用于后接触式太阳能电池的相互交叉箔互连件的制作方法

用于后接触式太阳能电池的相互交叉箔互连件的制作方法
【专利摘要】导电箔层及绝缘材料层经配置以互连后接触式太阳能电池的阵列。一实施例规定导电箔层可经图案化以形成重复的经电隔离的相互交叉指状物集合。每一相互交叉指状物集合可用于将第一后接触式太阳能电池的正极触点连接到第二邻近后接触式电池的负极触点。绝缘层附着到所述经图案化导电箔且提供机械支撑及/或电隔离。在一些实施例中，保护性背板可安置在导电箔及/或绝缘层下方以提供进一步机械支撑及环境保护。在一些实施例中，导电箔层及绝缘材料层可作为互连电路并入在后接触式PV模块中。
【专利说明】用于后接触式太阳能电池的相互交叉箔互连件
[0001]相关申请案的交叉参考
[0002]本申请案主张2011年10月31日申请的标题为“用于后接触式太阳能电池的基于箔的互连件(FOIL-BASED INTERCONNECT FOR REAR-CONTACT SOLAR CELLS)” 的第61/553，764号美国临时专利申请案、2012年2月10申请的标题为“用于后接触式太阳能电池的相互交叉的箔互连件(INTERDIGITATED FOIL INTERCONNECT FOR REAR-CONTACT SOLARCELLS)”的第61/597,309号美国临时专利申请案及2012年5月16日申请的标题为“用于后接触式太阳能电池的相互交叉的箔互连件(INTERDIGITATED FOIL INTERCONNECT FORREAR-CONTACT SOLAR CELLS) ”的第61/647，658号美国临时专利申请案的优先权，所述临时专利申请案中的每一者出于所有目的以引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003]为提高光伏(PV)电池的效率及降低光伏电池的制造成本，已做出巨大努力来开发后接触式太阳能电池，在后接触式太阳能电池中，可从所述电池的后侧或非光入射侧接近太阳能电池的正极触点及负极触点。与传统的前接触式太阳能电池相比，后接触式太阳能电池通常具有较少的电池的前表面的金属覆盖或(在一些情形中)没有电池的前表面的金属覆盖。此避开了前接触式电池中发生的金属前电极的电导与其对电池的光入射侧的覆盖(或遮蔽)之间的权衡，从而导致更好的光内耦合、更低的电阻性功率损失及更高的转换效率。后接触式太阳能电池的实例可查阅第3，903，427号、第3，903，428号、第4，927，770号、第5，053，083号、第7，276，724号美国专利及美国专利申请案US2009/0314346、US2010/0139746及US2009/0256254。对基于硅的后接触式太阳能电池技术的透彻概述可查阅“光伏学进展:研究与应用(Prog.Photovolt:Res.App.) 2006 ;14:107-123。
[0004]除提供更高效率之外，存在后接触式太阳能电池的并入可简化及减少制造PV模块的成本的至少两种其它方式。第一，在后接触式PV模块生产线中，可以简单的放置步骤代替前接触式PV模块中要求的标记及排列操作，在简单的放置步骤中，后接触式电池恰在模块层压之前直接连接到电功能性的“导电后板”。这可帮助提高生产线的总产量。第二，对于基于硅的PV电池，后接触式PV模块通常比前接触式PV模块更好地适于并入较薄、较大的电池，这是因为前接触式硅电池在厚集电接头焊接到其时产生较大的热膨胀系数(CTE)失配应力。在电池在一侧上薄于约200微米或大于约156毫米的情况下，此CET失配应力及相关联电池破损是特别成问题的。相比之下，对于较厚金属导体的需要在后接触式太阳能电池中显著减少，这是因为输出电流通常在电池的后表面上分布。这使得能够在由CTE失配应力引起的欧姆功率损失较低且由CTE失配应力引起的破损减少的情况下将较薄、较宽金属导体附着到后接触式太阳能电池的后侧。
[0005]然而，当前与互连后接触式太阳能电池的困难相关的若干因素限制其广泛实施。一个因素源自互连过程中涉及的有挑战性的大小要求。在许多后接触式太阳能电池架构中，期望在电池的后表面上具有约若干毫米的触点间距，而后接触式太阳能电池的互连组合件在完成的PV模块中一般为Im2或更大。制造可协调这些大小要求与高良率及低成本两者的单一电路或装置是困难的。现有技术大面积导电后板通常利用“柔性电路”工艺，其中使用掩模及蚀刻技术将导电箔层图案化到相互交叉的正电极及负电极中(例如，见第2010/0012172号美国专利申请案)。在许多情形中，这些导电后板的生产成本是如此之高使得其在PV模块中的使用变得不切实际。高成本可部分归因于可处置0.5m到2m宽的材料卷的丝网印刷及蚀刻设备的可用性的缺乏，且部分归因于与蚀刻厚金属箔相关联的低产量。
[0006]此外，从并入有大面积导电后板的后接触式PV模块实现足够的长期可靠性已成为挑战。例如，这些装置可在制造及/或长期户外暴露期间有电短路倾向(如果导电后板上的一个极性的电极接触后接触式太阳能电池上的相反极性的电极)。此外，虽然与前接触式PV模块相比硅太阳能电池较不可能在后接触式PV模块的模块组装期间破损，但在一些情形中，后接触式PV模块中的CTE失配效应(例如，在硅太阳能电池与金属箔导体之间)可在模块的日/夜温度循环期间导致显著机械应力的积累。在长期内，这可导致导电箔层从后接触式太阳能电池的起皱及/或分层，或(如果效应足够剧烈)这可导致材料(例如用于进行太阳能电池与导电后板之间的电连接的焊料或导电粘合剂(ECA))的机械故障。这可潜在地导致从后接触式PV模块输出的功率的显著降低。

【发明内容】

[0007]本发明的第一实施例为一种互连电路，其包括导电箔层及绝缘材料层。所述互连电路可用于互连后接触式太阳能电池的阵列。所述导电箔层可经图案化以形成电绝缘的、相互交叉的指状物的重复集合。相互交叉的指状物的每一集合可用于将第一后接触式太阳能电池的正极触点连接到第二邻近后接触式电池的负极触点。所述绝缘层附着到经图案化的导电箔且提供机械支撑及电隔离。此外，在一些实施例中，保护性背板可安置在所述互连电路下方以提供额外机械支撑及环境保护。
[0008]其它方面包含制造互连电路的各种方法。在一个实施例中，一种制造互连电路的方法包括:首先穿过导电箔的一部分形成一系列狭槽；接着将导电箔层压到绝缘层；及接着撕去所述层的边缘及/或移除连接头以完全隔离导电箔的邻近区域。在另一实施例中，用于形成连接后接触式太阳能电池的线性阵列的互连电路的技术及工艺扩展到二维互连电路的制造。在又一实施例中，一种制造互连电路的方法包括:抵靠承载衬底吻切导电箔；接着使用经图案化粘合剂将绝缘层层压到导电箔；及接着将承载衬底与导电箔的非所要区域一起移除。一经完成，便可任选地将互连电路层压到保护性背板或连接到后接触式太阳能电池以组装到太阳能模块中。
【专利附图】

【附图说明】
[0009]在以下详细描述及附图中揭示各种实施例。
[0010]图1A为说明根据本发明的实施例的互连电路的实例的连续平面剖视示意图。
[0011]图1B为说明根据本发明的另一实施例的倒置配置中的互连电路的实例的连续平面剖视示意图。
[0012]图1C为说明根据本发明的另一实施例的导电背板的实例的平面示意图。
[0013]图1D为说明根据本发明的另一实施例的后接触式PV模块的实例的平面示意图。[0014]图2A到2F为说明根据本发明的另一实施例的互连电路的制造的实例的连续平面示意图。
[0015]图3为说明根据本发明的另一实施例的可用于将后接触式太阳能电池连接到互连电路的设备的实例的示意图。
[0016]图4A到4F为说明根据本发明的另一实施例的二维互连电路的制造的实例的连续平面示意图。
[0017]图5A到5E为说明根据本发明的另一实施例的二维互连电路的制造的实例的连续平面示意图。
[0018]当结合附图阅读时将更好地理解以上概述以及当前描述的技术的某些实施例的以下详细描述。出于说明当前描述的技术的目的，在图式中展示某些实施例。然而，应理解，当前描述的技术不限于附图中展示的布置及手段。此外，应理解，图式中的组件不是按比例的且一个组件与另一组件的相对尺寸不应解释或解译为需要此类相对尺寸。
【具体实施方式】
[0019]当结合附图阅读时将更好地理解本发明的特定实施例的以下详细描述。如本文中使用，以单数形式引述且以词语“一”进行的元件或步骤应被理解为不排除所述元件或步骤的复数形式，除非明确陈述此排除。此外，对“一个实施例”的参考不希望被解释为排除也并入有所陈述特征的额外实施例的存在。此外，除非明确相反地陈述，否则“包括”或“具有”具特定性质的元件或多个元件的实施例可包含不具所述性质的额外元件。
[0020]应注意，除非以其它方式陈述，否则在详细描述中，层的“前”表面一般是指面向后接触式PV模块的光入射侧的表面，即使光不直接入射在所述特定表面上也如此；“后”表面是指背向模块的光入射侧的层的表面。类似地，词语“上部”、“顶部”及“上面”一般希望传达更接近模块的光入射侧的位置，而词语“下部”、“底部”及“下方”希望描述离得更远的位置。此外，在详细描述中，术语“开口”包括来自给定层的任何缺失或缺少的材料(包含但不限于任何形状或尺寸的小孔、缝隙、狭槽或间隙)，且不取决于缺少的材料是完全地还是部分地由来自所述层的材料围绕。
[0021]本发明的第一实施例为互连电路，其可用于串联电连接后接触式太阳能电池的线性阵列。如图1A中的连续平面剖视图中所展示，互连电路100包括绝缘层110、导电箔120 (其已经图案化以形成相互交叉指状物125的重复集合)、任选电介质隔离层130及任选第二粘合层140。在一些实施例中，互连电路100包括至少一个后接触式太阳能电池145，然而一般来说后接触式太阳能电池145不需要存在。可使用开口阵列图案化任选电介质隔离层130及第二粘合层140以允许从导电箔120到后接触式太阳能电池145进行电连接。虽然互连电路100的长度在图1A中描绘为是后接触式太阳能电池145的长度的若干倍，但实际上所述电路的长度可为后接触式太阳能电池145的长度的I倍到100倍。
[0022]绝缘层110向导电箔120及互连电路100的其它上覆层提供电隔离及机械支撑。在一些实施例中，最初可以薄板形式处理绝缘层110且随后可使用第一粘合层(未展示)将绝缘层110层压到导电箔120。可能适于绝缘层110的板材的实例包含但不限于聚酰胺(PI)、聚乙烯奈(PEN)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、醋酸乙烯(EVA)或乙烯醇缩丁醛(PVB)。绝缘层110应一般为充分电阻性的以防止邻近相互交叉指状物125之间的横向分流。此外，绝缘层110的成分及厚度应经选择以使可能在处理期间发生的相互交叉指状物125之间的空间的扭曲最小化。这帮助确保相互交叉指状物125的邻近集合将与后接触式太阳能电池145的触点适当对准。10微米到125微米范围内的绝缘层110的厚度可足以满足此要求。在一些情形中，绝缘层110可包括绝缘层或膜的多层堆叠。在一些实施例中，10微米到100微米厚的PET层归因于其低成本、良好的可处理性及极佳的电隔离特性而用作绝缘层110。
[0023]导电箔120可包括可经受后接触式PV模块遭遇的典型处理及现场暴露条件的任何充分导电的材料。适于导电箔120的材料包含但不限于铝、铜、钢、钛、钥、钨及其合金。导电箔120的厚度应一般足够大以提供具有低电阻的电流路径，但不过大使得过高CTE失配应力在完成的组合件中产生。在铝箔或铜箔的情形中，10微米到200微米范围内的厚度可足以满足这些条件。在其它实施例中，可使用25微米到150微米范围内的箔厚度。在另外其它实施例中，可归因于其良好导电性及低成本而使用50微米到100微米的铝箔层。可使用第一粘合层(未展示)将导电箔120接合到绝缘层110。可能适于第一粘合层的粘合剂类型包含但不限于压敏粘合剂、接触式粘合剂、热塑性粘合剂、交联粘合剂、UV可固化粘合剂或双组分粘合剂。
[0024]导电箔120可以表面涂层材料(未展示)至少部分涂布。表面涂层材料的用途是提供稳定的、潜在可焊接表面，其防止在导电箔120与将导电箔120连接到后接触式太阳能电池145的导电粘合材料(未展示)之间的界面处形成绝缘氧化物。表面涂层可提供合适的表面，包含但不限于，锡、铅、锌、镍、银、钯、钼、金、铟、铬、铜、其合金、有机可焊接防腐剂(OSP)或其它导电材料。表面涂层材料可经镀敷、溅镀、冷焊或经由其它手段施加。在一些实施例中，表面涂层的厚度可从0.05微米到10微米变化。在其它实施例中，可使用0.1微米到2.5微米范围内的厚度。
[0025]在导电箔包括铝或其合金的情况下，稳健表面涂层的使用可具有特别的重要性，这是因为铝趋向于在存在氧气或湿气的情况下容易形成绝缘原生氧化物。为在此情形中提供长期稳定的表面，表面涂层材料应一般能够抵抗氧气及/或湿气的向内扩散。例如，锌、银、锡、铜、镍、铬、或金镀层可特别适于在铝上形成抗氧化表面。
[0026]此外，在一些应用中，期望导电箔120是可焊接的(例如，在其中焊料或焊膏用于形成与后接触式太阳能电池的电连接或用于将总线条附着到导电箔的应用中)。在铝导电箔的情形中，可能优选的是使表面涂层材料的熔化温度远高于焊料的熔化温度。否则，如果表面涂层材料在焊料的熔化期间熔化，那么氧化物可渗入熔融的表面涂层且氧化铝表面，从而降低界面处的导电性且潜在地引起机械粘合的损失。因此在后接触式PV模块(其大体上受益于低于350C的焊料熔化温度使得CTE失配效应可被最小化)中，锌、银、铜、镍、铬或金可为用于包括铝的导电箔的合适表面涂层。
[0027]相互交叉指状物125的每一集合提供从第一后接触式太阳能电池的正触点到第二邻近后接触式太阳能电池的负触点的连续电路径。相互交叉指状物125的邻近集合的布局应一般与后接触式太阳能电池145的后表面上的正触点及负触点图案至少部分匹配。相互交叉指状物125之间的间隙(S卩，一指状物的边缘与邻近指状物的紧邻边缘之间的距离)应一般足够大以确保指状物的邻近集合之间的良好电隔离，但足够小以留下约0.5毫米到I毫米的容许度以用于放置后接触式太阳能电池145。虽然图1中描绘的相互交叉指状物125的图案展示方波状形状，但在其它实施例中所述图案可变化到几乎任何其它形状，其中一般的期望为相互交叉指状物125的集合应彼此电隔离且与后接触式太阳能电池145的后表面上的适当触点重叠。例如，在后接触式太阳能电池145仅在电池边缘附近具有触点的实施例中，相互交叉指状物的长度应显著小于后接触式太阳能电池145的长度。改变相互交叉指状物的图案的其它潜在原因包含但不限于:A)沿着指状物降低电阻性功率损失；B)通过增加触点开口附近的接触塾着陆面积提闻|旲块良率；C)减少互连电路100上的机械应力；或0)简化互连电路100的制造工艺。
[0028]除了以相互交叉指状物125图案化导电箔120之外，在一些实施例中可在导电箔120中形成额外开口(未展示)以帮助向层提供一定程度的平面内应力释放。任选地，可(例如)使用光阳极处理选择性地氧化导电箔120以在不与导电粘合剂及/或后接触式太阳能电池145进行电接触的箔区域中提供金属氧化物的保护性绝缘层。
[0029]任选的电介质隔离层130提供相互交叉指状物125的邻近集合之间的电隔离以及相互交叉指状物125与后接触式太阳能电池145之间的电隔离。可在电介质隔离层130中在需要导电箔120与后接触式太阳能电池145之间的电传导的区域(例如，后接触式太阳能电池145的触点附近)中图案化开口。应注意，在使用可印刷电连接材料(例如以银填充的环氧树脂或焊膏)将导电箔120连接到后接触式太阳能电池145的情形中，电介质隔离层130的存在可帮助防止邻近相互交叉指状物125之间的电短路(如果电连接材料的过量散布在处理期间发生)。在一些实施例中，电介质隔离层130可包括可印刷材料，其可使用丝网印刷、柔性印刷、喷墨印刷、凹版印刷或其它印刷技术来沉积。在第二粘合层140充分电绝缘且机械稳健的实施例中，可能没有必要在互连电路100中包含电介质隔离层130。这可帮助降低互连电路100的制造成本。
[0030]第二粘合层140提供后接触式太阳能电池145与下伏互连电路100之间的粘合性接合。如同在电介质隔离层130的情形中，可在第二粘合层140中图案化开口以允许在导电箔120与后接触式太阳能电池145之间进行电接触。第二粘合层140应一般具有足够高的电阻，以不在互连电路100上或后接触式太阳能电池145上的触点附近一起横向分流。可能适于第二粘合层140的粘合剂类型包含但不限于，压敏粘合剂、接触式粘合剂、热塑性粘合剂、交联粘合剂、UV可固化粘合剂、双组分粘合剂、B阶段粘合剂、热固性粘合剂或传统PV密封剂。任选地，可将颜料添加到第二粘合层140以提高互连电路100的反射性。
[0031]在一些实施例中，可使用例如丝网印刷、柔性印刷、喷墨印刷、凹版印刷等印刷技术或一些其它印刷技术以初始液体形式(即，来自熔融状态或来自溶解)首先将第二粘合层140施加到导电箔120或后接触式太阳能电池145。因为初始呈液态的粘合剂可在其凝固/干燥之前流动，所以在一些实施例中以液体形式施加第二粘合层140可能够填充下伏层中(例如，在相互交叉的指状物125之间)的任何空隙或间隙或使存在的任何突出物或尖锐边缘(例如，在导电箔120的边缘处)平滑。这可帮助提高后接触式PV模块的良率及/或长期可靠性。替代地，可以薄板形式提供第二粘合层140且接着可将第二粘合层140层压到导电箔120或后接触式太阳能电池145。在这些实施例中，可在层压之前任选地使用旋转冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、平层冲切、冲孔、激光切割或其它移除技术将开口图案化在第二粘合层140中。在另外其它实施例中，可将第二粘合层140作为连续薄板层压到导电箔120或后接触式太阳能电池145，接着使用例如蚀刻或激光烧蚀等移除技术在第二粘合层140中形成开口。
[0032]取决于制造后接触式PV模块时使用的层及工艺技术和材料的性质，第二粘合层140的所要厚度可从10微米到500微米变化。在其中用于第二粘合层140的开口中的电连接材料昂贵的实施例中(例如，可能的情形是使用基于银的导电环氧树脂，其每克可花费约I美元)，可通过减小第二粘合层140的厚度来大体上降低后接触式PV模块的总成本。这降低了填充第二粘合层140中的开口及在导电箔120与后接触式太阳能电池145之间进行接触所需的电连接材料的体积。例如，I微米与200微米之间的第二粘合层140厚度可用于帮助减少所需的电连接材料的量。在其它实施例中，可使用I微米与100微米之间的厚度。在另外其它实施例中，可使用I微米与50微米之间的层厚度。
[0033]然而，与使用相对薄的第二粘合层140相关联的潜在挑战为:在模块层压期间，可能不存在充足的粘合材料来填充层堆叠中的所有空隙或间隙(例如相互交叉指状物之间的间隙)或防止导电箔中的任何突出物或尖锐边缘一路推进穿透粘合剂且使后接触式太阳能电池电短路。在一些实施例中，这些问题可潜在地通过以下任一方式解决:A)以初始液体形式(例如，通过丝网印刷、凹版印刷等等)施加第二粘合层140，使得其趋向于在施加粘合剂期间填充任何间隙(或使突出物平滑)；或抝通过在导电箔120与后接触式太阳能单元145之间提供额外平坦化层来帮助消除两者之间的间隙或突出物。这些实施例中的每一者在本描述的其它地方论述。
[0034]归因于半导体(例如硅)与许多导电箔之间的相对大的CTE失配，在一些情形中可存在导电箔120在后接触式PV模块的长期日/夜温度循环期间从后接触式太阳能电池145起皱及/或分层的倾向。相对于包括铜的导电箔，包括铝的导电箔可能特别容易受此效应影响，这是因为铝具有更高的CTE(23 ppm/C对17 ppm/C)及更高的电阻率(2.8E-6ohmcm对1.7E-6ohmcm)。(虽然不是本质上成问题的,但招的较高电阻率一般意味着:如果需要给定的薄膜电阻，那么需要较厚的铝箔层来产生与铜相同的薄膜电阻，这可导致层堆叠中的机械应力增加。)为帮助防止在导电箔中起皱，在一些实施例中，第二粘合层140可为根据其熔体流动指数(MFIJBASTM D1238所定义，2.16kg, 190C)预选择的热塑性粘合剂/密封剂。热塑性粘合剂/密封剂的MFI可从在190C下小于ldg/min (在此情形中在所施加力/应力下存在非常少的粘合剂流动)到大于50dg/min(在此情形中,粘合剂趋向于快速流动)变化。虽然后接触式PV模块在户外使用中通常不遭遇高达190C的温度，但在一些实施例中，MFI可用作第二粘合层140在长期操作期间蠕变的趋势的预测信号。
[0035]虽然具有高于20dg/min的MFI的热塑性粘合剂通常更容易受到蠕变影响且因此比STR? Photocap? EVA 15420 (广泛商用的交联EVA密封剂)更可能在导电箔120中导致起皱，然而具有低于10dg/min的MFI的热塑性粘合剂可远远比上述交联EVA产品更能够防止导电箔中的起皱。在一些实施例中，具有约4dg/min或更少的MFI的第二粘合层140可使得50到100微米厚的铝导电箔能够用于后接触式PV模块中而不在日/夜温度循环期间具有显著起皱。在其它实施例中，具有约8dg/min或更少的MFI的第二粘合层140可为足够的。应注意，可通过遵循后接触式PV模块的数百个(例如，400到800) - 40C到+ 85C的温度循环(PV行业中众所周知的测试)量化导电箔层中的起皱程度来直接测量第二粘合层140的MFI与导电箔120的起皱趋势之间的相关。
[0036]与在后接触式PV模块中使用低MFI第二粘合层140相关联的潜在挑战为:在典型处理温度及持续时间(例如，120到160C持续5到60分钟)下的模块层压期间，粘合剂可能未足够显著地流动以填充层堆叠中的空隙或间隙。与当使用如上文描述的相对薄的第二粘合层140时遭遇的问题类似，在一些实施例中，这些问题可通过以下任一解决:A)以初始液体形式(例如，通过丝网印刷、凹版印刷等等，来自熔融或溶解状态)施加第二粘合层140，使得粘合剂趋向于在其施加期间填充任何间隙(或使突出物平滑)；或抝在导电箔120与后接触式太阳能电池145之间提供额外平坦化层来移除两者之间的间隙且使两者之间的突出物平滑，使得不要求第二粘合层140实质上流动。
[0037]可经由任选电介质隔离层130与第二粘合层140中的开口在导电箔120与后接触式太阳能电池145之间进行一系列电连接(未展示)。在一些实施例中，可在这些位置中将导电箔120直接按压成与后接触式太阳能电池145接触，而在其它实施例中，可使用电连接材料进行接触。潜在地适于进行电连接的材料包含但不限于，焊料、焊膏、导电墨水、各向同性ECA、各向异性ECA及块状金属导体。在一些实施例中，电连接包括可被印刷或分配的材料，例如焊膏或以片状银粉填充的、基于环氧树脂的ECA。
[0038]在一些实施例中，期望用于进行电连接的材料能够在模块操作期间抵抗在这些区域暴露于氧气或湿气的情况下的界面氧化及块体氧化。在一些情形中，可通过在电连接材料中包含腐蚀抑制剂来增强对腐蚀及/或氧化的抵抗性。在导电箔120的顶面(即，表面涂层材料或(在缺少表面涂层材料的情况下)导电箔自身)具有比电连接中的导电物质负性更大的还原电势(即，被氧化的趋势更大)的情况下，腐蚀抑制剂的使用可具有特别的重要性。例如，如果电连接材料为以片状银粉填充的ECA，那么包括例如锡、铅、锌、镍、银、钯、铟、铝或铜等金属的表面涂层材料及/或导电箔可受益于腐蚀抑制剂的存在。腐蚀抑制剂的一般功能为在表面涂层或导电箔的表面上形成保护性的但非电绝缘性的用作抵抗氧化的障碍物的层。例如，螯合剂(例如，氨基酸或其它含羧酸分子)可用作电连接材料中的腐蚀抑制剂。
[0039]后接触式太阳能电池145包括其中可从太阳能电池的后表面接近正触点及负触点的任何类型的太阳能电池。后接触式太阳能电池145可经图案化使得其正触点及负触点布置成交替的行及/或列。这可帮助确保相互交叉指状物125中的每一者将能够到达后接触式太阳能电池145的背面上的给定极性类型的所有触点。在一些实施例中，后接触式太阳能电池145可由单晶硅或多晶硅晶片制成。可并入到后接触式PV模块中的硅后接触式太阳能电池的实例包含但不限于，金属穿孔电池、发射极穿孔电池、背结电池、全背部接触式电池、相互交叉背部接触式电池、后接触式适应性钝化发射极后局部扩散电池、后点接触电池、后接触式适应性硅异质结(也称为具有本征薄层的异质结或HIT)单元及后接触式适应性集中器电池。典型的非集中型基于硅的后接触式太阳能电池的厚度可从10到300微米变化且其宽度及/或直径可从100毫米到450毫米变化。
[0040]在一些实施例中，绝缘层与经图案化导电箔的相对位置可在互连电路的层堆叠中颠倒。此配置中的互连电路的实例(在本文中称为“倒置配置”)在图1B中以连续平面剖视图描绘。倒置互连电路102的后层包括导电箔122，导电箔122已经图案化以形成相互交叉指状物127的重复集合。绝缘层112及任选第二粘合层142安置在导电箔122上。倒置互连电路102还可包含至少一个后接触式太阳能电池147，然而一般来说，后接触式太阳能电池147不需要存在。在图1B中描绘的实施例中，绝缘层112及第二粘合层142已使用开口阵列图案化以允许在导电箔122与后接触式太阳能电池147之间进行电连接。
[0041]图1B中描绘的倒置配置具有至少两个潜在优点。第一，在一些实施例中(例如，图1B中展示的实施例)，绝缘层112可用作电介质绝缘层的替代物，从而减少层的总数目且降低倒置互连电路102的制造成本。第二，绝缘层112可用作平坦化层，所述平坦化层帮助消除后接触式太阳能电池147与互连电路102的其它层之间的突出物、空隙或间隙。
[0042]在其中用于填充绝缘层112及/或第二粘合层142中的开口的电连接材料昂贵的实施例中，可通过减小绝缘层112及/或第二粘合层142的厚度来大体上降低后接触式PV模块的总成本，如上文描述。此外，除非另外陈述，否则希望描述图1A的互连电路100的特征、用于制造互连电路100的工艺技术或用于将互连电路100并入到导电背板及/或后接触式PV模块的方法及/或装置结构的实施例也可任选地应用于图1B的倒置互连电路102，且反之亦然。
[0043]另一实施例为包括一个或一个以上互连电路100的导电背板150。图1C为说明根据此实施例的导电背板150的平面图。如图中所展示，一个或一个以上互连电路100安置在保护性背板160上。连接总线条170串联电连接邻近互连电路100。外部连接器180使电流通过导电背板150而到达接线盒或其它外部端子。
[0044]保护性背板160可包括传统前接触式PV背板(例如，Tcdlar?, PET、EVA底漆、聚乙烯及类似物)中发现的一些或所有层，而在其它实施例中，保护性背板160可由完全新型的材料制成。类似地，保护性背板在一些实施例中可为市售的或在其它实施例中可定制或内部制造。保护性背板160的用途为提供机械及环境保护而免遭外部环境影响。此外，保护性背板160可包括由绝缘材料(例如，PET)组成的连续层以在若干后接触式PV模块串联连接时防止通过背板的高电压放电。
[0045]在倒置配置中，互连电路102的后表面(如图1B中展示)包括经图案化导电箔122。当倒置互连电路102附着到保护性背板时，在一些实施例中，保护性背板的顶层可包括粘合剂，所述粘合剂足够厚且移动性足够强使得其在加热层压步骤期间流动到导电箔122中的间隙中(例如，流动到相互交叉指状物127之间的空间中)，从而帮助从层堆叠移除空隙。例如，至少为导电箔122的厚度的50%的粘合层厚度可足以流动到导电箔122中的间隙中且从层堆叠移除空隙。在其它实施例中，约至少与导电箔122的厚度相同的粘合层厚度可为足够的(例如，如果导电箔为100微米厚，那么导电层可为约100微米厚或更大)。
[0046]为此，若干市售“TPE”保护性背板包括顶粘合层，其足够厚且移动性足够强以流动到导电箔122中的间隙中。然而，TPE背板中的顶粘合层中的许多(例如，聚烯烃、聚乙烯、非交联EVA或其它低温热塑性粘合层)最初具有非永久性质。如果这些层在层压步骤期间直接接合到互连电路102，那么在许多情形中此接合将在此之后不久失效，即使粘合层足够厚以填充导电箔122中的间隙也如此。例如，如果Madico TPE HD保护性背板直接层压到倒置互连电路102，那么接合可在85C/85% RH陈化中仅在若干(例如，小于10)小时之后失效。为克服此问题，在一些实施例中，可在层压之前将薄促粘合结合层(未展示)施加到保护性背板160的顶粘合层及/或互连电路102的底部。这帮助在保护性背板160与互连电路102之间形成相对永久的接合。在上文给出的实例中，在与互连电路102接合之前将I到10微米厚的结合层施加到保护性背板160的顶粘合层可将接合的寿命延长到85C/85% RH陈化中的三千小时以上，从而使用最初具有非永久性质的粘合剂实质上形成接近永久的接合。在一些实施例中，可使用小于保护性背板160的顶粘合层的厚度的约20%的结合层厚度实现强度足够大的接合。在其它实施例中，结合层厚度可小于顶粘合层的厚度的约10%。
[0047]可能适于结合层的材料类型包含但不限于，压敏结合层、热塑性结合层、热固性结合层、交联结合层、UV可固化结合层、双组分结合层或其它材料。在一些实施例中，可使用交联结合层。此外，在一些实施例中，上文提及的结合层材料可任选地用于将基本配置互连电路100 (如图1A中展示)接合到保护性背板160。
[0048]连接总线条170提供邻近互连电路100之间的串联连接。虽然在一些实施例中导电总线条170安置在互连电路100上方且因此可在互连电路100已层压到保护性背板160之前或之后附着到互连电路100，但在其它实施例中导电总线条170安置在互连电路100下方且可在互连电路100层压到保护性背板160之前(或期间)附着到互连电路。可用于将连接总线条170附着到互连电路100的技术包含但不限于，焊接、铜焊、超声波焊接，激光焊接或使用导电粘合剂(例如PSA或环氧树脂)的接合。
[0049]在一些实施例中，应力释放性质(例如间隙、开口或其它产生柔性的结构)可包含在连接总线条170的设计中。这可帮助在日/夜热循环期间减少连接总线条170上的应力积累。此外，可使用双步骤工艺(未展示)附着连接总线条170，在所述双步骤工艺中，第一总线条附着到每一互连电路100的末端(未展示)，且第二连接总线条用于在两个邻近第一总线条之间进行简单电连接。
[0050]外部连接器180将电流从互连电路100及/或连接总线条170的端子传递到模块的外侧。外部连接器180可为在邻近互连电路100之间附着旁路二极管提供触点。在一些实施例中，外部连接器180在连接总线条170及互连电路100已附着到保护性背板160之后附着到连接总线条170及互连电路100，而在其它实施例中外部连接器180在将这些装置并入到导电背板150之前(或期间)附着到连接总线条170及互连电路100。替代地，外部连接器180及/或连接总线条170中的一些或所有可在其连接到互连电路100之前集成到一个或一个以上外部连接器组合件(未展示)中。这可简化互连电路100的串联连接。
[0051]另一实施例为包括导电背板150及一个或一个以上后接触式太阳能电池145的后接触式PV模块190，如在图1D中以平面图展示。后接触式PV模块190可任选地进一步包括保护性背板、密封材料、后接线盒、框架及透明盖板(例如，低铁钢化玻璃(未展示))。在一些实施例中，传统方法(例如真空层压)可用于制造后接触式PV模块，然而作为对传统标记及排列步骤的替代，可简单地使用(例如)拾取及放置机器人将后接触式太阳能电池145放置在互连电路100上。
[0052]在将后接触式太阳能电池145放置在导电背板150之前，可任选地将电连接材料(未展示)施加在第二粘合层及/或电介质隔离层中的开口中以将后接触式太阳能电池145电连接到互连电路100。可用于将后接触式太阳能电池145电连接到互连电路100的技术包含但不限于，焊接、铜焊、激光焊接或使用导电粘合剂(例如PSA或载银环氧树脂)的接合。
[0053]在未在互连电路100及/或导电背板150的制造期间并入第二粘合层的实施例中，可在放置后接触式太阳能电池145及/或导电粘合材料之前任选地将粘合剂或密封剂层(未展示)施加到导电背板150。可在所述薄板中形成开口以允许在互连电路100与后接触式太阳能电池145之间进行电连接。可用于在这些实施例中将互连电路100接合到后接触式太阳能电池145的粘合剂/密封剂材料包含但不限于，EVA、PVB、聚烯烃、聚氨基甲酸乙酯或硅酮。
[0054]在另外其它实施例中，后接触式PV模块包括互连电路100及后接触式太阳能电池145，但不包含保护性背板160。例如，可使用层压到玻璃后板而非保护性背板160的互连电路100制造此后接触式PV模块(未展示)。
[0055]虽然图1A到ID中展示的互连电路描绘为连接后接触式太阳能电池的线性阵列，但以两个维度(例如，以用于遍及后接触式PV模块各处的串联连接的蜿蜒图案)连接后接触式太阳能电池的互连电路也视为实施例。下文将描述制造二维互连电路的方法。
[0056]将互连电路构造为与保护性背板分离的单独组件的潜在优点为其允许每一者的功能的解耦。因为互连电路的用途(提供电连接)一般不同于保护性背板的用途(提供与周围环境的化学、机械及电隔离)，所以将这两个组件分离可在一些实施例中产生更稳健的PV模块。此外，此分离可提供供应链优点:互连电路及/或导电背板的制造者可任选地依赖于市售保护性背板而非开发其自身的保护性背板。为此，若干市售保护性背板(例如，3M Scotchshield Film?、Madico TPE HD 及 Dunmore Dun-SoIar?TPE)已展不为与互连电路100及倒置互连电路102兼容。
[0057]此外，可潜在地从将互连电路作为与保护性背板分离的单独组件并入取得两个其它优点。第一，在一些实施例中，可在互连电路之后(即，在互连电路与保护性背板之间)附着连接总线条。这可帮助减少模块边缘附近的通常为总线连接保留的非作用面积，从而导致模块效率的增加。第二，以略微小于保护性背板的尺寸的尺寸图案化互连电路是简单的。这使得能够将电隔离间隙(或周边)维持在互连电路与保护性背板的边缘(及因此，后接触式PV模块的边缘)之间而不需要复杂的工艺步骤或在互连电路中产生废料。
[0058]另一实施例为制造互连电路的方法，如图2A到2F中展示的连续平面图中所描绘。在图2A中，一系列非连续开口或狭槽210图案化在导电箔200的起始卷或薄板中。导电箔200的卷的起始宽度可从约为后接触式太阳能电池的宽度的一半到大于后接触式太阳能电池的宽度的两倍变化。应注意，虽然相对长且窄的狭槽210描绘在图2A中，但实际上，取决于后接触式太阳能电池上的触点的图案，狭槽可包括各种各样的形状及/或尺寸。可使用各种方法形成狭槽210，包含但不限于，冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光冲切或其组合。在一个实施例中，旋转冲切可用于从导电箔200的连续卷形成狭槽210。
[0059]在待在互连电路的制造工艺中移除的导电箔的总所要体积中，在一些实施例中可在狭槽210的形成期间移除约65%到99%。在狭槽210的末端附近，可任选地将连接头220留在适当位置(S卩，不在形成狭槽的过程期间移除)以帮助保留导电箔200的机械完整性。如果连接头220未被留在适当位置，那么导电箔200可在狭槽210的附近变得脆弱，从而导致在后续工艺步骤期间处置导电箔200的困难。在一些实施例中，连接头220的使用可允许相互交叉指状物的每一集合中的指状物的数目增加。例如，可通过使用连接头实现小于约3厘米的相互交叉指状物的周期性(即，1.5厘米或更小的指状物与指状物间距)。在其它实施例中，周期性可为约2厘米或更小。在另外其它实施例中，周期性可为约1.5厘米或更小。[0060]此外，可通过确保狭槽210不一直延伸到导电箔200的边缘来进一步增强导电箔200的机械完整性。在狭槽开口占据后接触式太阳能电池的大部分面积的实施例中(例如，当互连电路用于连接具有较低数目的后触点或具有接近单元边缘的触点的后接触式太阳能电池时)，导电箔中的未图案化边缘区域的存在可为特别有用的。
[0061]在图2B中，绝缘层230的卷或薄板层压到导电箔200的后表面。第一粘合剂(未展示)可用于将两个层层压在一起。可用于层压层的粘合剂类型包含但不限于，热熔粘合齐U、压敏粘合剂、B阶段粘合剂、热固性粘合剂、热塑性粘合剂或交联粘合剂。如果以液体形式施加第一粘合剂，那么一般应注意不能允许显著量的粘合剂通过狭槽210渗滤到导电箔200的前表面上。绝缘层230的起始宽度可从约等于后接触式太阳能电池的宽度到大于后接触式太阳能电池的宽度的两倍变化。
[0062]因为绝缘层230在形成狭槽210之后施加，所以绝缘层230不需要用作用于图案化狭槽210的切割或图案化表面。这使得相对薄的绝缘层230能够用于互连电路中。在一些实施例中，绝缘层230厚度可为约50微米或更小。在其它实施例中，绝缘层厚度可为约25微米或更小。在另外其它实施例中，绝缘层厚度可为约12.5微米或更小。
[0063]在一些实施例中，接着可将电介质隔离层(未展示)施加到导电箔的前表面。可在电介质隔离层中形成开口以允许在导电箔200与后接触式太阳能电池的正极触点及负极触点之间进行电连接。
[0064]在倒置配置中，绝缘层230层压到导电箔200的前表面而非后表面。在此配置中，绝缘层230可在导电箔200与后接触式太阳能电池之间提供某种程度的电隔离，从而潜在地消除对电介质隔离层的需要。在将绝缘层230层压到导电箔200之前，可以与后接触式太阳能电池的触点的图案至少部分匹配的开口(未展示)图案化绝缘层230。可用于在绝缘层230中形成开口的技术包含但不限于，冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光切割或其组合。在一个实施例中，旋转冲切可归因于其高产量及低成本而用于在绝缘层230中形成开口。替代地，在一些实施例中，可将绝缘层230的连续薄板层压到导电箔200，接着使用移除技术(例如蚀刻及激光烧蚀)在绝缘层230中形成开口。
[0065]接着，返回到图2C中展示的基本配置，可任选地将第二粘合层240施加到导电箔的前表面。在其它实施例中(未展示)，可首先将第二粘合层240施加到电介质隔离层、施加到后接触式太阳能电池或(在倒置配置的情形中)施加到绝缘层的前表面(例如，在已将绝缘层施加到导电箔及/或以开口图案化之前或之后)。第二粘合层240可以对应于后接触式太阳能电池上的正极触点及负极触点的位置的开口 250图案化。此外，虽然第二粘合层240描绘为在图2D到2E中展示的后续移除步骤之前施加，但在其它实施例中第二绝缘层240可在所述过程中在这些及/或其它步骤之后施加。
[0066]在一些实施例中，第二粘合层240可以来自溶解或熔融状态的液体形式施加。包含但不限于丝网印刷、旋转丝网印刷、柔性印刷、凹版涂布、狭槽涂布、喷墨印刷或喷涂等的技术可用于在不存在开口 250的区域中施加第二粘合层240。替代地，如果以薄板或卷形式提供第二粘合层240，那么可在将所述层施加到其它层之前任选地以开口图案化所述层。可用于在第二粘合层240中形成开口的技术包含但不限于，冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光切割或其组合。在另外其它实施例中，可将第二粘合层240作为连续薄板层压到导电箔、电介质隔离层或后接触式太阳能电池，接着使用移除技术(例如蚀刻或激光烧蚀)在第二粘合层240中形成开口。
[0067]在倒置配置中，在一些实施例中，在层压到导电箔之前以开口图案化绝缘层。在这些实施例中，可在于绝缘层中形成开口之前任选地将第二粘合层240施加到绝缘层的前表面(例如，通过层压薄板或形成涂层)。接着，可使用单个切割或移除步骤同时在两个层中图案化开口，从而潜在地简化互连电路的总制造工艺。在图案化期间将绝缘层用作用于第二粘合层240的支撑层可帮助提高第二粘合层240的大小稳定性。当第二粘合层240较薄时(例如，小于100微米厚)此方式可为特别有益的，这是因为未经支撑的粘合材料在图案化期间(或在图案化之后)翘曲或变形的趋势趋向于在层厚度降低时实质上增加。一旦已将第二粘合层240及绝缘层层压在一起且以开口图案化，便可将绝缘层的后表面层压到导电箔。
[0068]返回到图2D中展示的基本配置，(例如)使用切割或割缝工艺移除包括经图案化导电箔、第一粘合剂、绝缘层及任选第二粘合层的层压物的边缘以形成切边260。在割缝过程期间，绝缘层向导电箔提供机械支撑且与任选连接头一起帮助防止导电箔在边缘被移除时机械解耦。在移除步骤之后，层压物的最终宽度可从后接触式太阳能电池的宽度的约一半到后接触式太阳能电池的宽度的约1.5倍变化。在一个实施例中，层压物的最终宽度约与后接触式太阳能电池的宽度相同。
[0069]接着，从导电箔移除连接头以形成相互交叉指状物270的电隔离集合，如图2E中所展示。如同图2D中展示的切割/割缝步骤，导电箔由绝缘层支撑的事实确保相互交叉指状物270的集合将不在连接头的移除期间机械解耦。这显著简化相互交叉指状物270的处置且帮助在后续工艺步骤期间维持相互交叉指状物270的对准。此外，因为在一些实施例中绝缘层作为与保护性背板分离的单独组件并入在后接触式PV模块中，所以可能在移除连接头期间在绝缘层中形成开口而不损害所述模块的环境复原力。这与通常在市售保护性背板中发现的绝缘层形成对比，一般将市售保护性背板制造成连续的以最大化电隔离。在移除连接头期间形成于绝缘层中的开口的实例在图2E中展示在位置275处。
[0070]可使用各种方法移除连接头，包含但不限于，冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光烧蚀、施加大电压或其组合。在一些实施例中，视觉对准系统可用于确保切割设备精确移除连接头。在一个实施例中，使用视觉对准系统的旋转冲切可用于移除连接头。用于移除连接头的冲切图案可制造得略微大于接头自身的尺寸以确保连接头被切割设备完全移除。
[0071]替代地，在一些实施例中，可在不在绝缘层中形成开口的情况下移除连接头。例如，如果选择性地施加将导电箔接合到绝缘层的第一粘合剂使得其不存在于连接头紧邻绝缘层的区域中，那么将不把连接头直接接合到绝缘层且可使用局部切割技术(例如，吻切或激光切割)移除连接头。在一些实施例中，与真空移除结合的激光切割可用于移除连接头。
[0072]在一些实施例中，可将表面涂层(未展示)涂布或施加到导电箔的暴露上表面以帮助防止长期氧化及/或腐蚀。表面涂层材料可经镀敷、溅镀、冷焊或经由其它方式施加。如果表面涂层是镀敷的，那么在一些实施例中可在施加第二粘合层之后施加表面涂层，使得镀敷材料的总体积可减少。这可帮助降低互连电路的生产成本。此外，在期望使用电镀施加表面涂层的实施例中，可在移除连接头之前施加表面涂层，使得可在镀敷过程期间维持导电箔的电连续性。
[0073]如果以卷形式供应导电箔及绝缘层，那么可将卷切割成离散薄板以形成一个或一个以上互连电路295，如图2F中所展示。可制造精确边缘切口 280以确保邻近于边缘切口280 ( S卩，在边缘切口 280的左侧及右侧上)的互连电路295可用于后接触式PV模块中。一经切割，在一些实施例中互连电路295的长度便可约与后接触式太阳能电池的典型串联连接串的长度相同。例如，如果后接触式太阳能电池中的每一者的长度为约156毫米且串联连接串连接10个电池，那么互连电路295的长度可为约1560-1590毫米(可将小容许度内置到互连电路重复长度中以允许每一电池之间有I到2毫米的空间)。
[0074]一旦已将卷切割成离散互连电路295，便可任选地将连接总线条290附着到末端。可用于将连接总线条290附着到互连电路295的技术包含但不限于，焊接、铜焊、激光焊接或使用导电粘合剂(例如，PSA或环氧树脂)的接合。在图2A到2F中描绘的基本配置中，可使用激光焊接、超声波焊接或一些其它接合技术通过绝缘层将连接总线条290附着到导电箔的顶面或(在另一实施例中)连接到导电箔的底面。在倒置配置中，可任选地将连接总线条290附着到导电箔的暴露后表面；接着可将完成的互连电路295附着到保护性背板(例如，其中连接总线条290安置在导电箔的底面与保护性背板的顶面之间)。
[0075]一旦已制造好互连电路295，便可使用至少两种不同方式将互连电路并入到后接触式PV模块中。在第一实施例中，将一个或一个以上互连电路295层压到保护性背板以形成导电背板(如图1C中描绘)。在层压期间可精确控制邻近电路之间的间距以防止邻近互连电路彼此接触，邻近互连电路彼此接触可潜在地导致电短路。可使连接总线条290互连以在连续互连电路295之间形成串联连接。一旦已将互连电路295、总线条290及任何外部连接器并入到导电背板中，接着便可将后接触式太阳能电池连接到导电背板(例如，通过分配导电粘合点且使用拾取及放置机器人来放置后接触式太阳能电池)且可处理后接触式太阳能电池以形成后接触式PV模块。
[0076]替代地，可在将互连电路附着到保护性背板之前将一个或一个以上后接触式太阳能电池附着到互连电路。图3展示电池互连设备300的实例，电池互连设备300可用于连续地将电连接材料及后接触式太阳能电池370施加到互连电路310。可首先使用分配工具320将电连接材料(例如ECA或焊膏)沉积到互连电路310的一部分的暴露接触垫上。接着，输送机330以增量将互连电路310向前移动到拾取及放置机器人350，拾取及放置机器人350将后接触式太阳能电池370放置在互连电路310上。拾取及放置机器人350可装备有视觉对准系统以提高后接触式太阳能电池370的放置准确度。接着，输送机将互连电路310向前运送到任选加热区360。在绝缘粘合材料及/或电互连材料在室温下粘性不足的情形中，可使用加热区360活化粘合剂(绝缘、导电或其组合)以与后接触式太阳能电池370形成接合。在一些实施例中，可将压力施加到互连电路310及后接触式太阳能电池370以在加热期间提供更紧密的接触。一经制造，在一些实施例中接着便可将互连子组合件面朝下地放置在以密封剂覆盖的前玻璃盖板(未展示)上以用于附着总线条，随后层压到后板。
[0077]图2A到2F中展示的方法及技术可扩展到制造能够连接后接触式太阳能电池的二维阵列的大宽度互连电路。图4A到4F展示可用于制造二维互连电路的工艺的实例。在图4A中，在导电箔400的起始卷或薄板中切割一系列非连续开口或狭槽410。狭槽410与图2A中展示的狭槽类似，区别在于可在将最终占据后接触式太阳能电池的串联连接串之间的空间的区域中切割额外狭槽。这些狭槽在图4A中沿着线427展示。应注意，虽然在图4A中描绘相对长且窄的狭槽410，但实际上取决于后接触式太阳能电池上的触点的图案，狭槽可包括各种各样的形状及/或尺寸。用于形成狭槽的技术包含但不限于，冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光切割或其组合。在一个实施例中，可使用旋转冲切由导电箔400的连续卷形成狭槽410。
[0078]在待在制造工艺中移除的导电箔的总所要体积中，可在狭槽410的形成期间移除约65%到99%。可将连接头420保留在适当位置(即，不在形成狭槽的过程期间移除)以帮助保留导电箔400的机械完整性。如在其它实施例中，使用连接头420可允许相互交叉指状物的每一集合中的指状物的数目增加。例如，可通过连接头的使用实现小于约3厘米的相互交叉指状物中的周期性(即，1.5厘米或更小的指状物与指状物间距)。在其它实施例中，周期性可为约2厘米或更小。在另外其它实施例中，周期性可为约1.5厘米或更小。此外，除连接头420之外，还可将串间连接头425保留在适当位置以进一步保留导电箔400的机械完整性。
[0079]在图4B中，绝缘层430的卷或薄板层压到经图案化导电箔400的后表面。第一粘合剂(未展示)可用于将两个层层压在一起。可用于层压层的粘合剂类型包含但不限于，热熔粘合剂、压敏粘合剂、B级粘合剂、热固性粘合剂、热塑性粘合剂或交联粘合剂。如果以液体形式施加第一粘合剂，那么一般应注意不能允许显著量的粘合剂通过狭槽410渗滤到导电箔400的前表面上。
[0080]因为绝缘层430在形成狭槽410之后施加，所以绝缘层430不需要用作用于图案化狭槽410的切割或图案化表面。这使得相对薄的绝缘层430能够用于二维互连电路中。在一些实施例中，绝缘层430厚度可为约50微米或更小。在其它实施例中，绝缘层厚度可为约25微米或更小。在另外其它实施例中，绝缘层厚度可为约12.5微米或更小。
[0081]在一些实施例中，接着可将电介质隔离层(未展示)施加到导电箔的前表面。可在电介质隔离层中形成开口以允许在导电箔400与后接触式太阳能电池的正极触点与负极触点之间进行电连接。
[0082]如先前描述，在倒置配置中，绝缘层430层压到导电箔400的前表面而非后表面。在此配置中，绝缘层430可在导电箔400与后接触式太阳能电池之间提供某种程度的电隔离，从而潜在地消除对电介质隔离层的需要。在将绝缘层430层压到导电箔400之前，可以与后接触式太阳能电池的触点的图案至少部分匹配的开口(未展示)图案化绝缘层430。可用于在绝缘层430中形成开口的技术包含但不限于，冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光切割或其组合。在一个实施例中，旋转冲切可归因于其高产量及低成本而用于在绝缘层430中形成开口。替代地，在一些实施例中，可将绝缘层430的连续薄板层压到导电箔400，接着使用移除技术(例如蚀刻或激光烧蚀)在绝缘层430中形成开□。
[0083]接着，返回到图4C中展示的基本配置，可任选地将第二粘合层440施加到经图案化导电箔的前表面。在其它实施例(未展示)中，可首先将第二粘合层440施加到电介质隔离层、施加到后接触式太阳能电池或(在倒置配置的情形中)施加到绝缘层的前表面(例如，在绝缘层已被施加到导电箔及/或以开口图案化之前或之后)。可以对应于后接触式太阳能电池上的正极触点及负极触点的位置的开口 450图案化第二粘合层440。此外，虽然第二粘合层440描绘为在图4D到4E中展示的后续移除步骤之前施加，但在其它实施例中，第二粘合层440可在所述工艺中在这些及/或其它步骤之后施加。
[0084]在一些实施例中，第二粘合层440可以来自溶解或熔化的液体形式施加。可使用包含但不限于丝网印刷、旋转丝网印刷、柔性印刷、凹版涂布、狭槽涂布、喷墨印刷或喷涂等的技术在不存在开口 450的区域中施加第二粘合层440。替代地，如果第二粘合层440以薄板或卷形式提供，那么所述层可任选地在其施加到其它层之前以开口图案化。可用于在第二粘合层440中形成开口的技术包含但不限于，冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光切割或其组合。在另外其它实施例中，可将第二粘合层440作为连续薄板层压到导电箔、电介质隔离层或后接触式太阳能电池，接着使用移除技术(例如蚀刻或激光烧蚀)在第二粘合层440中形成开口。
[0085]在倒置配置中，在一些实施例中，在层压到导电箔之前以开口图案化绝缘层，如上文描述。在这些实施例中，可在于绝缘层中形成开口之前，任选地将第二粘合层440施加到绝缘层的前表面(例如，通过层压薄板或形成涂层)。接着，可使用单个切割或移除步骤同时在两个层中图案化开口，从而潜在地简化互连电路的总制造工艺。在图案化期间将绝缘层用作用于第二粘合层440的支撑层可帮助提高第二粘合层440的大小稳定性。当第二粘合层440较薄(例如，小于100微米厚)时此方式可为特别有益的，这是因为未经支撑的粘合材料在图案化期间(或在图案化之后)翘曲或变形的趋势趋向于在层厚度降低时实质上增加。一旦第二粘合层440及绝缘层已层压在一起且以开口图案化，便可将绝缘层的后表面层压到导电箔。
[0086]返回到图4D中展示的基本配置，(例如)使用切割或割缝工艺移除包括经图案化导电箔、第一粘合剂、绝缘层及任选第二粘合层的层压物的边缘以形成切边460。在割缝过程期间，绝缘层向导电箔提供机械支撑且与任选连接头及串间连接头一起帮助防止导电箔在边缘被移除时机械解耦。虽然在图2D中展示的实施例中层压物的最终宽度可约与后接触式太阳能电池的宽度相同，但在图4D中描绘的实施例中最终宽度可比后接触式太阳能电池的宽度大若干倍。例如，如果后接触式太阳能电池的宽度为156毫米且在PV模块中存在后接触式太阳能电池的6个串联连接串，那么层压物的最终宽度可为约936到960毫米(可将小容许度内置到层压物的最终宽度中以允许每一串之间的I到2毫米空间)。在其它实施例中，层压物的最终宽度可为后接触式太阳能电池的宽度乘以PV模块中的后接触式太阳能电池的串联连接串的数目的0.8到1.5倍。在另外其它实施例中(例如在500到1500毫米宽的卷对卷处理设备的可用性受限制的实施例中)，层压物的最终宽度可在2、3或4个后接触式太阳能电池的组合宽度的20%内。
[0087]接着，移除连接头及串间连接头以形成相互交叉指状物470的电隔离集合及电隔离邻近串，如图4E中展示。如同图4D中展示的切割/割缝步骤，导电箔由绝缘层支撑的事实确保相互交叉指状物470的集合将不在移除连接头及串间连接头期间机械解耦。这显著简化相互交叉指状物470的集合的处置且帮助在后续工艺步骤期间维持其对准。此外，因为在一些实施例中，绝缘层作为与保护性背板分离的单独组件并入在后接触式PV模块中，所以可能在移除连接头420期间在绝缘层中形成开口而不损害模块的环境复原力。这与通常在市售保护性背板中发现的绝缘层形成对比，一般将市售保护性背板制造成连续的以最大化电隔离。在移除连接头及串间连接头期间在绝缘层中形成的开口的实例在图4E中分别展示在位置472及475处。
[0088]各种方法可用于移除连接头及串间连接头，包含但不限于冲孔、平层冲切、匹配金属冲切、公/母冲切、旋转冲切、激光烧蚀、施加大电压或其组合。在一些实施例中，视觉对准系统可用于确保切割设备精确移除连接头及串间连接头。在一个实施例中，使用视觉对准系统的旋转冲切可用于移除连接头及串间连接头。用于移除连接头及串间连接头的冲切图案可制造得略微大于接头自身的尺寸以确保接头被切割设备完全移除。
[0089]替代地，在一些实施例中，可在不在绝缘层中形成开口的情况下移除连接头及串间连接头。例如，如果选择性地施加将导电箔接合到绝缘层的第一粘合剂使得其不存在于连接头及串间连接头紧邻绝缘层的区域中，那么将不把连接头直接接合到绝缘层且可使用局部切割技术(例如，吻切或激光切割)移除连接头。在一些实施例中，与真空移除结合的激光切割可用于移除连接头。
[0090]在一些实施例中，一些串间连接头可在需要邻近串之间的电连接的位置中留在适当位置(即，未被移除)。例如，可将串间连接头留在连续串联连接串的交替端以串联电连接邻近串。剩余串间连接头的实例在图4E中展示在位置477处。
[0091]如果以卷形式供应导电箔及绝缘层，那么可将卷切割成离散薄板以形成一个或一个以上二维互连电路，如图4F中所展示。可制造精确边缘切口 480以确保邻近于边缘切口 480 (即，在边缘切口 480的左侧及右侧上)的二维互连电路可用于后接触式PV模块中。一经切割，二维互连电路的长度便可约与后接触式太阳能电池的典型串联连接串的长度相同。例如，如果后接触式太阳能电池中的每一者的长度为156毫米且电路用于互连10个电池，那么二维互连电路的长度可为约1560到1590毫米(可将小容许度内置到互连电路重复长度中以允许每一电池之间的I到2毫米的空间)。
[0092]一旦已将卷切割成离散二维互连电路，便可任选地将总线条490附着到邻近串联连接串495的交替端。可用于将连接总线条490附着到串495的技术包含但不限于，焊接、铜焊、激光焊接或使用导电粘合剂(例如PSA或环氧树脂)的接合。在图4A到4F中描绘的基本配置中，可使用激光焊接、超声波焊接或一些其它接合技术通过绝缘层将连接总线条490附着到导电箔的顶面或(在另一实施例中)连接到导电箔的底面。在倒置配置中，可将连接总线条490附着到导电箔400的暴露后表面；接着，可将完成的二维互连电路附着到保护性背板(例如，其中连接总线条290安置在导电箔200的底面与保护性背板的顶面之间)。
[0093]如在先前实施例中，在工艺的各个阶段，可将表面涂层施加到导电箔400的暴露表面以帮助防止长期氧化及/或腐蚀。此外，可首先将完成的二维互连电路层压到保护性背板或可首先将完成的二维互连电路附着到后接触式太阳能电池以完成后接触式PV模块(未展示)的制造。
[0094]图2A到2F中及图4A到4F中描绘的实施例的潜在优势为可使用低成本、高产量工艺技术(例如卷到卷层压及旋转冲切)制造互连电路、二维互连电路及包括互连电路的导电背板。在其最简单形式中，图2A到2F及图4A到4F中描述的实施例包括一系列的三个步骤:第一移除步骤移除起始导电箔板的大多数非所要区域但留下足够的导电箔材料以保留其机械完整性；接着将导电箔附着到提供机械支撑的绝缘承载衬底，接着移除导电箔的剩余非所要区域。通过此方式，可使用低成本工艺技术制造包括导电箔的机械支撑、电隔离区域的互连电路。接着，可使用互连电路将后接触式太阳能电池互连。
[0095]虽然图2A到2F及图4A到4F中描绘的制造方法中的一些涉及使用连接头来帮助保留导电箔的机械完整性，但在其它实施例中可在不使用连接头的情况下制造互连电路。此工艺流程的实例在图5A到5E中以连续平面图展示。首先，在图5A中，将导电箔500的卷或薄板的底面层压到临时承载衬底510。优选地使用临时或低粘性粘合剂(未展示)将导电箔500附着到承载衬底510。临时粘合剂(其可任选地未经图案化)应理想地能够将导电箔500保持在适当位置而不在随后从承载衬底510剥离箔500时在导电箔500上留下残留物，如下文描述。
[0096]接着，在图5B中，将相互交叉指状物520的图案吻切(即，部分地)到导电箔/承载衬底层压物中。吻切的位置在图5B中以虚线标示。吻切从层堆叠的导电箔侧起始且应一般足够深使得导电箔被切割设备完全切断，但不过深使得承载衬底也被完全切断。可使用包含但不限于平层吻切、旋转吻切、喷水吻切或激光吻切等的技术吻切层堆叠。在一个实施例中，可归因于其高速度及低成本而使用旋转吻切。
[0097]为帮助确保承载衬底不在吻切过程期间被完全切断，优选的是使得承载衬底510的厚度大于吻切设备的深度精度。例如，在使用旋转吻切图案化导电箔的实施例中，约50到150微米的承载衬底510的厚度可提供充足的切割容许度。在另一实施例中，约50到100微米的厚度可为充足的。此外，有益的是，使得承载衬底510包括一种材料，所述材料足够耐久以在吻切工艺期间向导电箔提供机械支撑，但刚度或刚性不过强使得其难以精确切割。承载衬底可包括已涂布有低粘性粘合剂的材料，包含但不限于聚乙烯、聚酰胺、纸张、PEN或PET。在一个实施例中，承载衬底510包括PET。
[0098]与连接头在图案化导电箔时留在适当位置的其它实施例相比，在图5B中描绘的实施例中，相互交叉指状物的完整集合可在单个吻切步骤中图案化。这是归因于切割过程期间由承载衬底510提供的机械支撑。吻切图案可包含相互交叉指状物520的邻近集合之间的间隙525。这帮助确保邻近相互交叉指状物520不在最终互连电路中一起电短路，且为后续工艺步骤提供对准容许度。在一些实施例中，间隙525的尺寸可为约2毫米或更大。在其它实施例中，间隙525可为约I毫米或更大。
[0099]与图5A到5B中描绘的步骤并行，在图5C中，经图案化粘合层530印刷在绝缘层540的卷或薄板上。经图案化粘合层530的图案可经设计以约与相互交叉指状物520的图案匹配，然而在一些实施例中，经图案化粘合层530的特征的尺寸可相对于相互交叉指状物520中的特征的尺寸略微减小(且因此，其中不印刷粘合剂的粘合间隙535的尺寸可略微增大)。例如，在一些实施例中，粘合间隙535的尺寸可在相互交叉指状物之间的间隙525的尺寸的100%与250%之间。在另一实施例中，粘合间隙535的尺寸可在间隙525的尺寸的100%与150%之间(例如，如果间隙525的尺寸为2毫米，那么粘合间隙535的尺寸可在2毫米与3毫米之间)。粘合间隙535相对于间隙525的增大的尺寸帮助产生确保经图案化粘合层530仅接合到导电箔500的所要区域的容许度，如下文描述。
[0100]虽然图5A中将导电箔500附着到承载衬底510的粘合剂优选地具有临时或低粘性性质，但图5C中展示的经图案化粘合层530理想地具有接近永久或高粘性性质。经图案化粘合层530可包括粘合剂类型，包含但不限于压敏粘合剂、接触式粘合剂、热塑性粘合齐U、热固性粘合剂、交联粘合剂、UV可固化粘合剂或双组分粘合剂。在一个实施例中，经图案化粘合层530包括可热固化的交联粘合剂。
[0101]在图中，经由经图案化粘合层530将绝缘层540附着到导电箔500的暴露表面(即，导电箔500与承载衬底510相对的表面)。例如，可使用包含视觉对准系统的单列层压设备将经图案化层530与相互交叉指状物520的吻切图案对准。层压设备可进一步包含固化台(例如，热或UV)以活化经图案化粘合层530。在层压步骤期间，应注意防止经图案化粘合层530与占据相互交叉指状物520之间的间隙525的导电箔的区域接合。在一些实施例中，粘合间隙535相对于间隙525的较大尺寸提供容许度以帮助确保此不发生。
[0102]接着，从绝缘层540及相互交叉指状物520剥离承载衬底510及占据间隙525的导电箔500的区域以形成经机械支撑的经图案化箔550的卷，如图5E中展示。(应注意，虽然图5E中展示的实例描绘透过绝缘层的视图，但绝缘层一般不需要为透明的)。虽然致使相互交叉指状物520保持附着到绝缘层540 (因为相互交叉指状物520接合到高粘性经图案化粘合层530)，但占据间隙的导电箔的区域不与经图案化粘合层530接触而是在其剥离时保持附接到低粘性承载衬底。
[0103]如在其它实施例中，如果以卷形式提供导电箔500及绝缘层540，那么接着可将卷切割成离散薄板以形成互连电路(未展示)。此外，根据需要可任选地将连接总线条附着到邻近串联连接串的交替端。此外，在工艺的各个阶段，可将表面涂层施加导电箔500的暴露表面以防止长期氧化及/或腐蚀，如其它地方描述。
[0104]如在其它实施例中，可任选地以基本配置或以倒置配置将完成的互连电路附着到保护性背板。在倒置配置中，在一些实施例中在将绝缘层540附着到导电箔500之前可以对应于后接触式太阳能电池的触点的开口阵列图案化绝缘层540。此外，在将绝缘层540图案化及/或附着到导电箔500之前可任选地在与经图案化粘合层530相对的侧上将绝缘层540层压到第二粘合层(未展示)。
[0105]存在将承载衬底用作用于在附着绝缘层540之前图案化导电箔500的支撑性衬底的至少两个潜在优点。第一，虽然承载衬底可被制造得相对厚(例如，50到100微米厚，如上文描述)以为吻切步骤提供容许度，但可保持绝缘层540相对薄，这是因为绝缘层540仅在已实施吻切步骤之后附着。在一些实施例中，这在其中可需要薄绝缘层的倒置配置中可能特别有用。例如，承载衬底的使用可使得薄于约50微米的绝缘层能够在互连电路中实施。在其它实施例中，绝缘层厚度可为约25微米或更小。在另外其它实施例中，绝缘层厚度可为约12.5微米或更小。
[0106]第二，支撑性承载衬底510在图到5E中描绘的剥离步骤中的存在帮助确保可从相互交叉指状物520剥离导电箔500的非所要区域而不撕裂所述箔。这可帮助提高互连电路制造工艺的总良率。在以下情形中此方式可具有特别益处:A)导电箔中的吻切图案是复杂的；B)相互交叉指状物的每个集合或每个后接触式太阳能电池可存在较高的指状物数目；或0指状物之间的间距狭窄，因为这些通常为未经支撑的导电箔最可能在移除期间撕裂的状况。在一些实施例中，承载衬底510的使用可实现小于约3厘米的相互交叉指状物中的周期性(即，1.5厘米或更小的指状物与指状物间距)。在其它实施例中，周期性可为约2厘米或更小。在另外其它实施例中，周期性可为约1.5厘米或更小。
[0107]本文中描述的方法及装置一般可扩展到电子装置的互连，包含但不限于集成电路、电阻器、电容器、电感器、电池及其它电子组件及/或电源。本发明的各种实施例可潜在地提供可缩放性、生产成本及/或产量方面的优点。
[0108]应理解，以上描述希望为说明性且非限制性的。例如，上文描述的实施例(及/或其方面)可彼此组合使用。此外，可做出许多修改以使特定情形或材料适合于本发明的教示而不背离本发明的范围。大小、材料类型、各种组件的定向及本文中描述的各种组件的数目及位置希望界定某些实施例的参数，且绝非限制性的且仅为示范性实施例。所属领域的技术人员在审阅以上描述之后将明白权利要求书的精神及范围内的许多其它实施例及修改。因此，本发明的范围应参考所附权利要求书以及此权利要求书授权的等效物的全部范围来确定。在所附权利要求书中，术语“包含”及“其中”用作相应术语“包括”及“其中”的简明英语等效 物。此外，在所附权利要求书中，术语“第一”、“第二”及“第三”等等仅用作标记且不希望对其目标强加数值要求。此外，所附权利要求书的限制不以手段加功能形式书写且不希望根据35 U.S.C.§ 112，第6段解释，除非此权利要求限制明确使用短语“用于...的手段”接着陈述另一结构的功能无效。
【权利要求】
1.一种导电背板，其包括: 保护性背板； 绝缘层；及 经图案化导电箔，其包括相互交叉指状物；其中: 所述经图案化导电箔附着到所述绝缘层且由所述绝缘层机械支撑。
2.根据权利要求1所述的导电背板，其中所述绝缘层安置在所述导电箔下方且安置在所述保护性背板上方。
3.根据权利要求1所述的导电背板，其中所述导电箔安置在所述保护性背板上方且安置在所述绝缘层下方，且所述绝缘层包括与后接触式太阳能电池的触点的图案至少部分匹配的开口。
4.根据权利要求3所述的导电背板，其中所述保护性背板进一步包括顶部粘合层。
5.根据权利要求4所述的导电背板，其中所述顶部粘合层厚度至少为所述导电箔的厚度的50%。
6.根据权利要求5所述的导电背板，其中所述顶部粘合层至少部分占据所述经图案化导电箔中的开口或间隙。
7.根据权利要求4所述的导电背板，其中结合层安置在所述导电箔与所述保护性背板的所述顶部粘合层之间。
8.根据权利要求2或3所述的导电背板，其中所述绝缘层不一直延伸到所述保护性背板的边缘。
9.根据权利要求8所述的导电背板，其中所述绝缘层的宽度在后接触式太阳能电池的宽度的20%内。
10.根据权利要求8所述的导电背板，其中所述绝缘层的所述宽度在两个后接触式太阳能电池的组合宽度的20%内。
11.根据权利要求8所述的导电背板，其中所述绝缘层的所述宽度在后接触式PV模块的宽度的20%内。
12.根据权利要求2所述的导电背板，其中连接总线条安置在所述绝缘层下方且安置在所述保护性背板上方，且通过所述绝缘层电连接到所述导电箔。
13.根据权利要求3所述的导电背板，其中连接总线条安置在所述经图案化导电箔下方且安置在所述保护性背板上方，且电连接到所述导电箔。
14.根据权利要求3所述的导电背板，其中第二粘合层安置在所述绝缘层上方，且其中所述第二粘合层包括与所述绝缘层中的所述开口至少部分重叠的开口。
15.根据权利要求14所述的导电背板，其中所述第二粘合层小于约100微米厚。
16.根据权利要求14所述的导电背板，其中所述第二粘合层小于约50微米厚。
17.根据权利要求2或3所述的导电背板，其中所述经图案化导电箔包括铝。
18.根据权利要求17所述的导电背板，其中所述铝以选自以下群组的表面涂层涂布:锌、银、铜、镍、铬或金。
19.根据权利要求17所述的导电背板，其中所述第二粘合层具有小于约8dg/min的熔体流动指数。
20.根据权利要求17所述的导电背板，其中所述第二粘合层具有小于约4dg/min的熔体流动指数。
21.根据权利要求18所述的导电背板，其中所述导电背板已被进一步并入到后接触式PV模块中，且其中所述后接触式PV模块包括含有腐蚀抑制剂的导电粘合材料。
22.根据权利要求1所述的导电背板，其中所述绝缘层包括与所述经图案化导电箔中的开口至少部分重叠的开口。
23.根据权利要求1所述的导电背板，其中所述经图案化粘合层安置在所述绝缘层与所述经图案化导电箔之间。
24.根据权利要求22或23所述的导电背板，其中所述绝缘层小于约50微米厚。
25.根据权利要求22或23所述的导电背板，其中相互交叉指状物的图案具有约3厘米或更小的周期性。
26.— 种制造互连电路的方法，其包括: 在第一移除步骤中，在导电箔中形成非连续开口的图案； 将所述导电箔层压到机械支撑绝缘层；及 在第二移除步骤中，移除导电箔的剩余非所要部分以形成经机械支撑的电隔离的相互交叉指状物集合。
27.一种制造互连电路的方法，其包括: 在第一层压步骤中，将导电箔层压到包括低粘性粘合剂的临时承载衬底； 将相互交叉指状物的图案吻切到所述导电箔中； 在绝缘层上形成高粘性的经图案化粘合层，其中所述粘合层中的所述图案与所述导电箔中的相互交叉指状物的所述图案至少部分匹配； 在第二层压步骤中，经由所述经图案粘合层将所述导电箔的暴露表面层压到所述绝缘层，其中所述经图案化粘合层与相互交叉指状物的所述经吻切图案对准；及 剥离所述临时承载衬底及导电箔的非所要区域。
【文档编号】H01L21/02GK103988283SQ201280061209
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年10月30日 优先权日:2011年10月31日
【发明者】凯文·迈克尔·科克利 申请人:凯文·迈克尔·科克利