陽能電池的背觸頭對齊更容易。
[0054]線安裝層38應當足夠長以覆蓋多個太陽能電池，并且優(yōu)選地足夠長以覆蓋施加了集成背板的太陽能電池陣列中一列太陽能電池中的所有太陽能電池，并且甚至可足夠長以覆蓋多個太陽能電池陣列中的多列太陽能電池，例如其中以連續(xù)的卷繞法將線施加到長條的線安裝層。典型的結晶硅太陽能電池具有約12至15cm乘12至15cm的尺寸，并且當組裝到組件中時它們彼此間隔開約0.2至0.6cm。大至I至2平方米的組件是已知的。因此，線和線安裝層具有至少24cm，并且更優(yōu)選地至少50cm的典型長度，并且對于此類長度的組件它們可長達180cm。
[0055]可將線安裝層和導電線連續(xù)地饋送到加熱的輥隙中，其中通過在輥隙處加熱線安裝層使線接觸并附著至線安裝層從而使其發(fā)粘。作為另外一種選擇，線安裝層可為擠出的，其中在擠出過程中將線饋送到線安裝層中。在另一個實施例中，可在批量層合壓機中加熱并壓制線和線安裝層以部分地或完全將線嵌入到線安裝層中。可在加熱的輥隙處向線施加壓力，從而部分地或完全將導電線嵌入到線安裝層中。優(yōu)選地，在線部分地或完全嵌置在線安裝材料中之后，線的某個表面在線安裝層的表面上保持暴露，使得仍然有可能將線電連接至背式太陽能電池陣列的背觸頭。
[0056]如果所述陣列的太陽能電池將并聯(lián)地連接，則可如圖4a所示使用全長線，并且隨后將它們連接至一列太陽能電池，與圖2a所示的太陽能電池列之一相似。如果所述陣列的太陽能電池將串聯(lián)地連接，則如圖4b所示在選定點45切割線并將它們連接至一列太陽能電池，其中交替的電池已翻轉180度，與圖2b所示的太陽能電池列之一相似，并且如下文將更加詳細描述。對線的切割可通過多種方法來進行，包括機械模切、轉動模切、機械鉆孔或激光燒蝕。也可在選定位置對線或線連同下面的線安裝層進行沖切。
[0057]為了防止太陽能電池發(fā)生電短路，可能需要在導電線和背接觸式太陽能電池陣列的太陽能電池的背面之間施加電絕緣介電材料。提供介電層以保持足夠的導電線和太陽能電池背面之間的電分離。介電層(稱為層間電介質(ILD))可作為片材施加在所有線和線安裝層上，或作為介電材料條只施加在導電線之上。有必要在ILD中在例如ILD模切或沖切的部分形成開口，所述開口在背觸頭之上對齊，并且通過所述開口背觸頭電連接至導電線。作為另外一種選擇，可通過絲網(wǎng)印刷來施加所述ILD。所述印刷可對電池或線安裝層和線進行，并且可覆蓋線安裝層和太陽能電池陣列之間的整個區(qū)域，或只覆蓋其中存在線的選定區(qū)域。如果要印刷所述ILD，則可僅在其中需要防止線接觸太陽能電池的背面的區(qū)域中印刷它。所述ILD可施加到線和線安裝層，或其可在導電線和線安裝層施加到太陽能電池陣列的背面上之前施加到太陽能電池的背面。作為另外一種選擇，所述ILD可作為條施加到線安裝層上的線之上，或作為條施加到太陽能電池的背面的部分之上，導電線將定位在所述部分之上。ILD的厚度將部分取決于構成ILD的材料的絕緣性能，但優(yōu)選的聚合物ILD具有在5至500微米、并且更優(yōu)選地10至300微米、并且最優(yōu)選地25至200微米范圍內的厚度。如果導電線具有完全絕緣的涂層或護套，則有可能省略集成背板的導電線和背接觸式太陽能電池的背面之間的所述ILD，所述集成背板施加到所述背面。
[0058]一種ILD層示出于圖5a中。所述ILD呈片材形式，所述片材覆蓋太陽能電池陣列中的至少一列太陽能電池，并且優(yōu)選地覆蓋太陽能電池陣列中的多列太陽能電池，或更優(yōu)選地覆蓋太陽能電池陣列中的所有列太陽能電池。片材50優(yōu)選地由絕緣材料諸如熱塑性或熱固性聚合物構成，并且優(yōu)選地由包含如上所述的線安裝層38的材料中的一種或多種構成。例如，ILD可為絕緣聚合物膜，諸如聚酯、聚乙烯或聚丙烯膜。在一個實施例中，ILD由經(jīng)粘合劑涂覆或層合的PET聚合物膜或者諸如EVA膜的包封層構成。優(yōu)選地，所述ILD由可模切或沖切或可被成形為其中具有開口的材料構成。所述ILD可在所述ILD的側面上涂覆有粘合劑，諸如壓敏粘合劑；取決于裝配順序，所述側面將在初始時接觸導電線和線安裝層或將在初始時接觸太陽能電池的背面。ILD上合適的粘合劑涂層包含壓敏粘合劑、熱塑性或熱固性粘合劑，諸如上述討論的乙烯共聚物，或丙烯酸類樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯醇縮丁醛、聚氨酯、或硅氧烷粘合劑。如圖5b所示，開口 52形成于所述ILD中。當所述ILD定位在集成背板的導電線和太陽能電池陣列的背面之間時，這些開口將對應于太陽能電池背觸頭的排列。優(yōu)選地，通過沖切或模切所述ILD來形成這些開口 ；但作為另外一種選擇，所述ILD可被成形為具有開口。
[0059]圖6a_6d以橫截面示出了一種用于制備具有集成背板的背接觸式太陽能電池組件的方法的步驟。如圖6a所示，提供了由玻璃或聚合物諸如耐用含氟聚合物制成的透明頂板54。透明頂板通常具有的厚度對于玻璃頂板為2mm至4mm,或對于聚合物頂板為50微米至250微米。前包封層56可施用于頂板54之上。所述包封材料可由上文關于線安裝層38所述的任何包封材料或粘合劑材料構成。前包封層通常具有200至500微米的厚度。光敏太陽能電池58諸如晶硅太陽能電池設置在包封層56上。太陽能電池所有電觸頭都位于太陽能電池的背面之上。最熟知類型的背接觸式太陽能電池為金屬電極繞通式(MWT)、金屬繞邊式(MWA)、發(fā)射極電極繞通式(EWT)、發(fā)射極繞邊式(EWA)、以及交指背接觸式(IBC)。太陽能電池的前受光面(面向未示出的透明頂板)上的電導體通過太陽能電池中的通路(未示出)連接至背面導電片60，而背面導電層(未示出)電連接至背面觸頭片61。背觸頭片通常為在太陽能電池上的銀片，所述銀片由在有機載體介質中焙燒銀粒子導電膏和玻璃料而形成。
[0060]在觸頭片60和61上各自提供焊料或聚合物導電粘合劑的一小部分。焊料或導電粘合劑的這些部分作為球62示出于圖6a中。所述焊料可為常規(guī)焊料，諸如60/40錫鉛、60/38/2錫鉛銀、其它已知的焊料合金、或低熔點焊料，諸如包含銦的低熔點焊料，其在約1600C時熔化。導電粘合劑可為任何已知的導電粘合劑，諸如由導電金屬顆粒諸如銀、鎳構成的粘合劑、導電金屬涂覆的顆粒或懸浮在環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂、乙烯醇縮丁醛、硅氧烷或聚氨酯中的導電性碳。優(yōu)選的導電粘合劑為常用于電子連接的各向異性或Z-軸導電粘合劑。
[0061]圖6b示出了將ILD50(類似于關于圖5b所示和所述的層)施加到太陽能電池陣列的背面之上。圖6b也示出了將導電帶形線42和44施加到太陽能電池58的背觸頭60和61之上。導電線42和44設置在如上所述的線安裝層38上。圖6b所示的線安裝層38在所述表面中具有孔53，所述孔在其中導電線要連接至太陽能電池的背觸頭的區(qū)域中被形成、切割或沖切在線安裝層中。如圖6c所示，焊接設備64的加熱銷65被布置成通過線安裝層38中的孔施加到導電線。加熱銷65可呈彈簧加載的“釘床”排列從而能夠同時接觸導電線上的眾多點。銷65加熱背觸頭之上的線的部分，并且能夠將線壓制成與焊料或粘合劑聚合物的球62接合。當將線焊接至背觸頭時，銷65將太陽能電池的背觸頭之上的線的部分加熱至在約150至700°C，并且更典型地400至600°C的范圍內的溫度。在較低溫度諸如160°C下熔化的焊料適用于本發(fā)明所公開的方法。
[0062]如圖6d所示，將背板31施加到線安裝層之上，并且使整個疊堆經(jīng)受加熱層合，例如在加熱的真空壓機中進行。背板31可為單層或多層的保護性背板，諸如具有上文關于圖3a和3b所述的層32，34和36的背板。如果線安裝層38和所述ILD50均由包封材料諸如EVA構成，則層合方法導致在太陽能電池58的背面和背板31之間形成聯(lián)合的包封層59，所述包封層包封導電線42和44。
[0063]當使用導電粘合劑來將導電線附接并電連接至太陽能電池的背觸頭時，可用如上關于焊接所述的加熱銷65將導電粘合劑加熱至其軟化溫度以上。更優(yōu)選地，導電粘合劑可被選擇成具有接近如下溫度的軟化溫度，所述溫度必須施用到線安裝層和任何附加包封層上以便熔化并固化所述包封材料并導致粘合劑聚合物在太陽能電池組件的熱層合期間電連接并粘結太陽能電池背觸頭和導電線。在這種可供選擇的實施例中，如果導電粘合劑62在層合期間軟化，則線安裝層38沒有必要在其中具有加熱銷所能夠穿過的孔。然而，當導電線不是在對太陽能電池組件進行加熱層合之前粘結至太陽能電池背觸頭時，在層合太陽能電池組件期間可能需要使用其它方法來將導電線42和44保持在適當位置。這可通過以如下方式使線安裝層38更具剛性來實現(xiàn):在導電線施加到安裝層之后且在太陽能電池組件層合步驟之前固化線安裝層。對線安裝層的固化通過如下方式來進行:將線安裝層加熱至高于其在120至160°C范圍內的交聯(lián)溫度的溫度并持續(xù)5至60分鐘的指定時間。如圖7a所示，在施加保護性背板31之前，可將包封材料或合適的粘合劑的附加層66施加到固化的線安裝層38之上。當該組件被層合以形成圖7b所示的組件時，可由所述ILD50、預固化的線安裝層38和圖7a所示的附加包封層66形成聯(lián)合的背包封件59。
[0064]圖8a和Sb示出了一種用于將導電線保持在太陽能電池背觸頭之上的適當位置的可供選擇的方法，其中導電粘合劑62用來粘結并電連接太陽能電池背觸頭和導電線。導電粘合劑62被選擇成具有足夠地低于所述包封件的熔融和固化溫度的固化溫度，使得導電粘合劑能夠在導電線被施加到太陽能電池背觸頭上之后但在太陽能電池組件被層合之前被固化。例如，導電粘合劑可被選擇成具有從室溫至約100°C的固化溫度，并且使得導電粘合劑能夠熔化并固化，從而在總體組件被層合之前將導電線42和44分別牢固地附接至背觸頭60和61。隨后，在約100至180°C的更高溫度下層合并固化該組件，在此期間所述ILD50和線安裝層38 (如圖8a所示)在太陽能電池58和背板31 (如圖8b所示)之間被成形為固化的聯(lián)合背包封層59。在組件的層合期間，導電線被保持在適當位置并且通過預固化的導電粘合劑與太陽能電池背觸頭接觸。
[0065]圖9a - 9c示出了一種用于將導電線連接至太陽能電池的背觸頭的可供選擇的方法。如圖9a所示，導電線42涂覆有焊料和/或助熔劑材料43，如上文所更加詳細描述。導電線42附著至如上所述的線安裝層38，所述線安裝層在其中導電線要連接至太陽能電池的背觸頭的區(qū)域上具有切割或形成于線安裝層中的開口 53。圖9a所示的線42具有沿其全長施加的焊料和/或助熔劑涂層，但預期該線可具有僅施加在該線的如下部分上的涂層，所述部分將與太陽能電池的背觸頭(導電線施加到所述背觸頭)對齊。ILD50諸如由聚合物包封材料諸如EVA構成的ILD被成形為具有孔52，所述孔對應于太陽能電池背觸頭并被放置到太陽能電池的背面之上。沒有焊料或導電粘合劑材料被施加到太陽能電池背觸頭。如圖9b所示，加熱設備64的加熱指63壓制并加熱線從而將導電線42焊接至太陽能電池的背觸頭。在將導電線焊接至太陽能電池的背觸頭之后，將保護性背板31施加在與導電線相對的線安裝層38的側面上，并且層合總體組件以形成圖9c所示的太陽能電池組件。如果ILD50由包封材料構成，則由ILD50和線安裝層38形成固化的包封層59 (示出于圖9c中)。包封層59將保護性背板31附著至太陽能電池的背面并且包封導電線。該方法可用來將所有導電線42和44連接至太陽能電池的背觸頭。[0066]在一個可供選擇的實施例中，所述ILD可用作線安裝層并用作太陽能電池的背面和導電線之間的ILD。如圖1Oa所示，提供了線安裝層70。線安裝層可由上文關于圖4a的線安裝層38所述的任何聚合物包封材料或粘合劑材料構成。如圖1Ob所示，孔72在如下位置被沖切、模切或形成于層70中，當線安裝層被放置在太陽能電池的背面上時，所述位置對應于其中線安裝層將被定位在太陽能電池的背觸頭之上的位置。如圖1Oc所示，導電線42和44在成列的孔72之上附著至線安裝層。導電線附著至或嵌置在線安裝層的表面中，如上所述。如果導電線將用來并聯(lián)地連接太陽能電池，則使用連續(xù)的導電線，如圖1Oc所示。如果太陽能電池要串聯(lián)地連接，則選擇性地切割導電線。對線的切割可通過多種方法來進行，包括機械模切、轉動模切、機械鉆孔或激光燒蝕。
[0067]在一個實施例中，線安裝層70粘結至保護性背板諸如圖3a所示的由層32，34和36形成的層合體背板。如果背板具有外部含氟聚合物層和內部聚酯層，則線安裝層70用導電線42和44附著至聚酯層，所述導電線夾置在聚酯層和線安裝層之間。
[0068]在一個圖1Od所示的可供選擇的實施例中，將附加線覆蓋層71施加到導電線和線安裝層70之上，所述附加線覆蓋層由與線安裝層70中所用的相同或類似的材料構成。線安裝層70、導電線42和44、和線覆蓋層71可被饋送到加熱壓機或形成于加熱的輥之間的輥隙中，以便產(chǎn)生包含圖1Od所示背板子結構的線。該子結構可按多種方式用于背接觸式太陽能電池組件的生產(chǎn)。圖1Od的子結構可通過熱層合或粘合層合附著至保護性背板，其中線覆蓋層71的暴露的表面附著至保護性背板諸如關于圖3a的背板所述的聚酯層36的內部表面。該集成背板隨后可被層合至太陽能電池的背面，其中線安裝層70將以如下方式直接或間接地附著至太陽能電池的背面，所述方式使得孔或開口 72定位在太陽能電池的背觸頭之上。在將線安裝層定位在太陽能電池的背面上之前，可將導電粘合劑施加在孔或開口 72中的每個中，使得在組件的層合期間，導電粘合劑將使太陽能電池的背觸頭粘結并電連接至導電線。作為另外一種選擇，圖1Od所示的子結構(具有施加在孔或開口 72中的導電粘合劑)可用接觸太陽能電池的背面上的背觸頭的線安裝層70的孔中的導電粘合劑施加到太陽能電池陣列的背面。保護性背板諸如關于圖3a所述的含氟聚合物/聚酯層合體隨后可通過熱層合或粘合層合附著至線覆蓋層71。
[0069]圖1la-1lf示出了一種用于形成背接觸式太陽能電池組件的方法，所述組件具有通過集成背板串聯(lián)地連接的太陽能電池。根據(jù)該方法，提供了前包封層74，如圖1la所示。前包封層可由上文關于圖4的線安裝層38所述的包封材料或粘合劑片材材料之一構成。前包封層可為獨立的自支撐片材，其能夠在其正面上附著至透明頂板(未示出)諸如玻璃或聚合物頂板，或其可為已經(jīng)附著在透明頂板上的片材、涂層或層。如圖1lb所示，將一陣列的背接觸式太陽能電池76和78放置在與包封層的頂板側面相對的包封層74的表面上。太陽能電池76和78被放置成使它們的前受光面背離前包封層74。太陽能電池中的每個均具有成列的正極背觸頭和負極背觸頭，其中在圖1lb中負觸頭由較淡的圓79表示，并且正觸頭由較暗的圓80表示。在電池76中，在每對背觸頭中，正觸頭80位于負觸頭79的右邊。電池78被旋轉180度，使得在每對背觸頭中，負觸頭79位于正觸頭80之一的右邊。在太陽能電池陣列的豎直方向和水平方向上，電池76與電池78交替存在。預期在其它實施例中，在太陽能電池上可存在更多的正觸頭或更多的負觸頭，或可存在更多或更少的正背觸頭列或負背觸頭列。盡管圖1lb示出了位于太陽能電池陣列的左上角的電池76，但預期這些電池可被布置成其中電池78位于左上角并且電池76被布置成位于左上角的電池78的下面并與其相鄰。盡管太陽能電池布置76和78被示出為是在所述陣列的豎直方向和水平方向上均為交替的，但也預期在串聯(lián)連接的太陽能電池的陣列中電池布置76和78可僅在豎直方向上交替存在。
[0070]在圖1lc中，將ILD82放置在太陽能電池陣列的背面之上。所述ILD可由上文關于圖6b所示ILD50所述的任何材料構成。所述ILD82優(yōu)選地具有約I至10密耳的厚度。孔84在其中將定位太陽能電池陣列的背觸頭的位置上被預成形、預切割或沖切在所述ILD82中。在圖1ld中，所述ILD82中的孔或開口被示出為填充有導電粘合劑小塊85，所述小塊可絲網(wǎng)印刷在所述ILD82的孔84中，或作為另外一種選擇，可通過注射器或其它施加方法來施加。
[0071]在圖1Ie中，設置了具有縱向延伸的線42和44 (類似于關于圖4b所示和所述的線子結構)的一個或多個線安裝層條86并施加在介電夾層82之上。線42和44設置在太陽能電池上的各組正背觸頭和負背觸頭之上。線安裝層條86的側面(線暴露在其上)定位成使得導電線42和44接觸所述ILD82的孔中的導電粘合劑小塊85。在一個實施例中，與其上安裝了線的側面相對的線安裝層條的側面已經(jīng)附著至保護性背板或背板層合體層比如層32，34和36，如關于圖3a和3b所示和所述。預期組件所需的所有導電線42和44均可附著至單一線安裝層條，所述單一線安裝層條覆蓋太陽能電池組件的整個太陽能電池陣列。
[0072]如圖1le和Ilf所示，線42和44之一已在太陽能電池陣列中的一列太陽能電池中的每組太陽能電池之間被選擇性地切割。可例如通過機械模切、轉動模切、機械鉆孔或激光燒蝕來切割這些線。對這些線的切割也可通過穿過線和線安裝層沖切出孔來進行，所述孔將在組件層合期間由聚合物填充，所述聚合物源自線安裝層或源自線安裝層和背板之間的包封層或粘合劑層。如圖1le所示，線42定位在可見于圖1lb中的負極性的太陽能電池背觸頭79的列之上，并且線44定位在圖1lb所示的位于太陽能電池陣列的左上角的太陽能電池76的正極性的背觸頭80的列之上。線42在其中線42接觸太陽能電池76的位置和其中它們接觸已被旋轉了 180度且定位在電池76下面的太陽能電池78的位置之間被切害I]。定位在左上太陽能電池76上的正極觸頭之上的線44連續(xù)地在定位在左上太陽能電池76下面的太陽能電池78上的負觸頭之上延伸，從而將所述一個電池的正極觸頭串聯(lián)地連接至下一個電池的負極觸頭。線44在其中線44被定位在電池78之上的位置和其中它們在太陽能電池陣列的底部右側(可見于圖1lb中)被定位在下一個電池76之上的位置之間被切割。另一方面，被定位在位于太陽能電池陣列的左手列的中間電池的正觸頭之上的線42連續(xù)地延伸至其中線42在太陽能電池陣列的底部右側被定位在太陽能電池76的負觸頭之上的位置，如可見于圖1lb中。該圖案的重復次數(shù)等于太陽能電池陣列的列中所存在的太陽能電池的數(shù)目。在圖lie中，線42和44被示出為附接至四個線安裝層條86，但預期這些線均可只安裝在覆蓋整個太陽能電池陣列的一個或兩個線安裝層條上并任選地被預切割。
[0073]圖1lf示出了將總線連接器94，96和98施加在太陽能電池組件的端部上。端子總線94連接至線44，所述線位于太陽能電池的正背觸頭之上并且將在太陽能電池陣列的底部左側連接至所述太陽能電池的正背觸頭。同樣，端子總線98連接至線44，所述線位于處在太陽能電池陣列的底部右側的太陽能電池上的負背觸頭之上。正端子總線94連接至正極引線93，并且負端子總線98連接至負極引線97。中間總線連接器96將位于一列太陽能電池的頂部或底部的正背觸頭或負背觸頭連接至位于太陽能電池的鄰接列的相同端部的相對極性的觸頭。作為另外一種選擇，端子總線連接器在“Z”方向上被延伸穿出背板。這將消除對該組件端部處的額外空間的需求，所述額外空間是用于使總線線路延伸至接線盒。此類“額外空間”將減小電池的堆積密度并減小該組件的每單位面積的電功率輸出。
[0074]為了舉例說明的目的，圖11所示的太陽能電池陣列是簡化的并且僅示出了四個由三個太陽能電池構成的列，并且每個太陽能電池均被示出具有僅三列正背觸頭和三列負背觸頭。預期太陽能電池組件的太陽能電池陣列可具有更多的單獨的太陽能電池的列或行，并且每個太陽能電池可比圖11所示的情況具有更少或更多的背觸頭的列或行。
[0075]圖11的光伏組件可通過高壓釜和非高壓釜方法來生產(chǎn)。例如，上述光伏組件構建體可在真空層合壓機內疊合，并在真空受熱和標準大氣壓或高壓條件下層合在一起。在一種示例性方法中，在熱和壓力以及真空(例如在約27-28英寸(689-711mm)汞柱范圍內)的條件下，將玻璃片材、頂板包封層、背接觸式光伏電池層、背板包封層中的縱向延伸的線層、和如上所公開的背板層合在一起以除去空氣。在一種示例性工序中，將層合體組件置于能夠承受真空的袋子(“真空袋”)中，用真空管或可將袋子抽成真空的其它裝置抽出袋中空氣，在保持真空的同時密封袋子，將密封袋放入溫度為約120°C至約180°C，壓力為50至250psig，并且優(yōu)選地約200psi (約14.3巴)的高壓釜中約10至約50分鐘。優(yōu)選地，袋子在約120°C至約160°C的溫度下經(jīng)熱壓處理20分鐘至約45分鐘。更優(yōu)選地，袋子在約135°C至約160°C的溫度下經(jīng)熱壓處理約20分鐘至約40分鐘。
[0076]使用壓料輥工藝可以除去層合體組件內存留的空氣。例如，可將層合體組件在烘箱內加熱約30分鐘，烘箱溫度為約80°C至約120°C，或優(yōu)選地介于約90°C和約100°C之間。此后，經(jīng)加熱的層合體組件通過一組壓料輥，使得光伏組件外層、光伏電池層和包封層空隙間內的空氣被擠壓出去，并且組件邊緣被密封。該工藝可提供最終的光伏組件層合體或者可提供所謂的預壓組件，這取決于構造的材料和確切的使用條件。
[0077]然后，可將預壓組件置于空氣高壓釜中，高壓釜的溫度升至約120°C至約160°C，或優(yōu)選地介于約135°C和約160°C之間，并且壓力升至介于約50psig和約300psig之間，或優(yōu)選地約200psig(14.3巴)。將這些條件保持約15分鐘至約I小時，或優(yōu)選地，約20至約50分鐘，然后在沒有更多空氣進入高壓釜的情況下使空氣冷卻。冷卻約20分鐘之后，釋放掉多余的空氣壓力，并從高壓釜中取出光伏組件層合體。所述方法不應被理解為是限制性的?；旧希绢I域已知的任何層合方法均可用來產(chǎn)生具有如本文所公開的集成背電路的背接觸式光伏組件。
[0078]如果需要，光伏組件的邊緣可通過本領域內任何已知的手段密封以減弱水分和空氣的入侵。此類水分和空氣的入侵會降低光伏組件的效率和壽命。封邊材料包括但不限于丁基橡膠、聚硫化物、硅氧烷、聚氨酯、聚丙烯彈性體、聚苯乙烯彈性體、嵌段彈性體、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)等。
[0079]盡管已結合其優(yōu)選的實施例示出并說明了目前所公開的發(fā)明，但本領域的技術人員將會知道，在不脫離由所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可作出各種變化和修改。
【權利要求】
1.用于制備集成背板的方法，所述集成背板用于具有多個電連接的太陽能電池的背接觸式太陽能電池組件，所述方法包括: 提供聚合物線安裝層，所述聚合物線安裝層具有相對的第一側面和第二側面并且具有縱向長度和縱向以及垂直于所述縱向的橫向； 提供多個細長的導電線并在所述聚合物線安裝層的縱向上將所述多根導電線附著至所述聚合物線安裝層的某個側面，所述導電線與所述聚合物線安裝層的縱向基本上對齊，所述多根導電線沿它們的長度各自具有至少70平方密耳的橫截面積，所述多根導電線在附著至所述聚合物線安裝層時不彼此接觸，并且所述多根導電線延伸至少兩倍的所述背接觸式太陽能電池組件的太陽能電池的長度； 提供聚合物背板，并且將所述背板附接至所述聚合物線安裝層；以及 用聚合物覆蓋層覆蓋所述多根導電線，所述聚合物覆蓋層具有多個開口，所述開口被布置為在所述聚合物線安裝層的縱向上延伸的多個列，其中所述聚合物覆蓋層中的每列開口中的開口均與所述多根導電線之一對齊并在其之上以通過所述聚合物覆蓋層的開口暴露出所述導電線。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于制備集成背板的方法，其中所述多根導電線附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，其中所述背板附接在所述多根導電線和所述聚合物線安裝層的第一側面之上，并且其中所述聚合物線安裝層通過如下方式被制成用作所述聚合物覆蓋層:在所述聚合物線安裝層的縱向上延伸的多個列中的所述聚合物線安裝層中形成開口，并且布置所述多根導電線和所述聚合物線安裝層中的所述多列開口使得每列開口中的所述開口與所述多根導電線之一對齊并在其之上。
3.根據(jù)權利要求2所述的用于制備集成背板的方法，其中將所述聚合物背板附接在所述多根導電線之上包括如下步驟:用所述導電線將所述聚合物背板附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，所述導電線夾置在所述聚合物背板和所述聚合物線安裝層的所述第一側面之間。`
4.根據(jù)權利要求2所述的用于制備集成背板的方法，其中將所述聚合物背板附接在所述多根導電線之上包括以下步驟:提供聚合物包封層，所述包封層具有相對的第一側面和第二側面；以及用所述導電線將所述聚合物包封層的第二側面附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，所述導電線夾置在所述聚合物包封層的第二側面和所述聚合物線安裝層的第一側面之間；以及將所述聚合物包封層的第一側面附著至所述聚合物背板。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于制備集成背板的方法，其中所述多根導電線在所述聚合物線安裝層的縱向上附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，其中所述聚合物背板附著至所述聚合物線安裝層的第二側面，并且所述方法還包括以下步驟: 提供聚合物層間介電層以用作所述聚合物覆蓋層，所述聚合物層間介電層具有相對的第一側面和第二側面并且具有縱向長度和縱向以及垂直于所述縱向的橫向，并且在所述聚合物層間介電層中形成開口，所述開口被布置為在所述聚合物層間介電層的縱向上延伸的多個列； 將所述層間介電層中的多列開口布置在附著至所述聚合物線安裝層的導電線之上，使得每列開口中的所述開口與所述多根導電線之一對齊并在其之上；以及 將所述聚合物層間介電層附接至所述聚合物線安裝層的第一側面。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于制備集成背板的方法，其中在所述聚合物層間介電層附接至所述聚合物線安裝層之前，將所述聚合物線安裝層在所述聚合物線安裝層的固化溫度下固化。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于制備集成背板的方法，其中在所述導電線附著至所述聚合物線安裝層之后，隨后通過將所述聚合物線安裝層加熱至所述聚合物線安裝層的固化溫度來固化所述聚合物線安裝層。
8.根據(jù)權利要求1，2或5之一所述的用于制備集成背板的方法，其中所述聚合物線安裝層由選自下列的聚合物包封材料構成--聚(乙烯醇縮丁醛)、離聚物、乙烯-乙酸乙烯酯、聚(乙烯醇縮醛)、聚氨酯、聚(氯乙烯)、聚烯烴、聚烯烴嵌段彈性體、乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯共聚物、有機硅彈性體、氯磺化聚乙烯、以及它們的組合。
9.根據(jù)權利要求1，2或5之一所述的用于制備集成背板的方法，其中所述聚合物線安裝層為由乙烯和一種或多種單體構成的乙烯共聚物，所述單體選自C1-4丙烯酸烷基酯、C1-4甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯、馬來酸酐以及乙烯與共聚單體的共聚單元，所述共聚單體選自C4-C8不飽和酸酐、具有至少兩個羧酸基團的C4-C8不飽和酸的單酯、具有至少兩個羧酸基團的C4-C8不飽和酸的二酯以及此類共聚物的混合物，其中所述乙烯共聚物中的乙烯含量占60-90重量％。
10.根據(jù)權利要求1，2或5之一所述的用于制備集成背板的方法，其中所述聚合物背板包含聚酯層。
11.根據(jù)權利要求1，2或5之一所述的用于制備集成背板的方法，其中所述聚合物背板包含含氟聚合物層。
12.根據(jù)權利要求1，2或5之一所述的用于制備集成背板的方法，所述方法還包括如下步驟:在沿所述導電線的 長度的一個或多個選定點選擇性地切割所述導電線中的一根或多根。
13.用于制備背接觸式太陽能電池組件的方法，所述方法包括: 提供由至少四個太陽能電池構成的太陽能電池陣列，所述太陽能電池各自具有前受光表面、當所述前受光表面暴露于光時產(chǎn)生電流的活性層、和與所述前表面相對的后表面，所述后表面在其上具有正極電觸頭和負極電觸頭，所述太陽能電池陣列的太陽能電池的至少兩個被布置成一列； 根據(jù)權利要求1所述的方法來制備集成背板； 將所述集成背板的聚合物覆蓋層中的開口對齊在所述太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭之上；以及 通過所述集成背板的所述聚合物覆蓋層中的開口將所述太陽能電池的后表面上的所述正極電觸頭和負極電觸頭電連接至所述導電線。
14.用于制備背接觸式太陽能電池組件的方法，所述方法包括: 提供由至少四個太陽能電池構成的太陽能電池陣列，所述太陽能電池各自具有前受光表面、當所述前受光表面暴露于光時產(chǎn)生電流的活性層、和與所述前表面相對的后表面，所述后表面在其上具有正極電觸頭和負極電觸頭，所述太陽能電池陣列的太陽能電池的至少兩個被布置成一列； 根據(jù)權利要求2，3或4之一所述的方法來制備集成背板；將所述集成背板的聚合物線安裝層中的開口對齊在所述太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭之上；以及 將所述聚合物線安裝層附接至所述太陽能電池陣列的太陽能電池的所述后表面，并且通過所述集成背板的所述聚合物線安裝層中的開口將所述太陽能電池的后表面上的所述正極電觸頭和負極電觸頭電連接至所述導電線。
15.用于制備背接觸式太陽能電池組件的方法，所述方法包括: 提供由至少四個太陽能電池構成的太陽能電池陣列，所述太陽能電池各自具有前受光表面、當所述前受光表面暴露于光時產(chǎn)生電流的活性層、和與所述前表面相對的后表面，所述后表面在其上具有正極電觸頭和負極電觸頭，所述太陽能電池陣列的太陽能電池的至少兩個被布置成一列； 根據(jù)權利要求5,6或7之一所述的方法來制備集成背板； 將所述集成背板的聚合物層間介電層中的開口對齊在所述太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭之上；以及 將所述聚合物層間介電層附接至所述太陽能電池陣列的太陽能電池的所述后表面，并且通過所述集成背板的所述聚合物層間介電層中的開口將所述太陽能電池的后表面上的所述正極電觸頭和負極電觸頭電連接至所述導電線。
16.用于具有多個電連接的太陽能電池的太陽能電池組件的集成背板，所述集成背板包括: 聚合物線安裝層，所述聚合物線安裝層具有相對的第一側面和第二側面并且具有縱向長度和縱向以及垂直于所述縱向的橫向，所述聚合物線安裝層的長度為至少兩倍的所述太陽能電池組件中太陽能電池的長度；` 多根細長的導電線，所述導電線在所述聚合物線安裝層的縱向上附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，所述導電線與所述聚合物線安裝層的縱向基本上對齊，所述多根導電線各自沿它們的長度具有至少70平方密耳的橫截面積，所述多根導電線在附著至所述聚合物線安裝層時不彼此接觸，并且所述多根導電線延伸至少兩倍的所述太陽能電池組件中的太陽能電池的長度，所述導電線至少之一在沿所述導電線的長度的至少一個選定點被切割; 具有開口的所述聚合物線安裝層，所述開口被布置為在所述聚合物線安裝層的縱向上延伸的多個列； 所述多根導電線和所述聚合物線安裝層中的多列開口被布置成使得每列開口中的開口均與所述多根導電線之一對齊并在其之上；和 聚合物背板，所述聚合物背板附接在所述多根導電線和所述聚合物線安裝層的第一側面之上。
17.背接觸式太陽能電池組件，包括: 由至少四個太陽能電池構成的太陽能電池陣列，所述至少四個太陽能電池各自具有前受光表面、當所述前受光表面暴露于光時產(chǎn)生電流的活性層、和與所述前受光表面相對的后表面，所述后表面在其上具有正極電觸頭和負極電觸頭，所述太陽能電池陣列具有長度和寬度； 聚合物線安裝層，所述聚合物線安裝層具有相對的第一側面和第二側面并且具有縱向長度和縱向以及垂直于所述縱向的橫向； 多根細長的導電線，所述導電線在所述聚合物線安裝層的縱向上附著至所述聚合物線安裝層的某個側面，所述導電線與所述聚合物線安裝層的縱向基本上對齊，所述多根導電線沿它們的長度各自具有至少70平方密耳的橫截面積，所述多根導電線不彼此接觸，并且所述多根導電線延伸至少兩倍的所述背接觸式太陽能電池組件的太陽能電池陣列的太陽能電池的長度； 聚合物背板，所述聚合物背板附接至所述聚合物線安裝層；和 覆蓋所述多根導電線的聚合物覆蓋層，所述聚合物覆蓋層具有多個開口，所述開口被布置為在所述聚合物線安裝層的縱向上延伸的多個列，其中所述聚合物覆蓋層中的開口列中的開口與所述多根導電線之一對齊并在其之上，并且其中所述聚合物覆蓋層中的開口列中的開口也與所述太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭對齊并在它們之上，并且其中所述太陽能電池的后表面上的正極電觸頭和負極電觸頭通過所述聚合物覆蓋層中的開口電連接至所述導電線。
18.根據(jù)權利要求17所述的背接觸式太陽能電池組件， 其中所述多根導電線附著至所述聚合物線安裝層的第一側面， 其中所述背板附接在所述多根導電線和所述聚合物線安裝層的第一側面之上， 其中所述聚合物線安裝層用作所述聚合物覆蓋層，所述聚合物線安裝層具有開口，所述開口成形于所述聚合物線安裝層的縱向上延伸的多個列中，所述多根導電線和所述聚合物線安裝層中的多列開口被布置成使得每列開口中的所述開口與所述多根導電線之一對齊并在其之上， 其中所述聚合物線安裝層中的開口列中的開口也與所述太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭對齊并在它們之上，并且 其中所述太陽能電池的后表面上的正極電觸頭和負極電觸頭通過所述聚合物線安裝層中的開口電連接至所述導電線。
19.根據(jù)權利要求18所述的背接觸式太陽能電池組件，其中所述聚合物背板用所述導電線附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，所述導電線夾置在所述聚合物背板和所述聚合物線安裝層的所述第一側面之間。
20.根據(jù)權利要求18所述的背接觸式太陽能電池組件，其中具有相對的第一側面和第二側面的聚合物包封層的第二側面用所述導電線附著至所述聚合物線安裝層的第一側面，所述導電線夾置在所述聚合物包封層的所述第二側面和所述聚合物線安裝層的所述第一側面之間，并且其中所述聚合物包封層的第一側面附著至所述聚合物背板。
21.根據(jù)權利要求17所述的背接觸式太陽能電池組件， 其中所述多根導電線在所述聚合物線安裝層的縱向上附著至所述聚合物線安裝層的第一側面， 其中所述聚合物背板附著至所述聚合物線安裝層的第二側面， 其中聚合物層間介電層用作 所述聚合物覆蓋層，所述聚合物層間介電層具有相對的第一側面和第二側面并且具有縱向長度和縱向以及垂直于所述縱向的橫向，所述聚合物層間介電層具有開口，所述開口被布置為在所述聚合物層間介電層的縱向上延伸的多個列，所述層間介電層中的多列開口被布置在附著至所述聚合物線安裝層的導電線之上，使得所述開口列中的開口與所述多根導電線之一對齊并在其之上，所述聚合物層間介電層附接至所述聚合物線安裝層的第一側面， 其中所述集成背板的聚合物層間介電層中的開口也對齊在所述太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面上的正極觸頭和負極觸頭之上，并且所述聚合物層間介電層附接至所述太陽能電池陣列的太陽能電池的后表面，并且 其中所述太陽能電池的后表面上的正極電觸頭和負極電觸頭通過所述集成背板的所述聚合物層間介電層中的開口電連接至所述導電線。
22.根據(jù)權利要求17，18或21之一所述的太陽能電池組件，其中所述聚合物線安裝層由選自下列的聚合物包封材料構成--聚(乙烯醇縮丁醛)、離聚物、乙烯-乙酸乙烯酯、聚(乙烯醇縮醛)、聚氨酯、聚(氯乙烯)、聚烯烴、聚烯烴嵌段彈性體、乙烯丙烯酸酯共聚物、乙烯共聚物、有機硅彈性體、氯磺化聚乙烯、以及它們的組合。
23.根據(jù)權利要求22所述的太陽能電池組件，其中所述聚合物線安裝層為由乙烯和一種或多種單體構成的乙烯共聚物，所述單體選自C1-4丙烯酸烷基酯、C1-4甲基丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯、馬來酸酐以及乙烯與共聚單體的共聚單元，所述共聚單體選自C4-C8不飽和酸酐、具有至少兩個羧酸基團的C4-C8不飽和酸的單酯、具有至少兩個羧酸基團的C4-C8不飽和酸的二酯以及此類共聚物的混合物，其中所述乙烯共聚物中的乙烯含量占60-90重量％。
24.根據(jù)權利要求17，18或21之一所述的太陽能電池組件，其中所述聚合物背板包含附著至含氟聚合物層的聚酯層。
25.根據(jù)權利要求17，18或21之一所述的太陽能電池組件，其中所述導電線由金屬構成，所述金屬選自銅、鎳、錫、銀、鋁、以及它們的組合。
26.根據(jù)權利要求17，18或21之一所述的太陽能電池組件，其中所述導電線為金屬線，所述金屬線涂覆有錫、鎳、錫/鉛合金、錫/鉛/銀合金、錫/銅合金、錫/銀合金、錫/鉍合金或它們的組合。`
27.根據(jù)權利要求17，18或21之一所述的太陽能電池組件，其中所述導電線為帶形金屬線，所述帶形金屬線具有寬度和厚度，其中所述線寬度比所述線厚度大至少三倍。
【文檔編號】H01L31/05GK103890968SQ201280051971
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2012年10月29日 優(yōu)先權日:2011年10月31日
【發(fā)明者】T·D·蘭特喆, M·科利塔, P·達菲尼奧蒂斯, T·R·小恩尼斯特, D·納塔拉加, R·A·韋塞爾, C·Q·趙 申請人:E.I.內穆爾杜邦公司