包括铝制导电电路的集成式背板和背接触式光生伏打模块的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及集成式背板和背接触式光生伏打模块。特别是，本发明涉及一种包括 铅制导电电路的集成式背板和背接触式光生伏打模块。
【背景技术】
[0002] 由于光生伏打(或太阳能）电池能够提供可持续能源，因此其使用范围正在迅速扩 大。已经商业化的常规娃太阳能电池，发射区和发射区电极均位于电池前面。
[0003] 在制造常规的光生伏打模块时，为了使其达到至少25年的耐候性，通常将光生伏 打电池夹在或层压在聚合物封装层之间，并利用前板和背板进一步将光生伏打电池与环境 隔离，及为模块提供机械支撑。因此，前板和背板也被称为外保护层板。
[0004] -般来讲，在源自基于晶体娃电池片的光生伏打模块中，按照从背面(非朝阳面） 到前面(朝阳面）的位置顺序，其具有包括W下部分的层压结构：（1)背板，（2)背封装层， (3)光生伏打电池，（4)前封装层，W及（5)前板。
[0005] 在具有该结构的光生伏打模块中，重要的是，设置于光生伏打电池的朝阳面的材 料（即前板例如玻璃板和前封装层）具有较高的光透过率，W允许足够的日光到达光生伏打 电池。
[0006] 封装层（即前封装层和背封装层）通常由聚合材料制成，诸如酸共聚物、离聚物、己 帰-醋酸己帰共聚物巧VA)、聚（己帰醇缩酵）（如聚化帰醇缩了酵）(PVB))、聚氨醋、聚(氯 己帰)、聚己帰巧日线性低密度聚己帰)、聚帰姪嵌段共聚物弹性体、a-帰姪与a,目-帰键 式不饱和駿酸醋的共聚物(如己帰丙帰酸甲醋共聚物和己帰丙帰酸下醋共聚物)、娃丽弹性 体、环氧树脂、W及该些聚合材料中的两种或更多种的组合。在该些材料中，EVA-直是光 生伏打电池封装层材料的最热口的选择。前封装层可W由一层或多层聚合材料层压成形， 而背封装层也可W由一层或多层聚合材料层压成形。
[0007] 已经商业化的常规娃光生伏打电池的发射区电极位于电池前面有利于提高载流 子的收集效率。但此种结构有其局限性；尽管电极所占面积已经很小，可依然会阻挡部分阳 光，使光生伏打电池有效受光面积减小；组件封装时，需要用涂锡带从一块电池的前面焊接 到另一块电池的背面，该种连接方式使自动化生产的难度加大。为此，研究人员把位于电池 前面的电极转移到电池背面，开发出许多结构不同的背接触式光生伏打电池。背接触式光 生伏打电池是指电池的发射区电极的全部或部分位于电池背面的一种光生伏打电池。背接 触式电池W其独特的器件结构、简单的制造工艺及较高的电池效率，备受光伏市场的关注。 背接触式电池有很多优点：①效率高。由于降低或完全消除了前面栅线电极的遮光损失，从 而提高了电池效率。②适宜自动化组装生产。采用全新的组件封装模式进行共面连接，既 减小了电池片间的间隔，提高了封装密度，又简化了制作工艺，降低了封装难度。③更美观。 背接触式光生伏打电池的前面均一、美观，满足了消费者的审美要求。
[0008] 而在背接触式光生伏打电池中，由于将电池前面电极转移到电池背面，电池前面 光接收侧的银浆覆盖范围减小了，从而提高了背接触式光生伏打电池的效率。
[0009] 目前，背接触式光生伏打模块的生产工艺极其复杂且成本非常高。图1是现有技 术的背接触式光生伏打模块1000的剖视示意图。该图中示出背接触式光生伏打模块1000 沿着从背面(非朝阳面）到前面(朝阳面）的方向顺序包括W下各层：背板(或基板）1010、设 置在背板上的金属导电电路(例如铜制导电电路）1011、背绝缘层(或背封装层）1020、背接 触式光生伏打电池1030、前封装层1040和前板1050。如图1中所示，背接触式光生伏打电 池1030的背面侧上面具有多个电触点1031，其与背面绝缘层1020上的多个贯穿孔对齐，背 接触式光生伏打电池1030上还具有多个从前面侧延伸至背面侧的电极导引孔1032,导电 浆料通过该电极导引孔1032将背接触式光生伏打电池1030的前面侧的电极引导到电池的 背面侧上，形成背接触式光生伏打电池1030背面侧的电触点1031。被设置在背接触式光生 伏打电池1030的背面侧上的电触点1031与金属导电电路1011之间的电连接是通过填充 在背面绝缘层1020上的多个贯穿孔中的导电材料巧日导电胶）1022提供的。
[0010] 在现有技术中，金属导电电路通常是铜或铜合金制备的。但是由于铜的成本相对 较高，W其他较低成本的金属代替铜作为金属导电电路材料，成为了降低背接触式光生伏 打模块生产成本的技术方向。基于此，现有文献中已有关于铅制导电电路W及包括铅制导 电电路的集成式背板的报导，但是在实际应用中，由于铅或铅合金的表层在空气中非常易 于发生氧化，形成不导电的氧化膜（A1,化)，从而导致其与其他导电材料巧日导电胶）之间的 接触电阻过高，最终会导致由此制备而得的电池模组发电效率低下甚至失效。例如，图2是 表面带有完整的A1,化氧化膜的铅铅的扫描电子显微镜图。从该图中可W清楚地看到：在铅 铅基体表面上形成有一层连续致密的氧化铅膜A，该氧化铅膜A将铅铅基体与外界环境隔 开。因此，在铅制导电电路在背接触式光生伏打模块中的应用仍存在问题，进而受到了很大 的制约和限制。
[0011] 因此，对于背接触式光生伏打模块的生产商而言，迫切需要一种具有高电池效能， 同时又能够节省导电胶和铜的使用，成本较低的生产用于背接触式光生伏打模块的集成式 背板的方法、生产背接触式光生伏打模块的方法W及采用上述方法生产出的集成式背板和 背接触式光生伏打模块。
【发明内容】
[0012] 鉴于现有技术背接触式光生伏打模块中所使用的包括铜制导电电路的集成式背 板成本较高，发明人提出使用包括铅制导电电路的集成式背板来替代常规包括铜制导电电 路的集成式背板的技术构思。但是，考虑到铅板表面非常易于氧化，从而会由于表面氧化作 用而导致包括铅制导电电路的集成式背板的输出功率非常低，因此，需要在生产制造过程 中采取一些技术手段对铅板进行处理和保护。
[0013] 本发明采用超声波焊接方法，即通过施加频率在10-50曲Z和振幅在8-50化的 超声波焊接，在破坏了铅制导电电路表面上的连续致密的氧化膜的同时，将金属导电部件 直接连接到铅制导电电路上面，成功地解决了现有技术中存在的上述问题。在焊接过程中， 焊接器件经历焊接热过程、冶金反应，W及焊接应力和变形的作用，因而会使焊接部附近区 域的化学成分、金相组织等发生变化。具体而言，在通过超声波焊接将高能量施加到铅制导 电电路上面时，铅制导电电路表面上面的连续A12化氧化膜(参见图2)发生破碎并且被分散 到铅板基体中形成弥散相B(参见图3)，由此暴露出新鲜的铅表面并且在新鲜的铅表面上 面直接连接金属导电部件，通过该种连接结构，新鲜的铅表面得到保护而避免发生氧化，由 此产生低电阻率的有效电连接。
[0014] 本发明利用表面具有A1,化氧化膜的铅制导电电路来替代现有技术中高成本的铜 制导电电路，从而实现了适于应用的低成本包括铅制导电电路的集成式背板。同时，本发明 通过施加频率在10-50曲Z和振幅在8-50化的超声波焊接，从而将铅板表面上严重阻碍 导电连接性能的连续的A1,化的薄膜破坏(对比图2和图3,其中图3示出了借助超声波焊 接而连接在一起的锻媒铜与铅制导电电路的电镜图)，由此降低了铅和其他金属接触面的 电阻，大大提高了导电性。
[0015] 采用本发明的方法生产出的包括铅制导电电路的背接触式光生伏打模块既具有 与包括铜制导电电路的背接触式光生伏打模块可比的输出功率，又能够大大节省导电胶和 铜的用量，从而大幅降低了制造成本。
[0016] 具体而言，本发明涉及W下多个方面的内容： 1. 一种用于背接触式光生伏打模块的包括铅制导电电路的集成式背板，所述集成式背 板沿着从背面到前面的方向顺序包括： 具有彼此相对的背面侧和前面侧的基板； 被设置在所述基板的所述前面侧上的铅制导电电路，其具有与所述基板相邻的前面侧 和远离所述基板的背面侧； 与所述铅制导电电路相邻接的背绝缘层，所述背绝缘层具有与所述铅制导电电路相邻 的背面侧和远离所述铅制导电电路的前面侧，且所述背绝缘层具有多个自所述背绝缘层的 背面侧延伸至所述背绝缘层的前面侧的贯穿孔，所述贯穿孔对准所述导电电路； 其中，所述多个贯穿孔中的每一个贯穿孔被组合型电互连构件所充满，所述组合型电 互连构件包括电粘结部件和与所述电粘结部件形状互补的导电部件，所述电粘结部件靠近 所述背绝缘层的前面侧，所述导电部件由一种或多种金属材料制成，是通过频率在10-50 曲Z和振幅在8-50化的超声波焊接直接焊接在所述铅制导电电路的前面侧的，且其与所 述铅制导电电路前面侧的接触面积为3-20mm2， 当使用所述集成式背板生产背接触式光生伏打模块时，所述组合型电互连构件的电粘 结部件被粘附到背接触式光生伏打