背接触式太阳能电池组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了用于背接触式太阳能电池组件的集成背板，所述太阳能电池组件具有多个电连接的背接触式太阳能电池。所述背板包括均相聚合物基板，所述基板由20重量%至95重量%的基于烯烃的弹性体以及5重量%至70重量%的无机颗粒构成。金属导电线至少部分地嵌入所述均相聚合物基板。本实用新型还提供了具有集成背板的背接触式太阳能电池组件。
【专利说明】背接触式太阳能电池组件 【背景技术】 【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于光伏电池和组件的背板，并且更具体地涉及具有集成导电电路的 背板，以及具有导电电路的背接触式光伏组件，所述导电电路集成进所述组件的背面。
[0002] 背景抟术
[0003] 光伏电池将辐射能例如太阳光转化为电能。实践中，多个光伏电池串联或并联地 电连接在一起并且在光伏组件或太阳能电池组件内受保护。
[0004] 如图1所示，光伏组件10包括透光基板12或顶板、前包封层14、活性光伏电池层 16、后包封层18和背板20。透光基板通常为玻璃或耐用透光聚合物膜。透明顶板(还已知 为入射层)包含一种或多种透光片材或膜层。透光顶板可由玻璃或塑料片材例如聚碳酸酯、 丙烯酸类树脂、聚丙烯酸酯、环状聚烯烃例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、以及它们的组合构成。前包封层和后包封层14和18将 光伏电池层16附着至顶板和背板，它们密封并保护光伏电池免受水分和空气的影响，并且 它们保护光伏组件不受物理损害。包封层14和18通常由热塑性或热固性树脂构成，例如 乙烯-醋酸乙烯（EVA)共聚物。光伏电池层16由任何类型的将太阳光转化为电流的光伏 电池制成，例如单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池、基于非晶硅的 太阳能电池、二硒化铟(镓）铜太阳能电池、碲化镉太阳能电池、半导体化合物太阳能电池、 染料敏化太阳能电池等。背板20为组件10提供结构支撑，它使所述组件电绝缘，并且它有 助于保护组件配线与其它元件免受包括热、水蒸气、氧气和紫外线辐射的因素的影响。组件 层在光伏组件的使用寿命内需要保持完整并且保持附着，所述使用寿命可延长数十年。
[0005] 光伏电池在所述光伏电池的前面和背面上通常都具有电触头。然而，在光伏电池 前受光面上的触头可导致至多10%的阴影损失。
[0006] 在背接触式光伏电池中，所有的电触头被移至光伏电池的背面。对于光伏电池背 面上的正极和负极电触头，都需要电路以在光伏电池背面上提供正极和负极电触头的电连 接。美国专利申请2011/0067751公开了具有图案化电路的背板的背接触式光伏组件，所述 电路在太阳能电池组件层压期间连接至光伏电池上的背触头。电路由粘结至载体材料例如 聚酯膜或Kapton^^酰亚胺膜的金属箔形成。载体材料可粘结至保护层例如由聚酯和含 氟聚合物膜层构成的背板层压体。提供所述层以给防护性背板带来不同的性能，例如强度、 电阻、防潮性和耐久性。
[0007] PCT公开W02011/011091公开了具有背板的背接触式太阳能电池组件，所述背板 具有图案化的粘合剂层，所述粘合剂层具有多个置于其上的图案化的导电带以使所述组件 的太阳能电池互连。太阳能电池之间放置并连接多个导电带是耗时的并且难以做到一致。
[0008] 多层层压体已用作光伏组件背板。此类背板中的层压层中的一个或多个常规上包 含高度耐用和持久的聚氟乙烯（PVF)膜。PVF膜通常层压至其它聚合物膜，例如聚酯膜，如 聚对苯二甲酸乙二酯（PET)膜，所述聚合物膜为背板贡献机械和介电强度。
[0009] 需要耐久和经济的用于具有集成电路的背接触式光伏组件的背板。
【发明内容】
[0010] 本发明提供了用于具有多个电连接的太阳能电池的太阳能电池组件的集成背板。 所述背板包括具有相对的第一表面和第二表面的均相聚合物基板。聚合物基板具有至少 0. 25mm的厚度，并且由以所述聚合物基板的重量计20重量％至95重量％的基于烯烃的弹 性体以及5重量％至75重量％的无机颗粒构成。多条金属导电线附接至均相聚合物基板， 其中所述均相聚合物基板附着至所述金属导线。金属导线至少部分地嵌入均相聚合物基 板。金属导线可直接设置在所述均相聚合物基板的表面上并且部分地嵌入其中。作为另外 一种选择，金属导线可埋入均相聚合物基板，所述基板具有将埋入均相聚合物基板的金属 导线连接至聚合物基板的第一表面的通路。
[0011] 在一个实施例中，均相聚合物基板具有0. 4mm至1. 25mm的厚度。在一个优选的实 施例中，均相聚合物基板包含以所述聚合物基板的重量计25重量％至90重量％的基于烯 经的弹性体、10重量％至70重量％的无机颗粒、以及5重量％至50重量％的粘合剂，所述 粘合剂选自热塑性聚合物和基于松香的增粘剂。
[0012] 在另一个优选的实施例中，聚合物基板包含以所述聚合物基板的重量计10重量％ 至65重量％的无机颗粒，并且所述无机颗粒具有在以下直径中的任两个之间并且包括以下 直径中的任两个的平均粒径：〇. 1、〇. 2、15、45和100微米。所述无机颗粒优选地选自碳酸 钙、二氧化钛、高岭土和粘土、氧化铝三水合物、滑石粉、二氧化硅、硅酸盐、氧化锑、氢氧化 镁、硫酸钡、云母、蛭石、氧化铝、二氧化钛（titania)、硅灰石、氮化硼、以及它们的组合。
[0013] 还提供了背接触式太阳能电池组件。所述组件具有前透光基板、至少四个各自具 有前受光表面的太阳能电池的太阳能电池阵列、当前受光表面暴露于光时产生电流的活性 层、以及与前受光表面相对的后表面，所述后表面在其上具有正极和负极电触头。太阳能电 池阵列中太阳能电池中的每一个的前受光表面优选地设置在前透光基板上。具有导电线的 均相聚合物基板如上所述附着至太阳能电池的后表面。太阳能电池阵列中太阳能电池的后 表面上的正极和负极电触头物理地电连接至所述金属导电线，所述金属导电线附接至所述 均相聚合物基板。
[0014] 在太阳能电池组件的一个实施例中，所述多条金属导线埋入均相聚合物基板，均 相聚合物基板的第一表面直接附着至所述太阳能电池的后表面，并且通路将埋入均相聚合 物基板的金属导线连接至所述均相聚合物基板的第一表面。聚合物导电粘合剂设置在通路 中并且连接至所述均相聚合物基板的第一表面，使得所述多条金属导线通过聚合物导电粘 合剂物理地电连接至太阳能电池的后表面上的正极和负极电触头。
[0015] 在另一个背接触式太阳能电池组件的实施例中，金属导电线设置在均相聚合物基 板的第一表面上。具有相对的第一面和第二面的聚合物层间介电层设置在背板上的金属 导电线和太阳能电池阵列中太阳能电池的后表面之间。层间介电层具有以多列布置的开 口，并且层间介电层在其第一面上附着至太阳能电池阵列中太阳能电池的后表面，并且在 其第二面上在所述金属导电线之上附着至所述聚合物基板的第一面。层间介电层中的多列 开口布置在附着至聚合物基板的第一面的导电线之上，使得每列开口中的开口与多条导电 线之一对齐并在其之上对齐。层间介电层中的开口与太阳能电池阵列中太阳能电池的后表 面上的正极和负极电触头对齐，并且太阳能电池后表面上的正极和负极电触头通过层间介 电层中的开口电连接至导电线。 【专利附图】
【附图说明】
[0016] 详细描述请参考下图，其中类似的数字代表类似的元件：
[0017] 图1是常规太阳能电池组件的剖面图。
[0018] 图2a和2b是背接触式太阳能电池阵列的背面的示意性平面图。
[0019] 图3a是具有集成导线的背板的示意图。
[0020] 图3b是具有集成导线的背板的另一个实施例的示意图。
[0021] 图4a_4c是示出一种公开的形成背接触式太阳能电池组件的方法的剖面图，其中 背板具有连接至太阳能电池的背触头的集成导电线。
[0022] 图4d示出了背接触式太阳能电池组件的另一个实施例，其中背板具有为连接至 太阳能电池的背触头而放置的集成导电线。
[0023] 图5a_5d示出了形成背接触式太阳能电池组件的方法的步骤，其中背接触式太阳 能电池的阵列通过导电线串联地电连接，所述导电线集成进太阳能电池组件的背板。 【具体实施方式】
[0024] 在美国法律允许的范围内，本文提及的所有出版物、专利申请、专利、以及其它参 考文献全文均以引用方式并入本文。
[0025] 本文的材料、方法和实例仅出于说明目的，本发明的范围应仅通过权利要求来判 断。
[0026] 定义
[0027] 本文中使用以下定义来进一步定义和描述本公开。
[0028] 术语"包含"、"包括"、"具有"、"含有"或它们的任何其它变型旨在涵盖非排他性的 包括。例如，包括要素列表的工艺、方法、制品或设备不必仅限于那些要素，而是可以包括未 明确列出的或该工艺、方法、制品或设备所固有的其它要素。此外，除非有相反的明确说明， "或"是指包含性的"或"，而不是指排他性的"或"。例如，以下任何一个均表示满足条件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）。
[0029] 术语"一个(种)"包括"至少一个(种）"和"一个(种）或多于一个(种）"的概念。
[0030] 除非另外指明，所有百分比、份数、比率等均按重量计。
[0031] 当术语"约"用于描述值或范围的端点时，本公开内容应理解为包括具体的值或所 涉及的端点。
[0032] 如本文所用，术语"片材"、"层"和"膜"广义地互换使用。"顶板"是光伏组件面向 光源的一面上的片材、层或膜，并且还可描述为入射层。由于其位置的原因，通常期望顶板 对入射光具有高透明性。"背板"是光伏组件背离光源的一面上的片材、层或膜，并且一般来 讲是不透明的。在一些情况下，可能期望装置(例如双面装置)的两个面均接收光，在这种情 况下组件在装置的两个面上均可具有透明层。
[0033] 包封材料是指用于包住易碎的产生电压的太阳能电池层的材料，以保护其免受环 境或物理损坏影响并将其在光伏组件中保持就位。包封层通常定位于太阳能电池层和顶板 入射层之间，和太阳能电池层和背板背衬层之间。适用于这些包封层的聚合物材料通常具 有例如以下的特性的组合：高透明性、高抗冲击性、高耐穿透性、高防潮性、良好的防紫外光 (UV)性、良好的长期热稳定性、对顶板、背板、其它刚性聚合物板以及太阳能电池表面的足 够粘附强度、以及长期耐候性。
[0034] 如本文所用，术语"光敏的"和"光伏的"可互换使用并且是指将辐射能(例如光） 转化成电能的性能。
[0035] 如本文所用，术语"光伏电池"或"光敏电池"或"太阳能电池"是指将辐射能(例如 光）转化成电信号的电子装置。光伏电池包括能够吸收辐射能并将其转化为电能的光敏材 料层，所述光敏材料层可为有机半导体材料或无机半导体材料。本文所用术语"光伏电池" 或"光敏电池"或"太阳能电池"包括具有任何类型光敏层的光伏电池，所述光敏层包括基 于结晶硅、多晶硅、微晶硅和非晶硅的太阳能电池，二硒化铟(镓）铜太阳能电池、碲化镉太 阳能电池、半导体化合物太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。
[0036] 如本文所用，术语"光伏组件"或"太阳能电池组件"（还简称为"组件"）是指具有 至少一个光伏电池的电子装置，所述光伏电池在一面由透光顶板保护，并且在相对面由电 绝缘的防护性背板保护。
[0037] 本文所用的术语"共聚物"是指包含两种不同单体的共聚单元的聚合物(二聚物)， 或包含多于两种的不同单体的共聚单元的聚合物。
[0038] 本文公开了用于背接触式太阳能电池组件的集成背板以及形成此类集成背板的 方法。还公开了具有集成导电电路的背接触式太阳能电池组件以及形成此类具有集成电路 的背接触式太阳能电池组件的方法。
[0039] 图2a和2b从其背面示出背接触式太阳能电池的阵列。所公开的集成背板用于保 护并电连接如图2a和2b所示的背接触式太阳能电池阵列以及其它类型的背接触式太阳能 电池的阵列。太阳能电池阵列21包括多个太阳能电池22,例如单晶硅太阳能电池。每个太 阳能电池22的正面（未示出）附着至包封层24,所述包封层附着至或优选地将附着至太阳 能电池组件的透明顶板(未示出）。具有十二个太阳能电池22阵列的太阳能电池组件示于 图2a和2b中，但所公开的集成背板还可在具有四至多于100个的太阳能电池的太阳能电 池阵列中用作背接触式太阳能电池组件的背板。
[0040] 太阳能电池22中的每一个具有在太阳能电池背面上的多个正极和负极触头。太 阳能电池背面上的触头通常由易于形成电触头的金属制成，例如银或钼触头片。触头通常 由导电膏形成，所述导电膏包含有机介质、玻璃料和银粒子、以及任选的无机添加剂，所述 无机添加剂在高温下焙烧以形成金属触头片。图2a和2b中所示的太阳能电池各自具有一 个四个负触头构成的列，以及一个四个正触头构成的纵列，但是预期太阳能电池可具有多 个负触头和正触头的纵列，并且每列可具有二至多于二十个的触头。还设想正触头和负触 头可以不为直列的布置方式形成。在图2a所示的太阳能电池阵列中，每个电池的触头以同 样方式布置。当背板用于连接并联电池时，所公开的集成背板采用图2a所示的布置方式。 作为另外一种选择，阵列中的每一列太阳能电池可布置成使得每一列中的电池交替地翻转 180度，如图2b所示。当背板用于电连接串联太阳能电池时，所公开的集成背板采用图2b 所示的太阳能电池阵列23。
[0041] 所公开的集成背板包括电绝缘的聚合物基板，在所述聚合物基板中嵌入或埋入电 路。所公开的聚合物基板为具有相对的第一表面和第二表面以及至少〇. 25_的厚度的均 相聚合物基板。聚合物基板包含以所述聚合物基板的重量计20重量％至95重量％的基于 烯烃的弹性体以及5重量％至70重量％的无机颗粒。基于烯烃的弹性体为共聚物，所述共 聚物由以所述基于烯烃的弹性体的重量计至少50重量％的单体单元构成，所述单体单元选 自乙烯和丙烯单体单元。
[0042] 一种优选的聚合物基板，基于烯烃的弹性体由乙烯丙烯二烯三元共聚物("EPDM"） 构成。EPDM为具有化学饱和的、稳定的聚合物主链的乙烯-丙烯弹性体，所述主链由乙烯和 丙烯单体以无规方式结合而构成。非共轭的二烯单体以可控方式在乙烯-丙烯主链上进行 三元共聚，以在可用于硫化的支链上提供相对不饱和度。应用最广泛的两种二烯三元单体 为亚乙基降冰片烯（ENB)和二环戊二烯（DCPD)。不同的二烯引入不同的长链支化或聚合物 侧链的倾向，所述支化或支链影响使用硫或过氧化物固化时的加工以及硫化速率。使用专 用催化剂使单体聚合，包括Zeigler-Natta催化剂和茂金属催化剂。尤其有用的EPDM三元 共聚物由40摩尔％至90摩尔％乙烯单体、2摩尔％至60摩尔％丙烯单体、以及0. 5摩尔％ 至8摩尔％二烯单体构成。这些EPDM三元共聚物的具体例子包括乙烯丙烯降冰片二烯三 元共聚物以及乙烯丙烯二环戊二烯三元共聚物。EPDM三元共聚物可从DSM Elastomers, Dow Chemical Company,Mitsui Chemicals 和 Sumitomo Chemical Company 等商购获得。当根据 ASTMD1646测试时，EPDM聚合物优选地具有在125°C下15至85的门尼粘度。
[0043]另一种优选的基板为其中基于烯烃的弹性体为共聚物的基板，所述共聚物由与 不同的选自C2_2(la烯烃的α烯烃单体单元共聚的至少50重量％的乙烯和/或丙烯衍生 的单元构成。此类优选的基于烯烃的弹性体具有高分子量，具有根据ASTM D1238的小于 25g/10min、并且更优选地小于15g/10min、并且甚至更优选地小于10g/10min的烙融指数。 此类优选的基于烯烃的弹性体使用限制几何构型催化剂例如茂金属催化剂进行聚合。优 选的基于烯烃的弹性体提供优异的电绝缘，良好的长期化学稳定性，以及高强度、韧性和弹 性。优选的基于烯烃的弹性体由与衍生自乙烯或C 4_2(la烯烃的共聚单体单元共聚的大于 70重量％的丙烯衍生的单元构成，所述烯烃为例如乙烯、1- 丁烯、1-己烷、4-甲基-1-戊烯 和/或1-辛烯。优选的基于丙烯的弹性体为丙烯单元与乙烯单元使用限制几何构型催化 剂共聚的半结晶性共聚物，具有小于l〇g/l〇min的熔融指数（ASTM D1238)，所述弹性体可以 产品名称 "Vistamaxx?6102" 和"Vistamaxx?6202" 从 ExxonMobilChemical (Houston)，Te xas获得。此类基于丙烯的弹性体一般在美国专利7, 863, 206中有所描述。另一种优选的 基于烯烃的弹性体由与衍生自C3_2(la烯烃的共聚单体单元共聚的大于70重量％的乙烯衍 生的单元构成，所述烯烃为例如1-丙烯、异丁烯、1-丁烯、1-己烷、4-甲基-1-戊烯和/或 1-辛烯。优选的基于烯烃的弹性体为由与a烯烃单元使用限制几何构型催化剂共聚的乙 烯单元构成的柔性和弹性共聚物，具有5g/10min的熔融指数（ASTMD1238 ;190°C /2. 16Kg)， 所述共聚物可以产品名称 Affinity?EG8200G 从 Dow Chemical Company (Midland)，Michigan 获得。此类基于烯烃的弹性体一般在美国专利5, 272, 236和5, 278, 236中有所描述。
[0044] 含有基于烯烃的弹性体的基板还包含5重量％至75重量％的无机颗粒，并且更优 选地10%至70%的无机颗粒，并且甚至更优选地25%至65%的无机颗粒。无机颗粒优选地 包含非晶态二氧化硅或硅酸盐例如结晶矿物质硅酸盐。优选的硅酸盐包括粘土、高岭土、硅 灰石、蛭石、云母和滑石粉（羟基硅酸镁）。其它有用的无机颗粒物质包括碳酸钙、氧化铝三 水合物、氧化铺、氢氧化镁、硫酸钡、氧化错、二氧化钛、二氧化钛、氧化锌和氮化硼。优选的 无机颗粒物质具有小于1〇〇微米，并且优选地小于45微米，并且更优选地小于15微米的平 均粒度。如果粒度过大，膜的缺陷、空隙、针孔、表面粗糙度可能成为问题。如果粒度过小， 粒子可能难以分散并且粘度会极高。无机颗粒的平均粒径优选地在以下直径中的任两个之 间并且包括以下直径中的任两个：〇. 1、〇. 2、1、15、45和100微米。更优选地，大于99%的无 机颗粒的粒径介于〇. 1和45微米之间，并且更优选地介于约0. 2和15微米之间。
[0045] 无机颗粒物质为片材增加增强和机械强度，并且它降低片材收缩和卷曲。薄片形 的颗粒例如云母和滑石粉和/或纤维状粒子提供特别良好的增强。无机颗粒还改善太阳能 电池的热耗散，集成背板附接至所述太阳能电池，这减少了太阳能电池中热斑的发生。无机 颗粒的存在还改善背板的耐火性。无机颗粒还有助于背板的电绝缘性能。无机颗粒还可选 择成用以提高背板的折光率，以提高太阳能电池组件效率并增强背板的防紫外性。无机颗 粒颜料例如二氧化钛使片材更白、更不透明、并且更具反光性，这些在光伏组件背板层中通 常是被期望的。无机颗粒的存在还可起到降低含有基于烯烃的弹性体的层的总体成本的作 用。
[0046] 在一个优选的实施例中，含有基于烯烃的弹性体的基板层由与一种或多种增粘剂 或热塑性聚合物粘合剂混合的上述基于烯烃的聚合物中的一种或多种构成。例如，基于烯 烃的弹性体和增粘剂或热塑性聚合物粘合剂可通过已知的配混方法混合。在一个方面，含 有基于烯烃的弹性体的基板包含以所述基板层的重量计20重量％至95%重量％的如上所述 的基于烯烃的弹性体，以及1重量％至50重量％的一种或多种增粘剂和热塑性聚合物粘合 齐U，并且更优选地5重量％至40重量％的一种或多种增粘剂和热塑性聚合物粘合剂，并且甚 至更优选地10重量％至30重量％的一种或多种增粘剂和热塑性聚合物粘合剂。增粘剂和 /或热塑性聚合物粘合剂起到改善含有基于烯烃的弹性体的基板与光伏组件的导电电路和 其它层之间的粘附性的作用，其它层为例如太阳能电池的背面，任选的层间介电层，或任选 的在含有基于烯烃的弹性体的基板背离太阳能电池的表面上的热塑性聚合物防护层。
[0047] 用于所公开的背板基板的增粘剂包括氢化的基于松香的增粘剂、低分子量丙烯酸 增粘剂、合成橡胶增粘剂、氢化的聚烯烃增粘剂例如聚萜烯、以及氢化的芳香烃增粘剂。两 种优选的氢化的基于松香的增粘剂包括来自Florachem Corporation的FloraRez485甘油 酯氢化的松香增粘剂和来自Eastman Chemical的Stabelite Ester-E氢化的基于松香的增 粘剂。
[0048] 优选的热塑性粘合剂为聚烯烃塑性体，例如低分子量的具有大于250的熔流指 数的基于乙烯的非芳族共聚物粘合剂塑性体。此类聚烯烃粘合剂材料与基于烯烃的弹性 体高度相容，它们具有低结晶度，它们是非腐蚀性的，并且它们为含氟聚合物膜提供良好 的粘附性。优选的聚烯经塑性体为Affinity?GA1950聚烯经塑性体，获自Dow Chemical Company (Midland)，Michigan。用于所公开的含有基于烯经的弹性体的背板基板的其它热 塑性聚合物粘合剂包括乙烯共聚物粘合剂例如乙烯丙烯酸共聚物和乙烯丙烯酸酯和甲基 丙烯酸酯共聚物。可用作热塑性粘合剂的乙烯共聚物粘合剂包括共聚物，所述共聚物由与 一种或多种以下物质共聚的至少50重量％的乙烯单体单元构成：乙烯-Ch甲基丙烯酸烷 基酯共聚物和乙烯-Ch丙烯酸烷基酯共聚物；乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸共 聚物、以及它们的共混物；乙烯-马来酸酐共聚物；由乙烯单体单元与至少两种共聚单体形 成的多元聚合物，所述共聚单体选自Ci_4甲基丙烯酸烷基酯、Ci_4丙烯酸烷基酯、乙烯-甲基 丙烯酸、乙烯-丙烯酸和乙烯-马来酸酐；由乙烯和甲基丙烯酸缩水甘油酯与至少一种共聚 单体形成的共聚物，所述共聚单体选自（V 4甲基丙烯酸烷基酯、Ci_4丙烯酸烷基酯、乙烯-甲 基丙烯酸、乙烯-丙烯酸和乙烯-马来酸酐；以及这些乙烯共聚物中两种或更多种的共混 物。另一种在所公开的集成背板的含有基于烯烃的弹性体的基板层中有用的热塑性粘合剂 为丙烯酸热熔性粘合剂。此类丙烯酸热熔性粘合剂可单独作为热塑性粘合剂，或与乙烯共 聚物粘合剂结合以改善背板的基于烯烃的弹性体层与电线和/或外部含氟聚合物膜的粘 附性。一种优选的丙烯酸热熔性粘合剂为Euromelt707US合成热熔性粘合剂，来自Henkel Corporation (Dusseldorf)，Germany。其它可用于基于烯经的弹性体基板层中的热塑性粘 合剂包括聚氨酯、合成橡胶、以及其它合成聚合物粘合剂。
[0049] 含有基于烯烃的弹性体的背板基板可包含附加的添加剂，包括但不限于增塑剂 (例如聚乙二醇)、加工助剂、助流添加剂、润滑剂、染料、阻燃剂、抗冲改性剂、提高结晶度的 成核剂、抗粘连剂(例如二氧化硅)、热稳定剂、受阻胺光稳定剂（HALS)、紫外线吸收剂、紫外 线稳定剂、抗氧化剂、分散剂、表面活性剂、底漆、增强剂(例如玻璃纤维)等。还可使用有助 于催化EPDM中交联反应的化合物，例如无机氧化物如氧化镁或过氧化物。此类添加剂通常 以含有EPDM的基板的小于3重量％的量添加。附加添加剂总计优选地包含所述含有EPDM 的基板的小于10重量％，并且更优选地包含所述含有EPDM的基板的小于5重量％。
[0050] 图3a和3b示出了所公开的含有基于烯烃的弹性体的集成背板的实施例。图3a 中所示的背板30包括含有基于烯烃的弹性体的基板，所述基板具有相对的第一平表面和 第二平表面。在图3a所示的实施例中，金属导电电路直接设置在并且部分地嵌入含有基于 烯烃的弹性体的基板的第一表面，并且它们粘着至所述基板。金属导电电路可包括导线42 和44,所述导线优选地部分地嵌入基板的第一表面34。聚合物基板的相对的第二表面(未 示出)可形成光伏组件集成背板的暴露的外表面，所述集成背板附接至所述光伏组件。在含 有基于烯烃的弹性体的集成背板31的实施例中，所述集成背板31示于图3b中，导线42和 44完全嵌入含有基于烯烃的弹性体的基板32。在导线42和44完全嵌入基板32处，在所 述导线必须电连接至太阳能电池电触头的位置，在导线42和44之上形成开口或通路48和 49。
[0051] 含有基于烯烃的弹性体的基板层的厚度范围为约0. 2mm至约2. 5mm或更大，并且 更优选地约0. 25mm至约2mm，并且更优选地约0. 4mm至约1. 5mm。如图3b所示，在集成电 路完全嵌入含有基于烯烃的弹性体的基板处，所述基板优选地具有在约〇. 4mm至约2. 0mm 或更大，并且更优选地约0. 5mm至约1. 25mm范围内的厚度。在基板层附着至单独的层间介 电层或附着至太阳能电池背面的包封层的实施例中，含有基于烯烃的弹性体的基板的厚度 优选地在约0. 2mm至约1. 0mm的范围内。
[0052] 导电线，例如基本上平行的导电线对42和44可直接附着至含有基于烯烃的弹性 体的基板32的表面，所述基板面向太阳能电池阵列中太阳能电池的后表面，或者它们可部 分地嵌入所述表面，如图3a所示。通过将导线加热至在100至180°C范围内的温度，并且 在足以使所述导线部分地嵌入基板的压力下挤压导线抵靠含有基于烯烃的弹性体的基板， 由此可将导线附着至含有基于烯烃的弹性体的基板的表面。导电线可完全埋入含有基于烯 烃的弹性体的基板，如图3所示，通过将导线放置于含有基于烯烃的弹性体的聚合物的第 一层，并且在第一层和导线之上施用或挤出含有基于烯烃的弹性体的聚合物的第二层。作 为另外一种选择，通过在聚合物层被挤出时将导线喂入含有基于烯烃的弹性体的聚合物混 合物层之间，导线可埋入含有基于烯烃的弹性体的基板。图3a和3b示出了三对导线42和 44,但是预期可使用更多或更少的导线，这取决于集成背板施用其中的太阳能电池阵列中 太阳能电池的列数，并且取决于每个太阳能电池上背触头的列数。还预期导线的间隔将取 决于集成背板施用其中的所述阵列中太阳能电池纵列的间隔，并且取决于每个太阳能电池 上背触头的纵列的布置和间隔。预期一块背板将覆盖整个太阳能电池阵列的背面，但也可 能多块背板基板形成太阳能电池组件的背面。
[0053] 导线42和44优选地为金属导电线。金属导线优选地由金属构成，所述金属选自 铜、镍、锡、银、铝、铟、铅、以及它们的组合。在一个实施例中，金属导线涂覆有锡、镍或焊料 和/或焊剂。当导线附着在基板32的表面上并且定位于太阳能电池阵列的背面之上时，导 电线可涂覆电绝缘材料例如塑性护套，以有助于预防太阳能电池短路。导电线涂覆有绝缘 材料时，所述绝缘材料可在断裂处形成，在所述断裂处导线暴露在外以有利于导线与太阳 能电池的背触头的电连接。
[0054] 导电线优选地在其长度方向上各自具有至少1. 5mm2的横截面积，并且更优选地在 其长度方向上具有至少2mm2的横截面积。优选地，导电线具有至少0. 5mm的厚度(深度)， 并且优选地约1至2. 5_的厚度。集成背板的导电线可具有任何横截面形状，但是发现导 线宽度比导线厚度大至少三倍，并且更优选地导线宽度是导线厚度的3至15倍的带状导线 尤其适用于集成背板，因为当集成背板形成并施用于背接触式太阳能电池的阵列时，较宽 的导线使导线与太阳能电池的背触头对齐更容易。太阳能电池焊丝例如铝或铜焊丝可被使 用。在图3a和3b中，导线以纵向延伸的导线对示出，但在其它的布置方式中导线可固定至 基板，取决于太阳能电池阵列中太阳能电池的背触头的布置方式。
[0055] 在一个优选的实施例中，导电线至少部分地嵌入含有基于烯烃的弹性体的背板基 板。优选地，导线部分地嵌入基板以将导线牢固附接至背板。在一个优选的实施例中，导 线嵌入所述基板的表面它们厚度的至少20%，并且更优选地所述导线厚度的至少50%。导线 的顶表面可保持暴露，使得可在太阳能电池背触头和背板的导线电路之间形成电触头，如 图3a所示。在另一个优选的实施例中，导线完全嵌入含有基于烯烃的弹性体的基板，如图 3b所示。由于含有基于烯烃的弹性体的基板的物理稳定性、电绝缘性能和粘合性，图3b所 示的基板可直接附着至太阳能电池的背面，而不需要基板32和太阳能电池的背面之间的 附加的包封或介电层。
[0056] 集成背板上的导电线应该足够长以在多个太阳能电池上延伸，并且优选地，它们 足够长以覆盖太阳能电池阵列中一列太阳能电池中的所有太阳能电池，所述集成背板施用 于所述太阳能电池阵列。在导线附接至含有基于烯烃的弹性体的基板的表面的部位，导线 可通过间歇式热压工艺或连续式辊到辊工艺而附接，在所述辊到辊工艺中导电线连续受热 并且被喂入辊隙，在所述辊隙处，导线与含有基于烯烃的弹性体的背板基板接触并通过在 辊隙处加热导线和/或基板附着至所述基板，以使基板表面发粘。作为另外一种选择，在挤 出过程中，可在含有基于烯烃的弹性体的背板基板挤出时将导线喂入基板表面。在导线完 全埋入含有基于烯烃的弹性体的基板处，在基板从模具挤出时导线可喂入含有基于烯烃的 弹性体的基板的顶层和底层之间。在另一个实施例中，导线和含有基于烯烃的弹性体的基 板在间歇式压机中受热并加压以部分地或完全地使导线嵌入含有基于烯烃的弹性体的基 板的表面，或者将导线完全埋入含有基于烯烃的弹性体的基板层之间。可在热辊隙处向基 板和导线施加热和压力，以使导线部分地或完全嵌入或埋入导电线安装层。
[0057] 在阵列中太阳能电池将以并联连接的情况下，如图3a和3b所示可使用全长导线， 并且随后将其连接至太阳能电池的一列，与如图2a所示的太阳能电池纵列之一相似。在阵 列中太阳能电池将以串联连接的情况下，参照图5,在选定点(如下讨论)切割导线并且将其 连接至太阳能电池的纵列，其中电池交替地翻转180度，与如图2b所示的太阳能电池纵列 之一相似。切割导线可通过多种方法完成，包括机械模切、冲切、转动模切、机械钻削或激光 烧蚀。
[0058] 为防止太阳能电池电短路，可能需要在含有基于烯烃的弹性体的基板上的导电线 和背接触式太阳能电池阵列中太阳能电池的背面之间施用一层电绝缘包封层或介电层。提 供介电层以保持足够的导电线和太阳能电池背面之间的电分离。介电层，已知为层间介电 层（ILD)，可作为片材整个施用于所有导线和导线安装层上，或者作为介电材料条带只覆盖 导电线。有必要在ILD中在例如ILD模切或冲切的部分形成开口，所述开口在背触头之上 对齐，并且通过所述开口背触头电连接至导电线。作为另外一种选择，ILD可通过丝网印刷 施用。印刷可在太阳能电池的背面或在背板导线之上，并且可覆盖在背板和太阳能电池阵 列之间的整个区域，或者可仅在需要防止导线接触太阳能电池背面的区域印刷。ILD可施用 于导线和背板，或者它可在含有基于烯烃的弹性体的基板和导电线施用于太阳能电池的背 面之前施用于太阳能电池的背面。作为另外一种选择，ILD可作为条带施用于太阳能电池 背面部分的导线之上，导电线将定位于所述太阳能电池背面部分之上。ILD的厚度将部分 取决于构成ILD的材料的绝缘性能，但优选的聚合物ILD具有在5至500微米、并且更优选 地10至300微米、并且最优选地25至200微米范围内的厚度。在含有基于烯烃的弹性体 的基板表面上的导电线具有完全绝缘的涂层或外皮的情况下，可去除在集成背板上导电线 和背接触式太阳能电池的背面之间的ILD，所述集成背板施用于太阳能电池的背面。同样， 如图3b所示，在导线埋入含有基于烯烃的弹性体的基板的情况下，在含有基于烯烃的弹性 体的基板和太阳能电池背面之间不需要ILD层，因为基于烯烃的弹性体在导线之上提供足 够的电绝缘性，并且在组件层压过程中足够稳定。
[0059] 使用ILD的情况下，ILD优选地由绝缘材料例如热塑性或热固性聚合物构成。例 如，ILD可为绝缘聚合物膜，例如聚酯、聚乙烯或聚丙烯膜。在一个实施例中，ILD由经粘合 剂涂覆或层压的PET聚合物膜或者例如EVA膜的包封层构成。优选地，ILD由可模切或冲 切或者形成时有开口的材料构成。用于形成ILD的聚合材料还可包括乙烯甲基丙烯酸和乙 烯丙烯酸、由其衍生的离聚物、或它们的组合。ILD还可包含膜或片材，所述膜或片材包含聚 (乙烯醇缩丁醛）（PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯（EVA)、聚乙烯醇缩醛、聚氨酯、线性低密度乙烯、 聚烯烃嵌段弹性体、乙烯丙烯酸酯共聚物，例如聚（乙烯-共聚-丙烯酸丁酯）和聚（乙 烯-共聚-丙烯酸丁酯），硅氧烷聚合物和环氧树脂。离聚物为含有来源于乙烯/丙烯酸 或甲基丙烯酸共聚物的共价键和离子键二者的热塑性树脂。在一些实施例中，可使用由乙 烯-甲基丙烯酸共聚物或乙烯-丙烯酸共聚物与无机碱发生部分中和而形成的单体，其中 所述无机碱具有元素周期表中I族、II族或III族的元素(要注意的是，钠、锌、铝、锂、镁和 钡）的阳离子。术语离聚物和由其确定的树脂在本领域中为人们所熟知，这一点由Richard ff. Rees, ''Ionic Bonding In Thermoplastic Resins，'，DuPont Innovation, 1971，2 (2)，第 1_4 页，和 Richard W. Rees, "Physical30Properties And Structural Features Of Surlyn Ionomer Resins"，Polyelectrolytes, 1976, C, 177-197 所证明。其它合适的离聚物在欧洲 专利EP1781735中有进一步描述，所述专利以引用方式并入本文。
[0060] 优选的用于ILD层的乙烯共聚物包括如上所述可与含有基于烯烃的弹性体的基 板混合的粘合剂。此类乙烯共聚物由乙烯和一种或多种单体构成，所述单体选自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、甲基丙烯酸缩水甘油酯、马来酸酐 以及乙烯与共聚单体的共聚单元，所述共聚单体选自C4-C8不饱和酸酐、具有至少两个羧 酸基团的C4-C8不饱和酸的单酯、具有至少两个羧酸基团的C4-C8不饱和酸的二酯、以及此 类共聚物的混合物，其中所述乙烯共聚物中的乙烯含量优选地占60重量％至90重量％。优 选的用于ILD的乙烯共聚物包括乙烯和另一种α-烯烃的共聚物。乙烯共聚物可以商品名 Byne广.、和Elvaloy'、.从例如 DuPont 商购获得。
[0061] ILD还可包含本领域已知的任何添加剂或填料。此类示例性添加剂包括但不限 于增塑剂、加工助剂、助流添加剂、润滑剂、颜料、二氧化钛、碳酸钙、染料、阻燃剂、抗冲改性 齐U、提高结晶度的成核剂、抗粘连剂(例如二氧化硅)、热稳定剂、受阻胺光稳定剂（HALS)、紫 外线吸收剂、紫外线稳定剂、抗水解剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、偶联剂、粘合剂、底漆、 增强剂(例如玻璃纤维）等。对导线安装层中添加剂和填料的含量无具体限制，只要添加剂 对所述层的粘合特性或稳定性不产生不利的影响即可。
[0062] ILD在ILD初始与太阳能电池背面连接的一侧可涂覆有粘合剂，这取决于组装的 顺序。ILD上合适的粘合剂涂层包含压敏粘合剂、热塑性或热固性粘合剂，例如上述讨论的 乙烯共聚物，或聚丙烯、环氧化、乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、或硅氧烷粘合剂。当ILD定位于集 成背板的导电线与太阳能电池阵列的背面之间时，ILD中形成的开口与太阳能电池背触头 的排列相对应。优选地，通过冲切或模切ILD形成所述开口，但作为另外一种选择，ILD可 与开口一起形成或印刷。
[0063] 图4a - 4d以剖面示出制备具有集成背板的背接触式太阳能电池组件的两种方法 的步骤。如图4a所示，提供了由玻璃或聚合物例如耐用含氟聚合物制成的透明顶板54。透 明顶板通常具有的厚度对于玻璃顶板为2mm至4mm，对于聚合物顶板为50微米至250微米。 前包封层56可施用于顶板54之上。包封材料可由任何光伏组件中使用的常规包封材料构 成。前包封层通常具有200至500微米的厚度并且是透明的。光敏太阳能电池58例如晶 硅太阳能电池设置在包封层56上。太阳能电池的所有电触头都位于太阳能电池的背面之 上。最熟知类型的背接触式太阳能电池为金属电极绕通式（MWT)、金属绕边式（MWA)、发射 极电极绕通式（EWT)、发射极绕边式（EWA)、以及交指背接触式（IBC)。太阳能电池前受光 面(面向透明顶板）上的电导体通过太阳能电池中的通路连接至导电片60,背面导电层(未 示出）电连接至背面触头片61。背触头片通常为在太阳能电池上的银片，所述银片由在有 机载体介质中焙烧银粒子导电膏和玻璃料而形成。
[0064] 一小部分的导电粘合剂或焊料设置在每个背触头片60和61上。导电粘合剂部分 在图4a中作为球体62示出。导电粘合剂可为任何已知的粘合剂，例如由导电金属粒子构 成的粘合剂，例如银、镍、导电金属涂覆的粒子、或环氧化物中悬浮的导电性碳、聚丙烯类、 乙烯醇缩丁醛、硅氧烷或聚氨酯。优选的导电粘合剂为常用于电子连接的各向异性或Z-轴 导电粘合剂。
[0065] 图4b示出了 ILD50施用于太阳能电池阵列的背面之上。导电粘合剂或者可通过将 所述导电粘合剂置于ILD的开口中而提供。图4c示出了含有基于烯烃的弹性体的基板32 的施用，与图3a类似，带状导电线42和44定位于太阳能电池58的背触头60和61之上。 导电线42和44如上所述设置在含有基于烯烃的弹性体的基板32上。在ILD50由粘合剂 或包封材料例如EVA构成的情况下，在电池层压过程中，层压方法使得ILD密封太阳能电池 58的背面。附加的包封层可设置在ILD和太阳能电池之间，或作为ILD上的附加层，其将在 组件层压期间将太阳能电池的背面密封，而ILD则在导电线和太阳能电池的背面之间保持 充分的完整。包封层形成具有在太阳能电池背面的背触头之上的开口，以使太阳能电池背 触头和含有基于烯烃的弹性体的背板基板32表面上的导电电路之间能够电连接。包封层 通常由酸共聚物、由其衍生的离聚物或它们的组合构成。包封层通常具有大于或等于10密 尔，并且优选地大于20密尔的厚度。包封层可为膜或片材，包含聚（乙烯醇缩丁醛）（PVB)、 离聚物、乙烯-乙酸乙烯酯（EVA)、聚（乙烯醇缩丁醛）、聚氨酯（PU)、PVC、茂金属催化的线 性低密度聚乙烯、聚烯烃嵌段弹性体、乙烯丙烯酸酯共聚物例如聚（乙烯-共聚-丙烯酸甲 酯）和聚（乙烯-丙烯酸丁酯）、酸共聚物、或有机硅弹性体。包封层还可包含本领域已知 的任何添加剂。此类示例性添加剂包括但不限于增塑剂、加工助剂、助流添加剂、润滑剂、颜 料、染料、阻燃剂、抗冲改性剂、提高结晶度的成核剂、抗粘连剂(例如二氧化硅)、热稳定剂、 受阻胺光稳定剂（HALS)、紫外线吸收剂、紫外线稳定剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、偶联 齐?、粘合剂、底漆、增强剂(例如玻璃纤维）等。
[0066] 另一个优选的用于形成光伏组件的预层压构型示于图4d中。在该布置方式中，如 图3b所示，埋有导电线的含有基于烯烃的弹性体的基板被直接放置于图4a所示太阳能电 池的背面之上，不同的是，导电粘合剂通过例如丝网印刷施用于开口或孔48和49中，所述 开口或孔在含有基于烯烃的弹性体的基板中形成。在受热并加压下层压期间，含有EPDM的 基板附着至并且包封太阳能电池的背面，并且导电粘合剂部分或导电粘合剂块62将导线 42和44电连接至太阳能电池的背触头60和61。
[0067] 在一个优选的实施例中，含氟聚合物膜层层压至含有基于烯烃的弹性体的基板的 与太阳能电池层相对的一侧。含氟聚合物膜层直接附着至基于烯烃的弹性体，而不需要附 加的粘合剂层。含氟聚合物膜可由聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共 聚物、聚氯三氟乙烯、THV等构成。优选的含氟聚合物膜为PVF膜或PVDF膜。合适的PVF 膜更全面的公开于美国专利6, 632, 518中。含氟聚合物膜层的厚度不是关键性的，并可根 据具体应用而变化。一般来讲，含氟聚合物膜的厚度将在约〇. 1至约10密尔（约〇. 003至 约0. 26mm)的范围内，并且更优选地在约1密尔（0. 025mm)至约4密尔（0. 1mm)的范围内。 作为另外一种选择，含氟聚合物层可作为涂层直接施用于基于烯烃的弹性体层。此类PVDF 和PVF含氟聚合物涂层更全面的公开于美国专利US7, 553, 540中。
[0068] 形成背接触式太阳能电池组件的方法示于图5a_ 5d中，组件中太阳能电池由集 成背板串联连接。根据此方法，如图5a所示设置了前包封层74。对于任选的在ILD和太阳 能电池背面之间的包封层，前包封层可由上述包封材料或粘合剂片材材料构成。前包封层 可为独立的自支撑片材，可在其正面附着至透明顶板(未示出），例如玻璃或聚合物顶板，或 者它可为已附着至透明顶板的片材、涂层、或层。如图5b所示，背接触式太阳能电池阵列76 和78置于与包封层的顶板一侧相对的包封层74的表面上。放置太阳能电池76和78使其 前受光面正对前包封层74。每个太阳能电池都具有多个正极和负极背触头纵列，图5b中负 触头由浅色圈79表示，正触头由深色圈80表示。在电池76中，在每对背触头中，正极触头 80位于负极触头79的右侧。电池78以180度旋转，使得每对背触头中，负极触头79位于 正极触头80之一的右侧。电池76与电池78在太阳能电池阵列中在垂直和水平两个方向 上交替。预期在其它实施例中，太阳能电池上可有更多的正触头或更多的负触头，或者可有 更多或更少正触头或负背触头的纵列。图5b示出了太阳能电池阵列左上方的电池76,预 期电池可如下布置：电池78在左上方，并且电池76布置在左上方电池78的下方并与其相 邻。虽然太阳能电池排列76和78在阵列的垂直和水平方向交替，但是还预期在并联连接 的太阳能电池阵列中，电池排列76和78可仅在垂直方向上交替。
[0069] 图5c中，含有基于烯烃的弹性体的基板32置于太阳能电池76和78的背面之上， 所述基板具有如图3b所示埋入所述基板的纵向延伸的导线42和44。导电粘合剂块85已 施用于基板32中的开口 48和49。基板32上的开口 48和49在基板面向太阳能电池的一 侦k含有基于烯烃的弹性体的基板中的开口在埋入的导线和太阳能电池背触头之间延伸。 导线42和44与各组太阳能电池上的正极和负极背触头对齐。如图5c所示，导线42和44 之一在太阳能电池阵列中太阳能电池纵列的每组太阳能电池之间被选择性切割。导线可通 过机械模切、转动模切、冲切、机械钻削、激光烧蚀、或其它已知方法进行切割。如图5c所 示，导线42定位于太阳能电池76的负极的太阳能电池背触头79纵列之上，可见于图5b中 太阳能电池阵列的左上角，并且导线44定位于太阳能电池76的正极背触头80纵列之上， 如图5b中太阳能电池阵列的左上角所示。导线42在其与太阳能电池76接触的位置和导 线42与太阳能电池78接触的位置之间被切割，太阳能电池78旋转180度并且定位于电池 76下方。定位于太阳能电池76左上方的正极触头之上的导线44在太阳能电池78的负极 触头上连续通过，所述太阳能电池78定位于太阳能电池76的左上方，以连接系列电池中一 个的正极触头和下一个电池的负极触头。在太阳能电池阵列右下方，导线44在导线44定 位于电池78之上的位置和它们定位于下一电池76之上的位置之间被切割，可见于图5b和 5c。在另一方面，定位于太阳能电池阵列中左手边纵列中间电池78的正极触头之上的导线 42,连续延伸至导线42定位于太阳能电池阵列右下方太阳能电池76的负触头之上的位置， 可见于图5b和5c。该模型重复次数为太阳能电池阵列的纵列中太阳能电池的个数。
[0070] 图5d示出了母线连接94、96和98在背板的端部的施用。终端母线94连接至导 线44,所述导线44在太阳能电池阵列左下方的太阳能电池正极背触头之上并与其连接。同 样，终端母线98连接至导线44,所述导线44在太阳能电池阵列右下方的太阳能电池负极背 触头之上。正端子母线94连接至正极引线93,并且负端子母线98连接至负极引线97。中 间母线连接器96将太阳能电池一个纵列的顶部或底部的正极或负极背触头连接至太阳能 电池毗连的纵列的同一端的相反极性的触头。作为另外一种选择，终端母线连接可在整个 背板上通过"Z"方向延伸。这将消除对在组件边缘使母线导线通过接线盒的额外空间的需 求。此类"额外空间"将会降低电池的堆积密度，并且降低组件每单位面积的电功率输出。
[0071] 为说明的目的，图5所示的太阳能电池阵列被简化并且仅示出三个太阳能电池的 四列，并且每个太阳能电池仅示出三列正触头和三列负背触头。预期太阳能电池组件的太 阳能电池阵列可具有更多单独太阳能电池的列或行，并且每个太阳能电池可具有与图5所 示相比更少或更多的背触头的列或行。
[0072] 图5的光伏组件可通过高压釜和非高压釜工艺生产。例如，上述光伏组件构造可 在真空压合机内叠合，并在真空受热和标准大气压或高压条件下层压在一起。在一个实施 例中，在受热和加压以及真空(例如在约27-28英寸（689-711mm)汞柱的范围内）的条件下， 将玻璃片材、顶板包封层、背接触式光伏电池层、含有基于烯烃的弹性体的基板层压在一起 以去除空气，所述基板如上所公开的具有埋入的纵向延伸的集成导线。
[0073] 将公开制造具有含有基于烯烃的弹性体的背板基板的光伏组件的方法。光伏组件 可通过真空层压方法制造。例如，上述光伏组件构造可在真空压合机内叠合，并在真空受热 和标准大气压或高压条件下层压在一起。在一个示例性方法中，如上所述，在受热和加压以 及真空的条件下，将玻璃片材、顶板包封层、背接触式光伏电池层、嵌入导线的含有基于烯 烃的弹性体的背板基板层压在一起以去除空气。优选地，玻璃片材经过洗涤和干燥。在该 方法中，本发明的层压体组件置于真空层压机的加热至约120°C的压板上。关闭并密封层压 机，并且在含有层压体组件的层压室内抽真空。约6分钟的排空时间之后，在层压体组件上 下压一层软硅外壳以施加1至2分钟的约1大气压的正压。压力保持约14分钟，然后释放 压力，打开层压室，层压体从层压室中取出。
[0074] 如果需要，光伏组件的边缘可通过本领域内已知的任何方法密封以减弱水分和空 气的入侵。此类水分和空气的入侵可降低光伏组件的效率和寿命。合适的封边材料包括但 不限于丁基橡胶、聚硫化物、硅氧烷、聚氨酯、聚丙烯弹性体、聚苯乙烯弹性体、嵌段弹性体、 苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯（SEBS)等。
[0075] 所述方法不应理解为是限制性的。基本上，本领域内已知的任何层压方法都可用 来生产本文所公开的具有集成背板电路的背接触式光伏组件。
[0076] 尽管结合优选的实施例说明和描述了目前所公开的发明，本领域的技术人员会理 解在不脱离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以作出各种改变和变型。
[0077]
[0078] 以下实例旨在举例说明本发明的各方面，并不旨在以任何方式限制权利要求书中 所述的本发明的范围。
[0079] 测试方法
[0080] 湿热暴露
[0081] 湿热暴露之后进行剥离强度测试。制备具有含至少一端的嵌入导线的基板样品， 导线的至少一端（自由端）未嵌入基板，以用于剥离强度测试。每个样品条具有一个长4英 寸以及具有自由端的导线嵌入的部分。
[0082] 样品置于暗室中。样品以与水平方向成大约45度角安装。然后使湿热室达到85°C 的温度和85%的相对湿度。将这些条件保持规定的小时数。在暴露约1000小时后取出样 品并测试，因为在85°C和85%相对湿度下1000小时是许多光伏组件认证标准中需要的暴 露。
[0083] 在湿热室中1000小时后，取出样品条以进行剥离强度测试。剥离强度是导线和基 板之间的粘附力的量度。在英斯特朗（Instron)机械测试仪上，根据ASTM D3167用50千克 负荷的电池测量剥离强度。
[0084] 紫外线曝光
[0085] 使用Atlas耐候试验仪（Model_Ci65)、设定在0. 55瓦/m2的水冷氣弧灯、外部硼 硅酸盐滤波器以及内部石英滤波器以提供340nm的恒定光源，紫外线曝光在紫外线曝光模 拟测试中测试1200小时。
[0086] 测试样品某板块的制各
[0087] 将表1所列的成分在切向BR班伯里密炼机（由Farrel Corporation(Ansonia, Connecticut)制造）中混合。将非聚合物添加剂装入班伯里密炼 机的混合室中并在将乙烯丙烯二烯三元共聚物（EPDM)和任何热塑性聚合物粘合剂或松香 增粘剂成分引入混合室之前混合，这被称为反向混合程序。表1所列成分的数量为相对于 EPDM份数的按重量计的份数。
[0088] 班伯里密炼机的转子速度设定为75rpm，并且自来水温度的冷却水通过围绕混合 室的冷却夹套和转子中的冷却通道进行循环。循环冷却水以控制混合所产生的热。监测混 合期间配混的物质的温度。将所有成分装入混合室，并且所述物质的温度达到82°C后，对混 合室进行吹扫，以确保所有成分完全混入配混的物质中。当所配混的物质的温度达到120°C 时，将其从混合室倾倒入金属模具盘中。
[0089] 然后，模具盘中的所配混的物质通过将混合物喂入16英寸两辊橡胶磨中压成片 材。化合物的混合通过在橡胶磨上横截和卷绕配混物质完成。在压层片材期间，所述物质 被冷却。
[0090] 制备样品块，再一次将完全配混的物质在两辊橡胶磨上压成片材，其中所述辊被 加热至80°c。化合物在棍之间碾压五至十次以制备25密尔（0.64mm)厚的具有光滑表面的 片材。从片材上冲切6英寸X6英寸（15. 2cmX 15. 2cm)的预成型方块。多个预成型件被 置于加热至l〇〇°C的压缩模具中，并且模具被置于机械压机中并受压。对模具初始施压，然 后很快释放，然后再施加两次，前述已知为模具排气，然后模具压力保持5分钟。将冷却水 引入压机的压板中以降低模具温度。当压缩模具被冷却至35°C时，打开压机并取出样品基 板块。
[0091] 表 1
[0092] 样品编号 |1 |2 |3 |4 |5 |6 EPDM(Nordel3640) ~00 100 100 100 Τ〇0~ EPDM(Nordel4820) - 100 _ 热熔性聚合物粘合剂 - 50 氢化的松香A增粘剂____50___ 乙烯-丙烯酸甲酯共聚物_____50__ 氢化的松香B增粘剂______50_ Dixie 粘土_70_70_70_70_70_70_ Hi-Sil233 2~0 20 20 20 20 20 Ti-pure R-960 ~0 10 10 10 10 Τ〇 氧化锌 了 5 5 5 5 5 硬脂酸 Γ 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1~5~ Carbowax3350 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 ffinstay L 2~ 2 2 2 ~2 2 Sunparl5Q ~Q 10 10 10 ~ 10 Τ〇 群青蓝 |〇. 2 |〇. 2 |〇. 2 |〇. 2 |〇. 2 |〇. 2 Z-6Q3Q I2 I I I I I Varox DBPH 5 SR634 ~ ' ~ 总份数 +231. 2 +220. 2 +270. 2 +270. 2 +270. 2 +270. 2
[0093] 成分术语表
[0094] EPDM (Kordel 3640) 乙婦-丙婦-乙叉降冰片婦三元共聚物，Dow Chemical __Company，Midland, Michigan, USA_ EPDM (Kordel 4820) 乙婦-丙婦-乙叉降冰片烯三元共聚物，Dow Chemical __Company. Midland, Michigan, USA_ 热嫁性聚合物枯合剂 Euromelt 707 US合成热熔性聚合物耜合剂，得自 __Henkel Corporation (Dusseidort), Germany_ 氢化的松香A增粘剂 FloraRez 485甘油酯氢化的松香增粘剂，得自 __Florachem Coqjoration, Jacksonville, Florida, USA_ 乙烯-丙婦酸甲酯共聚物~ Bynel? 22E757乙婦-丙烯酸甲酯共聚物热塑性树脂， 得自 E. i. DuPont de Nemours and Company， __Wilmington. Delaware, USA_ 氢化的松香B增粘剂 Stabelite Ester-E氢化的基于松香的增粘剂，得自 __Eastman Chemicai (Kingsport), Tennessee, USA_ Dixie拈土水合石圭酸4吕矿物质，R.T' Vanderbilt Company, __Norwalk, Connecticut, USA_ Ht-Sil 233 水合非晶d PPG Industries, Inc.，Pittsburgh, __Pennsylvania, USA_ Ti-pure R-960 TiPureir R-960 二氡化4太，得自 DuPont 氣化锌__氣化拉，Horsehead Co., Monaca, f^nnsylvania, USA 硬脂酸__硬脂酸，PMC Biogenix Inc.,Memphis, Tennessee, USA Carbowax 3350 Carbowax 聚乙二醇 3350 增塑剂，得自 Dow Chemical __Company (Midland), Michigan. USA_ Winstay L 4-甲基-苯驗，与二环戌二婦和异丁缔的反应产物。 丁基化的对甲酚和二环戌二婦的反应产物， __QMNQVA Solutions Inc., Akron, Ohio, USA_ Sunpar 150__石蜡基石油；Sunoco, Phiiadelphia, Pennsylvania, USA 群青蓝__4吕石充石圭酸納，Akrochem Co.，Akron，Ohio, USA_ Z-6030硅烷 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，Dow Coming __Inc., Midland, Michigan, USA_ Varox DBPH 2,5-二甲基-2,5-二(叔丁过氧基)己烷，R.T·Vanderbilt __Company. Inc., Norwalk, Connecticut, USA_ SR 634 二甲基丙婦酸金属益，Sartomer Company5 Inc., Exton， _ Pennsylvania, USA_
[0095] 背板基板样品的制备和测试
[0096] 对于上表1中1号至6号的每一块，背板样品使用至少两个样品基板制成。提供 5密尔（127 μ m)厚的由Tefion" PTFE制成的防粘片。还提供了 8英寸长（20. 3cm)约160 密尔（4. 1_)厚度的涂锡铜太阳能电池焊丝。对于每块样品基板，五条8英寸长的太阳能电 池焊丝在防粘片上被布置成彼此平行并且彼此间隔约1英寸（2. 54cm)。25密尔（0. 64mm) 厚的含有单层EPDM的基板样品块各自被置于所述间隔的导线之上。每个含有EPDM的基板 块为6英寸X 6英寸（15. 2cmX 15. 2cm)的预成型方块，使得所有导线悬于每个基板的相对 端之上约1英寸（2. 54cm)，并且最外边的导线与每个基板的边缘间隔约1英寸（2. 54cm)。 [0097] 层压通过制备如下层状结构完成：基于PTFE的热缓冲片，随后是5密尔厚的 Teflon? PTFE制成的电池支撑防粘片，随后是1. 5密尔（38. 1微米）厚的Tedki·?聚氟乙 烯膜，随后是25密尔厚表1中样品块之一的单层，随后是上一段落描述的导线结构，然后是 5密尔厚由Teflon1" PTFE制成的电池支撑防粘片。组件被置于具有加热至约110°C的压板 的压合机中。使组件在压板上静置约6分钟，以真空预热所述结构。启动压合机，使用1个 大气压使组件受压14分钟。当热和压力被去除后，并且PTFE层被去除后，导线已部分地嵌 入含有EPDM的样品基板的表面。
[0098] 对于表1中1-6的每一块，每一套基板样品上的导线之一的剥离强度根据以上引 用的ASTMD3167进行测量，以获得样品上导线的初始剥离强度。每一块的平均初始剥离强 度（实例1-6)报告于表2中。对于表1中的每一块，样品基板之一经受上述湿热暴露测试 1000小时，然后测试样品上的三条或四条导线的剥离强度。湿热暴露后的平均剥离强度报 告于下表2中。对于表1中的每一块，使样品基板之一经受上述紫外线耐候性测试，然后测 试样品上的三条或四条导线的剥离强度。紫外线曝光1200小时后的平均剥离强度报告于 下表2中。
[0099] 表 2
[0100] 样品编号 Π [2 ?3 Γ4 [5 Γ? 初始剥离强度(g/in) - 3939 T〇82 938 " 711 841 ~ 1129 1000 小时湿热后剥离强度(g/in) 1819 3914~ 1560 1438 5118 1334 剥离强度(g/in) (1200 小时紫外线~~2776~~2941~~1379~~1445~~1278~"732~ 曝光后)_| | 1 1 1 |
【权利要求】
1. 背接触式太阳能电池组件，包括： 前透光基板； 至少四个太阳能电池的太阳能电池阵列，所述太阳能电池各自具有： 前受光表面、 当所述前受光表面暴露于光时产生电流的活性层、以及 与所述前受光表面相对的后表面，所述后表面在其上具有正极和负极电触头， 所述太阳能电池阵列中太阳能电池中的每一个的所述前受光表面设置在所述前透光 基板上； 具有导电线的均相聚合物基板，它附着至太阳能电池的后表面； 太阳能电池阵列中太阳能电池的后表面上的正极和负极电触头物理地电连接至所述 金属导电线，所述金属导电线附接至所述均相聚合物基板。
2. 根据权利要求1所述的背接触式太阳能电池组件，其中 所述金属导电线埋入所述均相聚合物基板， 所述均相聚合物基板的第一表面直接附着至所述太阳能电池的后表面， 通路将埋入所述均相聚合物基板的金属导电线连接至所述均相聚合物基板的第一表 面。
3. 根据权利要求1所述的背接触式太阳能电池组件，其中聚合物导电粘合剂设置在通 路中并且连接至所述均相聚合物基板的第一表面，使得所述金属导电线通过聚合物导电粘 合剂物理地电连接至太阳能电池的后表面上的正极和负极电触头。
4. 如权利要求1所述的背接触式太阳能电池组件，其中所述金属导电线设置在所述均 相聚合物基板的第一表面上。
5. 如权利要求4所述的背接触式太阳能电池组件，包括： 具有相对的第一面和第二面的聚合物层间介电层，所述层间介电层设置在所述聚合物 基板上的所述金属导电线和所述太阳能电池阵列中太阳能电池的后表面之间， 所述层间介电层具有以多列布置的开口，所述层间介电层在其第一面上附着至所述太 阳能电池阵列中太阳能电池的后表面，并且在其第二面上在所述金属导电线之上附着至所 述聚合物基板的第一面上， 所述层间介电层中的多列开口布置在附着至所述聚合物基板的第一面的导电线之上， 使得每列开口中的所述开口与所述多条导电线之一对齐并在其之上对齐， 所述层间介电层中的开口与所述太阳能电池阵列中太阳能电池后表面上的正极和负 极电触头对齐，并且 所述太阳能电池的后表面上的所述正极和负极电触头通过所述层间介电层中的开口 电连接至所述导电线。
【文档编号】H01L31/05GK203910823SQ201320362632
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2012年6月27日
【发明者】C·Q·赵 申请人:E.I.内穆尔杜邦公司