本發(fā)明涉及用于背接觸式太陽能電池組件的集成背板和包括所述集成背板的背接觸式太陽能電池組件。

背景技術(shù)：

太陽能電池(或者光伏電池)將輻射能諸如日光轉(zhuǎn)化為電能。在實踐中，多個太陽能電池串聯(lián)或并聯(lián)地電連接在一起并且在太陽能組件(或光伏組件)內(nèi)受保護。

太陽能電池通常在太陽能電池的正面和背面兩者上都具有電觸點。然而，在太陽能電池前受光面上的觸點可導(dǎo)致至多10％的日陰損失。在背接觸式太陽能電池中，所有的電觸點被移至太陽能電池的背面。對于太陽能電池背面上的正極電觸點和負極電觸點，都需要電路以在太陽能電池的背面上提供正極電觸點和負極電觸點的電連接。

PCT專利申請專利公布WO2013063738公開了用于制備用于背接觸式太陽能電池組件的集成背板的方法，該方法涉及沖切方法。例如，該方法包括：將導(dǎo)電金屬箔附著到聚合物基板；沖切所述導(dǎo)電金屬箔以將金屬箔分成兩個或更多個導(dǎo)電金屬箔節(jié)段，以及移除金屬箔的分離導(dǎo)電金屬箔節(jié)段的部分以由剩余的金屬箔形成一個或多個圖案化金屬箔電路。為了在聚合物基板和導(dǎo)電金屬箔之間提供足夠的粘結(jié)，可在兩者間擠出乙烯共聚物粘合劑層。然而，發(fā)現(xiàn)乙烯共聚物粘合劑層和金屬箔之間的粘結(jié)強度大于乙烯共聚物粘合劑層和聚合物基板之間的粘結(jié)強度。因此，在沖切之后并且當移除金屬箔的分離導(dǎo)電金屬箔節(jié)段的部分時，也可移除定位在這些部分下面的乙烯共聚物粘合劑層，并且可損壞定位在乙烯共聚物粘合劑層下面的聚合物基板。因此，仍然需要開發(fā)一種用于在導(dǎo)電金屬箔和聚合物基板之間擠出的粘合劑層的新型制劑來解決此類問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本文提供用于背接觸式太陽能電池組件的集成背板，所述集成背板包括a)聚合物基板，其具有背表面和前表面，其中在使用時所述前表面面向光源；b)接合層，其包括后亞層和前亞層，其中所述后亞層附著到聚合物基板的前表面，并且其中所述后亞層包含一種或多種乙烯共聚物并且所述前亞層包含重量比為約3:97-60:40的一種或多種乙烯共聚物和一種或多種聚烯烴的共混物；以及c)附著到所述接合層的前亞層的導(dǎo)電金屬電路。

在集成背板的一個實施方案中，乙烯共聚物選自：乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/烷基(甲基)丙烯酸共聚物、衍生自乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物的離聚物、以及它們中兩種或更多種的組合物，或者所述乙烯共聚物選自乙烯/丙烯酸酯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物、乙烯/甲基丙烯酸共聚物、衍生自乙烯/丙烯酸共聚物或乙烯/甲基丙烯酸共聚物的離聚物、以及它們中兩種或更多種的組合。

在集成背板的另一個實施方案中，所述聚烯烴選自烯烴的均聚物和兩種或更多種不同烯烴的共聚物，或者所述聚乙烯選自直鏈或支鏈的聚-α-烯烴和環(huán)狀聚烯烴，或者所述聚烯烴選自高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)、以及它們中兩種或更多種的組合。

在集成背板的另一個實施方案中，所述聚合物基板包含一種或多種選自下列的聚合物材料：聚酯、含氟聚合物、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、環(huán)狀聚烯烴、丙烯酸類、纖維素乙酸酯、丙烯酸酯聚合物、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、玻璃纖維增強的聚合物、碳纖維增強的聚合物、氯乙烯聚合物、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯共聚物、以及它們中兩種或更多種的組合，或者所述聚合物基板包含一種或多種選自聚酯、含氟聚合物的聚合物材料。

在集成背板的另一個實施方案中，所述聚合物背板為單層片材或膜的形式或為多層片材或膜的形式。

在集成背板的另一個實施方案中，導(dǎo)電金屬電路由金屬箔形成，或者導(dǎo)電金屬電路由鋁箔、錫箔、銅箔、鎳箔、銀箔、金箔、鍍錫銅箔、鍍銀銅箔、鍍金銅箔、鋼箔、殷鋼箔、以及它們中兩種或更多種的合金箔形成，或者所述導(dǎo)電金屬電路由鋁箔形成。

本文還提供了背接觸式太陽能電池組件，其包括：a)上文提供的集成背板；b)附著到集成背板的導(dǎo)電金屬電路的絕緣層，其中所述絕緣層包括多個開口，所述多個開口填充有導(dǎo)電材料；c)多個背接觸式太陽能電池，其具有受光面和相對的背面，其中所述背接觸式太陽能電池各自具有在其背面上呈一定圖案的多個電觸點，所述圖案對應(yīng)于填充有導(dǎo)電金屬的絕緣層中的開口的圖案，并且其中所述多個背接觸式太陽能電池的背面附著到絕緣層，使得太陽能電池的背面上的電觸點通過在絕緣層的開口中的導(dǎo)電材料與導(dǎo)電金屬電路電接觸；d)附著到背接觸式太陽能電池的正面的前包封層；以及e)附著到所述前包封層的透明前板。

附圖說明

具體實施方式將指未按比例繪制的以下附圖，并且其中類似的數(shù)字是指類似的元件：

圖1為用于形成本文所公開的集成背板的方法的示意圖。

圖2為本文所公開的背接觸式太陽能電池組件的剖視圖。

具體實施方式

本文公開了用于背接觸式太陽能電池組件的集成背板，用于制備此類集成背板的方法、由此類集成背板制成的背接觸式太陽能電池組件，以及用于制備此類背接觸式太陽能電池組件的方法。

如圖1所示，本發(fā)明所公開的集成背板1000a包括：

(i)聚合物基板1010，其具有背表面1010a和前表面1010b(其中，在使用時所述前表面面向光源)；

(ii)接合層1020，其包括后亞層1021和前亞層1022，其中所述后亞層1021附著到聚合物基板的前表面1010b，并且其中所述后亞層1021包含一種或多種乙烯共聚物并且所述前亞層1022包含重量比為約3:97-60:40或約5:95-55:45的一種或多種乙烯共聚物和一種或多種聚烯烴的共混物；以及

(iii)附著到所述接合層的前亞層1022的導(dǎo)電金屬電路1030。

并且在本發(fā)明所公開的集成背板中，接合層的后亞層1021和聚合物基板1010之間的粘結(jié)強度強于接合層的前亞層1022和金屬電路1030之間的粘結(jié)強度。

用于本文的聚合物基板1010包含任選地與用于光伏背板的其它材料結(jié)合的聚合物材料?？捎糜诒疚牡氖纠跃酆衔锊牧习ǖ幌抻诰埘ァ⒑酆衔?、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、環(huán)狀聚烯烴、丙烯酸類、醋酸纖維素、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、玻璃纖維增強的聚合物、碳纖維增強的聚合物、氯乙烯聚合物、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯共聚物、以及它們中兩種或更多種的組合。優(yōu)選地，用于聚合物基板1010中的聚合物材料選自聚酯和含氟聚合物。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(PTT)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚對苯二甲酸己二醇酯、聚鄰苯二甲酸乙二醇酯、聚鄰苯二甲酸亞丙基酯、聚鄰苯二甲酸丁二醇酯、聚鄰苯二甲酸己二醇酯或以上物質(zhì)中兩種或更多種的共聚物或共混物。適宜的含氟聚合物包括聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物以及它們的組合。

聚合物基板1010可為單層片材或膜的形式，并且所述單層片材或膜包含上述任何合適的聚合物材料。

或者，聚合物基板1010可為多層片材或膜的形式。在此類實施方案中，多層聚合物基板由兩個或更多個亞層形成，所述亞層在具有或不具有粘合劑的情況下附著在一起。另外，多層聚合物基板1010可包含一個或多個非聚合物亞層，前提條件是至少被定位成聚合物基板的前表面并附著到接合層的后亞層1021的亞層包含聚合物材料?？捎糜谛纬煞蔷酆衔飦唽拥暮线m的材料包括但不限于金屬材料(諸如鋁箔、鋁板、銅、鋼、合金、不銹鋼等)、非金屬無機材料(諸如非晶態(tài)材料(例如玻璃)和結(jié)晶材料(例如石英)、無機化合物、陶瓷、以及礦物質(zhì)(諸如云母和石棉)。此外，多層聚合物基板1010還可包括施加在一個或多個亞層上方的一個或多個非聚合物涂層，前提條件是至少被定位成聚合物基板的前表面1010b并附著到接合層的后亞層1021的亞層包含聚合物材料并且其前表面不含任何非聚合物涂層。非聚合物涂層可以為金屬的、金屬氧化物或非金屬氧化物表面涂層。此類涂層有助于減少通過集成背板結(jié)構(gòu)的濕氣透過率。聚合物膜中的一個或多個上的此類金屬、金屬氧化物層或非金屬氧化物層的厚度通常測量為介于和之間，并且更典型地介于和之間，但可至多達50um厚。

對于聚合物基板1010的厚度或聚合物基板1010的各種亞層的厚度無具體限制。厚度根據(jù)具體的應(yīng)用改變。在一個優(yōu)選的實施方案中，聚合物基板1010包括具有附著到厚度為50-500μm的聚酯(例如PET)膜上的厚度在10-50μm范圍內(nèi)的含氟聚合物(例如PVF)層。

可向聚合物基板1010的各個層中加入各種已知的添加劑和填料，從而滿足各種不同的需要。合適的添加劑可包括但不限于：光穩(wěn)定劑、UV穩(wěn)定劑和吸收劑、熱穩(wěn)定劑、抗水解劑、光反射劑、阻燃劑、顏料、二氧化鈦、染料、增滑劑、碳酸鈣、二氧化硅、以及增強添加劑諸如玻璃纖維等。對一個或多個聚合物基板層中的添加劑和填料的含量沒有具體限制，只要添加劑對所述一個或多個聚合物基板層或它們對集成背板的一個或多個其它層的粘合性不產(chǎn)生過度不利的影響即可。

在一個實施方案中，聚合物基板1010為單層膜或片材的形式，并且其由選自下列的材料形成：聚酯、含氟聚合物、以及它們中兩種或更多種的共混物。

在另一個實施方案中，聚合物基板1010為多層膜或片材的形式，并且其由一個或多個聚酯膜和一個或多個含氟聚合物膜的層壓體形成。例如，聚合物基板可包括附著到含氟聚合物膜(例如PVF膜)的聚酯膜(例如，雙軸向取向的PET膜)。在此類實施方案中，優(yōu)選聚酯膜層被定位成聚合物基板的前表面1010b?；蛘?，聚合物基板可包括聚酯膜(例如，雙軸向取向的PET膜)與附著到其相對側(cè)的兩個含氟聚合物膜(例如，兩個PVT膜)。

根據(jù)本公開，接合層1020包括后亞層1021和前亞層1022。后亞層1021由基本上由一種或多種乙烯共聚物組成的聚合物組合物形成，前亞層1022由基本上由重量比為約3:97-60:40或約5:95-55:45的一種或多種乙烯共聚物和一種或多種聚烯烴的共混物組成的聚合物組合物形成，并且聚合物基板1010和后亞層1021之間的粘結(jié)強度大于前亞層1022和導(dǎo)電金屬電路1030之間的粘結(jié)強度。

用于本文的乙烯共聚物為E/X共聚物，其中E為α-烯烴(或優(yōu)選地，乙烯)，X選自C₃至C₈不飽和一元羧酸或二元羧酸(或它們的酸酐)，C₃至C₈不飽和一元羧酸或二元羧酸的金屬鹽(即，C₃至C₈不飽和一元羧酸或二元羧酸部分或完全被金屬離子中和)，以及C₃至C₈不飽和一元羧酸或二元羧酸的烷基酯，其中烷基基團具有1至8個碳原子。

用作X的不飽和一元羧酸的示例性示例包括丙烯酸和甲基丙烯酸。用作X的不飽和二元羧酸的示例性示例包括馬來酸、富馬酸和衣康酸。用作X的不飽和羧酸酐的示例性示例包括馬來酸酐和衣康酸酐。尤其優(yōu)選使用馬來酸和馬來酸酐。

適合用作X的上述不飽和一元羧酸的烷基酯的示例性示例包括但不限于甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯和丙烯酸丁酯。上述二元羧酸的半酯的示例性示例包括但不限于，上述二元羧酸的單酯，諸如馬來酸單乙酯、富馬酸單甲酯、以及衣康酸單乙酯。

本文中用于上述不飽和羧酸的金屬鹽中的金屬離子可以是一價的、二價的、三價的或多價的。具有不同化合價的兩種或更多種金屬離子的組合，例如Na⁺和Zn²⁺的混合物也是合適的。適宜的一價金屬離子包括但不限于鈉、鉀、鋰、銀、汞、銅等的離子、以及它們中兩種或更多種的混合物。適宜的二價金屬離子包括但不限于鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、銅、鎘、汞、錫、鉛、鐵、鈷、鎳、鋅等的離子、以及它們中兩種或更多種的混合物。適宜的三價金屬離子包括但不限于鋁、鈧、鐵、釔等的離子、以及它們中兩種或更多種的混合物。適宜的多價金屬離子包括但不限于鋯、鉿、釩、鉭、鎢、鉻、鈰、鐵等、以及它們中兩種或更多種的混合物。應(yīng)當注意，當金屬離子為多價時，可包括諸如硬脂酸鹽、油酸鹽、水楊酸鹽和酚鹽基團的絡(luò)合劑，如美國專利3,404,134中所述的。金屬離子優(yōu)選為一價離子或二價離子。更優(yōu)選地，該金屬離子選自鈉、鋰、鎂、鋅、鉀的離子、以及它們中兩種或更多種的混合物。還更優(yōu)選地，金屬離子選自鈉、鋅的離子、以及它們的混合物。還更優(yōu)選地，金屬離子包含或基本上由鋅離子組成。

另外，用于本文的E/X共聚物還可任選地包含其它合適的附加共聚單體，諸如具有2至10個、或優(yōu)選地3至8個碳的不飽和羧酸、或其衍生物。適宜的酸衍生物包括酸酐、酰胺和酯。酯是優(yōu)選的。不飽和羧酸的優(yōu)選酯的具體示例包括但不限于丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸丙酯、丙烯酸異丙酯、甲基丙烯酸異丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸辛酯、丙烯酸十一酯、甲基丙烯酸十一酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十二酯、甲基丙烯酸十二酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-羥乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯、丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚(乙二醇)丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)甲醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)山崳醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)山崳醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)4-壬基苯基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)4-壬基苯基醚甲基丙烯酸酯、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)苯基醚甲基丙烯酸酯、乙酸乙烯酯、丙酸乙烯酯、以及它們中兩種或更多種的組合。優(yōu)選的共聚單體的示例包括但不限于(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、乙酸乙烯酯、以及它們中兩種或更多種的組合。

根據(jù)本公開，用于本文的E/X共聚物包含約5-40重量％，或者約10-35重量％，或者約10-30重量％的X的共聚單元。E/X共聚物的剩余部分包含α-烯烴(例如，乙烯)的共聚單元和如果有的話，至多約5重量％的任選的附加共聚單體的共聚單元。這些重量百分比是基于E/X共聚物的總重量計的。

在其中E/X共聚物為離聚物的實施方案中，中和度為約10-90％，或者約20-60％，或者約15-30％。中和度用被中和的E/X共聚物中存在的不飽和羧酸的重量百分比表示。例如，如果基于共聚物的總重量計，E/X共聚物包含15重量％的甲基丙烯酸并且中和度為25％，那么3.75重量％的酸基被中和。

用于本文的乙烯共聚物可選自乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/烷基(甲基)丙烯酸共聚物、離聚物(即，部分或完全被金屬離子中和的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物)、以及它們中兩種或更多種的組合。示例性乙烯共聚物包括但不限于乙烯/丙烯酸酯共聚物、乙烯/丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸共聚物、以及乙烯/甲基丙烯酸共聚物。示例性乙烯共聚物還包括衍生自乙烯/丙烯酸共聚物或乙烯/甲基丙烯酸共聚物的離聚物，諸如被鋅離子部分中和的衍生自乙烯/甲基丙烯酸共聚物的離聚物，或者被鈉離子部分中和的衍生自乙烯/甲基丙烯酸共聚物的離聚物。

用于本文的乙烯共聚物還可商購獲得。示例包括以商品名22E757、0910、1702、8945、AC 1609和購自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington，DE(“DuPont”))的那些。

用于本文的聚烯烴包括烯烴的均聚物或者烯烴和另一種烯烴的共聚物。用于本文的聚烯烴包括但不限于直鏈或支鏈的聚-α-烯烴和環(huán)狀聚烯烴。直鏈聚-α-烯烴的示例性示例包括高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)。支鏈聚-α-烯烴均聚物的示例性示例包括低密度聚乙烯(LDPE)。支鏈聚-α-烯烴共聚物的示例性示例包括線性低密度聚乙烯(LLDPE)。

用于本文的聚烯烴還可以商購獲得，諸如購自Hanwha Chemical(Korea)的LLDPE或購自LyondellBasell(U.S.A.)的LDPE。

接合層1020還可包括其它亞層或粘結(jié)在后亞層1021和前亞層1022之間的粘合劑。另外，接合層1020的亞層可通過任何合適的方法，諸如層壓、共擠出、真空層壓、擠壓層壓、熱壓等結(jié)合在一起。優(yōu)選地，接合層的亞層通過共擠出結(jié)合在一起。對于接合層1020的厚度或接合層1020的各種亞層的厚度無具體限制。厚度根據(jù)具體的應(yīng)用改變。在一個優(yōu)選的實施方案中，接合層1020可具有約5-2000μm范圍內(nèi)的總厚度，然而后亞層1021可具有約2-1000μm范圍內(nèi)的厚度，并且前亞層1022可具有約2-1000μm范圍內(nèi)的厚度。

導(dǎo)電金屬電路1030可由金屬箔形成，所述箔優(yōu)選為導(dǎo)電金屬箔，諸如鋁箔、錫箔、銅箔、鎳箔、銀箔、金箔、鍍錫銅箔、鍍銀銅箔、鍍金銅箔、鋼箔、殷鋼箔、以及它們的合金箔?；诔杀竞推渌蛩刈畛＿x用的是鋁箔和銅箔。所述箔的厚度可以在約5-200μm范圍內(nèi)，或優(yōu)選地10-150μm范圍內(nèi)。根據(jù)本公開，導(dǎo)電金屬電路1030由附著到接合層1020的金屬箔形成，并且蝕刻、沖切或以其它方式成形為一種或多種圖案化導(dǎo)電電路。優(yōu)選地，導(dǎo)電金屬電路1030由附著到接合層1020的金屬箔形成，并且沖切成一種或多種圖案化導(dǎo)電電路。

用于形成本公開的集成背板1000a的方法包括：提供層壓結(jié)構(gòu)，其從后到前包括：聚合物基板層1010、接合層1020、導(dǎo)電金屬箔，其中后亞層1021附著到聚合物基板層1010并且接合層的前亞層1022附著到金屬箔；沖切金屬箔以將金屬箔分離成兩個或更多個導(dǎo)電金屬箔節(jié)段；移除金屬箔的分離兩個或更多個導(dǎo)電金屬箔節(jié)段的部分以由剩余的導(dǎo)電金屬箔節(jié)段形成圖案化導(dǎo)電金屬電路1030。在沖切過程期間，刀片可切入接合層1020的部分中。然而，因為接合層的后亞層1021和聚合物基板之間的粘結(jié)強度大于接合層的前亞層1022和金屬箔之間的粘結(jié)強度，所以，當移除金屬箔的分離兩個或更多個導(dǎo)電金屬箔節(jié)段的部分時，這些移除的金屬箔部分下面的接合層的節(jié)段1022將保持附著到聚合物基板1010。因為在沖切過程之后，接合層1020保持完整，所以其提供對聚合物基板1010的保護。另外，當集成背板1000a層壓到背接觸式太陽能電池組件(1000，如下文所公開的)中時，接合層1020的部分具有通過導(dǎo)電金屬電路1030的裂紋與絕緣層1040的直接接觸，從而可形成與絕緣層的強效粘結(jié)。此外，當集成背板1000a層壓到背接觸式太陽能電池組件(1000，如下文所公開的)時，背接觸式太陽能電池1050常常具有比接合層(1020，其定位在太陽能電池1050下方)和前包封層(1060，其定位在太陽能電池1050上方))更小的表面積，因此，接合層1020也可在圍繞背接觸式太陽能電池1050的邊緣的區(qū)域處與前包封層1060形成強效粘結(jié)。

如圖2所示，本發(fā)明所公開的由諸如本發(fā)明所公開的集成背板1000a制成的背接觸式太陽能電池組件1000包括：

(i)集成背板1000a；

(ii)附著到導(dǎo)電金屬電路1030的絕緣層1040，其中所述絕緣層包括填充有導(dǎo)電材料的多個開口1041；

(iii)多個背接觸式太陽能電池1050，其具有受光面1050b和相對的背面1050a，其中，所述背接觸式太陽能電池各自具有在其背面上呈一定圖案的多個電觸點1051，所述圖案對應(yīng)于填充有導(dǎo)電材料的絕緣層中的開口1041的圖案，并且其中所述多個背接觸式太陽能電池的背面1050a附著到絕緣層1040，使得所述太陽能電池背面上的電觸點1051通過所述絕緣層的開口1041中的導(dǎo)電材料與所述導(dǎo)電金屬電路1030電接觸；

(iv)附著到背接觸式太陽能電池的正面1050b的前包封層1060；以及

(v)附著到前包封層1060的透明前板1070。

絕緣層1040可包括適宜的無機材料、有機材料、或無機材料和有機材料的組合。可包含在絕緣層1040中的適宜的無機材料包括但不限于，非金屬無機材料(諸如非晶態(tài)材料(例如，玻璃)或者結(jié)晶材料(例如，石英))、無機化合物、陶瓷和礦物質(zhì)(諸如云母或石棉)。優(yōu)選地，絕緣層1040包括至少一個聚合物層，其將附著到導(dǎo)電金屬電路1030和背接觸式太陽能電池的背面1050a。另外，絕緣層1040可為單層聚合物膜的形式，或者為多層聚合物膜的形式。

絕緣層1040可例如為在導(dǎo)電金屬電路1030上方擠出并且使用壓縮輥或壓機針對導(dǎo)電金屬電路1030壓縮的經(jīng)擠出的聚合物層。另選地，絕緣層1040可以作為膜施加并且使用輥或壓機針對導(dǎo)電金屬電路1030和下面接合層1020以及聚合物基板1010熱壓制。絕緣層1040優(yōu)選地具有在約5-2000μm范圍內(nèi)并且更優(yōu)選地在約10-500μm范圍內(nèi)的厚度。絕緣層1040可包含具有粘附特性的聚合物，所述粘附特性使得其直接附著到導(dǎo)電金屬電路1030，或可將其它粘合劑，諸如聚氨酯粘合劑施加在絕緣層1040和導(dǎo)電金屬電路1030之間。絕緣層1040優(yōu)選地包括至少一個聚合物層，其在約120-180℃，還更優(yōu)選地約125-160℃的典型光伏組件層壓溫度下保持非常粘。

可包括在絕緣層1040中的適宜聚合物材料包括但不限于乙烯共聚物、聚烯烴、聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、酸共聚物、有機硅彈性體、環(huán)氧樹脂、以及它們的組合。適宜的乙烯共聚物包括但不限于乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸酯共聚物(諸如聚(乙烯-共聚-丙烯酸甲酯)以及聚(乙烯-共聚-丙烯酸丁酯))、離聚物等。示例性基于PVB的材料包括但不限于DuPont^TMPV5200系列包封片材。示例性基于離聚物的材料包括但不限于購自DuPont的DuPont^TMPV5300系列包封片材和DuPont^TMPV5400系列包封片材。用于聚合物層的另一種示例性聚烯烴為茂金屬催化的線性低密度聚乙烯。絕緣層可包括在加熱時促進交聯(lián)的交聯(lián)劑，使得聚合物層在整個組件的熱層壓中保持非常粘。

絕緣層可包含擠出或澆鑄的熱塑性聚合物層?？捎糜诮^緣層的熱塑性乙烯共聚物包括PCT專利公布WO2011/044417中所公開的乙烯共聚物。優(yōu)選的乙烯共聚物包含乙烯和一種或多種單體，所述單體選自丙烯酸C_1-4烷基酯、甲基丙烯酸C_1-4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60-90重量％。

絕緣層1040還可包含本領(lǐng)域已知的任一種或多種添加劑和/或一種或多種填料。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、染料、阻燃劑、抗沖改性劑、提高結(jié)晶度的成核劑、抗粘連劑如二氧化硅、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、光反射劑、顏料、二氧化鈦、染料、增滑劑、碳酸鈣、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、粘合劑、底漆、增強添加劑(諸如玻璃纖維、填料)等。對絕緣層1040中的添加劑和填料含量無具體限制，只要添加劑不對絕緣層1040或其對導(dǎo)電金屬電路1030或背接觸式太陽能電池1050的粘附性產(chǎn)生過度不利的影響即可。

此外，通孔或開口1041形成于絕緣層1040中使得能夠在太陽能電池的背面上的電觸點1051和導(dǎo)電金屬電路1030之間電連接。這些通孔和開口1041填充有導(dǎo)電材料，所述導(dǎo)電材料通過開口并且在太陽能電池的背面上的電觸點1051和導(dǎo)電金屬電路1030之間提供電連接。用于填充絕緣層的通孔或開口1041的導(dǎo)電材料可以為插入開口中的導(dǎo)電金屬的固體坯料，可以為導(dǎo)電液體或熔融材料，或可以為將在組件層壓期間固化并附著到導(dǎo)電金屬電路1030和背接觸式太陽能電池的電觸點1051的導(dǎo)電粉末。可用于本文中的導(dǎo)電固體材料可以為導(dǎo)電聚合物諸如聚乙炔和聚苯乙炔。用于本文的導(dǎo)電固體材料還可以為包含聚合物基體基質(zhì)和導(dǎo)電填料的導(dǎo)電粘合劑。聚合物基體基質(zhì)可例如為乙烯共聚物、聚酰亞胺、丙烯酸酯、有機硅彈性體、或含氟彈性體。導(dǎo)電填料可以為金屬顆粒諸如Ag、Cu、Ni、W、鍍金屬的顆粒，諸如鍍銀聚苯乙烯粉末、鍍金玻璃珠和非金屬顆粒諸如碳納米管或石墨烯。例如，適宜的導(dǎo)電粘合劑包括加載有導(dǎo)電金屬粉末或薄片諸如銀粉的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物，或者加載有銀粉的乙烯/丙烯酸彈性體。可使用的導(dǎo)電粘合劑是在PV組件的正常真空熱層壓期間為了尺寸穩(wěn)定性而熱固化的粘合劑，并且可以為得自Henkel Corporation(Germany)的導(dǎo)電粘合劑，諸如Loctite 3888或Loctite 5421?？捎糜谛纬蓪?dǎo)電材料的導(dǎo)電粉末是可通過熱處理燒結(jié)的導(dǎo)電粉末。示例包括Sn42/Bi58低溫合金顆粒、納米銀顆粒、和低溫合金涂覆的聚苯乙烯顆粒。

本發(fā)明所公開的背接觸式太陽能電池組件包括在絕緣層1040上方對齊的一個或多個背接觸式太陽能電池1050。如圖2中可見，背接觸式太陽能電池1050具有正極性和負極性背面電觸點1051兩者。在圖2的剖視圖中可見的背觸點1051通過太陽能電池1050中的通孔1052中的導(dǎo)電漿料與太陽能電池的正面連接。圖2中的其它背觸點1051與太陽能電池1050的背面電連接。太陽能電池背面上的背觸點1051與開口1041對齊，所述開口在太陽能電池1050置于絕緣層1040上方時在絕緣層1040中形成。

在本發(fā)明公開的背接觸式太陽能電池組件中，前包封層1060布置在太陽能電池1050的正面上方，并且透明前板1070諸如玻璃或聚合物前板置于前包封層1060上方。典型的玻璃型前板1070為3.2mm厚退火低鐵玻璃。前包封層1060可包含上文關(guān)于絕緣層所述的聚合物中的任一種。前包封層1060可包括在加熱時促進交聯(lián)的交聯(lián)劑，使得聚合物層在組件的整個熱層壓中保持粘性。

本發(fā)明所公開的背接觸式太陽能電池組件1000可通過任何合適的層壓方法來制備。例如，所述方法可包括：

a)堆疊所有組件層(如圖2所示)以形成預(yù)層壓組件；

b)通過向所述預(yù)層壓組件施加熱和壓力，將預(yù)層壓組件層壓成本發(fā)

明所公開的背接觸式光伏組件。

用于本文的層壓方法可以為高壓釜法或非高壓釜法。例如，上述預(yù)層壓組件可以在真空壓合機內(nèi)堆疊，并在真空受熱和標準大氣壓或高壓條件下層壓在一起。在熱和壓力以及真空(例如，在約27-28英寸(689-711mm)的Hg范圍內(nèi))下層壓預(yù)層壓組件以除去空氣。在一個示例性工序中，將預(yù)層壓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120-180℃，壓力為約200psi(約15巴)的高壓釜中約10-50分鐘。優(yōu)選地，在約120-160℃的溫度下對該袋子高壓消毒并持續(xù)約10-45分鐘。更優(yōu)選地，在約135-160℃的溫度下對該袋子高壓消毒并持續(xù)約10-40分鐘。

通過壓送輥方法可以除去預(yù)層壓組件內(nèi)存留的任何空氣。例如，可以將預(yù)層壓組件在約80-120℃的溫度下，或優(yōu)選地約90-100℃的溫度下的烘箱內(nèi)加熱約30分鐘。之后，可使受熱的組件通過一組壓料輥，以便擠出組件層之間的空隙空間內(nèi)的空氣，并將組件的邊緣密封。根據(jù)構(gòu)造材料和所采用的確切條件，該方法可提供最終的背接觸式太陽能電池組件1000，或可以提供所謂的預(yù)壓組件。

然后，可將預(yù)壓組件置于空氣高壓釜中，其中溫度升至約120-160℃，或優(yōu)選地約135-160℃，并且壓力升至約100-300psig，或優(yōu)選地約200psig(14.3巴)。將這些條件保持約10-60分鐘，或優(yōu)選地，約10-50分鐘，此后，在沒有新空氣加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。所述層壓方法不應(yīng)被理解為是限制性的?；旧?，本領(lǐng)域中已知的任何光伏組件層壓方法可用于制備具有如本文所公開的集成背板1000a的背接觸式太陽能電池組件1000。

實施例

下列實施例旨在舉例說明本發(fā)明，并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。

用于實施例中的材料

·Cu箔：得自Suzhou Fukuda Metal Co.,Ltd(China)的銅箔(35μm厚)；

·PET膜：得自DuPont Teijin Films(Japan)的經(jīng)電暈處理(兩面)的聚對苯二甲酸乙二醇酯(250μm厚)；

·PVF膜：以商品名得自DuPont的取向的聚氟乙烯膜(37μm厚)；

·ECP-1：以商品名22E757得自DuPont的乙烯/丙烯酸甲酯共聚物；

·ECP-2：以商品名0910得自DuPont的乙烯/甲基丙烯酸共聚物；

·ECP-3：以商品名1702得自DuPont的鋅離聚物；

·PE：密度為0.924g/cm³，MFI為25g/10min并且熔點為124℃的線性低密度聚乙烯；

比較例CE1-CE2和實施例E1-E3

在CE1-CE2和E1-E3的每一個中，由Davis標準使用雙螺桿擠出-層壓生產(chǎn)線，將Cu箔層和PET膜層擠出層壓到雙層接合層的兩個側(cè)面。雙層接合層由直接結(jié)合到PET膜的后亞層和直接結(jié)合到Cu箔的前亞層形成。用于形成后亞層和前亞層的樹脂組合物公開于表1中。在每個實施例中，制備兩組擠出層壓體，每一組均在260℃或290℃的擠出溫度下。

然后，按照ASTM D1876，測量PET膜和接合層(PET/Tie)之間的180°剝離強度以及接合層和Cu箔(Cu/Tie)之間的剝離強度，并記錄在表1中。

另外，使E2中的擠壓層壓體(其在260℃的擠出溫度下制備)在145℃下經(jīng)受真空層壓并持續(xù)15分鐘，其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany，型號ICOLAM 10/08)生產(chǎn)的真空層壓機，并且根據(jù)ASTM D1876測量介于接合層和Cu箔之間的剝離強度并記錄在表1中。

表1

*在PET層和Cu箔之間測量的剝離強度(真空層壓之后)。該測量展示最終的背接觸式太陽能電池組件中的聚合物基板和導(dǎo)電金屬電路之間的粘結(jié)強度。

實施例E4-E6和比較例CE3

在E4-E6和CE3的每一個中，使用用于CE1中的類似方法，在260℃或290℃的擠出溫度下制備“PET膜/雙層接合層/Cu箔”擠出層壓體。同樣，雙層接合層由直接粘結(jié)到PET膜的后亞層和直接粘結(jié)到Cu箔的前亞層形成。用于形成后亞層和前亞層的樹脂組合物公開于表2中。

然后，按照ASTM D1876，測量PET膜和接合層(PET/Tie)之間的180°剝離強度以及接合層和Cu箔(Cu/Tie)之間的剝離強度，并記錄在表2中。

另外，使E5中的擠出層壓體(其在260℃的擠出溫度下制備)在145℃下經(jīng)受真空層壓并持續(xù)15分鐘，其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany，型號ICOLAM 10/08)生產(chǎn)的真空層壓機，并且根據(jù)ASTM D1876測量介于接合層和Cu箔之間的剝離強度并記錄在表2中。

表2：

*在PET層和Cu箔之間測量的剝離強度(真空層壓之后)。該測量展示最終的背接觸式太陽能電池組件中的聚合物基板和導(dǎo)電金屬電路之間的粘結(jié)強度。

實施例E7-E9和比較例CE4

在E7-E9和CE4的每一個中，使用用于CE1中的類似方法，在260℃或290℃的擠出溫度下制備“PET膜/雙層接合層/Cu箔”擠出層壓體。同樣，雙層接合層由直接粘結(jié)到PET膜的后亞層和直接粘結(jié)到Cu箔的前亞層形成。用于形成后亞層和前亞層的樹脂組合物公開于表3中。

然后，按照ASTM D1876，測量PET膜和接合層(PET/Tie)之間的180°剝離強度以及接合層和Cu箔(Cu/Tie)之間的剝離強度，并記錄在表3中。

另外，使E8中的擠出層壓體(其在260℃的擠出溫度下制備)在145℃下經(jīng)受真空層壓并持續(xù)15分鐘，其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany，型號ICOLAM 10/08)生產(chǎn)的真空層壓機，并且根據(jù)ASTM D1876測量介于接合層和Cu箔之間的剝離強度并記錄在表3中。

表3

*在PET層和Cu箔之間測量的剝離強度(真空層壓之后)。該測量展示最終的背接觸式太陽能電池組件中的聚合物基板和導(dǎo)電金屬電路之間的粘結(jié)強度。

實施例E10-E15

在E10-E15的每一個中，使用用于CE1中的類似方法，在260℃的擠出溫度下制備“PVF膜/雙層接合層/Cu箔”擠出層壓體。同樣，雙層接合層由直接粘結(jié)到PVF膜的后亞層和直接粘結(jié)到Cu箔的前亞層形成。用于形成后亞層和前亞層的樹脂組合物公開于表4中。

然后，按照ASTM D1876，測量PVF膜和接合層(PVF/Tie)之間的180°剝離強度以及接合層和Cu箔(Cu/Tie)之間的剝離強度，并記錄在表4中。

另外，使E10-E15中每一個的擠出層壓體在145℃下經(jīng)受真空層壓并持續(xù)15分鐘，其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany，型號ICOLAM 10/08)生產(chǎn)的真空層壓機，并且根據(jù)ASTM D1876測量介于接合層和Cu箔之間的剝離強度并記錄在表4中。

表4

*在PVF層和Cu箔之間測量的剝離強度(真空層壓之后)。該測量展示最終的背接觸式太陽能電池組件中的聚合物基板和導(dǎo)電金屬電路之間的粘結(jié)強度。

如通過上述實施例所展示的，當在260℃或290℃下，在聚合基板層(例如，PET膜或PVF膜)和Cu箔之間擠出本發(fā)明所公開的雙層接合層時(E1-E15)，介于接合層和聚合物基底層之間的剝離強度比介于接合層和Cu箔之間的剝離強度更強。因此，當Cu箔稍后經(jīng)受沖切時，并且當除去Cu箔的部分時，雙層接合層將保持完整。

所述數(shù)據(jù)也展示，本發(fā)明所公開的雙層接合層可在最終背接觸式太陽能電池組件中的聚合物基板層和導(dǎo)電金屬電路之間之間的足夠的粘結(jié)(E2、E5、E8和E10-E15)。