太阳能电池背板组件和太阳能电池组件的制作方法

专利名称：太阳能电池背板组件和太阳能电池组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池背板组件和太阳能电池组件，特别涉及一种能够提高太阳能电池散热效率的背板组件和包括该背板组件的太阳能电池组件。
背景技术：
随着对环境问题关注的日益增加，寻找新能源成为一个急需解决的问题。太阳能电池作为一种在发电时不排出二氧化碳并且对环境负荷小的发电系统，近年来得到了快速普及。目前使用的太阳能电池包括前板、太阳能电池电路、背板和密封材料。通常，太阳能电池具有这样一种结构，其中太阳能电池电路被夹在前板和背板之间，在前板与太阳能 电池电路之间的间隙和在太阳能电池电路与背板之间的间隙分别用密封材料例如EVA (乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)树脂密封。通过将上述前板/密封材料/太阳能电池电路/密封材料/背板采用真空层压机等加热压接，制作太阳能电池。由于太阳能电池被安置在室外，暴露在阳光和雨雪等环境下，因此要求组成太阳能电池的各个层具有良好的耐侯性如防潮性，耐热性和抗紫外线性。背板还需要具有在相对较高湿度和温度的环境中与密封材料持久且牢固地粘合的性能。此外，前板、背板和密封材料还起到提供电绝缘的作用。太阳能电池吸收的能量有一部分转换成热能，导致太阳能电池内部的温度升高，而太阳能电池的温度影响太阳能电池的效率。例如，对于典型的使用晶体硅的太阳能电池，光电转换效率一般为大约10-17%，当太阳能电池的温度每上升TC，其功率就损失约0. 4-0.5%。因此，为了提高太阳能电池的效率，防止太阳能电池的温度在使用过程中升高是非常重要的。通常用作太阳能电池密封材料的EVA和背板材料具有低导热率，通常导热系数低于0. 2ff/mk,使得太阳能电池的散热效率差，导致太阳能电池的温度升高。因此，非常需要提供一种具有良好的导热性、粘结性、绝缘性和耐候性的太阳能电池背板，和一种通过改善散热提高能量转换效率的太阳能电池。

发明内容
本发明提供一种太阳能电池背板组件和包括该背板组件的太阳能电池组件，通过采用导热粘合材料代替目前通常使用的导热效果差的密封材料，并且将背板设计成散热型背板，有效地提升电池的散热效率，从而使得光电转换效率得到显著提高，至少提高0.5%，优选技术方案的光电转换效率提高接近I%。一方面，提供一种太阳能电池背板组件，包括导热粘合层，其具有第一表面和第二表面；和散热体形式的电池背板，其中导热粘合层的第一表面与散热体形式的电池背板接触。
另一方面，提供一种太阳能电池组件，包括前板；密封材料层；太阳能电池电路；和如前所述的太阳能电池背板组件，其中所述太阳能电池背板组件的导热粘合层的第二表面与所述太阳能电池电路接触并粘合到一起。



图1是现有技术中常规太阳能电池结构的示意图。图2是本发明一个实施方案中太阳能电池组件结构的示意图。图3是本发明又一个实施方案中太阳能电池组件结构的示意图。图4显示本发明一个实施方案中散热片的结构。图5是显示实施例和比较例中太阳能电池的温度和效率与工作时间关系的图。图6是显示实施例和比较例中太阳能电池的温度和效率恢复率与工作时间关系的图。
具体实施例方式本发明提供一种太阳能电池背板组件和包括该背板组件的太阳能电池组件，所述背板组件由具有较高导热率的密封/粘合材料和散热背板构成，其使太阳能电池内的热更有效地传导出去，能够通过防止太阳能电池内部温度升高而获得更高的输出功率和改善的光电转换效率。下面结合附图对太阳能电池背板组件和太阳能电池组件进行更详细的说明。背板组件在本发明中，用导热粘合层代替常规使用的密封材料如EVA作为背板和太阳能电池电路之间的结合层，并用本文中称为“散热体形式的电池背板”的导热片材代替常规使用的背板，从而达到提升散热效率的目的。在本文中，术语“散热体形式的电池背板”是指由具有散热性能的材料制成的背板，优选地，其为具有更大散热面积的散热片形式的背板。在一个实施方案中，太阳能电池背板组件包括导热粘合层，和散热体形式的电池背板。导热粘合层的第一表面与散热体形式的电池背板接触，当将该背板组件组装到太阳能电池组件中时，导热粘合层的第二表面将可以直接与太阳能电池电路接触并粘合到一起。导热粘合层由导热粘合材料形成，可以使用的导热粘合材料满足下列要求导热率大于0. 3ff/mK,优选大于0. 5ff/mk,更优选大于0. 8ff/mk ；介电强度大于3000V，优选大于5000V，更优选大于6000V ；体积电阻率大于IOltlQ m，优选大于IO11Q m，并且更优选地大于IO12Q m。与背板例如市场主流背板(如Dupont Tedlar和Arkema Kynar)或本发明中散热体形式的电池背板的粘合强度大于40N/cm ；
为满足热压制备工艺的要求，须具有良好的耐热性(至少在150°C以上)；并且符合耐老化性标准IEC61215。导热粘合材料可以包括任何导热聚合物材料，如导热粘合剂(例如具有高耐热性和高导热率的环氧树脂，有机硅粘合剂，乙烯-醋酸乙烯共聚物或丙烯酸类粘合剂)，导热硅脂，导热粘合胶带(其中导热粘合层可以包含上述导热粘合剂或由其构成)，导热密封材料包括导热EVA,和导热热固性材料,如3M导热TBF材料(TBF :thermal bonding film,热熔粘结胶带)。本文中的“高耐热性”是指可长时间耐受至少150°C以上的温度。本文中的“高导热率”是指导热率大于0. 3ff/mK,优选大于0. 5ff/mk,更优选大于0. 8W/mk。导热粘合层的厚度为大于0. 4mm,优选大于0. 5mm,更优选大于0. 6mm,并且小于
5mm,优选小于3mm,更优选小于1mm。可以根据具体需要进行选择,如果厚度小于0. 4mm,贝Ij电池片会在热压中破损或电池片局部接触到背板引起短路等不良情况，如果厚度大于5mm，则可能导致电池组件散热热阻太大，和重量太重安装困难。导热粘合层可以通过螺杆挤出，涂布或流延的方法形成。例如，可以通过将导热粘合组合物涂覆在散热体形式的电池背板表面上形成。也可以使用导热粘合胶带，将其直接施加于散热体形式的电池背板表面即可。在一些实施方案中，使用的导热粘合材料是导热粘合胶带，可以使用可商购的导热粘合胶带作为导热粘合层，其实例包括但不限于获自3M中国的MFI导热材料，5516，5569等。与其他材料相比，导热粘合胶带具有更加优异的绝缘和层压填充防刺穿功能，在背板是导电材料的电池组件中，这些性质非常重要，有利于有效地避免电池短路失效。在一些实施方案中，使用获自3M中国的MFI胶带，即多功能绝缘导热胶带，由绝缘带基和涂布于该绝缘带基两面的绝缘导热胶粘层组成，在一些实施方案中，该胶带的导热率为0. 70W/mK，介电强度为5000V，断裂粘着力为350N/in2，ATS (对钢板的180度剥离力)为0. 4N/mm, RTI (相对温度指数)为150°C，通过在230°C的42天老化测试，其体积电阻率为 IO11 Q m。在一些实施方案中，将用于构成MFI胶带中的绝缘导热胶粘层的导热粘合剂组合物直接涂覆于散热背板的表面上，形成导热粘合层。即，导热粘合层可以由如下所述的导热粘合剂组合物构成。在一些实施方案中，构成MFI胶带中的绝缘导热胶粘层的组合物具有高于0. 28MPa的粘合强度，高于0. 60ff/m. k的导热率和高于0. 30kv/mil的介电性能。在另一些实施方案中，构成MFI胶带中的绝缘导热胶粘层的组合物具有高于0. 40MPa的粘合强度，高于0. 65ff/m. k的导热率和高于0. 40kv/mil的介电性能。在一些实施方案中，构成MFI胶带的绝缘导热胶粘层的导热粘合剂组合物为丙烯酸类粘合剂，包含基于100wt%的组合物总重量计，(A) 15 60wt%的丙烯酸基聚合物,和(B) 20 90wt%的导热填料。在一些实施方案中，所述丙烯酸基聚合物包含至少一种聚合物，其为选自(甲基)丙烯酸，(甲基)丙烯酸酯如(甲基)丙烯酸(C1-C12)烷基酯或(甲基)丙烯酸(C5-C12)芳基酯，例如(甲基)丙烯酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、己酯、2-乙基己酯中的一种或多种单体的聚合物。在本文中，术语“(甲基)丙烯酸”表示甲基丙烯酸和/或丙烯酸。
在一些实施方案中，所述丙烯酸基聚合物包含至少一种聚合物，其为选自(甲基)丙烯酸丁酯，(甲基)丙烯酸己酯，和(甲基)丙烯酸2-乙基己酯中的一种或多种单体的聚合物。在一些实施方案中，使用的丙烯酸聚合物的固有粘度> 0. 8并优选大于>1. 0，且玻璃化转变温度低于_30°C。在一些实施方案中，基于100wt%的组合物总重量计，所述导热填料的量为20 80wt %，优选为20 70wt %，更优选为20-60wt %。在一些实施方案中，所述导热填料为选自陶瓷，金属氧化物，水合金属化合物，金属氮化物，和含水金属化合物中的一种或多种。在一些实施方案中，所述导热填料为选自A1(0H)3，BN，SiC，AlN，Al2O3，云母，重晶石，碳化硅，TiO2, SiO2，硅灰石，大理石，铁红，氧化锆和Si3N4中的一种或多种。 在一些实施方案中，所述导热粘合剂组合物还包含增粘剂。更优选地，MFI胶带的导热粘合剂组合物包含阻燃剂，以提供绝缘和阻燃性，从而能够涂覆或层压于太阳能电池背板上，形成满足UL94HB标准的整体组件。MFI胶带的阻燃导热粘合剂组合物包含基于IOOwt %的组合物总重量计，(A) 15 60wt%的丙烯酸基聚合物， )10 50被％的导热填料，和(020 50被％的无卤阻燃剂。在一些实施方案中，该组合物中的组分(C)包含亚组分(Cl)，其包含至少一种有机磷基阻燃剂；和亚组分(C2)，其包含至少一种阻燃剂，选自含氮化合物基阻燃剂，石墨材料基阻燃剂，氰尿酸三聚氰胺基阻燃剂，金属氢氧化物基阻燃剂，金属氧化物基阻燃剂，金属磷酸盐基阻燃剂，金属硼酸盐基阻燃剂，和不同于(Cl)的有机磷基阻燃剂的有机磷基阻燃剂，并且基于IOOwt %的组合物总重量计，组合物的P含量不小于4. Owt %。合适的阻燃剂的实例包括但不限于三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)，Mg (OH)2, Al (OH)3，硼酸锌，聚磷酸铵(APP)，甲基膦酸二甲酯(DMMP)，磷酸三苯酯(TPP)，磷酸锌，氰尿酸三聚氰胺(MCA)，三聚氰胺磷酸盐(MP) ,9,10- _.氢-9-氧杂-10-憐杂菲-10-氧化物(DOPO)等。有机磷基阻燃剂的实例包括但不限于有机磷酸酯和有机磷酸盐。例如可以使用固体填料型有机磷酸盐0P935,可商购自科莱恩化学公司(ClariantChemicals Company),中国，其磷含量高，为23-24wt%。在一些实施方案中，使用有机磷酸酯阻燃剂，如可获自中国上海成再成化工有限公司的P30，一种液体阻燃剂，为磷酸三苯酯(CAS :115-86-6)与芳族磷酸酯的混合物，磷含量为8-9wt%，可以在不导致阻燃性降低的情况下提高粘合剂组合物的粘性。在一些实施方案中，将金属氢氧化物基阻燃剂例如Mg (OH)2或Al (OH)3与磷酸盐组合使用以提供与磷化合物的协同效果和良好的导热性。在一些实施方案中，使用获自3M中国的多功能绝缘导热胶带(MFI)，商品型号MF1-5E。其中所用导热粘合剂组合物的组成为(A) 35 45wt%的丙烯酸基聚合物，(B) 30 40wt%的导热填料，和(C) 15 25wt%的无卤阻燃剂。其中丙烯酸基聚合物可以是选自(甲基)丙烯酸甲酯、乙酯、丙酯、丁酯、己酯、2-乙基己酯中的一种或多种单体的聚合物中的一种或多种，导热填料可以是选自Al(OH)3, BN, SiC, AIN, Al2O3，碳化娃，TiO2, SiO2，氧化锆和Si3N4中的一种或多种，无卤阻燃剂可以是选自三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)，Mg(OH)2, Al (OH)3,硼酸锌，聚磷酸铵(APP)，磷酸三苯酯(TPP) ,9,10- 二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)，有机磷酸酯和有机磷酸盐中的一种或多种。MFI胶带可以通过本领域中的任何方法获得。例如，其可以通过使用溶剂的混合和涂覆工艺获得，或通过不使用溶剂的复合和涂覆工艺如UV或电子束(E-beam)聚合工艺获得。MFI胶带中的绝缘带基可以为本领域中常用的基材。在一些实施方案中，所述绝缘带基为塑料膜或绝缘的纺织或无纺材料。在一些实施方案中，所述MFI胶带的绝缘导热胶粘层的厚度至少为lOiim。
在一些实施方案中，导热粘合层为单层结构的导热粘合材料。在另一些实施方案中，导热粘合层可以为双层或多层结构的导热粘合材料，其中各层可以由相同的导热粘合材料构成，或由不同的导热粘合材料构成，并且它们的厚度可以相同或不同。例如可以通过选择导热性和粘结性不同的两层或多层，并通过调节各层的厚度来获得更好的绝缘性能和粘合性能的组合。在一些实施方案中，导热粘合层也可以为三层结构的导热胶带，两层粘合胶体材料分别涂布于一层背基材料的两面形成第一导热粘合层和第二导热粘合层，构成双面胶带。双面胶带的第一导热粘合层与太阳能电池电路接触，第二导热粘合层与背板接触。在优选的实施方案中，所发明的背板组件由独立的双层导热粘合层和背板构成。其中第一导热粘合层的导热性能和绝缘性能更高，将与太阳能电池电路接触，作为组件组装中需要单独铺设的粘合层材料；第二导热粘合层为辅助粘合层，其成分与第一导热粘合层大体相同，其导热性能和绝缘性能比第一导热材料低，厚度更小但粘结性更高，在电池组装前，事先将第二导热粘合层与背板通过层压或涂覆合为一体。在电池组装中，背板将通过第二导热粘合层与第一粘合层热压复合，形成密封和粘结性能比背板直接与导热粘合层热压复合更为优异的电池组件。散热体形式的电池背板散热体形式的电池背板可以独立地由一种或多种导热材料构造，适用于本发明中构成散热体形式的电池背板的导热背板材料满足下列条件I)导热率大于0. 2ff/mk,优选大于0. 4ff/mk,更优选大于0. 7ff/mk ;和2)与所用导热粘合层的粘合力> 40N/cm。优选地，导热背板材料还满足下列条件 3)阻燃性能符合UL94HB标准。更优选地，该导热背板材料与导热粘合层共同构成的背板组件，还满足以下条件4)局部放电> lOOOv，局部放电采用标准方法IEC61730测试，DBV(介电击穿电压)> 15KV，DBV采用测试标准ASTM D-4325中的方法测量；和5)耐老化性能，满足IEC61215测试标准。导热背板材料可以选自金属、导热的聚合物材料、导热陶瓷和其他导热无机材料，具体实例可以为金属如铝、铜、铁、及其合金如铝合金，石墨，导热弹性体如导热硅橡胶，导热弹性塑料(一般为添加了导热填料的塑料)，导热陶瓷如导热AlN陶瓷、导热BeO陶瓷、导热CBN陶瓷、导热SiC陶瓷，或以上导热塑料膜或胶体与含氟材料构成的导热多层复合材料
坐寸o
散热体形式的电池背板可以构造为任何形状，这取决于对重量和电池效率的要求，例如可以构造为膜、箔、平板、散热片或在与接受光侧相反的外表面上有多个辅助散热结构如突起或百叶片等的板。在形成多个突起或百叶片的情况下，由于增加了散热体的表面积，可以进一步提闻散热效率。散热体形式的电池背板的厚度在0.1mm以上，优选在0.3mm以上，并且在5mm以下，优选3mm以下，更优选Imm以下。可以根据具体需要进行选择，如果厚度小于0. 1mm，则绝缘性能和机械强度不能满足基本使用的要求，如果厚度大于5mm，则导致背板过于厚重，给安装带来困难，并且散热热阻很大。在使用外表面上有多个突起的板的实施方案中，突起可以是各种形状或各种形状的组合，形状没有具体限制，可以是立方体形、长方体形、圆柱形、半球形、半圆柱形、圆锥形、圆台形等。突起可以规则地排列或无规地排列。突起的高度可以为大于0.001mm，优选大于0.1mm,更优选大于IOmm,并且小于5cm,优选小于4cm,更优选小于3. 5cm。突起之间的 距离可以为大于0. Olmm,优选大于0.1mm,更优选大于Imm,并且小于100mm,优选小于50mm,更优选小于30mm。突起之间的距离，即突起的排列密度将影响散热效果，可以根据具体情况进行选择。散热片的一个实例具有图4中显示的结构，其中突起部分在横向和纵向上以相同间隔排列，形成相邻排列的正方形，间隔的距离可以在< IOOmm的范围内，优选在< 30mm的范围内。在一些实施方案中，突起部分的间隔距离为I至20mm。具有散热片构造的导热背板组件可以通过本领域中的常规方法制备，例如通过挤出、铸造或注射模塑制备，或可以使用这些方法的组合制备。在一些实施方案中，使用铝箔、铝板和在外表面上有多个突起的铝板作为散热体形式的电池背板。前板太阳能电池组件中的前板应当具有足够的机械强度以保护太阳能电池电路，并且为了充分利用太阳光，必须在一定范围内(例如小于IlOOnm范围内，如300-1100nm范围内)具有高透光率。可以使用本领域中通常使用的材料，例如玻璃或聚合物材料。在一个实施方案中，用于前板的材料是具有高透光度的材料，其对于波长在300-1 IOOnm范围内的光的透射率大于80%，优选大于85%，更优选大于90%。在一些实施方案中，使用玻璃作为前板，玻璃的实例包括但不限于钢化玻璃，氟化玻璃。在一些实施方案中，使用透明的聚合物材料作为前板，聚合物材料的实例包括但不限于含氟聚合物，如乙烯-四氟乙烯共聚物，全氟乙烯丙烯共聚物，四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯共聚物，聚偏氟乙烯，乙烯-三氟氯乙烯共聚物或聚三氟氯乙烯，液晶聚合物，聚酯如聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚萘二甲酸乙二醇酯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚氨酯，乙烯-乙烯醇共聚物，或它们中的两种以上的混合物。前板的厚度没有特别限制，只要能够使太阳光充分透过，并具有足够的机械强度保护太阳能电池电路即可。例如，前板的厚度为大于0. 1mm，优选大于1mm，更优选大于2mm，并且小于20mm,优选小于IOmm,更优选小于5mm。可以根据具体需要进行选择,如果厚度小于0.1mm,则机械强度不足以保护电池片组件，如果厚度大于20mm，则过于厚重，导致散热不良和安装困难，安装成本增加。为了提高前板的光线入射率，可以在前板的受光侧的表面上设置增透膜，增加入射的太阳光。增透膜可以是比前板材料的折射率更低的高透光率材料。增透膜可以通过诸如蒸镀、热喷涂或溅射镀膜的工艺制造。为了提高太阳能电池的光捕获效率以提高其输出功率，可以对前板靠近太阳能电池电路一侧的表面进行处理以提高光反射率，以减少从太阳能电池组件出射的光线的量。例如，可以将前板靠近太阳能电池电路一侧的表面进行压纹处理，使其形成凸凹的结构，从而提高该表面的光反射率以防止光子从太阳能电池组件内部逃逸。在一些实施方案中，使用厚度为3. 2mm的钢化玻璃作为前板。太阳能电池电路可以使用的太阳能电池电路没有特别限制，例如可以使用晶体硅如单晶硅或多晶 娃，纳米娃，等。密封材料太阳能电池组件中，在前板和太阳能电池电路之间使用常规密封材料进行包封。可以使用的密封材料包括聚合物如有机硅，聚烯烃，烯烃与极性单体的共聚物，例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，或PVB (聚乙烯醇缩丁醛树脂)等。可以使用可商购的密封材料，其实例包括但不限于福斯特(First)公司的806EVA，或普利斯通(Bridgestone)的S11EVA，和获自3M中国有限公司的EVA9000。使用密封材料形成的密封层的厚度为大于0. 4mm,优选大于0. 5mm,并且小于5mm,优选小于3mm,更优选小于1mm。可以根据具体需要进行选择,如果厚度小于0. 4mm,贝U电池片易于在热压中破损或电池片局部接触到背板引起短路等不良情况，如果厚度大于5mm，则可能导致电池组件散热热阻太大，和重量太重安装困难。太阳能电池组件图1是现有技术中太阳能电池组件的结构示意图，图2和图3分别是本发明的实施方案中采用的太阳能电池组件的结构示意图。图1显示的是一种传统硅晶电池结构。如图1中所示,现有技术中采用的太阳能电池组件结构为前板I/密封材料层2/太阳能电池电路3/密封材料层4/背板5。通常使用的密封材料为例如EVA，背板材料包括由聚合物材料形成的层叠膜，例如由含氟聚合物如聚氟乙烯与聚酯如聚对苯二甲酸乙二酯和乙烯-乙酸乙烯酯共聚物组成的层叠膜。在一个更具体的实例中，I为玻璃，2为EVA粘结层，3为硅晶电池片，4为EVA粘结层，5为含氟多层复合背板材料如可商购产品TPT。这些密封层和背板材料具有低导热率，使得太阳能电池的散热效率差，导致太阳能电池的温度升高和效率降低。本发明提供的太阳能电池组件包括依次设置的前板/密封材料层/太阳能电池电路/太阳能电池背板组件，其可以彼此相互接触，其中太阳能电池背板组件为如前所述的实施方案中的任一种，并且太阳能电池背板组件的导热粘合层的第二表面与所述太阳能电池电路接触并粘合到一起。在本发明的一些实施方案中，太阳能电池组件的结构如图2所示，依次包括前板11/密封材料层12/太阳能电池电路13/导热粘合层14/散热体形式的电池背板15，其中导热粘合层14和散热体形式的电池背板15构成背板组件。其中的各个组件如前所述。
在一些实施方案中，太阳能电池组件的结构如图3所示，依次包括前板21/密封材料层22/太阳能电池电路23/导热粘合层24/散热片25，其中导热粘合层24和散热片25构成背板组件，散热片25在与接受光侧相反的外表面上有多个突起。其中的各个组件如前所述。本发明的背板组件不限于用在具有上述结构 的太阳能电池组件中，同样也适用于具有其他结构的太阳能电池组件。本发明的太阳能电池背板组件和太阳能电池组件可以通过常规方法经层压制备。例如，太阳能电池组件的制备方法包括下列步骤电池片测试，正面焊接，背面串接，层压敷设，组件层压，修边装框，安装接线盒，高压测试，组件测试，和包装。在一些实施方案中，将前板、密封材料、太阳能电池电路、导热粘合层和散热体形式的电池背板层压，制备太阳能电池组件。在另一些实施方案中，先将导热粘合层如导热粘合胶带施加于散热体形式的电池背板的一个表面上，获得背板组件，之后将前板、密封材料、太阳能电池电路和背板组件层压，制备太阳能电池组件。下面通过实施例进一步说明本发明。实施例和比较例中使用的原料概述如下。3. 2mm厚的钢化玻璃，获自信义玻璃有限公司，中国，超白光伏玻璃。EVA，EVA9000，获自3M中国有限公司。晶体娃太阳能电池电路单晶娃电池片，尺寸为125mmX 125mmX0. 25mm,商品型号JAC M5SL 2BB，获自晶澳太阳能有限公司，中国。多功能绝缘导热胶带(MFI)，商品型号MF1-5E，获自3M，中国。铝箔，50 ii m厚，1200轧，退火铝合金，去污处理过的压延铝箔，获自镁铝中国有限公司。铝板，1. 5mm厚，获自镁铝中国有限公司。散热片，铸铝材质，尺寸为250mmX250mmX5mm，在一个表面上分布有8mmX8mmX IOmm的长方体形突起,突起之间的间距为8mm(见图4),获自宇醇电子科技有限公司，中国。含氟聚合物复合板，含EVA/PET/THV膜的层压板，型号SF17T，获自3M，中国。测试方法1.太阳能电池效率太阳能电池效率通过使用ORIEL阳光模拟器(型号AA solar simulator94062)和太阳能电池板测试系统(型号Red solar cell sun-simulator AN IVtesterSP1000-4960，购自Newport Corporation，美国)测定。使用标准方法GB/T 6495.1进行测定。2.太阳能电池温度将热电偶嵌入太阳能电池组件中，置于离边缘最近的一块电池片中央部位的胶粘层和背板之间，并与Mini LOGGER GL220仪器(获自GraphtechCorporation，美国)相连。通过GL220仪器监测并记录太阳能电池的温度变化。
实施例1在实施例1中使用下列材料形成太阳能电池组件3. 2mm厚钢化玻璃作为前板，EVA作为密封材料，晶体硅太阳能电池电路(I25mmX 125mmX 0. 3mm，4片串联)，多功能绝缘导热胶带(MFI)作为导热粘合层，和铝箔(50 厚，1200轧，退火铝合金)作为散热体形式的电池背板。将各组件通过热压制备成太阳能电池组件。电池片的制备方法按照如下程序进行。步骤1:用电烙铁(300 400°C )将焊带焊接至电池片正面的主栅线上；步骤2 :将步骤I制作的电池片背面串联焊接成电池片串；
步骤3 :铺设超白玻璃与一层EVA膜，然后按一定次序将多串按照步骤2得到的电池片串铺设；于EVA上方并串联成电池片组，之后铺设导热粘合层，最后铺设散热体形式的背板；步骤4:将组件层压，工艺参数如下温度为135 155 °C ;过程为抽真空(-1OOkPa)，3 7min，接着加压(由-1OOkPa升至IOOkPa)，0 2min，之后保压(80 IOOkPa),8 15min ；步骤5 :后续装框及相关测试，包装。比较例I以与实施例1中相同的方式制备太阳能电池组件，不同之处在于使用EVA代替多功能绝缘导热胶带并使用含氟聚合物复合板(EVA/PET/THV层压板)代替铝箔，获得传统结构的太阳能电池组件。实施例2以与实施例1中相同的方式制备太阳能电池组件，不同之处在于使用铝板(1. 5mm厚)代替铝箔，以为太阳能电池组件提供更强的机械支持。实施例3以与实施例1中相同的方式制备太阳能电池组件，不同之处在于使用散热片代替铝箔。散热片的结构如图4中所示。测试结果测试实施例和比较例中制备的太阳能电池组件在不同工作时间的温度和光电转换效率。实施例1和比较例I的数据如图5所示，其中(A)中显示电池效率随工作时间的变化，(B)中显示电池效率保持率随工作时间变化的结果，数据显示在表I中。表1.太阳能电池组件在不同工作时间的光电转换效率
编号时间(分钟)效率(％)
实施例1 _0__11.67
_1]__1233__11.061
比较例I _0__11.74
_ 12.33_ 10.92从图5和表I可以看到，实施例1和比较例I中太阳能电池的温度均随着工作时间迅速升高，导致太阳能电池的效率随之下降。但是，实施例1的太阳能电池的效率下降速度较慢，并且效率损失较少。在工作12. 33min后，比较例I的太阳能电池组件效率降低0. 82%，即损失了其在25°C标准值的7. 0%，而实施例1的太阳能电池组件效率降低0. 609%，即其在25°C标准值的5. 2%。这证明实施例1的太阳能电池组件具有更好的散热效率，防止了温度升高，从而降低了功率损失。在另一组测试中，将实施例和比较例中制备的太阳能电池组件放入烘箱中，使其达到88. rc，之后将电池组件从烘箱中取出放在环境温度下，使其自然降温，测量并记录其转换效率随温度下降的变化。实施例1和比较例I的结果如图6所示，数据显示在表2中。表2.太阳能电池组件在不同时间的光电转换效率
权利要求
1.一种太阳能电池背板组件，包括导热粘合层，其具有第一表面和第二表面；和散热体形式的电池背板，其中导热粘合层的第一表面与散热体形式的电池背板接触。
2.权利要求1所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热粘合层由选自导热粘合剂， 导热硅脂，导热粘合胶带，导热密封材料，和导热热固性材料中的一种或多种构成。
3.权利要求1或2所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热粘合层由选自环氧树脂， 有机硅粘合剂，乙烯-醋酸乙烯共聚物和丙烯酸类粘合剂的导热粘合剂或者包含所述导热粘合剂的导热粘合胶带构成。
4.权利要求1至3中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热粘合层的导热率大于O. 3ff/mK,优选大于O. 5ff/mk,更优选大于O. 8W/mk。
5.权利要求1至4中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热粘合层的介电强度大于3000V，优选大于5000V，更优选大于6000V。
6.权利要求1至5中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热粘合层的体积电阻率大于101° Ω ·ηι,优选大于10ηΩ · m。
7.权利要求1至6中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热粘合层的厚度为大于O. 4mm,并且小于5mm。
8.权利要求3至7中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述丙烯酸类粘合剂包含基于IOOwt %的总重量计，15 60wt%的丙烯酸基聚合物,和20 80wt%的导热填料。
9.权利要求3至7中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述丙烯酸类粘合剂包含基于IOOwt %的总重量计，15 60wt%的丙烯酸基聚合物,和20 90wt%的导热填料。
10.权利要求3至7中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述丙烯酸类粘合剂包含基于IOOwt %的总重量计，15 60wt%的丙烯酸基聚合物，10 50wt%的导热填料,和 20 50被％的无卤阻燃剂。
11.权利要求3至7中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述丙烯酸类粘合剂包含基于IOOwt %的总重量计,35 45wt%的丙烯酸基聚合物,30 40wt%的导热填料,和 15 25被％的无卤阻燃剂。
12.权利要求10或11所述的太阳能电池背板组件，其中所述无卤阻燃剂包含亚组分 (Cl)，其包含至少一种有机磷基阻燃剂；和亚组分(C2)，其包含至少一种阻燃剂，选自含氮化合物基阻燃剂，石墨材料基阻燃剂，氰尿酸三聚氰胺基阻燃剂，金属氢氧化物基阻燃剂， 金属氧化物基阻燃剂，金属磷酸盐基阻燃剂，金属硼酸盐基阻燃剂，和不同于(Cl)的有机磷基阻燃剂，并且基于IOOwt^的粘合剂总重量计，P含量不小于4. 0wt%。
13.权利要求8至12中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述丙烯酸基聚合物包含至少一种由选自(甲基)丙烯酸和(甲基)丙烯酸酯中的一种或多种单体构成的聚合物。
14.权利要求8至13中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热填料为选自陶瓷，金属氧化物，水合金属化合物，金属氮化物，云母，重晶石，碳化娃和含水金属化合物中的一种或多种。
15.权利要求10或11所述的太阳能电池背板组件，其中丙烯酸基聚合物包含选自(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、(甲基) 丙烯酸己酯和(甲基)丙烯酸2-乙基己酯中的一种或多种单体的聚合物，导热填料是选自Al (OH)3, BN, SiC, AIN, Al2O3,碳化硅，TiO2, SiO2，氧化锆和Si3N4中的一种或多种，无卤阻燃剂是选自三聚氰胺聚磷酸盐，Mg(OH)2, Al (OH)3,硼酸锌，聚磷酸铵，磷酸三苯酯，9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物，有机磷酸酯和有机磷酸盐中的一种或多种。
16.权利要求1至15中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述导热粘合层具有单层或多层结构。
17.权利要求1至16中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述散热体形式的电池背板由一种或多种满足下列条件的导热材料构成导热率大于O. 2ff/mk,优选大于O. 4ff/mk,更优选大于O. 7ff/mk ;和与所述导热粘合层的粘合力> 40N/cm。
18.权利要求17所述的太阳能电池背板组件，其中构成所述散热体形式的电池背板的一种或多种导热材料还满足以下条件阻燃性能符合UL94HB标准。
19.权利要求17或18所述的太阳能电池背板组件，其中构成所述散热体形式的电池背板的一种或多种导热材料为选自以下各项中的一种或多种金属，导热聚合物材料、导热陶瓷和导热无机材料。
20.权利要求17至19中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中构成所述散热体形式的电池背板的一种或多种导热材料为选自以下各项中的一种或多种铝、铜、铁和它们的合金，石墨，导热弹性体，导热硅橡胶，导热弹性塑料，导热AlN陶瓷、导热BeO陶瓷、导热CBN 陶瓷和导热SiC陶瓷。
21.权利要求1至20中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中太阳能电池背板组件还满足以下条件介电击穿电压> 15KV ;和耐老化性能，满足IEC61215测试标准。
22.权利要求1至21中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述散热体形式的电池背板为膜、箔、平板、散热片或在与接受光侧相反的外表面上有多个辅助散热结构的板的形式。
23.权利要求22所述的太阳能电池背板组件，其中所述辅助散热结构是立方体形、长方体形、圆柱形、半球形、半圆柱形、圆锥形或圆台形中的一种或多种的突起；并且突起的高度为大于O. OOlmm且小于5cm。
24.权利要求1至23中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述散热体形式的电池背板厚度为O.1mm以上，且5mm以下。
25.—种太阳能电池组件，包括前板；密封材料层；太阳能电池电路；和根据权利要求1-24中任一项所述的太阳能电池背板组件，其中所述太阳能电池背板组件的导热粘合层的第二表面与所述太阳能电池电路接触并粘合 到一起。
全文摘要
本发明提供一种太阳能电池背板组件，其包括导热粘合层，和散热体形式的电池背板，其中导热粘合层的第一表面与散热体形式的电池背板接触，当将该背板组件组装到太阳能电池组件中时，导热粘合层的第二表面将可以直接与太阳能电池电路接触并粘合到一起。本发明还提供一种包括该太阳能电池背板组件的太阳能电池组件。
文档编号H01L31/052GK103000728SQ20121050909
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月3日 优先权日2012年12月3日
发明者万红梅, 黄思浙, 秦亮, 邓云海, 张伟, 蒂姆·D·弗莱彻, 苏珊娜·克利尔 申请人:3M材料技术(合肥)有限公司