[发明专利]光伏背板的激光图案化

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年2月3日提交的美国临时专利申请号61/594,621的权益，将其通过引用以其全文并入本文。

领域

本主题涉及从铜或铝层压箔生产导电图案的方法和过程。更具体来说，本主题涉及用于背接触式光伏模块的背板组件以及利用激光图案化制造这种组件的方法。此外，本主题涉及具有导电图案的板组件以及用于生产这种板组件的方法，这些组件可以在制造复杂形成的电路、天线、电池以及其他利用金属导体的专门应用中使用。

背景

一种新型的光伏(PV)模块包括电连接到导电背板或构件上的各种硅晶片。不像传统的设计，这种类型的光伏电池使用激光钻的通孔，这些通孔将前表面载体集电结与背板表面上的电极栅连接。因此，背接触式硅电池只使用在背板表面上共平面的触点(如在美国专利5,468,652和5,951,786中描述的，两者均被授予Gee)并且避免了制造从正面到背面引线连接的困难。这种共平面连接允许在光伏模块中所有的电池在单一步骤中电连接。这些电池的连接被称为单片式模块装配(MMA)。

在背板上形成功能电路的电路和电极可以由任何导电元件制成，其中铜和铝由于其相对高的电导率、低成本、和可得性是优选的材料。

为了在背板上产生电路，常规的工业过程典型地从箔层压板(laminate)开始，其中导电金属箔层压有载体。然后该导电箔通过使用化学蚀刻而图案化。化学蚀刻可能是一种繁琐的过程，这在美国和许多其他国家变得越来越少用。用于进行这些过程的设施现在主要位于亚洲。

激光图案化是近年来考虑的。然而，保护金属箔下面的载体片免受激光的损害是一个强大的技术挑战。因此，对以下利用激光图案化的方法存在一种需要，这种方法着手解决前述的目的并且提供了一种可以在任何地方实施的经济可行且环境友好的方法。

概述

本发明的方法、组件和装置解决了与之前已知的系统和方法相关的困难和缺点。

在一个方面，提供了一种使用激光器形成柔性电路的方法。方法包括提供金属箔层压板，其中金属箔被层压在载体上。方法还包括使用激光器将金属箔图案化以形成电路而不损害载体。

在另一个方面，提供了另一种使用激光器形成柔性电路的方法。方法包括提供金属箔层压板，其中金属箔被层压在载体上。方法还包括选择激光器以及一组操作参数，使得图案化过程不会引起对载体的损害。方法还包括使用所选择的激光器将该属箔图案化，以产生适合于形成具有最小切口宽度的电路的图案。

在仍然另外的方面，提供了通过所述方法形成的光伏导电背板。

而且，在又另一个方面，提供了包括通过所述方法形成的背板的光伏模块。

在仍另一个方面，提供了一种系统，该系统被配置用于使用激光器从金属箔形成柔性电路。系统包括激光源以及一金属箔层压板卷。金属箔层压板包括布置在载体上的金属箔。激光源被配置为在一组操作参数下运行，包括光束尺寸、光束形状、光束强度曲线(profile)、波长、功率、脉冲能量、频率、速度以及其组合，使得电路以至少400mm/s并且优选大于1.2m/s并且更优选2m/s的速度形成并且载体贯穿形成电路过程保持完整。

如将认识到的，本主题能够具有其他不同的实施方式并且其若干细节能够在各个方面进行改变，其均不背离本主题。因此，附图和说明书应认为是说明性的而不是限制性的。

附图简要说明

通过参照以下本主题的当前优选示例性实施方式的更详细说明结合附图，本主题的这些以及其他目的和优点将变得更完全明白和理解，在附图中：

图1A是箔层压板在图案化之前的平面示意图。

图1B是单模块电路的图案化的箔层压板的平面示意图。

图1C是多模块电路的图案化的箔层压板的平面示意图。

图2是根据本主题的优选实施方式片材组件的示意截面图。

图3示意地描绘用于制造根据本主题的片材组件的优选实施方式方法。

图4示意地描绘用于制造根据本主题的片材组件的另一种优选实施方式方法。

图5图解激光束与塑料材料的相互作用。

图6图解在波长光谱下PET膜的吸光度。

图7呈现在膜的背面具有氟化涂层的PET膜的反射度。

图8是图解不同金属的反射率的图。

图9A是方形顶帽和高斯光束斑的照片。

图9B是在两个方向上具有强度的方形顶帽曲线的图。