一種適合規模化量產的導電背板的制作方法

本實用新型屬于太陽能電池領域，具體涉及一種導電背板及其制備方法。

背景技術：

目前市場中的光伏組件普遍采用的是焊帶高溫焊接的工藝。這種組件的電池的正負電極位于電池的正反兩面，通過焊帶將相鄰的電池的正負極焊接相連，然后與正面玻璃，背面背板一起封裝。而此工藝造成的焊接應力問題會在組件后續長期戶外使用過程中產生可靠性風險，比如說高溫焊接容易使電池發生隱裂等問題。因此使用導電背板的背接觸式太陽能電池組件(以下簡稱MWT組件)是目前光伏技術產業化的一個重要方向。MWT組件中的電池正負極均位于電池背面，同時取消了用于串聯電池的焊帶，取而代之的是具有特定線路的導電背板。在組件封裝前，只需將電池擺放到導電背板的固定位置即可，然后將導電背板、電池、正面玻璃封裝。一來這種技術避免了高溫焊接焊帶時給電池帶來的各種隱藏風險，二來使用相同轉化效率的電池，相同面積大小的MWT組件能夠比使用焊帶的傳統組件功率更高。但目前市場上所能供應的導電背板制備過程復雜、產能低、成本高。相對傳統組件，MWT組件技術的功率提升所帶來的收益并不足以彌補由導電背板所帶來的成本的增加，同時現有導電背板的產能過低，也是限制MWT 組件規模化量產的重要原因。

正是基于以上背景，本技術提出了一種用于MWT組件的可規模化，低成本量產的導電背板及其量產方法。

技術實現要素：

發明目的：針對現有技術中存在的問題，本實用新型提出一種適合規模化量產的導電背板及制備方法，提高了導電背板的產能，降低了導電背板的生產成本。

技術方案：本實用新型提出一種適合規模化量產的導電背板，包括基板、粘接層、導電箔，導電箔通過粘接層粘附在背板上，形成自上而下為導電層-粘接層-基板的復合式結構，所述導電箔上刻畫有線路，所述線路刻畫到導電箔 30％～90％的深度，這種工藝可保證導電箔不被完全刻穿，防止損害到基板，同時又可大幅度提高激光刻線的效率。

優選的，所述刻畫線路將一張完整的導電箔分成了60塊方形區域，每塊方形區域對應一片電池片，其上的線路將每個區域分成兩個部分，這兩個部分將其上的電池片正極與負極互相隔離開，相鄰兩個方形區域通過導電箔相互連接，使其上的電池片相互串聯，相鄰4個方形區域的線路在中心拐角處形成一個類似“X”形的接頭，“X”形接頭減少了額外線路的數量，同時減少了撕完線后，接頭位置處導電箔殘留的可能性(殘留會造成短路)。

優選的，所述刻畫線路包括3個起頭位置，整張導電箔只需三根線，減少了撕線的難度并且提高了撕線的速度。

優選的，所述基板為常見光伏背板，包括TPT、KPK、KPE或KPF；所述粘接層為具有粘結作用的膠膜或者膠水，包括EVA膠膜、PVB膜，其厚度為1 μm～500μm；所述導電箔層為金屬箔，包括銅箔、鋁箔、鋁鍍銅或鋁鍍銀，其厚度為10μm～200μm，所述導電背板的粘接力層壓前為0～10N/cm，使導電箔不會自動從基板上脫離又可以輕松地從基板上剝離，層壓后導電背板的粘接力＞ 10N/cm，以保證更好的封裝效果。

本實用新型還提出一種適合規模化量產的導電背板制備方法，當粘結層為膠膜時，包括兩種制備方案：

第一種方案包括如下步驟：

步驟1：導電背板復合：將膠膜覆到導電箔的下表面，得到初步復合物，再將初步復合物膠膜面朝向基板，通過熱壓的方式將其與基板復合，所述熱壓溫度 100±30℃，熱壓時間1～20s；

步驟2：激光刻線：將復合后的導電背板導電箔面朝上放置到激光加工平臺上，按照設計的線路對導電箔進行不刻穿的快速刻線，刻完之后，一張完整的導電箔就被分為了需保留部分和待剝離部分；

步驟3：線路剝離：待剝離導電箔從導電箔上撕掉；

步驟4：背面引出線位置開孔：將復合后的導電背板基板面朝上，用帶碗口形工裝的電烙鐵在導電背板上按壓，用鑷子鉗掉被燙下的基板和粘接層；

第二種方案包括如下步驟：

步驟1：導電背板初步復合：將膠膜覆到導電箔的下表面，得到初步復合物；

步驟2：激光刻線：將初步復合物導電箔面朝上放置到激光加工平臺上，按照設計的線路對導電箔進行不刻穿的快速刻線，刻完之后，一張完整的導電箔就被分為了需保留部分和待剝離部分；

步驟3：線路剝離：待剝離導電箔從導電箔上撕掉；

步驟4：二次復合和開孔：將初步復合物膠膜面朝向基板，通過熱壓的方式將其與基板復合，再將復合后的導電背板基板面朝上，用帶碗口形工裝的電烙鐵在導電背板上按壓，用鑷子鉗掉被燙下的基板和粘接層，所述熱壓溫度100± 30℃，熱壓時間1～20s。

所述制備方法當粘結層為膠水時，包括如下步驟：

步驟1：導電背板復合：將膠水涂覆到基板上，再將導電箔覆蓋到涂滿膠水的基板上，將三者粘連起來；

步驟2：激光刻線：將復合后的導電背板導電箔面朝上放置到激光加工平臺上，按照設計的線路對導電箔進行不刻穿的快速刻線，刻完之后，一張完整的導電箔就被分為了需保留部分和待剝離部分；

步驟3：線路剝離：待剝離導電箔從導電箔上撕掉；

步驟4：背面引出線位置開孔：將復合后的導電背板基板面朝上，用帶碗口形工裝的電烙鐵在導電背板上按壓，用鑷子鉗掉被燙下的基板和粘接層。

優選的，所述步驟2進行激光刻線的具體方法為：所述線路通過激光設備刻畫到導電箔30％～90％的深度。

優選的，所述步驟2的刻畫線路將一張完整的導電箔分成了60塊方形區域，每塊方形區域對應一片電池片，其上的線路將每個區域分成兩個部分，這兩個部分將其上的電池片正極與負極互相隔離開，相鄰兩個方形區域通過導電箔相互連接，使其上的電池片相互串聯，相鄰4個方形區域的線路在中心拐角處形成一個類似“X”形的接頭，“X”形接頭減少了額外線路的數量，同時減少了撕完線后，接頭位置處導電箔殘留的可能性(殘留會造成短路)。

優選的，所述步驟2的刻畫線路包括3個起頭位置，整張導電箔只需三根線，減少了撕線的難度并且提高了撕線的速度。

優選的，所述步驟3進行線路剝離的具體方法為：首先將待剝離導電箔從起頭位置處挑起，沿著線路快速向上提拉，使線路處的導電箔與粘接層分離，然后將刻線邊緣與導電箔外沿之間的導電箔剝離。

優選的，所述步驟4進行引出線位置開孔的具體方法為：所述電烙鐵的碗口直徑為5～15mm，溫度設置為150～250℃，待溫度穩定后，在開孔位置處輕輕按壓2～10s即可。

本實用新型采用上述技術方案，具有以下有益效果：

(1)本實用新型所采用的導電背板結構簡單且材料選擇面廣泛，所選用的加工方式簡單，導電背板常見的線路加工方法有機械刮削、機械沖壓、激光、化學腐蝕等方法，化學腐蝕方法較復雜同時會有化學液處理問題，機械加工方式對加工幅面均勻性方面的設備要求較高，同時生產過程中容易對基板產生機械損傷，激光方式的常規加工過程通常是將一定寬度內的銅箔直接打掉，常規加工中主要存在三個問題：一是加工損傷，這種加工方式容易損傷基底材料；二是加工速度慢；三是容易有銅線、銅屑等殘留造成組件短路，本方法中選用的是激光加工的方法，加工過程采用了快速多次劃線的方式，既提高了均勻性、加工過程無損傷，同時又無需完全刻穿銅箔，提高了生產效率。

(2)本實用新型的導電箔線路加工方式大大地提供了激光設備的利用效率，使造價高昂的激光設備得到了充分的利用，這種加工方式的優點表現在加工速度的提升和成本的控制上，導電背板大規模快速制備即可降低每塊導電背板的生產成本，導電背板的量產和成本下降使得MWT組件的量產成為可能，同時使MWT 組件的成本優勢更加明顯。

附圖說明

圖1為導電背板結構示意圖；

圖2為導電箔正面激光刻線線路圖；

圖3為線路局部放大圖；

圖4為導電背板背面開孔位置圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡明本實用新型，應理解這些實施例僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍，在閱讀了本實用新型之后，本領域技術人員對本實用新型的各種等價形式的修改均落于本申請所附權利要求所限定的范圍。

如圖1所示的適合規模化量產的導電背板，包括基板1、粘接層2、導電箔3，導電箔3通過粘接層2粘附在背板1上，形成自上而下為導電層-粘接層-基板的復合式結構，所述導電箔3上刻畫有線路4，所述線路4刻畫到導電箔3 30％～90％的深度，這種工藝可保證導電箔3不被完全刻穿，防止損害到基板1，同時又可大幅度提高激光刻線的效率。所采用的導電背板結構簡單，主要由基板、粘接層、導電箔層組成，且材料選擇面廣泛，三層材料選材上均可以選用行業最成熟的產品，如基板1選用市場上常規的光伏背板(如TPT、KPK、KPE、KPF 等背板材料)，粘接層2選用光伏行業內常規的封裝材料(如EVA膠膜、PVB 膜等)或者膠水，導電箔3層選用銅箔、鋁箔、鋁鍍銅、鋁鍍銀等金屬箔。所述粘接層2的厚度控制在1μm～500μm，所述導電箔3的厚度控制在10μm～200 μm之間。

另外除了滿足基本的環境老化實驗要求，本實用新型粘接層的一個重要工藝技術特點是組件層壓工藝前的粘接力較弱(0～10N/cm)以便于導電背板中銅箔線路的加工，層壓后的粘接力變強(＞10N/cm)以保證更好的封裝效果。

實施例1

本實施例提出一種適合規模化量產的導電背板制備方法，適用于粘結層為膠水的情況，包括如下步驟：

步驟1：導電背板復合：將基板1與導電箔3層復合粘接在一起，具體的：首先將如膠水涂覆到基板1的表面；然后將導電箔3(如銅箔)覆到上面，待粘接層膠水干了之后，導電背板便復合好了；

步驟2：激光刻線：將復合后的導電背板導電箔3面朝上放置到激光加工平臺上，按照設計的線路對導電箔3進行不刻穿的快速刻線，刻完之后，一張完整的導電箔3就被分為了需保留部分和待剝離部分，具體的：采用波長1064nm，功率100w，振鏡速度2000～4000mm/s的激光設備進行線路刻畫，刻畫到導電箔 3 30％～90％的深度。具體刻畫線路如圖2所示，刻畫線路將一張完整的導電箔3 分成了60塊方形區域，每個區域上擺放一塊電池片，此處將一塊方形區域稱為一個幅面。由于背接觸電池的正負電極點均位于電池片的背面(即與導電背板接觸的一面)，因此一塊電池放置于導電背板的導電箔3上的時候，需要將其正極與負極互相隔離開，防止電池片短路，如圖3所示，每個幅面上的線路將該幅面的導電箔3分成了兩個區域，電池片擺放在上面的時候，正負電極恰好位于線路兩邊不同的導電箔3上，達到了隔離正負電極點的目的，而幅面1的上側與幅面 2的下側是相互連接的，這樣幅面1上電池片的正極(負極)正好與幅面2上電池片的負極(正極)相連，起到了串聯電池片的作用。另外，幅面1的線路拐角與幅面3的線路拐角相互接觸形成一個類似“X”形的接頭(圖中接頭位置1)，事實上幅面1和幅面3的線路為同一條線路，這樣的“X”形的接頭設計可以大大減少額外線路的數量，同時極大地減少了撕完線后，接頭位置處導電箔3殘留的可能性(殘留會造成短路)。此外，本方案設計的線路有3個起頭位置，主體部分只需一根線(即圖2中起頭位置1開始的那根線)就可將導電箔3劃分開，整張導電箔3只需三根線(另外兩根分別為起頭位置2和起頭位置3開始的那根線)，這樣的線路設計大大減少了撕線的難度并且提高了撕線的速度。

步驟3：線路剝離：待剝離導電箔從導電箔3上撕掉，具體的：首先將待剝離導電箔3從起頭位置處挑起，沿著線路快速向上提拉，使線路處的導電箔3 與粘接層2分離，然后將刻線邊緣與導電箔3外沿之間的導電箔剝離。

步驟4：背面引出線位置開孔：將復合后的導電背板基板1面朝上，用帶碗口形工裝的電烙鐵在導電背板上按壓，用鑷子鉗掉被燙下的基板1和粘接層2，開口位置如圖4所示，具體的：進行引出線位置開孔的具體方法為：所述電烙鐵的碗口直徑為5～15mm，溫度設置為150～250℃，待溫度穩定后，在開孔位置處輕輕按壓2～10s即可。

實施例2：

本實施例提出一種適合規模化量產的導電背板制備方法，適用于粘接層為膠膜的情況，包括如下步驟：

步驟1：粘結層與導電箔初步復合：采用流延法將膠膜(如EVA)覆到導電箔3(如銅箔)的下表面，復合強度不會過大，導電箔3不會自動從EVA上脫離，又可以輕松地從EVA上剝離。

步驟2：激光刻線：將初步復合物的導電箔3面朝上放置到激光加工平臺上，按照設計的線路對導電箔3進行不刻穿的快速刻線，刻完之后，一張完整的導電箔3就被分為了需保留部分和待剝離部分，具體的：采用波長1064nm，功率100w，振鏡速度2000～4000mm/s的激光設備進行線路刻畫，刻畫到導電箔3 30％～90％的深度。具體刻畫線路如圖2所示，刻畫線路將一張完整的導電箔3分成了60 塊方形區域，每個區域上擺放一塊電池片，此處將一塊方形區域稱為一個幅面。由于背接觸電池的正負電極點均位于電池片的背面(即與導電背板接觸的一面)，因此一塊電池放置于導電背板的導電箔3上的時候，需要將其正極與負極互相隔離開，防止電池片短路，如圖3所示，每個幅面上的線路將該幅面的導電箔3 分成了兩個區域，電池片擺放在上面的時候，正負電極恰好位于線路兩邊不同的導電箔3上，達到了隔離正負電極點的目的，而幅面1的上側與幅面2的下側是相互連接的，這樣幅面1上電池片的正極(負極)正好與幅面2上電池片的負極 (正極)相連，起到了串聯電池片的作用。另外，幅面1的線路拐角與幅面3 的線路拐角相互接觸形成一個類似“X”形的接頭(圖中接頭位置1)，事實上幅面1和幅面3的線路為同一條線路，這樣的“X”形的接頭設計可以大大減少額外線路的數量，同時極大地減少了撕完線后，接頭位置處導電箔3殘留的可能性 (殘留會造成短路)。此外，本方案設計的線路有3個起頭位置，主體部分只需一根線(即圖2中起頭位置1開始的那根線)就可將導電箔3劃分開，整張導電箔3只需三根線(另外兩根分別為起頭位置2和起頭位置3開始的那根線)，這樣的線路設計大大減少了撕線的難度并且提高了撕線的速度。

步驟3：線路剝離：待剝離導電箔從導電箔3上撕掉，具體的：首先將待剝離導電箔3從起頭位置處挑起，沿著線路快速向上提拉，使線路處的導電箔3 與EVA分離，然后將刻線邊緣與導電箔3外沿之間的導電箔剝離。

步驟4：開孔與最終復合：首先將初步復合物的EVA面朝下，用熱壓的方式將其與基板1最終復合，所述熱壓溫度100±30℃，熱壓時間1～20s；復合后再將基板1一面朝上，用帶碗口形工裝的電烙鐵在基板上按壓，用鑷子鉗掉被燙下的基板和EVA，開口位置如圖4所示，具體的，開孔的具體方法為：所述電烙鐵的碗口直徑為5～15mm，溫度設置為150～250℃，待溫度穩定后，在開孔位置處輕輕按壓2～10s即可。

實施例3：

本實施例提出另外一種適合規模化量產的導電背板制備方法，適用于粘接層為膠膜的情況，包括如下步驟：

步驟1：導電背板復合：采用流延法將膠膜(如EVA)覆到導電箔3(如銅箔)的下表面，得到初步復合物，再將初步復合物EVA面朝向基板1，通過熱壓的方式將其與基板1復合，所述熱壓溫度100±30℃，熱壓時間1～20s。

步驟2：激光刻線：將復合后的導電背板導電箔3面朝上放置到激光加工平臺上，按照設計的線路對導電箔3進行不刻穿的快速刻線，刻完之后，一張完整的導電箔3就被分為了需保留部分和待剝離部分，具體的：采用波長1064nm，功率100w，振鏡速度2000～4000mm/s的激光設備進行線路刻畫，刻畫到導電箔 3 30％～90％的深度。具體刻畫線路如圖2所示，刻畫線路將一張完整的導電箔3 分成了60塊方形區域，每個區域上擺放一塊電池片，此處將一塊方形區域稱為一個幅面。由于背接觸電池的正負電極點均位于電池片的背面(即與導電背板接觸的一面)，因此一塊電池放置于導電背板的導電箔3上的時候，需要將其正極與負極互相隔離開，防止電池片短路，如圖3所示，每個幅面上的線路將該幅面的導電箔3分成了兩個區域，電池片擺放在上面的時候，正負電極恰好位于線路兩邊不同的導電箔3上，達到了隔離正負電極點的目的，而幅面1的上側與幅面 2的下側是相互連接的，這樣幅面1上電池片的正極(負極)正好與幅面2上電池片的負極(正極)相連，起到了串聯電池片的作用。另外，幅面1的線路拐角與幅面3的線路拐角相互接觸形成一個類似“X”形的接頭(圖中接頭位置1)，事實上幅面1和幅面3的線路為同一條線路，這樣的“X”形的接頭設計可以大大減少額外線路的數量，同時極大地減少了撕完線后，接頭位置處導電箔3殘留的可能性(殘留會造成短路)。此外，本方案設計的線路有3個起頭位置，主體部分只需一根線(即圖2中起頭位置1開始的那根線)就可將導電箔3劃分開，整張導電箔3只需三根線(另外兩根分別為起頭位置2和起頭位置3開始的那根線)，這樣的線路設計大大減少了撕線的難度并且提高了撕線的速度。

步驟3：線路剝離：待剝離導電箔從導電箔3上撕掉，具體的：首先將待剝離導電箔3從起頭位置處挑起，沿著線路快速向上提拉，使線路處的導電箔3 與EVA分離，然后將刻線邊緣與導電箔3外沿之間的導電箔剝離。

步驟4：將復合后的導電背板基板1面朝上，用帶碗口形工裝的電烙鐵在導電背板上按壓，用鑷子鉗掉被燙下的基板1和粘接層2，如圖4所示，具體的：進行引出線位置開孔的具體方法為：所述電烙鐵的碗口直徑為5～15mm，溫度設置為150～250℃，待溫度穩定后，在開孔位置處輕輕按壓2～10s即可。

本實用新型導電箔通過粘接層粘附在基板上形成從上而下為導電層-粘接層-基板的復合式結構，再通過激光刻線的方式對導電箔進行線路加工。本技術方案的激光刻線與一般的激光刻線方式的最大不同在于，本方案既不將線路處的導電箔完全打掉也不將導電箔刻穿，而是僅僅將導電箔刻到30％～90％的深度，再結合特殊的線路設計，后期通過人工或其他的方式快速將導電箔線路上的部分撕除。通過激光結合人工或者其他剝離器械的方式可以大大提高激光設備的利用效率，避免了激光設備成為導電背板快速制備的限制，又因為激光加工設備價格高昂，所以這種線路加工方式可以大大降低每塊導電背板的加工成本。