集成太阳能电池互联的阻水前板及其加工方法与流程

本发明属于集成光伏子电池串接及封装技术领域。更具体地说，本发明涉及一种集成子电池互联的高透光阻水封装前板及其制造加工方法。

背景技术：

硅片基底太阳能电池和柔性基底薄膜太阳能电池，在商业化生产中，大都采用外部集成子电池互联的方式用焊丝、引流汇流导电带将前后子电池的正负极串接起来，以得到满足客户需求的大的输出电压。

现有技术中，串接电池正负极的金属栅线大多采用高温焊接、导电胶粘接等方式与电池正负极结合。电池串串接完成后，为保证电池芯片不受外部环境影响，需要在电池串的正面和背面敷设密封和阻水胶膜，把电池芯片密封在里面保证其寿命。

但是这种传统的串接、封装方式涉及工序繁多，并且串接导线、上下封装胶膜在多工序间流转很容易造成位移，焊接点脱焊，电池片位移、阻水封装层错位等缺陷，同时用于焊接的栅线或导线，其直径较小，在焊接过程中或在流转过程中容易出现断裂现象，影响其后期的产品质量。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种集成太阳能电池互联的阻水前板，其能够在高透光、高阻水的多层复合基底上集成子电池电流引流、汇流、子电池串接用的串接电路，可有效避免封装合片过程中产生的串接导线位移，焊点脱焊、电池片位移、阻水封装层错位的缺陷，降低了子电池串接互联的工艺难度和设备、工艺成本，提高封装效果和电池组件效率、良率。

本发明还有一个目的是提供一种加工阻水前板的方法,其通过该方法使子电池排布、串接、正面阻水封装在一道工序完成，简化了子电池串接、封装繁琐的步骤，降低了设备成本、人工成本。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种集成太阳能电池互联的阻水前板，包括：

基材，其上设置有实现多个太阳能子电池互联的多组串接电路；

其中，各所述串接电路被配置为包括：

用于收集对应子电池负极表面上产生的光生电流，且处于连通状态的多条引流子栅线；

用于将各条引流子栅线收集到的光生电流进行汇集的多个主栅线汇流条；

设置在各主栅线汇流条的引出端，以与下个子电池的正极进行串接，从而通过相邻子电池串接互联构成柔性子电池阵列的串接点。

优选的是，其中，所述基材从下至上被依次配置为包括：

耐候、耐腐蚀、防污、力学性好的柔性或刚性基底；

设置在基底上的压敏胶层；

设置在压敏胶层上，

聚对苯二甲酸塑膜；

其中，所述聚对苯二甲酸塑膜朝向压敏胶层的一侧设置有阻水增透光学薄膜；

另一侧设置有聚烯烃类热塑性弹性密封粘接层。

优选的是，其中，在每个子电池焊接点外边缘位置上设置有u型或圆形结构的绝缘刻线；

其中，所述绝缘刻线被配置为从电池的前表面电极刻到背电极，但不能划透背电极。

优选的是，其中，所述阻水前板在具有柔性子电池阵列一侧还设置有背密封胶粘层，背部阻水膜层。

一种阻水前板加工方法，包括：

s1，串接电路的加工，在基材具有热塑性弹性密封粘接层的一侧，采用丝网印刷或显影刻蚀工艺制备子电池的串接电路；

s2，子电池的排布，将基材带有串接电路的面朝上，将第一子电池、第二子电池的前电极朝下，以使第一子电池、第二子电池分别与串接电路面对面，采用激光焊接的方式使第一子电池、第二子电池分别与对应串接电路上的串接点连接，以通过相邻子电池串接互联构成柔性子电池阵列。

优选的是，其中，在步骤s1之前还包括以下步骤：

s11，基材的制备，采用耐候、耐腐蚀、防污、力学性好的柔性或刚性基底，并在其上依次复合设置压敏胶层、聚对苯二甲酸塑膜，其中，所述聚对苯二甲酸塑膜朝向压敏胶层的一面镀制有阻水增透光学薄膜，另一面设置有聚烯烃类热塑性弹性密封粘接层，阻水增透光学薄膜以得到高透光、耐高温的阻水板基材；

s12，基材的二次加工，采用凝膜、流延工艺将聚烯烃类热塑性密封胶粘材料均匀的设置在基材一侧侧壁上，以得到对应的热塑性弹性密封粘接层；

优选的是，其中，在步骤s2之后，还包括以下步骤：

s21，采用热压工艺使柔性子电池阵列和阻水前板粘合成一体；

s22，在阻水前板具有柔性子电池阵列的一侧敷设背密封胶粘层以及背部阻水膜层，进一步通过抽真空加热层压，以将电池串密封起来得到太阳能电池组件。

优选的是，其中，在步骤s1中，还包括在每个子电池焊接点的外边缘位置上，分别设置对应的具有u型或圆形结构的绝缘刻线；

所述绝缘刻线的制备方法被配置为包括：

从电池的前表面电极一直刻到背电极，但不能划透背电极，以使子电池的各焊接区域相对子电池其它位置间隔开来。

优选的是，其中，在步骤s2中，子电池与对应串接电路上串接点的焊接方法被配置为包括：

采用激光技术将主栅线汇流条上汇流点的电池膜层清除掉，以漏出第二子电池的底部电极，进而使阻水前板上和第一子电池上部电极相接的焊接点，与第二子电池漏出的底部电极相接触，在采用激光技术焊接后，实现第一子电池和第二子电池正负极的串接。

本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明为了有效避免子电池串接、封装过程中产生的脱焊、材料位移等弊端，提供一种高透光、高阻水封装复合阻水前板，其上集成子电池串接的电路，将柔性子电池排布到该阻水前板上的同时便可同时实现子电池串接、正面合片封装，简化柔性电池串接、封装工艺，降低传统合片封装工艺高昂的设备及操作成本，提高产品良率，降低柔性电池组件封装成本，同时在串接电路中，由于子电池引流、汇流栅线及汇流栅线上的串接点都是制备在阻水膜上的具有一定厚度的电路图形，所以相互之间不会出现因栅线位移而产生的短路；

其二，本发明通过阻水前板设置有耐候抗冲击高透光高阻水基底、多层减反射阻水光学薄膜、热塑性密封胶膜，使得电池串接后，可通过热压工艺将串接后电池进行固定，光伏侧已牢牢密封在复合阻水膜上了，在后续焊接二极管、引出组件电极、背板合片层压过程中电池片不会位移，保证了后期工序中的结构稳定性。

其三，本发明的复合封装前板，使子电池串接、前阻水结构层合片层压一站完成，简化了子电池串接、组件封装的步骤，避免了材料在多道工序流转合片，产生位移，造成焊点脱落、串接导线短接、封装材料错层等，降低了设备和操作成本，提高了封装效果和电池组件效率、良率。

其四，本发明提供一种阻水前板的加工方法，其相对于传统的外联式子电池串接及封装工艺，本发明的子电池是直接排布在集成有引流、汇流、串接电路的阻水前板上的，子电池排布定位、串接、热层压一站完成，使电池串固定在前阻水板上，与前阻水板合成一体，在后续操作中，有效避免了子电池串封装过程中产生的脱焊、材料位移等，降低了合片难度、简化了封装工艺、降低了设备成本、提高了封装良率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中阻水前板结构示意图；

图2为本发明的另一个实施例中集成有子电池互联电路的高透光阻水前板示意图；

图3为本发明的另一个实施例中阻水前板和子电池排布串接示意图；

图4为本发明的另一个实施例中带有焊接绝缘u型刻线的柔性子电池示意图；

图5为本发明的另一个实施例中封装背部阻水膜后电池组件的截面示意图；

图6为本发明的第一子电池与第二子电池的串接节点示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

图1、2、5示出了根据本发明的一种集成太阳能电池互联的阻水前板的实现形式，其中包括：

基材，其上设置有实现多个太阳能子电池互联的多组串接电路6，其通过将串接电路设置在阻水前板上，可通过采用丝网印刷或显影刻蚀工艺使其成为具有一定厚度的电路图形，以使其后期的加工过程中，相互之间不会出现因栅线位移而产生的短路，通过在基材上设置多组分区的串接电路，使得其后期可实施多个子电波的串接工作；

其中，各所述串接电路被配置为包括：

用于收集对应子电池负极表面上产生的光生电流，且处于连通状态的多条引流子栅线7，其被设置为多条相互平行的子栅线；

用于将各条引流子栅线收集到的光生电流进行汇集的多个主栅线汇流条8，其被配置为与各子栅线垂直，且宽度大于各子栅线的宽度；

串接焊点设置在在各主栅线汇流条的引出端，与下个子电池的正极进行串接，通过相邻子电池串接互联构成柔性子电池阵列16的串接点9，在汇流条的引出端的串接点上，采用激光技术将主栅线汇流条上汇流点的电池膜层清除掉，以漏出第二子电池的底部电极，进而使阻水前板上和第一子电池上部电极相接的焊接点，与第二子电池漏出的底部电极相接触，在采用激光技术焊接后，实现第一子电池和第二子电池正负极的串接这种方案相对于现有技术而言，其串接电路被固化，且具有一定的厚度，在加工过程中，其线路以及材料位置不会发生位移，保证串接效果。

如图1，在另一种实例中，所述基材从下至上被依次配置为包括：

耐候、耐腐蚀、防污、力学性好的柔性或刚性基底1，如乙烯-四氟乙烯复合膜；

设置在基底上的压敏胶层2；

设置在压敏胶层上

的聚对苯二甲酸塑膜4，如pet胶膜；

其中，所述聚对苯二甲酸塑膜朝向压敏胶层的一侧设置有阻水增透光学薄膜3；

另一侧设置设置有聚烯烃类热塑性弹性密封粘接层5，其用于对与串接后的电池进行加热固化处理，保证电池连接后的稳定性，采用这种方案中的基材，其具有更高性能，保证后期产品的物理性能、化学性能更加稳定，同时基材会成为带有串接电路、密封胶粘材料、耐候阻水复合膜的封装前板，性能更为优异。

如图4，在另一种实例中，在每个子电池焊接点外边缘位置上设置有u型或圆形结构的绝缘刻线13，其作用在于通过结构设计，使得焊接点可以被绝缘刻线全包围，以达到阻断的作用；

其中，所述绝缘刻线被配置为从电池的前表面电极刻到背电极，但不能划透背电极，采用这种方案的每个子电池的每个焊接点位四周具有u型绝缘刻线，使焊接点位与该子电池的前电极断开，把焊接点位隔离开，从而防止在焊接过程中因焊渣外泄导致子电池的前电极和背电极通过焊接处短路。

如图5，在另一种实例中，所述阻水前板在具有柔性子电池阵列一侧还设置有背密封胶粘层14，背部阻水膜层15，这种方案通过复合阻水前板将子电池串接封装固定后，在电池另一侧敷设背密封胶粘层，然后在背密封胶粘层的上部敷设背部阻水膜，经过抽真空加热层压，便可将电池串密封起来形成满足客户电压和功率需求的高耐候性太阳能电池组件。

一种阻水前板加工方法，包括：

s1，串接电路的加工，在基材具有热塑性弹性密封粘接层的一侧，采用丝网印刷或显影刻蚀工艺制备子电池的串接电路；

s2，子电池的排布，将基材带有串接电路的面朝上，将第一子电池、第二子电池的前电极朝下，以使第一子电池、第二子电池分别与串接电路面对面，采用激光焊接的方式使第一子电池、第二子电池分别与对应串接电路上的串接点连接，以通过相邻子电池串接互联构成柔性子电池阵列，采用这种方案通过集成有子电池串接电路的高透光、高阻水复合封装前板，简化了子电池串接、组件封装的步骤，避免了材料在多道工序流转合片，产生位移，造成焊点脱落、串接导线短接、封装材料错层等，降低了设备和操作成本，提高了封装效果和电池组件效率、良率。

在另一种实例中，在步骤s1之前还包括以下步骤：

s11，基材的制备，采用耐候、耐腐蚀、防污、力学性好的柔性或刚性基底，并在其上依次复合设置压敏胶层、阻水增透光学薄膜聚对苯二甲酸塑膜，其中，所述聚对苯二甲酸塑膜朝向压敏胶层的一面镀制有阻水增透光学薄膜，另一面设置有聚烯烃类热塑性弹性密封粘接层，以得到高透光、耐高温的阻水板基材，聚对苯二甲酸塑膜的一面镀制具有二氧化硅的阻水增透光学薄膜，另一面设置有聚烯烃类热塑性弹性密封粘接层，子电池串接用的互联电路采用丝网印刷或显影刻蚀工艺制备在聚烯烃类热塑性弹性密封粘接层上；

s12，基材的二次加工，采用凝膜、流延工艺将聚烯烃类热塑性密封胶粘材料均匀的设置在基材一侧侧壁上，以得到对应的热塑性弹性密封粘接层，采用这种方案通过设置热塑性弹性密封粘接层使子电池串接完成串接后，前阻水结构层的合片层压(正面合片封装)可以一站通过热压完成，简化柔性电池串接、封装工艺，降低传统合片封装工艺高昂的设备及操作成本，提高产品良率，降低柔性电池组件封装成本。

在另一种实例中，在步骤s2之后，还包括以下步骤：

s21，采用热压工使柔性子电池阵列和阻水前板粘合成一体，其在实现前后子电池正负极的串接后，然后采用热压工艺，使贴附在阻水膜上的电池串和阻水膜永久的粘合成一体，使得正面合片封装可以一站通过热压完成，简化封装工艺，同时经过热压的电池片在阻水膜热塑性密封胶的作用下，光伏侧已牢牢密封在复合阻水膜上了，在后续焊接二极管、引出组件电极、背板合片层压过程中电池片不会位移；

s22，在阻水前板具有柔性子电池阵列的一侧敷设背密封胶粘层以及背部阻水膜层，进一步通过抽真空加热层压，以将电池串密封起来得到太阳能电池组件，其用于将电池串密封起来，形成满足客户电压和功率需求的高耐候性太阳能电池组件。

在另一种实例中，在步骤s1中，还包括在每个子电池焊接点的外边缘位置上，分别设置对应的具有u型或圆形结构的绝缘刻线；

所述绝缘刻线的制备方法被配置为包括：

从电池的前表面电极一直刻到背电极，但不能划透背电极，以使子电池的各焊接区域相对子电池其它位置间隔开来，用于使子电池的焊接点区域相对子电池其它地方来说便成了一座孤岛，避免了焊接时，子电池的底电极和前电极产生短路。

在另一种实例中，在步骤s2中，子电池与对应串接电路上串接点的焊接方法被配置为包括：

采用激光技术将主栅线汇流条上汇流点的电池膜层清除掉，以漏出第二子电池的底部电极，进而使阻水前板上和第一子电池上部电极相接的焊接点，与第二子电池漏出的底部电极相接触，在采用激光技术焊接后，实现第一子电池和第二子电池正负极的串接，这种方案实现子电池的串接，效果好，稳定性高，易于机械化的流水操作。

采用以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

实施例：

本发明采用耐候、耐腐蚀、防污、力学性好的柔性或刚性基底与压敏胶、二氧化硅等阻水增透光学薄膜、聚对苯二甲酸等高透光耐高温塑料复合而成的高性能阻水板为基材，在其一侧采用凝膜、流延等工艺将热塑性密封胶粘材料均匀的制备在基材上，再采用丝网印刷或显影刻蚀工艺制备串接电路，形成带有串接电路、密封胶粘材料、耐候阻水功能层的封装前板。将子电池迎光面朝下和阻水前板的串接电路接触，排布在封装前板的指定位置，在串接电路的串接点采用激光等技术将汇流点的电池膜层清除掉，漏出子电池的底部电极，使阻水前板上和上一子电池上部电极相接的焊接点与该电池漏出的底部电极接触并采用激光等技术焊接到一起，实现前后子电池正负极的串接，然后采用热压工艺，使贴附在阻水膜上的电池串和阻水膜永久的粘合成一体，经过热压的电池片在阻水膜热塑性密封胶的作用下，光伏侧已牢牢密封在复合阻水膜上了，在后续焊接二极管、引出组件电极、背板合片层压过程中电池片不会位移，由于子电池引流、汇流栅线及汇流栅线上的串接点都是制备在阻水膜上的具有一定厚度的电路图形，所以相互之间不会出现因栅线位移而产生的短路。具体的结合附图对其加工工艺的要求进行逐一说明：

图1为集成有子电池互联电路的高透光阻水前板示意图；如图1所示，采用耐候、耐腐蚀、防污、力学性好、高透光的乙烯-四氟乙烯复合膜1与压敏胶2、涂镀有二氧化硅阻水减反射光学涂层3的聚对苯二甲酸塑膜4复合而成的高性能阻水膜为基材，在其一侧采用凝膜、流延等工艺将聚烯烃类热塑性弹性密封胶粘材料均匀的制备在基材上得到5热塑性弹性密封粘接层5，再采用丝网印刷或显影刻蚀工艺制备子电池串接电路6，形成带有串接电路、密封胶粘材料、耐候阻水复合膜待封装的阻水前板。

图2阻水前板表面集成的串接电路示意图，如图2所示，复合高透的阻水前板10上表面制备的串接电路，期中引流子栅线7负责收集各个子电池负极表面产生的光生电流，主栅线汇流条8将各子栅线7收集的子电池表面光生电流汇集，然后通过汇流条8上的串接点9串接下个子电池的正极从而实现相邻子电池串接。

图3为阻水前板和子电池排布串接示意图。如图3所示，阻水前板10带有串接电路的面朝上，第一子电池11与第二子电池12电池迎光面(前电极)朝下，和阻水前板上串接电路面对面按图2所示放到阻水膜相应位置，然后用激光等焊接技术使各子电池焊接点位(未示出)的背电极与阻水膜上第一电池11相应汇流条8上对应的焊接点位9焊接，从而实现第一子电池11与第二子电池12串接。另外子电池每个焊接点位四周具有u型绝缘刻线，使焊接点位与该子电池的前电极断开，把焊接点位隔离开，从而防止子电池的前电极和背电极通过焊接处短路。

图4为本实例采用的带有焊接绝缘u型刻线的子电池示意图，如图4所示，在电池的焊接点位四周有激光等刻画好的绝缘刻线13，该绝缘刻线13从电池的前表面电极一直刻到背电极，不能划透背电极，所以使子电池的焊接区域相对子电池其它地方来说便成了一座孤岛，从而保证了该子电池的前电极和背电极不会因焊接点直接短路。

图5为封装背部阻水背板后电池组件截面示意图，如图5所示，在经过前复合阻水前板将子电池串接封装固定后，在电池另一侧敷设背密封胶粘层14，然后在背密封胶粘层的上部敷设背部阻水膜15，经过抽真空加热层压，便可将电池串密封起来形成满足客户电压和功率需求的高耐候性太阳能电池组件。

图6为第一子电池与第二子电池串接节点示意图，如图六所示，第二子电池上的绝缘刻线13，从电池的前表面电极一直刻到背电极，不能划透背电极，使第二子电池的焊接点区域相对于第二子电池其它地方来说便成了一座孤岛，避免了焊接时，第二子电池的底电极和前电极产生短路。在串接电路的串接点采用激光等技术将汇流点的电池膜层清除掉，漏出第二子电池的底部电极，使阻水前板和第一子电池上部电极相接的焊接点9与该电池漏出的底部电极接触，并采用激光等技术焊接到一起，实现前后子电池正负极的串接，将图5中柔性子电池阵列在图6中采用16-24的标号进行具体结构的区分，以对绝缘刻线在子电池的刻划位置进行区别，具体的图6中16-第一子电池的衬底，17-第一子电池的背电极，18-第一子电池的p型层，19-第一子电池的n型层，20-第一子电池的前电极，21-第二子电池的衬底，22-第二子电池的背电极，23-第二子电池的p型层，24-第二子电池的n型层，25-第二子电池的前电极，15-电池背部阻水膜，14-电池背部胶粘层，26-电池前阻水复合膜。

有益效果：

其一，本发明是将耐候、耐腐蚀、防污、力学性好、高透光复合型阻水基材、组件密封胶粘膜、子电池串接电路集成到了封装阻水前板上了，使用该阻水前板可将电池串接、胶粘层与子电池串及复合阻水膜的合片、层压等多道生产工艺简化成一道工序一站便可实现。避免了材料在多道工序流转合片，产生位移，造成焊点脱落、串接导线短接、封装材料错层等，降低了设备和操作成本，提高了封装效果和电池组件效率、良率。

其二，传统工艺子电池串接、电池串与前后胶粘层及阻水板封装合片、层压是多道工序来完成的，该发明提供的新型阻水前板将子电池串接电路集成在了高透光、高阻水带有热塑性密封胶粘层的高耐候复合基底上，一站式完成了电池串接、电池正面阻水封装，密封胶粘层采用的是热塑性材料，所以可满足后续背板密封再热压。

其三，本发明的阻水封装前板的基底可以选择柔性耐候阻水材料，也可以选择玻璃等刚性材料，可满足柔性基底和刚性基底的太阳能电池组件封装。

其四，本发明的阻水封装前板集成的子电池串接电路，可根据子电池大小、形状、电性能等定制，可满足多种太阳能电池的封装需求；

其五，本发明的封装阻水膜中间集成了一层或多层阻水增透光学薄膜，提高了该阻水前板的透光性和阻水性。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的集成太阳能电池互联的阻水前板及其加工方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。