用于背接触式太阳能电池组件的集成背板的制作方法

文档序号:11161556
用于背接触式太阳能电池组件的集成背板的制造方法与工艺

本发明涉及用于背接触式太阳能电池组件的集成背板和包括所述集成背板的背接触式太阳能电池组件。



背景技术:

太阳能电池(或者光伏电池)将辐射能诸如日光转化为电能。在实践中,多个太阳能电池串联或并联地电连接在一起并且在太阳能组件(或光伏组件)内受保护。

太阳能电池通常在太阳能电池的正面和背面两者上都具有电触点。然而,在太阳能电池前受光面上的触点可导致至多10%的日阴损失。在背接触式太阳能电池中,所有的电触点被移至太阳能电池的背面。对于太阳能电池背面上的正极电触点和负极电触点,都需要电路以在太阳能电池的背面上提供正极电触点和负极电触点的电连接。

PCT专利申请专利公布WO2013063738公开了用于制备用于背接触式太阳能电池组件的集成背板的方法,该方法涉及冲切方法。例如,该方法包括:将导电金属箔附着到聚合物基板;冲切所述导电金属箔以将金属箔分成两个或更多个导电金属箔节段,以及移除金属箔的分离导电金属箔节段的部分以由剩余的金属箔形成一个或多个图案化金属箔电路。为了在聚合物基板和导电金属箔之间提供足够的粘结,可在两者间挤出乙烯共聚物粘合剂层。然而,发现乙烯共聚物粘合剂层和金属箔之间的粘结强度大于乙烯共聚物粘合剂层和聚合物基板之间的粘结强度。因此,在冲切之后并且当移除金属箔的分离导电金属箔节段的部分时,也可移除定位在这些部分下面的乙烯共聚物粘合剂层,并且可损坏定位在乙烯共聚物粘合剂层下面的聚合物基板。因此,仍然需要开发一种用于在导电金属箔和聚合物基板之间挤出的粘合剂层的新型制剂来解决此类问题。



技术实现要素:

本文提供用于背接触式太阳能电池组件的集成背板,所述集成背板包括a)聚合物基板,其具有背表面和前表面,其中在使用时所述前表面面向光源;b)接合层,其包括后亚层和前亚层,其中所述后亚层附着到聚合物基板的前表面,并且其中所述后亚层包含一种或多种乙烯共聚物并且所述前亚层包含重量比为约3:97-60:40的一种或多种乙烯共聚物和一种或多种聚烯烃的共混物;以及c)附着到所述接合层的前亚层的导电金属电路。

在集成背板的一个实施方案中,乙烯共聚物选自: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)丙烯酸共聚物的离聚物、以及它们中两种或更多种的组合物,或者所述乙烯共聚物选自乙烯/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离聚物、以及它们中两种或更多种的组合。

在集成背板的另一个实施方案中,所述聚烯烃选自烯烃的均聚物和两种或更多种不同烯烃的共聚物,或者所述聚乙烯选自直链或支链的聚-α-烯烃和环状聚烯烃,或者所述聚烯烃选自高密度聚乙烯(HDPE)、聚丙烯(PP)、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)、以及它们中两种或更多种的组合。

在集成背板的另一个实施方案中,所述聚合物基板包含一种或多种选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、环状聚烯烃、丙烯酸类、纤维素乙酸酯、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、环氧树脂、玻璃纤维增强的聚合物、碳纤维增强的聚合物、氯乙烯聚合物、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯共聚物、以及它们中两种或更多种的组合,或者所述聚合物基板包含一种或多种选自聚酯、含氟聚合物的聚合物材料。

在集成背板的另一个实施方案中,所述聚合物背板为单层片材或膜的形式或为多层片材或膜的形式。

在集成背板的另一个实施方案中,导电金属电路由金属箔形成,或者导电金属电路由铝箔、锡箔、铜箔、镍箔、银箔、金箔、镀锡铜箔、镀银铜箔、镀金铜箔、钢箔、殷钢箔、以及它们中两种或更多种的合金箔形成,或者所述导电金属电路由铝箔形成。

本文还提供了背接触式太阳能电池组件,其包括:a)上文提供的集成背板;b)附着到集成背板的导电金属电路的绝缘层,其中所述绝缘层包括多个开口,所述多个开口填充有导电材料;c)多个背接触式太阳能电池,其具有受光面和相对的背面,其中所述背接触式太阳能电池各自具有在其背面上呈一定图案的多个电触点,所述图案对应于填充有导电金属的绝缘层中的开口的图案,并且其中所述多个背接触式太阳能电池的背面附着到绝缘层,使得太阳能电池的背面上的电触点通过在绝缘层的开口中的导电材料与导电金属电路电接触;d)附着到背接触式太阳能电池的正面的前包封层;以及e)附着到所述前包封层的透明前板。

附图说明

具体实施方式将指未按比例绘制的以下附图,并且其中类似的数字是指类似的元件:

图1为用于形成本文所公开的集成背板的方法的示意图。

图2为本文所公开的背接触式太阳能电池组件的剖视图。

具体实施方式

本文公开了用于背接触式太阳能电池组件的集成背板,用于制备此类集成背板的方法、由此类集成背板制成的背接触式太阳能电池组件,以及用于制备此类背接触式太阳能电池组件的方法。

如图1所示,本发明所公开的集成背板1000a包括:

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

(ii)接合层1020,其包括后亚层1021和前亚层1022,其中所述后亚层1021附着到聚合物基板的前表面1010b,并且其中所述后亚层1021包含一种或多种乙烯共聚物并且所述前亚层1022包含重量比为约3:97-60:40或约5:95-55:45的一种或多种乙烯共聚物和一种或多种聚烯烃的共混物;以及

(iii)附着到所述接合层的前亚层1022的导电金属电路1030。

并且在本发明所公开的集成背板中,接合层的后亚层1021和聚合物基板1010之间的粘结强度强于接合层的前亚层1022和金属电路1030之间的粘结强度。

用于本文的聚合物基板1010包含任选地与用于光伏背板的其它材料结合的聚合物材料。可用于本文的示例性聚合物材料包括但不限于聚酯、含氟聚合物、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、环状聚烯烃、丙烯酸类、醋酸纤维素、丙烯酸酯聚合物诸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、环氧树脂、玻璃纤维增强的聚合物、碳纤维增强的聚合物、氯乙烯聚合物、聚偏二氯乙烯、偏二氯乙烯共聚物、以及它们中两种或更多种的组合。优选地,用于聚合物基板1010中的聚合物材料选自聚酯和含氟聚合物。合适的聚酯包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸亚丙基酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸己二醇酯、聚邻苯二甲酸乙二醇酯、聚邻苯二甲酸亚丙基酯、聚邻苯二甲酸丁二醇酯、聚邻苯二甲酸己二醇酯或以上物质中两种或更多种的共聚物或共混物。适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们的组合。

聚合物基板1010可为单层片材或膜的形式,并且所述单层片材或膜包含上述任何合适的聚合物材料。

或者,聚合物基板1010可为多层片材或膜的形式。在此类实施方案中,多层聚合物基板由两个或更多个亚层形成,所述亚层在具有或不具有粘合剂的情况下附着在一起。另外,多层聚合物基板1010可包含一个或多个非聚合物亚层,前提条件是至少被定位成聚合物基板的前表面并附着到接合层的后亚层1021的亚层包含聚合物材料。可用于形成非聚合物亚层的合适的材料包括但不限于金属材料(诸如铝箔、铝板、铜、钢、合金、不锈钢等)、非金属无机材料(诸如非晶态材料(例如玻璃)和结晶材料(例如石英)、无机化合物、陶瓷、以及矿物质(诸如云母和石棉)。此外,多层聚合物基板1010还可包括施加在一个或多个亚层上方的一个或多个非聚合物涂层,前提条件是至少被定位成聚合物基板的前表面1010b并附着到接合层的后亚层1021的亚层包含聚合物材料并且其前表面不含任何非聚合物涂层。非聚合物涂层可以为金属的、金属氧化物或非金属氧化物表面涂层。此类涂层有助于减少通过集成背板结构的湿气透过率。聚合物膜中的一个或多个上的此类金属、金属氧化物层或非金属氧化物层的厚度通常测量为介于和之间,并且更典型地介于和之间,但可至多达50um厚。

对于聚合物基板1010的厚度或聚合物基板1010的各种亚层的厚度无具体限制。厚度根据具体的应用改变。在一个优选的实施方案中,聚合物基板1010包括具有附着到厚度为50-500μm的聚酯(例如PET)膜上的厚度在10-50μm范围内的含氟聚合物(例如PVF)层。

可向聚合物基板1010的各个层中加入各种已知的添加剂和填料,从而满足各种不同的需要。合适的添加剂可包括但不限于:光稳定剂、UV稳定剂和吸收剂、热稳定剂、抗水解剂、光反射剂、阻燃剂、颜料、二氧化钛、染料、增滑剂、碳酸钙、二氧化硅、以及增强添加剂诸如玻璃纤维等。对一个或多个聚合物基板层中的添加剂和填料的含量没有具体限制,只要添加剂对所述一个或多个聚合物基板层或它们对集成背板的一个或多个其它层的粘合性不产生过度不利的影响即可。

在一个实施方案中,聚合物基板1010为单层膜或片材的形式,并且其由选自下列的材料形成:聚酯、含氟聚合物、以及它们中两种或更多种的共混物。

在另一个实施方案中,聚合物基板1010为多层膜或片材的形式,并且其由一个或多个聚酯膜和一个或多个含氟聚合物膜的层压体形成。例如,聚合物基板可包括附着到含氟聚合物膜(例如PVF膜)的聚酯膜(例如,双轴向取向的PET膜)。在此类实施方案中,优选聚酯膜层被定位成聚合物基板的前表面1010b。或者,聚合物基板可包括聚酯膜(例如,双轴向取向的PET膜)与附着到其相对侧的两个含氟聚合物膜(例如,两个PVT膜)。

根据本公开,接合层1020包括后亚层1021和前亚层1022。后亚层1021由基本上由一种或多种乙烯共聚物组成的聚合物组合物形成,前亚层1022由基本上由重量比为约3:97-60:40或约5:95-55:45的一种或多种乙烯共聚物和一种或多种聚烯烃的共混物组成的聚合物组合物形成,并且聚合物基板1010和后亚层1021之间的粘结强度大于前亚层1022和导电金属电路1030之间的粘结强度。

用于本文的乙烯共聚物为E/X共聚物,其中E为α-烯烃(或优选地,乙烯),X选自C3至C8不饱和一元羧酸或二元羧酸(或它们的酸酐),C3至C8不饱和一元羧酸或二元羧酸的金属盐(即,C3至C8不饱和一元羧酸或二元羧酸部分或完全被金属离子中和),以及C3至C8不饱和一元羧酸或二元羧酸的烷基酯,其中烷基基团具有1至8个碳原子。

用作X的不饱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的不饱和二元羧酸的示例性示例包括马来酸、富马酸和衣康酸。用作X的不饱和羧酸酐的示例性示例包括马来酸酐和衣康酸酐。尤其优选使用马来酸和马来酸酐。

适合用作X的上述不饱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,上述二元羧酸的单酯,诸如马来酸单乙酯、富马酸单甲酯、以及衣康酸单乙酯。

本文中用于上述不饱和羧酸的金属盐中的金属离子可以是一价的、二价的、三价的或多价的。具有不同化合价的两种或更多种金属离子的组合,例如Na+和Zn2+的混合物也是合适的。适宜的一价金属离子包括但不限于钠、钾、锂、银、汞、铜等的离子、以及它们中两种或更多种的混合物。适宜的二价金属离子包括但不限于铍、镁、钙、锶、钡、铜、镉、汞、锡、铅、铁、钴、镍、锌等的离子、以及它们中两种或更多种的混合物。适宜的三价金属离子包括但不限于铝、钪、铁、钇等的离子、以及它们中两种或更多种的混合物。适宜的多价金属离子包括但不限于锆、铪、钒、钽、钨、铬、铈、铁等、以及它们中两种或更多种的混合物。应当注意,当金属离子为多价时,可包括诸如硬脂酸盐、油酸盐、水杨酸盐和酚盐基团的络合剂,如美国专利3,404,134中所述的。金属离子优选为一价离子或二价离子。更优选地,该金属离子选自钠、锂、镁、锌、钾的离子、以及它们中两种或更多种的混合物。还更优选地,金属离子选自钠、锌的离子、以及它们的混合物。还更优选地,金属离子包含或基本上由锌离子组成。

另外,用于本文的E/X共聚物还可任选地包含其它合适的附加共聚单体,诸如具有2至10个、或优选地3至8个碳的不饱和羧酸、或其衍生物。适宜的酸衍生物包括酸酐、酰胺和酯。酯是优选的。不饱和羧酸的优选酯的具体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、丙烯酸异丙酯、甲基丙烯酸异丙酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、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、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、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)山嵛醚丙烯酸酯、聚(乙二醇)山嵛醚甲基丙烯酸酯、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、以及它们中两种或更多种的组合。优选的共聚单体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、以及它们中两种或更多种的组合。

根据本公开,用于本文的E/X共聚物包含约5-40重量%,或者约10-35重量%,或者约10-30重量%的X的共聚单元。E/X共聚物的剩余部分包含α-烯烃(例如,乙烯)的共聚单元和如果有的话,至多约5重量%的任选的附加共聚单体的共聚单元。这些重量百分比是基于E/X共聚物的总重量计的。

在其中E/X共聚物为离聚物的实施方案中,中和度为约10-90%,或者约20-60%,或者约15-30%。中和度用被中和的E/X共聚物中存在的不饱和羧酸的重量百分比表示。例如,如果基于共聚物的总重量计,E/X共聚物包含15重量%的甲基丙烯酸并且中和度为25%,那么3.75重量%的酸基被中和。

用于本文的乙烯共聚物可选自乙烯/(甲基)丙烯酸烷基酯共聚物、乙烯/烷基(甲基)丙烯酸共聚物、离聚物(即,部分或完全被金属离子中和的乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物)、以及它们中两种或更多种的组合。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。示例性乙烯共聚物还包括衍生自乙烯/丙烯酸共聚物或乙烯/甲基丙烯酸共聚物的离聚物,诸如被锌离子部分中和的衍生自乙烯/甲基丙烯酸共聚物的离聚物,或者被钠离子部分中和的衍生自乙烯/甲基丙烯酸共聚物的离聚物。

用于本文的乙烯共聚物还可商购获得。示例包括以商品名22E757、0910、1702、8945、AC 1609和购自E.I.du Pont de Nemours and Company(Wilmington,DE(“DuPont”))的那些。

用于本文的聚烯烃包括烯烃的均聚物或者烯烃和另一种烯烃的共聚物。用于本文的聚烯烃包括但不限于直链或支链的聚-α-烯烃和环状聚烯烃。直链聚-α-烯烃的示例性示例包括高密度聚乙烯(HDPE)和聚丙烯(PP)。支链聚-α-烯烃均聚物的示例性示例包括低密度聚乙烯(LDPE)。支链聚-α-烯烃共聚物的示例性示例包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)。

用于本文的聚烯烃还可以商购获得,诸如购自Hanwha Chemical(Korea)的LLDPE或购自LyondellBasell(U.S.A.)的LDPE。

接合层1020还可包括其它亚层或粘结在后亚层1021和前亚层1022之间的粘合剂。另外,接合层1020的亚层可通过任何合适的方法,诸如层压、共挤出、真空层压、挤压层压、热压等结合在一起。优选地,接合层的亚层通过共挤出结合在一起。对于接合层1020的厚度或接合层1020的各种亚层的厚度无具体限制。厚度根据具体的应用改变。在一个优选的实施方案中,接合层1020可具有约5-2000μm范围内的总厚度,然而后亚层1021可具有约2-1000μm范围内的厚度,并且前亚层1022可具有约2-1000μm范围内的厚度。

导电金属电路1030可由金属箔形成,所述箔优选为导电金属箔,诸如铝箔、锡箔、铜箔、镍箔、银箔、金箔、镀锡铜箔、镀银铜箔、镀金铜箔、钢箔、殷钢箔、以及它们的合金箔。基于成本和其它因素最常选用的是铝箔和铜箔。所述箔的厚度可以在约5-200μm范围内,或优选地10-150μm范围内。根据本公开,导电金属电路1030由附着到接合层1020的金属箔形成,并且蚀刻、冲切或以其它方式成形为一种或多种图案化导电电路。优选地,导电金属电路1030由附着到接合层1020的金属箔形成,并且冲切成一种或多种图案化导电电路。

用于形成本公开的集成背板1000a的方法包括:提供层压结构,其从后到前包括:聚合物基板层1010、接合层1020、导电金属箔,其中后亚层1021附着到聚合物基板层1010并且接合层的前亚层1022附着到金属箔;冲切金属箔以将金属箔分离成两个或更多个导电金属箔节段;移除金属箔的分离两个或更多个导电金属箔节段的部分以由剩余的导电金属箔节段形成图案化导电金属电路1030。在冲切过程期间,刀片可切入接合层1020的部分中。然而,因为接合层的后亚层1021和聚合物基板之间的粘结强度大于接合层的前亚层1022和金属箔之间的粘结强度,所以,当移除金属箔的分离两个或更多个导电金属箔节段的部分时,这些移除的金属箔部分下面的接合层的节段1022将保持附着到聚合物基板1010。因为在冲切过程之后,接合层1020保持完整,所以其提供对聚合物基板1010的保护。另外,当集成背板1000a层压到背接触式太阳能电池组件(1000,如下文所公开的)中时,接合层1020的部分具有通过导电金属电路1030的裂纹与绝缘层1040的直接接触,从而可形成与绝缘层的强效粘结。此外,当集成背板1000a层压到背接触式太阳能电池组件(1000,如下文所公开的)时,背接触式太阳能电池1050常常具有比接合层(1020,其定位在太阳能电池1050下方)和前包封层(1060,其定位在太阳能电池1050上方))更小的表面积,因此,接合层1020也可在围绕背接触式太阳能电池1050的边缘的区域处与前包封层1060形成强效粘结。

如图2所示,本发明所公开的由诸如本发明所公开的集成背板1000a制成的背接触式太阳能电池组件1000包括:

(i)集成背板1000a;

(ii)附着到导电金属电路1030的绝缘层1040,其中所述绝缘层包括填充有导电材料的多个开口1041;

(iii)多个背接触式太阳能电池1050,其具有受光面1050b和相对的背面1050a,其中,所述背接触式太阳能电池各自具有在其背面上呈一定图案的多个电触点1051,所述图案对应于填充有导电材料的绝缘层中的开口1041的图案,并且其中所述多个背接触式太阳能电池的背面1050a附着到绝缘层1040,使得所述太阳能电池背面上的电触点1051通过所述绝缘层的开口1041中的导电材料与所述导电金属电路1030电接触;

(iv)附着到背接触式太阳能电池的正面1050b的前包封层1060;以及

(v)附着到前包封层1060的透明前板1070。

绝缘层1040可包括适宜的无机材料、有机材料、或无机材料和有机材料的组合。可包含在绝缘层1040中的适宜的无机材料包括但不限于,非金属无机材料(诸如非晶态材料(例如,玻璃)或者结晶材料(例如,石英))、无机化合物、陶瓷和矿物质(诸如云母或石棉)。优选地,绝缘层1040包括至少一个聚合物层,其将附着到导电金属电路1030和背接触式太阳能电池的背面1050a。另外,绝缘层1040可为单层聚合物膜的形式,或者为多层聚合物膜的形式。

绝缘层1040可例如为在导电金属电路1030上方挤出并且使用压缩辊或压机针对导电金属电路1030压缩的经挤出的聚合物层。另选地,绝缘层1040可以作为膜施加并且使用辊或压机针对导电金属电路1030和下面接合层1020以及聚合物基板1010热压制。绝缘层1040优选地具有在约5-2000μm范围内并且更优选地在约10-500μm范围内的厚度。绝缘层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着到导电金属电路1030,或可将其它粘合剂,诸如聚氨酯粘合剂施加在绝缘层1040和导电金属电路1030之间。绝缘层1040优选地包括至少一个聚合物层,其在约120-180℃,还更优选地约125-160℃的典型光伏组件层压温度下保持非常粘。

可包括在绝缘层1040中的适宜聚合物材料包括但不限于乙烯共聚物、聚烯烃、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、酸共聚物、有机硅弹性体、环氧树脂、以及它们的组合。适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(诸如聚(乙烯-共聚-丙烯酸甲酯)以及聚(乙烯-共聚-丙烯酸丁酯))、离聚物等。示例性基于PVB的材料包括但不限于DuPontTMPV5200系列包封片材。示例性基于离聚物的材料包括但不限于购自DuPont的DuPontTMPV5300系列包封片材和DuPontTMPV5400系列包封片材。用于聚合物层的另一种示例性聚烯烃为茂金属催化的线性低密度聚乙烯。绝缘层可包括在加热时促进交联的交联剂,使得聚合物层在整个组件的热层压中保持非常粘。

绝缘层可包含挤出或浇铸的热塑性聚合物层。可用于绝缘层的热塑性乙烯共聚物包括PCT专利公布WO2011/044417中所公开的乙烯共聚物。优选的乙烯共聚物包含乙烯和一种或多种单体,所述单体选自丙烯酸C1-4烷基酯、甲基丙烯酸C1-4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60-90重量%。

绝缘层1040还可包含本领域已知的任一种或多种添加剂和/或一种或多种填料。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、染料、阻燃剂、抗冲改性剂、提高结晶度的成核剂、抗粘连剂如二氧化硅、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、光反射剂、颜料、二氧化钛、染料、增滑剂、碳酸钙、分散剂、表面活性剂、螯合剂、偶联剂、粘合剂、底漆、增强添加剂(诸如玻璃纤维、填料)等。对绝缘层1040中的添加剂和填料含量无具体限制,只要添加剂不对绝缘层1040或其对导电金属电路1030或背接触式太阳能电池1050的粘附性产生过度不利的影响即可。

此外,通孔或开口1041形成于绝缘层1040中使得能够在太阳能电池的背面上的电触点1051和导电金属电路1030之间电连接。这些通孔和开口1041填充有导电材料,所述导电材料通过开口并且在太阳能电池的背面上的电触点1051和导电金属电路1030之间提供电连接。用于填充绝缘层的通孔或开口1041的导电材料可以为插入开口中的导电金属的固体坯料,可以为导电液体或熔融材料,或可以为将在组件层压期间固化并附着到导电金属电路1030和背接触式太阳能电池的电触点1051的导电粉末。可用于本文中的导电固体材料可以为导电聚合物诸如聚乙炔和聚苯乙炔。用于本文的导电固体材料还可以为包含聚合物基体基质和导电填料的导电粘合剂。聚合物基体基质可例如为乙烯共聚物、聚酰亚胺、丙烯酸酯、有机硅弹性体、或含氟弹性体。导电填料可以为金属颗粒诸如Ag、Cu、Ni、W、镀金属的颗粒,诸如镀银聚苯乙烯粉末、镀金玻璃珠和非金属颗粒诸如碳纳米管或石墨烯。例如,适宜的导电粘合剂包括加载有导电金属粉末或薄片诸如银粉的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物,或者加载有银粉的乙烯/丙烯酸弹性体。可使用的导电粘合剂是在PV组件的正常真空热层压期间为了尺寸稳定性而热固化的粘合剂,并且可以为得自Henkel Corporation(Germany)的导电粘合剂,诸如Loctite 3888或Loctite 5421。可用于形成导电材料的导电粉末是可通过热处理烧结的导电粉末。示例包括Sn42/Bi58低温合金颗粒、纳米银颗粒、和低温合金涂覆的聚苯乙烯颗粒。

本发明所公开的背接触式太阳能电池组件包括在绝缘层1040上方对齐的一个或多个背接触式太阳能电池1050。如图2中可见,背接触式太阳能电池1050具有正极性和负极性背面电触点1051两者。在图2的剖视图中可见的背触点1051通过太阳能电池1050中的通孔1052中的导电浆料与太阳能电池的正面连接。图2中的其它背触点1051与太阳能电池1050的背面电连接。太阳能电池背面上的背触点1051与开口1041对齐,所述开口在太阳能电池1050置于绝缘层1040上方时在绝缘层1040中形成。

在本发明公开的背接触式太阳能电池组件中,前包封层1060布置在太阳能电池1050的正面上方,并且透明前板1070诸如玻璃或聚合物前板置于前包封层1060上方。典型的玻璃型前板1070为3.2mm厚退火低铁玻璃。前包封层1060可包含上文关于绝缘层所述的聚合物中的任一种。前包封层1060可包括在加热时促进交联的交联剂,使得聚合物层在组件的整个热层压中保持粘性。

本发明所公开的背接触式太阳能电池组件1000可通过任何合适的层压方法来制备。例如,所述方法可包括:

a)堆叠所有组件层(如图2所示)以形成预层压组件;

b)通过向所述预层压组件施加热和压力,将预层压组件层压成本发

明所公开的背接触式光伏组件。

用于本文的层压方法可以为高压釜法或非高压釜法。例如,上述预层压组件可以在真空压合机内堆叠,并在真空受热和标准大气压或高压条件下层压在一起。在热和压力以及真空(例如,在约27-28英寸(689-711mm)的Hg范围内)下层压预层压组件以除去空气。在一个示例性工序中,将预层压组件置于能够承受真空的袋子(“真空袋”)中,用真空管或可将袋子抽成真空的其它装置抽出袋中空气,在保持真空的同时密封袋子,将密封袋放入温度为约120-180℃,压力为约200psi(约15巴)的高压釜中约10-50分钟。优选地,在约120-160℃的温度下对该袋子高压消毒并持续约10-45分钟。更优选地,在约135-160℃的温度下对该袋子高压消毒并持续约10-40分钟。

通过压送辊方法可以除去预层压组件内存留的任何空气。例如,可以将预层压组件在约80-120℃的温度下,或优选地约90-100℃的温度下的烘箱内加热约30分钟。之后,可使受热的组件通过一组压料辊,以便挤出组件层之间的空隙空间内的空气,并将组件的边缘密封。根据构造材料和所采用的确切条件,该方法可提供最终的背接触式太阳能电池组件1000,或可以提供所谓的预压组件。

然后,可将预压组件置于空气高压釜中,其中温度升至约120-160℃,或优选地约135-160℃,并且压力升至约100-300psig,或优选地约200psig(14.3巴)。将这些条件保持约10-60分钟,或优选地,约10-50分钟,此后,在没有新空气加入高压釜的情况下使空气冷却。冷却约20分钟之后,释放掉多余的空气压力,并从高压釜中取出光伏组件。所述层压方法不应被理解为是限制性的。基本上,本领域中已知的任何光伏组件层压方法可用于制备具有如本文所公开的集成背板1000a的背接触式太阳能电池组件1000。

实施例

下列实施例旨在举例说明本发明,并不旨在以任何方式限制本发明的范围。

用于实施例中的材料

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

·PET膜:得自DuPont Teijin Films(Japan)的经电晕处理(两面)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(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的锌离聚物;

·PE:密度为0.924g/cm3,MFI为25g/10min并且熔点为124℃的线性低密度聚乙烯;

比较例CE1-CE2和实施例E1-E3

在CE1-CE2和E1-E3的每一个中,由Davis标准使用双螺杆挤出-层压生产线,将Cu箔层和PET膜层挤出层压到双层接合层的两个侧面。双层接合层由直接结合到PET膜的后亚层和直接结合到Cu箔的前亚层形成。用于形成后亚层和前亚层的树脂组合物公开于表1中。在每个实施例中,制备两组挤出层压体,每一组均在260℃或290℃的挤出温度下。

然后,按照ASTM D1876,测量PET膜和接合层(PET/Tie)之间的180°剥离强度以及接合层和Cu箔(Cu/Tie)之间的剥离强度,并记录在表1中。

另外,使E2中的挤压层压体(其在260℃的挤出温度下制备)在145℃下经受真空层压并持续15分钟,其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany,型号ICOLAM 10/08)生产的真空层压机,并且根据ASTM D1876测量介于接合层和Cu箔之间的剥离强度并记录在表1中。

表1

*在PET层和Cu箔之间测量的剥离强度(真空层压之后)。该测量展示最终的背接触式太阳能电池组件中的聚合物基板和导电金属电路之间的粘结强度。

实施例E4-E6和比较例CE3

在E4-E6和CE3的每一个中,使用用于CE1中的类似方法,在260℃或290℃的挤出温度下制备“PET膜/双层接合层/Cu箔”挤出层压体。同样,双层接合层由直接粘结到PET膜的后亚层和直接粘结到Cu箔的前亚层形成。用于形成后亚层和前亚层的树脂组合物公开于表2中。

然后,按照ASTM D1876,测量PET膜和接合层(PET/Tie)之间的180°剥离强度以及接合层和Cu箔(Cu/Tie)之间的剥离强度,并记录在表2中。

另外,使E5中的挤出层压体(其在260℃的挤出温度下制备)在145℃下经受真空层压并持续15分钟,其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany,型号ICOLAM 10/08)生产的真空层压机,并且根据ASTM D1876测量介于接合层和Cu箔之间的剥离强度并记录在表2中。

表2

*在PET层和Cu箔之间测量的剥离强度(真空层压之后)。该测量展示最终的背接触式太阳能电池组件中的聚合物基板和导电金属电路之间的粘结强度。

实施例E7-E9和比较例CE4

在E7-E9和CE4的每一个中,使用用于CE1中的类似方法,在260℃或290℃的挤出温度下制备“PET膜/双层接合层/Cu箔”挤出层压体。同样,双层接合层由直接粘结到PET膜的后亚层和直接粘结到Cu箔的前亚层形成。用于形成后亚层和前亚层的树脂组合物公开于表3中。

然后,按照ASTM D1876,测量PET膜和接合层(PET/Tie)之间的180°剥离强度以及接合层和Cu箔(Cu/Tie)之间的剥离强度,并记录在表3中。

另外,使E8中的挤出层压体(其在260℃的挤出温度下制备)在145℃下经受真空层压并持续15分钟,其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany,型号ICOLAM 10/08)生产的真空层压机,并且根据ASTM D1876测量介于接合层和Cu箔之间的剥离强度并记录在表3中。

表3

*在PET层和Cu箔之间测量的剥离强度(真空层压之后)。该测量展示最终的背接触式太阳能电池组件中的聚合物基板和导电金属电路之间的粘结强度。

实施例E10-E15

在E10-E15的每一个中,使用用于CE1中的类似方法,在260℃的挤出温度下制备“PVF膜/双层接合层/Cu箔”挤出层压体。同样,双层接合层由直接粘结到PVF膜的后亚层和直接粘结到Cu箔的前亚层形成。用于形成后亚层和前亚层的树脂组合物公开于表4中。

然后,按照ASTM D1876,测量PVF膜和接合层(PVF/Tie)之间的180°剥离强度以及接合层和Cu箔(Cu/Tie)之间的剥离强度,并记录在表4中。

另外,使E10-E15中每一个的挤出层压体在145℃下经受真空层压并持续15分钟,其使用由Meier Vakuumtechnik GmbH(Germany,型号ICOLAM 10/08)生产的真空层压机,并且根据ASTM D1876测量介于接合层和Cu箔之间的剥离强度并记录在表4中。

表4

*在PVF层和Cu箔之间测量的剥离强度(真空层压之后)。该测量展示最终的背接触式太阳能电池组件中的聚合物基板和导电金属电路之间的粘结强度。

如通过上述实施例所展示的,当在260℃或290℃下,在聚合基板层(例如,PET膜或PVF膜)和Cu箔之间挤出本发明所公开的双层接合层时(E1-E15),介于接合层和聚合物基底层之间的剥离强度比介于接合层和Cu箔之间的剥离强度更强。因此,当Cu箔稍后经受冲切时,并且当除去Cu箔的部分时,双层接合层将保持完整。

所述数据也展示,本发明所公开的双层接合层可在最终背接触式太阳能电池组件中的聚合物基板层和导电金属电路之间之间的足够的粘结(E2、E5、E8和E10-E15)。

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