[发明专利]太阳能电池集流条与太阳能电池主栅的连接以及由此制得的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及粘合剂用于连接太阳能电池集流条(tab)到太阳能电池主栅(busbar)的用途，使粘合剂在定向排列步骤中导电，并涉及由此制得的太阳能电池。

背景技术

太阳能电池的表面电极、太阳能电池集流条之间的互连经常通过焊接形成，但是越来越要求用替代方法取代它。这一趋势是由于技术和经济因素及环境因素的驱动。

焊接法有以下问题。首先，焊接要求用诸如铅的重金属，而重金属有毒性并且在处理电池时要求昂贵的手段。其次，为了降低材料成本，有减小太阳能电池厚度的趋势。然而，更薄的层受焊接引起的裂纹的困扰。第三，焊接可能引起连接材料的氧化。

克服焊接的缺点有两种可能的新方法。超声波焊接是一种选择，其中局部声振动可产生无铅的固体焊接，另一种选择是使用导电粘合剂。

焊接过程中在高温下施用焊剂。当表面冷却时固化的焊剂会造成横跨表面的应力。这对太阳能电池会有有害的影响，因为残余应力会促进表面破裂和翘曲。当生产的太阳能电池越来越薄以减少材料用量和降低成本时，这日益成为问题。因此，导电粘合剂是代替目前使用的焊剂的特别令人感兴趣的技术。

在文献WO 2008026356中描述了太阳能电池电极和线元件之间通过导电粘合薄膜的电连接，所述导电粘合薄膜包括至少9％的橡胶，并且含有直径为薄膜厚度1.33～0.06％的导电颗粒，且导电颗粒的体积为总体积的1.7～15.6体积％，优选2～12或3～8体积％，以产生能克服电极表面粗糙度影响的含联结导电颗粒的粘合层。

提出了用于太阳能电池板生产的导电粘合剂包括相对较高比例(fraction)的诸如银的导电颗粒(＞1.7体积％)，以保证所得薄膜的导电率。这造成了问题，因为高量的导电颗粒削弱了粘合剂的机械性能，并且增加了材料成本。

已知的导电粘合剂为导电填料(例如银或碳)与聚合物基体的各向同性的混合物。因此，为了形成宏观尺寸的导电路径，导电颗粒的装填量必须高到足以使颗粒能互相接触而形成这些路径。反映这一导电机理的颗粒填充就是所知的渗滤(percolation)模型。能发生渗滤的最低颗粒比例表示为渗滤阈值。对于各种球形或主要为三维的颗粒，阈值理论上为1～17体积％，但在实践中，下限通常不足以保证导电性。

上述的一个例外是改性CNT，其渗滤阈值可以低至0.1体积％，原因在于其高度各向异性的棒状形状使其极大地偏离了三维的颗粒。然而，这类CNT的缺点是它们难以以工业规模生产。

在Schwarz等的Polymer 43，3079，2002“Alternating electric field induced agglomeration of carbon black filled resins”中，观察到在浸入树脂的铜电极之间施加400V/cm的场时，低于零场渗滤阈值的炭黑(CB)填充树脂如何可以形成CB网络。

US 20090038832描述了由分散在可固化聚合物基体中的碳纳米管形成具有所要求电阻的电路径的方法。电极布置成与分散体接触，以介电泳信号形式的电能在8V、1MHz下施加到电极间隙，并且监测电阻，直到达到所要求的电阻。燃烧掉可能是碳纳米管混合物一部分的金属纳米管，再在沉积后施加电流，可以实现纯的半导电连接。固化聚合物基体，以固定装置。

该说明仅限于碳纳米管，并且使用于处理微电子和电路板中的问题。微电子电路板中的电极-电极接触是点状的或者几乎是点状的，因此仅能在CNT连接中覆盖小的体积和低电流的通道。碳纳米管难以以工业规模生产并且昂贵，所以涉及大体积的应用目前并不现实。此外，CNT难以和聚合物混合而形成高质量的分散体。

发明内容

太阳能电池通常具有表面电极、集流条，其印刷在至少一个或多个单晶、多晶或无定形材料的基底上。太阳能电池主栅应该连接到在太阳能电池之间连接用集流条。导电粘合剂层可以用于所述连接。

太阳电池模件中的太阳能电池集流条和主栅之间的互连覆盖大的面积。用于互连的粘合剂必须实现太阳能电池集流条和主栅之间好的机械结合和导电性。如果粘合剂能由工业规模可得到的常规材料制得，那将是一个优点。

本发明涉及由包括低浓度导电颗粒的粘合剂形成的太阳能电池集流条和主栅之间的互连。导电颗粒可以是不熔的颗粒，如碳颗粒、金属颗粒或金属氧化物颗粒。当粘合剂位于太阳能电池集流条和主栅之间时，通过在粘合剂上施加电场，可使粘合剂导电。然后使粘合剂稳定。