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CN108183140A - 一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极及其制作方法 - Google Patents

一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极及其制作方法，所述金属电极包括依次层叠设置的基材层、粘接层和电极层，所述基材层和粘接层的材质均为透光材料，且所述粘接层的材质为热塑性材料。基材层和粘接层均具有透光性，阳光可以直接透过基材层和粘接层到达电极层，粘接层具有反复的粘接性，在高温高压条件下可熔融，然后与太阳能电池的芯片紧密贴合在一起，连接强度高，所述金属电极可以制成卷状或者片状，适用于柔性薄膜太阳能电池。

Description

一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极及其制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极及其制作方法。
背景技术
传统的柔性薄膜太阳能电池的电极一般采用丝网印刷的方法将电子浆料印刷在基材上，由于电子浆料在生产过程中的稳定性和一致性较差，会导致印刷后的电极图形电阻较高、耐挠曲性一般以及耐环境性差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极及其制作方法，金属电极的电阻低且与太阳能电池的芯片的连接稳定性好。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，包括依次层叠设置的基材层、粘接层和电极层，所述基材层和粘接层的材质均为透光材料，且所述粘接层的材质为热塑性材料。
本发明采用的另一技术方案为：
一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极的制作方法，于具有透光性的基材层上设置具有透光性和热塑性的粘接层，于所述粘接层远离基材层的一侧面设置金属层，于所述金属层远离粘接层的一侧面设置感光层，对所述感光层依次进行曝光处理、显影处理和蚀刻处理，得到电极层，对所述电极层进行去膜处理，得到所述金属电极。
本发明的有益效果在于：基材层和粘接层均具有透光性，阳光可以直接透过基材层和粘接层到达安装在电极层上的太阳能芯片，粘接层具有反复的粘接性，在高温高压条件下可熔融，然后与太阳能电池的芯片紧密贴合在一起，连接强度高，所述金属电极可以制成卷状或者片状，适用于柔性薄膜太阳能电池；采用覆感光层然后进行曝光、显影和蚀刻的方法制作电极层，可以制作0.05mm以下的栅线图形，减少电极层在太阳能电池的芯片上的占用面积。
附图说明
图1为本发明实施例一的金属电极的剖视图；
图2为本发明实施例二的金属电极的剖视图；
图3为本发明实施例二的金属电极在应用时的结构示意图；
图4为本发明实施例三的金属电极的剖视图。
标号说明：
1、基材层；2、粘接层；3、电极层；4、银层；5、保护层；6、芯片；
7、衬底层；71、焊接区。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：基材层和粘接层的材质均为透光材料，且粘接层的材质为热塑性材料，具有反复的粘接性能，粘接强度高。
请参照图1至图3，一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，包括依次层叠设置的基材层、粘接层和电极层，所述基材层和粘接层的材质均为透光材料，且所述粘接层的材质为热塑性材料。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：基材层和粘接层均具有透光性，阳光可以直接透过基材层和粘接层到达安装在电极层上的太阳能芯片，粘接层具有反复的粘接性，在高温高压条件下可熔融，然后与太阳能电池的芯片紧密贴合在一起，连接强度高，所述金属电极可以为卷状或者片状，电极层的材质可以是金属铜或金属铝。
进一步的，所述电极层远离粘接层的一侧面还设有银层。
由上述描述可知，设置银层可以降低表面接触电阻，还可以改善与芯片的焊接性能。
进一步的，所述基材层远离粘接层的一侧面还设有保护层，所述保护层的材质为透光材料且为抗紫外老化材料。
由上述描述可知，保护层具有抗紫外线老化的性能，可以对基材层进行保护，延长金属电极的使用寿命。
进一步的，所述保护层的形状为锯齿形或波浪形。
由上述描述可知，锯齿形或波浪形的保护层可以增大与阳光的接触面积，提高阳光的透过率。
进一步的，所述基材层的材质为PET、PEN、PI或PEEK。
由上述描述可知，基材层可以为透明的塑料，可以根据实际需要选择基材层的材质。
进一步的，所述粘接层的材质为热塑性聚烯烃和热塑性聚氨酯中的至少一种。
进一步的，所述粘接层的材质为乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。
由上述描述可知，粘接层可以为任意一种或几种具有热塑性的树脂，例如热塑性聚烯烃(TPO)、热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中的一种或几种，商用上可以采用杜邦公司出品的拜牢系列粘合树脂或陶氏化学的ENLIGHTTM系列。
本发明采用的另一技术方案为：
一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极的制作方法，于具有透光性的基材层上设置具有透光性和热塑性的粘接层，于所述粘接层远离基材层的一侧面设置金属层，于所述金属层远离粘接层的一侧面设置感光层，对所述感光层依次进行曝光处理、显影处理和蚀刻处理，得到电极层，对所述电极层进行去膜处理，得到所述金属电极。
由上述描述可知，采用覆感光层然后进行曝光、显影和蚀刻的方法制作电极层，可以制作0.05mm以下的栅线图形，减少电极层在太阳能电池的芯片上的占用面积，并且制作得到的电极层的稳定性和均匀性好。
进一步的，采用电镀或化学镀的方法于所述电极层远离粘接层的一侧面上设置银层。
由上述描述可知，银层的厚度可以根据需要进行设置。
进一步的，于所述基材层远离粘接层的一侧面上设置具有透光性和抗紫外老化的保护层。
由上述描述可知，保护层具有抗紫外线老化的作用，可以对基材层进行保护，延长金属电极的使用寿命。
实施例一
请参照图1，本发明的实施例一为：
一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，具有电阻低且与太阳能芯片的连接稳定性好的优点。
如图1所示，所述金属电极包括依次层叠设置的基材层1、粘接层2和电极层3，所述基材层1和粘接层2的材质均为透光材料，所述基材层1和粘接层2在400-1100nm波长范围内的透光率大于80％，且所述粘接层2的材质为热塑性材料，粘接层2在高温高压条件下可以熔融，然后与太阳能电池的芯片6粘接在一起。优选的，所述基材层1的材质为PET、PEN、透明PI或透明PEEK。本实施例中，所述粘接层2的材质为热塑性聚烯烃(TPO)、热塑性聚氨酯(TPU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中的至少一种，粘接层2也可以采用杜邦拜牢(Bynel)粘合树脂或陶氏化学的ENLIGHTTM系列。所述电极层3的材质为金属铜或金属铝。
实施例二
请参照图2，本发明的实施例二为实施例一的进一步扩展，相同之处不再赘述，不同之处在于：所述电极层3远离粘接层2的一侧面还设有银层4，银层4可以采用电镀或化学镀的方式沉积在电极层3上，银层4的厚度可以根据需要进行设置。所述基材层1远离粘接层2的一侧面还设有保护层5，所述保护层5的材质为透光材料且为抗紫外老化材料，保护层5在400-1100nm波长范围内的透光率大于80％，优选所述保护层5的形状为锯齿形或波浪形，可以增大阳光的透过率，所述保护层5还具有防水的作用。
如图3所示，本实施例的金属电极应用于太阳能电池时，将银层4与太阳能电池的芯片6焊接在一起，并且在高温高压条件下使粘接层2熔融，然后与芯片6紧密贴合在一起，芯片6的数目可以根据需要进行设置，多个芯片6之间通过总线串接在一起(图中未示)，在芯片6远离银层4的一侧面设有衬底层7，衬底层7具有一定的柔性，衬底层7的材质可以为聚酰亚胺、聚酯和金属中的至少一种，当为金属衬底时，可以采用金属钛、钼、不锈钢、铜和铝等金属箔材料，采用金属衬底时，可以在衬底层7上预留焊接区71与电极线路焊接在一起实现电连接。
实施例三
请参照图4，本发明的实施例三为一种金属电极，在基材层1的两侧面均依次设置粘接层2、电极层3和银层4，当将所述金属电极应用于太阳能电池时，可以将柔性的衬底层换为玻璃材质的衬底层，可以实现从背面进光，但玻璃材质的衬底层会使整体结构失去柔性，即换成玻璃就只能叫薄膜太阳能电池，不能叫柔性薄膜太阳能电池，但目前市面上也有开发出可弯曲的柔性玻璃，也可以采用这种柔性玻璃替代衬底层，使整体结构具有柔性。
实施例四
本发明的实施例四为一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极的制作方法，包括如下步骤：于具有透光性的基材层上设置具有透光性和热塑性的粘接层，所述基材层的材质为PET、PEN、透明PI或透明PEEK，所述粘接层的材质为热塑性聚烯烃(TPO)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中的至少一种，粘接层也可以采用杜邦拜牢(Bynel)粘合树脂或陶氏化学的ENLIGHTTM系列。于所述粘接层远离基材层的一侧面设置金属层，金属层的材质为铜或铝。于所述金属层远离粘接层的一侧面设置感光层，感光层可以为感光油墨或者干膜，根据需要的电极图形对所述感光层依次进行曝光处理、显影处理和蚀刻处理，得到电极层，蚀刻处理时，药水可以采用三氯化铁、盐酸和双氧水。对所述时刻处理后的电极层进行去膜处理，得到所述金属电极，采用该方法可以制备出0.05mm以下的超细微电极栅线图形，减小对太阳能电池的芯片面积的占用。得到金属电极后还可以采用电镀或化学镀的方法于所述电极层远离粘接层的一侧面上设置银层，可以降低表面接触电阻，改善焊接性能，提高太阳能电池的转换率。蚀刻后裸露出来的粘接层可以在加温加压条件下与太阳能芯片紧密贴合在一起，具有反复的粘性。本实施例中，还于所述基材层远离粘接层的一侧面上设置具有透光性和抗紫外老化的保护层，保护层可以起到抗紫外和防水的作用，保护层的表面为锯齿形或波浪形。
在上述实施中，所述电极层也可以采用凹版印刷、凸版印刷和柔版印刷等方式来制备，印刷完之后可以直接蚀刻形成电极图形，但是相比以上实施例中采用的感光工艺，印刷工艺能制作出的电极图形的最小宽度大于感光工艺。
综上所述，本发明提供的一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极及其制作方法，所述金属电极的电阻低且与太阳能电池的芯片的连接稳定性好，可以根据需要制作出超细微电极栅线图形，制作过程简单，成本低。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，其特征在于，包括依次层叠设置的基材层、粘接层和电极层，所述基材层和粘接层的材质均为透光材料，且所述粘接层的材质为热塑性材料。
2.根据权利要求1所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，其特征在于，所述电极层远离粘接层的一侧面还设有银层。
3.根据权利要求1所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，其特征在于，所述基材层远离粘接层的一侧面还设有保护层，所述保护层的材质为透光材料且为抗紫外老化材料。
4.根据权利要求3所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，其特征在于，所述保护层的形状为锯齿形或波浪形。
5.根据权利要求1所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，其特征在于，所述基材层的材质为PET、PEN、PI或PEEK。
6.根据权利要求1所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，其特征在于，所述粘接层的材质为热塑性聚烯烃和热塑性聚氨酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极，其特征在于，所述粘接层的材质为乙烯-醋酸乙烯共聚物和聚乙烯醇缩丁醛中的至少一种。
8.一种用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极的制作方法，其特征在于，于具有透光性的基材层上设置具有透光性和热塑性的粘接层，于所述粘接层远离基材层的一侧面设置金属层，于所述金属层远离粘接层的一侧面设置感光层，对所述感光层依次进行曝光处理、显影处理和蚀刻处理，得到电极层，对所述电极层进行去膜处理，得到所述金属电极。
9.根据权利要求8所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极的制作方法，其特征在于，采用电镀或化学镀的方法于所述电极层远离粘接层的一侧面上设置银层。
10.根据权利要求8或9所述的用于柔性薄膜太阳能电池的金属电极的制作方法，其特征在于，于所述基材层远离粘接层的一侧面上设置具有透光性和抗紫外老化的保护层。
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