CN100361318C - 一种太阳能电池天窗及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明创造公开了一种太阳能电池天窗及其制造方法，属于太阳能光伏技术领域。本发明目的是采用弧面层压工艺，制造出带弧面的太阳能汽车天窗。将排列在汽车天窗玻璃1弧面上串联/并联连接的太阳能电池3，形成一体化弧面结构，且具有发电功能。可规模化生产，明显改善了太阳电池天窗的外观，克服了大幅弧面层压出现的起皱现象。

Description

一种太阳能电池天窗及其制造方法

技术领域

本发明创造公开了一种用于汽车的太阳能电池天窗及其制造方法，属于太阳能光伏技术领域。

背景技术

目前，市场上出现了车用太阳能电池产品，作为可再生能源光伏发电的各种应用产品，如太阳能电池汽车降温器、太阳能汽车充电器等。其主要特点是直接把平板式的太阳能电池板安装在车顶的受光面上，形成一个光伏装置而已，不是根据符合车型外体的形状来实现相应的功能进行加工。所以一个共同的不足之处，需要改变汽车的原有结构、安装不方便、太阳能电池面积受限制，效果不理想，从而造成汽车在结构、美观等方面的不良影响。

中国专利，专利号ZL03278117.2，一种太阳电池天窗，公开了汽车用太阳电池天窗，构成较为简单，但没有更多揭露太阳电池天窗的技术细节。按照已公开的技术方案，难以达到产品化程度和实际应用的效果。

发明内容

为了克服以上现有太阳能汽车天窗功能单一，结构简单等现有技术的不足，本发明的目的之一，以现有汽车天窗玻璃为衬底，太阳能电池与衬底具有相同弧面，结构一体化的光伏产品。

本发明的另一个目的，采用弧面层压工艺和专用模块，加工太阳能电池与汽车天窗玻璃具有同样的弧面，制造出具有发电功能的汽车天窗。

按照本发明提出的设计方案，可以克服以上所说现有技术存在的不足，其特征在于以汽车天窗玻璃1为衬底，其上承托与汽车天窗玻璃1弧面相为互补的太阳能电池3；且层压成一体化结构的光伏组件，一种带曲线弧面状的太阳能电池天窗。汽车天窗玻璃1衬底上承托的太阳能电池3可以是块状太阳能电池或薄膜太阳能电池。由导电带将排列的太阳能电池3串联或并联连接，相应的电极覆盖层7的网格状连接部7A恰好覆盖电极连接部3 A。电极覆盖材料被分割成小面积电极覆盖层7。引出电极5分别通过介于太阳能电池3与背封材料层4之间的粘接层2及背封材料层4上引出。引出电极5输出的电压或电流可以驱动相应的负载。

按照本发明的制造方法，其特征在于通过在以汽车天窗玻璃1为衬底的弧面上通过一种模块化设计的弧面层压设备，将排列在汽车天窗玻璃1弧面上的串联或并联连接的太阳能电池3，用层压法形成光伏组件一体化的弧面结构，且具有光伏发电功能。

按照本发明的制造方法，其特征还包括以下步骤：

步骤一、太阳能电池用导电带通过串联或并联的方式进行连接，可以驱动相应负载；

步骤二、将电极覆盖材料按照太阳能电池排列，裁剪成相应的网格状，覆盖电极焊接部分；

步骤三、设定工艺曲线；

步骤四、将待压的半成品放置在弧面层压设备中，采用导热性好、有一定强度的金属模块进行层压成产品。

所说的制造方法还包括，将汽车天窗玻璃1、粘接层2、电极覆盖层7、太阳能电池3、粘接层2、背封材料层4按顺序进行弧面层压封装，其后在周边装上封边材料6，并引出电极5。弧面层压法的工艺曲线设定，其参数包括：真空室压力、压层压力、层压温度、层压时间、固化温度和固化时间。所用的弧面层压设备的模块，是一个六面体，其中至少有一个面被加工成与汽车天窗玻璃1的弧形面相吻合的曲面。

汽车天窗玻璃1可以采用钢化型透明玻璃；太阳能电池3可以采用非晶硅或多晶硅或单晶硅等太阳能电池；采用模块化层压设备：

真空室压力：40Pa至100Pa；

层压压力：0.5至1个标准大气压；

层压温度：100℃至150℃；

层压时间：4分钟至6分钟；

固化温度：130℃至150℃；

固化时间：12-18分钟；

输出电压/电流：12V/3A。

本发明所产生的积极效果，突出贡献在于，通过利用现有汽车天窗玻璃为衬底，通过特殊的曲面层压技术，形成一体化结构，具备了新的功能。光伏组件和汽车天窗玻璃一体化的深度加工，很好地解决了太阳能光伏产品在汽车等领域的推广和广泛应用。可规模化生产、安装方便、太阳能电池有效面积增大、美观。

进一步展开，本发明太阳能电池天窗由汽车天窗玻璃、太阳能电池、背封材料、中间粘接材料、引出电极、电极覆盖材料及封边材料等几部分组成。

具有以下特点：

对目前汽车天窗玻璃进行深度加工，可选择一种无色透明的汽车天窗，其形状是适合汽车外形的弧面无色透明天窗。每一款汽车弧面无色透明天窗的形状都可能不同。

所选用的太阳电池最好选用高转换效率太阳能电池，其材料可以是晶体硅、非晶硅或其他具有光伏效应的材料，其形状可以是块状太阳能电池也可以是薄膜太阳能电池。背封层材料具有防腐、防潮、能有效保护太阳能电池的特性，一般为聚氟乙烯复合膜。粘接材料具有较好透光性和耐候性，如抗紫外线、膨胀系数与太阳电池接近等，一般常用的是EVA。封边层材料具有较好的耐候性、不易老化、防水、防腐等特性，一般为橡胶。引出电极是导电性好、可焊性好、膨胀系数与太阳能电池接近、具有一定的柔韧性和强度，一般采用镀锡铜带。

电极覆盖层，具有较好的耐候性、膨胀系统与太阳能电池接近、其颜色与太阳能电池接近或不同以达到较好的外观视觉效果，在使用时会根据太阳能电池的排列情况裁剪成相应的网格状。

通过弧面层压法生产的太阳能电池天窗，具体做法是将太阳能电池用镀锡铜带通过串联或并联的方式进行焊接，可以驱动相应负载，如汽车空调鼓风机、汽车蓄电池等，所需的输出电压/电流(如12V/3A)。将电极覆盖材料按照太阳能电池排列，裁剪成相应的网格状，网格连接部7A刚好可以将太阳能电池3的电极焊接部3A覆盖住，同时选用的电极覆盖材料7、背封材料4的颜色与太阳能电池3的颜色接近，从而达到改善及美化太阳能汽车天窗外观的目的。将汽车天窗玻璃1、粘接材料2、太阳能电池3、背封材料4、电极覆盖材料7按照1、2、7、3、2、4的顺序进行弧面层压封装，引出电极5穿过介于太阳能电池3与背封材料4之间的粘接材料2及背封材料4在合适的位置引出，以便电力的输出。弧面层压完成后再在天窗四周装上封边材料6，形成太阳能电池天窗。

上述弧面层压过程中，需根据所选用的材料特性进行层压参数设定，具体层压参数有：真空室压力、层压压力、层压温度、层压时间、固化温度、固化时间等。

上述弧面层压过程中，电极覆盖材料被分割成了一些小面积，其目的为防止弧面层压过程中出现的起皱现象，小面积的电极覆盖层，克服了大幅弧面层压出现的起皱现象。同时改善了太阳能电池天窗的外观。

附图说明

图1、是本发明的结构示意图。

图2、是本发明的结构剖视图。

图3、是本发明的模块示意图。

图4、是本发明的层压设备简图。

见图1、图2，汽车天窗玻璃1、粘接材料层2、电极覆盖材料7及网格连接部7A，太阳能电池3、背封材料4。按照1、2、7、3、2、4的顺序进行弧面层压封装，引出电极5穿过介于太阳能电池3与背封材料4之间的粘接材料2及背封材料4在合适的位置引出，以便电力输出。弧面层压完成后再在天窗四周装上封边材料6，形成太阳能电池天窗。

见图3和图4是本发明的模块和层压设备示意图。如图4所示为弧面层压设备简图，它由真空抽气部分8、层压部分9、专用模块10、控制部分11等几个部分组成，其中真空抽气部分8、层压部分9、控制部分11是公知技术，而专用模块10则按设计方案来制作。12是待层压的太阳能汽车天窗半成品，13表示专用模块的内部加热器。见图4，是采用模块化设计的一种多用途的层压设备，其中的模块是一个用导热性好、有一定强度的金属制成，它的一面加工成能与汽车天窗的凸弧面很好吻合的曲面(一般为凹弧面)，同时能够方便地在层压设备中进行安装拆卸。该模块是一个准六面体，其中一面加工成凹弧面，可与汽车天窗玻璃(或其他材料)的凸弧面很好地配合；具有导热性好、易加工，具有一定的强度，一般采用纯铜制作。其内部可以安装加热器，以提高加热速度及加热均匀性，易于安装与拆卸，不影响层压设备的原有功能。该模块安装到一般的层压设备中，也可以实现弧面层压；模块被拆除后，无须对层压设备进行额外的处理，不影响设备性能。本发明主要工艺是弧面层压技术，很好的解决了层压过程中，天窗玻璃的破碎问题和大接触面加热均匀及产品外观整齐、美观等问题。

具体实施方式

适用车型：广州本田，i-VTEC系列

太阳能汽车天窗：

透明天窗玻璃：广本i-VTEC系列车所用相应规格(该系列车所用天窗玻璃规格相同)，具体为信义公司所提供的钢化型透明白玻璃，型号为DOT-563AS-2M-240、E000039、43R-0001529

太阳能电池：单晶硅太阳能电池，28单元串联，(4列*7行)

层压设备：

普通层压设备加装所示的模块。

层压参数：

真空室压力：50Pa

层压压力：0.7标准大气压

层压温度：110℃

层压时间：5分钟

固化温度：140℃

固化时间：15分钟

辅助材料：

1、粘接材料选用EVA；

2、背封材料选用黑色TPT；

3、电极覆盖材料选用黑色TPT，并按图2所描述裁剪成相应的网格状；

4、电极选用镀锡铜带；

输出参数(标准测试条件下测试，AM1.5、1000W/m²、25℃)：

Vmp：12.88V

Imp：2.21A

Wp：28.47W

按本方案制作的产品，可以作为一个整体安装于对应车型的天窗支架上，其输出的电能可以给汽车蓄电池进行补偿性充电，也可以给一些汽车电器供电。

Claims (12)

1、一种太阳能电池天窗包括：

汽车天窗玻璃(1)、太阳能电池(3)、背封材料层(4)、粘接层(2)、引出电极(5)、电极覆盖层(7)及封边材料(6)，其特征还包括以汽车天窗玻璃(1)为衬底，其上承托与天窗玻璃(1)弧面相为互补的太阳能电池(3)；

还包括：

由专用模块层压而成的具有一体化弧面结构的光伏组件。

2、根据权利要求1所述的一种太阳能电池天窗，其特征在于所说的光伏组件，是以汽车天窗玻璃(1)为衬底，承托的太阳能电池(3)可以是块状太阳能电池或薄膜太阳能电池。

3、根据权利要求1或2所述的一种太阳能电池天窗，其特征在于所说的光伏组件，是由导电带将排列的太阳能电池(3)串联或并联连接，相应的电极覆盖层(7)的网格状连接部(7A)覆盖电极连接部(3A)。

4、根据权利要求3所述的一种太阳能电池天窗，其特征在于所说的覆盖电极连接部(3A)的网格状连接部(7A)，是由电极覆盖材料分割而成的小面积电极覆盖层(7)。

5、根据权利要求1所述的一种太阳能电池天窗，其特征在于所说引出电极(5)分别在介于太阳能电池(3)与背封材料层(4)之间的粘接层(2)及背封材料层(4)引出。

6、根据权利要求5所述的一种太阳能电池天窗，其特征在于所说的引出电极(5)驱动相应的负载。

7、一种太阳能电池天窗的制造方法，将汽车天窗玻璃(1)、太阳能电池(3)、背封材料层(4)、粘接层(2)、引出电极(5)、电极覆盖层(7)及封边材料(6)按顺序进行层压封装，其特征在于通过在以汽车天窗玻璃(1)为衬底的弧面上通过一种模块化设计的弧面层压设备，将排列在汽车天窗玻璃(1)弧面上的串联或并联连接的太阳能电池(3)，用层压法实现光伏组件一体化的弧面结构，且具有光伏发电功能。

8、根据权利要求7所述的一种太阳能电池天窗的制造方法，其特征实现的方法还包括以下步骤：

步骤一、太阳能电池用导电带通过串联或并联的方式进行焊接，可驱动相应负载；

步骤二、将电极覆盖材料按照太阳能电池排列，裁剪成相应的网格状，覆盖电极连接部分；

步骤三、设定工艺曲线；

步骤四、将待压的半成品放置在弧面层压设备中，采用金属模块进行层压成产品。

9、根据权利要求8所述的一种太阳能电池天窗的制造方法，其特征所说的方法还包括，将汽车天窗玻璃(1)、粘接层(2)、电极覆盖层(7)、太阳能电池(3)、粘接层(2)、背封材料层(4)按顺序进行弧面层压封装，其后在周边装上封边材料(6)，且装上引出电极(5)。

10、根据权利要求7或8所述的一种太阳能电池天窗的制造方法，其特征在于所说的弧面层压法的工艺曲线设定  参数包括真空室压力、压层压力、层压温度、层压时间、固化温度和固化时间。

11、根据权利要求7所述的一种太阳能电池天窗的制造方法，其特征在于所说的弧面层压设备的模块，是一个六面体，其中至少有一个面加工成与汽车天窗玻璃(1)弧形面相吻合的曲面。

12、根据权利要求10所述的一种太阳能电池天窗的制造方法，其特征在于所说的汽车天窗玻璃(1)采用钢化型透明玻璃；太阳能电池(3)为非晶硅或多晶硅或单晶硅太阳能电池；采用模块化层压设备：

真空室压力：小于50Pa；

层压压力：0.5至1个标准大气压；

层压温度：100℃至150℃；

层压时间：4分钟至6分钟；

固化温度：130℃至150℃；

固化时间：12-18分钟；

输出电压/电流：12V/3A。

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