一种适合规模化量产的导电背板的制作方法

本实用新型属于太阳能电池领域，具体涉及一种导电背板及其制备方法。

背景技术：

目前市场中的光伏组件普遍采用的是焊带高温焊接的工艺。这种组件的电池的正负电极位于电池的正反两面，通过焊带将相邻的电池的正负极焊接相连，然后与正面玻璃，背面背板一起封装。而此工艺造成的焊接应力问题会在组件后续长期户外使用过程中产生可靠性风险，比如说高温焊接容易使电池发生隐裂等问题。因此使用导电背板的背接触式太阳能电池组件(以下简称MWT组件)是目前光伏技术产业化的一个重要方向。MWT组件中的电池正负极均位于电池背面，同时取消了用于串联电池的焊带，取而代之的是具有特定线路的导电背板。在组件封装前，只需将电池摆放到导电背板的固定位置即可，然后将导电背板、电池、正面玻璃封装。一来这种技术避免了高温焊接焊带时给电池带来的各种隐藏风险，二来使用相同转化效率的电池，相同面积大小的MWT组件能够比使用焊带的传统组件功率更高。但目前市场上所能供应的导电背板制备过程复杂、产能低、成本高。相对传统组件，MWT组件技术的功率提升所带来的收益并不足以弥补由导电背板所带来的成本的增加，同时现有导电背板的产能过低，也是限制MWT 组件规模化量产的重要原因。

正是基于以上背景，本技术提出了一种用于MWT组件的可规模化，低成本量产的导电背板及其量产方法。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种适合规模化量产的导电背板及制备方法，提高了导电背板的产能，降低了导电背板的生产成本。

技术方案：本实用新型提出一种适合规模化量产的导电背板，包括基板、粘接层、导电箔，导电箔通过粘接层粘附在背板上，形成自上而下为导电层-粘接层-基板的复合式结构，所述导电箔上刻画有线路，所述线路刻画到导电箔 30％～90％的深度，这种工艺可保证导电箔不被完全刻穿，防止损害到基板，同时又可大幅度提高激光刻线的效率。

优选的，所述刻画线路将一张完整的导电箔分成了60块方形区域，每块方形区域对应一片电池片，其上的线路将每个区域分成两个部分，这两个部分将其上的电池片正极与负极互相隔离开，相邻两个方形区域通过导电箔相互连接，使其上的电池片相互串联，相邻4个方形区域的线路在中心拐角处形成一个类似“X”形的接头，“X”形接头减少了额外线路的数量，同时减少了撕完线后，接头位置处导电箔残留的可能性(残留会造成短路)。

优选的，所述刻画线路包括3个起头位置，整张导电箔只需三根线，减少了撕线的难度并且提高了撕线的速度。

优选的，所述基板为常见光伏背板，包括TPT、KPK、KPE或KPF；所述粘接层为具有粘结作用的胶膜或者胶水，包括EVA胶膜、PVB膜，其厚度为1 μm～500μm；所述导电箔层为金属箔，包括铜箔、铝箔、铝镀铜或铝镀银，其厚度为10μm～200μm，所述导电背板的粘接力层压前为0～10N/cm，使导电箔不会自动从基板上脱离又可以轻松地从基板上剥离，层压后导电背板的粘接力＞ 10N/cm，以保证更好的封装效果。

本实用新型还提出一种适合规模化量产的导电背板制备方法，当粘结层为胶膜时，包括两种制备方案：

第一种方案包括如下步骤：

步骤1：导电背板复合：将胶膜覆到导电箔的下表面，得到初步复合物，再将初步复合物胶膜面朝向基板，通过热压的方式将其与基板复合，所述热压温度 100±30℃，热压时间1～20s；

步骤2：激光刻线：将复合后的导电背板导电箔面朝上放置到激光加工平台上，按照设计的线路对导电箔进行不刻穿的快速刻线，刻完之后，一张完整的导电箔就被分为了需保留部分和待剥离部分；

步骤3：线路剥离：待剥离导电箔从导电箔上撕掉；

步骤4：背面引出线位置开孔：将复合后的导电背板基板面朝上，用带碗口形工装的电烙铁在导电背板上按压，用镊子钳掉被烫下的基板和粘接层；

第二种方案包括如下步骤：

步骤1：导电背板初步复合：将胶膜覆到导电箔的下表面，得到初步复合物；

步骤2：激光刻线：将初步复合物导电箔面朝上放置到激光加工平台上，按照设计的线路对导电箔进行不刻穿的快速刻线，刻完之后，一张完整的导电箔就被分为了需保留部分和待剥离部分；

步骤3：线路剥离：待剥离导电箔从导电箔上撕掉；

步骤4：二次复合和开孔：将初步复合物胶膜面朝向基板，通过热压的方式将其与基板复合，再将复合后的导电背板基板面朝上，用带碗口形工装的电烙铁在导电背板上按压，用镊子钳掉被烫下的基板和粘接层，所述热压温度100± 30℃，热压时间1～20s。

所述制备方法当粘结层为胶水时，包括如下步骤：

步骤1：导电背板复合：将胶水涂覆到基板上，再将导电箔覆盖到涂满胶水的基板上，将三者粘连起来；

步骤2：激光刻线：将复合后的导电背板导电箔面朝上放置到激光加工平台上，按照设计的线路对导电箔进行不刻穿的快速刻线，刻完之后，一张完整的导电箔就被分为了需保留部分和待剥离部分；

步骤3：线路剥离：待剥离导电箔从导电箔上撕掉；

步骤4：背面引出线位置开孔：将复合后的导电背板基板面朝上，用带碗口形工装的电烙铁在导电背板上按压，用镊子钳掉被烫下的基板和粘接层。

优选的，所述步骤2进行激光刻线的具体方法为：所述线路通过激光设备刻画到导电箔30％～90％的深度。

优选的，所述步骤2的刻画线路将一张完整的导电箔分成了60块方形区域，每块方形区域对应一片电池片，其上的线路将每个区域分成两个部分，这两个部分将其上的电池片正极与负极互相隔离开，相邻两个方形区域通过导电箔相互连接，使其上的电池片相互串联，相邻4个方形区域的线路在中心拐角处形成一个类似“X”形的接头，“X”形接头减少了额外线路的数量，同时减少了撕完线后，接头位置处导电箔残留的可能性(残留会造成短路)。

优选的，所述步骤2的刻画线路包括3个起头位置，整张导电箔只需三根线，减少了撕线的难度并且提高了撕线的速度。

优选的，所述步骤3进行线路剥离的具体方法为：首先将待剥离导电箔从起头位置处挑起，沿着线路快速向上提拉，使线路处的导电箔与粘接层分离，然后将刻线边缘与导电箔外沿之间的导电箔剥离。

优选的，所述步骤4进行引出线位置开孔的具体方法为：所述电烙铁的碗口直径为5～15mm，温度设置为150～250℃，待温度稳定后，在开孔位置处轻轻按压2～10s即可。

本实用新型采用上述技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型所采用的导电背板结构简单且材料选择面广泛，所选用的加工方式简单，导电背板常见的线路加工方法有机械刮削、机械冲压、激光、化学腐蚀等方法，化学腐蚀方法较复杂同时会有化学液处理问题，机械加工方式对加工幅面均匀性方面的设备要求较高，同时生产过程中容易对基板产生机械损伤，激光方式的常规加工过程通常是将一定宽度内的铜箔直接打掉，常规加工中主要存在三个问题：一是加工损伤，这种加工方式容易损伤基底材料；二是加工速度慢；三是容易有铜线、铜屑等残留造成组件短路，本方法中选用的是激光加工的方法，加工过程采用了快速多次划线的方式，既提高了均匀性、加工过程无损伤，同时又无需完全刻穿铜箔，提高了生产效率。

(2)本实用新型的导电箔线路加工方式大大地提供了激光设备的利用效率，使造价高昂的激光设备得到了充分的利用，这种加工方式的优点表现在加工速度的提升和成本的控制上，导电背板大规模快速制备即可降低每块导电背板的生产成本，导电背板的量产和成本下降使得MWT组件的量产成为可能，同时使MWT 组件的成本优势更加明显。

附图说明

图1为导电背板结构示意图；

图2为导电箔正面激光刻线线路图；

图3为线路局部放大图；

图4为导电背板背面开孔位置图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示的适合规模化量产的导电背板，包括基板1、粘接层2、导电箔3，导电箔3通过粘接层2粘附在背板1上，形成自上而下为导电层-粘接层-基板的复合式结构，所述导电箔3上刻画有线路4，所述线路4刻画到导电箔3 30％～90％的深度，这种工艺可保证导电箔3不被完全刻穿，防止损害到基板1，同时又可大幅度提高激光刻线的效率。所采用的导电背板结构简单，主要由基板、粘接层、导电箔层组成，且材料选择面广泛，三层材料选材上均可以选用行业最成熟的产品，如基板1选用市场上常规的光伏背板(如TPT、KPK、KPE、KPF 等背板材料)，粘接层2选用光伏行业内常规的封装材料(如EVA胶膜、PVB 膜等)或者胶水，导电箔3层选用铜箔、铝箔、铝镀铜、铝镀银等金属箔。所述粘接层2的厚度控制在1μm～500μm，所述导电箔3的厚度控制在10μm～200 μm之间。

另外除了满足基本的环境老化实验要求，本实用新型粘接层的一个重要工艺技术特点是组件层压工艺前的粘接力较弱(0～10N/cm)以便于导电背板中铜箔线路的加工，层压后的粘接力变强(＞10N/cm)以保证更好的封装效果。

实施例1

本实施例提出一种适合规模化量产的导电背板制备方法，适用于粘结层为胶水的情况，包括如下步骤：

步骤1：导电背板复合：将基板1与导电箔3层复合粘接在一起，具体的：首先将如胶水涂覆到基板1的表面；然后将导电箔3(如铜箔)覆到上面，待粘接层胶水干了之后，导电背板便复合好了；

步骤2：激光刻线：将复合后的导电背板导电箔3面朝上放置到激光加工平台上，按照设计的线路对导电箔3进行不刻穿的快速刻线，刻完之后，一张完整的导电箔3就被分为了需保留部分和待剥离部分，具体的：采用波长1064nm，功率100w，振镜速度2000～4000mm/s的激光设备进行线路刻画，刻画到导电箔 3 30％～90％的深度。具体刻画线路如图2所示，刻画线路将一张完整的导电箔3 分成了60块方形区域，每个区域上摆放一块电池片，此处将一块方形区域称为一个幅面。由于背接触电池的正负电极点均位于电池片的背面(即与导电背板接触的一面)，因此一块电池放置于导电背板的导电箔3上的时候，需要将其正极与负极互相隔离开，防止电池片短路，如图3所示，每个幅面上的线路将该幅面的导电箔3分成了两个区域，电池片摆放在上面的时候，正负电极恰好位于线路两边不同的导电箔3上，达到了隔离正负电极点的目的，而幅面1的上侧与幅面 2的下侧是相互连接的，这样幅面1上电池片的正极(负极)正好与幅面2上电池片的负极(正极)相连，起到了串联电池片的作用。另外，幅面1的线路拐角与幅面3的线路拐角相互接触形成一个类似“X”形的接头(图中接头位置1)，事实上幅面1和幅面3的线路为同一条线路，这样的“X”形的接头设计可以大大减少额外线路的数量，同时极大地减少了撕完线后，接头位置处导电箔3残留的可能性(残留会造成短路)。此外，本方案设计的线路有3个起头位置，主体部分只需一根线(即图2中起头位置1开始的那根线)就可将导电箔3划分开，整张导电箔3只需三根线(另外两根分别为起头位置2和起头位置3开始的那根线)，这样的线路设计大大减少了撕线的难度并且提高了撕线的速度。

步骤3：线路剥离：待剥离导电箔从导电箔3上撕掉，具体的：首先将待剥离导电箔3从起头位置处挑起，沿着线路快速向上提拉，使线路处的导电箔3 与粘接层2分离，然后将刻线边缘与导电箔3外沿之间的导电箔剥离。

步骤4：背面引出线位置开孔：将复合后的导电背板基板1面朝上，用带碗口形工装的电烙铁在导电背板上按压，用镊子钳掉被烫下的基板1和粘接层2，开口位置如图4所示，具体的：进行引出线位置开孔的具体方法为：所述电烙铁的碗口直径为5～15mm，温度设置为150～250℃，待温度稳定后，在开孔位置处轻轻按压2～10s即可。

实施例2：

本实施例提出一种适合规模化量产的导电背板制备方法，适用于粘接层为胶膜的情况，包括如下步骤：

步骤1：粘结层与导电箔初步复合：采用流延法将胶膜(如EVA)覆到导电箔3(如铜箔)的下表面，复合强度不会过大，导电箔3不会自动从EVA上脱离，又可以轻松地从EVA上剥离。

步骤2：激光刻线：将初步复合物的导电箔3面朝上放置到激光加工平台上，按照设计的线路对导电箔3进行不刻穿的快速刻线，刻完之后，一张完整的导电箔3就被分为了需保留部分和待剥离部分，具体的：采用波长1064nm，功率100w，振镜速度2000～4000mm/s的激光设备进行线路刻画，刻画到导电箔3 30％～90％的深度。具体刻画线路如图2所示，刻画线路将一张完整的导电箔3分成了60 块方形区域，每个区域上摆放一块电池片，此处将一块方形区域称为一个幅面。由于背接触电池的正负电极点均位于电池片的背面(即与导电背板接触的一面)，因此一块电池放置于导电背板的导电箔3上的时候，需要将其正极与负极互相隔离开，防止电池片短路，如图3所示，每个幅面上的线路将该幅面的导电箔3 分成了两个区域，电池片摆放在上面的时候，正负电极恰好位于线路两边不同的导电箔3上，达到了隔离正负电极点的目的，而幅面1的上侧与幅面2的下侧是相互连接的，这样幅面1上电池片的正极(负极)正好与幅面2上电池片的负极 (正极)相连，起到了串联电池片的作用。另外，幅面1的线路拐角与幅面3 的线路拐角相互接触形成一个类似“X”形的接头(图中接头位置1)，事实上幅面1和幅面3的线路为同一条线路，这样的“X”形的接头设计可以大大减少额外线路的数量，同时极大地减少了撕完线后，接头位置处导电箔3残留的可能性 (残留会造成短路)。此外，本方案设计的线路有3个起头位置，主体部分只需一根线(即图2中起头位置1开始的那根线)就可将导电箔3划分开，整张导电箔3只需三根线(另外两根分别为起头位置2和起头位置3开始的那根线)，这样的线路设计大大减少了撕线的难度并且提高了撕线的速度。

步骤3：线路剥离：待剥离导电箔从导电箔3上撕掉，具体的：首先将待剥离导电箔3从起头位置处挑起，沿着线路快速向上提拉，使线路处的导电箔3 与EVA分离，然后将刻线边缘与导电箔3外沿之间的导电箔剥离。

步骤4：开孔与最终复合：首先将初步复合物的EVA面朝下，用热压的方式将其与基板1最终复合，所述热压温度100±30℃，热压时间1～20s；复合后再将基板1一面朝上，用带碗口形工装的电烙铁在基板上按压，用镊子钳掉被烫下的基板和EVA，开口位置如图4所示，具体的，开孔的具体方法为：所述电烙铁的碗口直径为5～15mm，温度设置为150～250℃，待温度稳定后，在开孔位置处轻轻按压2～10s即可。

实施例3：

本实施例提出另外一种适合规模化量产的导电背板制备方法，适用于粘接层为胶膜的情况，包括如下步骤：

步骤1：导电背板复合：采用流延法将胶膜(如EVA)覆到导电箔3(如铜箔)的下表面，得到初步复合物，再将初步复合物EVA面朝向基板1，通过热压的方式将其与基板1复合，所述热压温度100±30℃，热压时间1～20s。

步骤2：激光刻线：将复合后的导电背板导电箔3面朝上放置到激光加工平台上，按照设计的线路对导电箔3进行不刻穿的快速刻线，刻完之后，一张完整的导电箔3就被分为了需保留部分和待剥离部分，具体的：采用波长1064nm，功率100w，振镜速度2000～4000mm/s的激光设备进行线路刻画，刻画到导电箔 3 30％～90％的深度。具体刻画线路如图2所示，刻画线路将一张完整的导电箔3 分成了60块方形区域，每个区域上摆放一块电池片，此处将一块方形区域称为一个幅面。由于背接触电池的正负电极点均位于电池片的背面(即与导电背板接触的一面)，因此一块电池放置于导电背板的导电箔3上的时候，需要将其正极与负极互相隔离开，防止电池片短路，如图3所示，每个幅面上的线路将该幅面的导电箔3分成了两个区域，电池片摆放在上面的时候，正负电极恰好位于线路两边不同的导电箔3上，达到了隔离正负电极点的目的，而幅面1的上侧与幅面 2的下侧是相互连接的，这样幅面1上电池片的正极(负极)正好与幅面2上电池片的负极(正极)相连，起到了串联电池片的作用。另外，幅面1的线路拐角与幅面3的线路拐角相互接触形成一个类似“X”形的接头(图中接头位置1)，事实上幅面1和幅面3的线路为同一条线路，这样的“X”形的接头设计可以大大减少额外线路的数量，同时极大地减少了撕完线后，接头位置处导电箔3残留的可能性(残留会造成短路)。此外，本方案设计的线路有3个起头位置，主体部分只需一根线(即图2中起头位置1开始的那根线)就可将导电箔3划分开，整张导电箔3只需三根线(另外两根分别为起头位置2和起头位置3开始的那根线)，这样的线路设计大大减少了撕线的难度并且提高了撕线的速度。

步骤3：线路剥离：待剥离导电箔从导电箔3上撕掉，具体的：首先将待剥离导电箔3从起头位置处挑起，沿着线路快速向上提拉，使线路处的导电箔3 与EVA分离，然后将刻线边缘与导电箔3外沿之间的导电箔剥离。

步骤4：将复合后的导电背板基板1面朝上，用带碗口形工装的电烙铁在导电背板上按压，用镊子钳掉被烫下的基板1和粘接层2，如图4所示，具体的：进行引出线位置开孔的具体方法为：所述电烙铁的碗口直径为5～15mm，温度设置为150～250℃，待温度稳定后，在开孔位置处轻轻按压2～10s即可。

本实用新型导电箔通过粘接层粘附在基板上形成从上而下为导电层-粘接层-基板的复合式结构，再通过激光刻线的方式对导电箔进行线路加工。本技术方案的激光刻线与一般的激光刻线方式的最大不同在于，本方案既不将线路处的导电箔完全打掉也不将导电箔刻穿，而是仅仅将导电箔刻到30％～90％的深度，再结合特殊的线路设计，后期通过人工或其他的方式快速将导电箔线路上的部分撕除。通过激光结合人工或者其他剥离器械的方式可以大大提高激光设备的利用效率，避免了激光设备成为导电背板快速制备的限制，又因为激光加工设备价格高昂，所以这种线路加工方式可以大大降低每块导电背板的加工成本。