CN101162742A - 太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺 - Google Patents

太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺 Download PDF

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张立云
沈国全
孙大海
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潘翔云
王茂良
杨国浩
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Abstract

本发明提供一种内含太阳能电池片的可以发电的夹层幕墙玻璃的制作工艺。该太阳能光伏夹层幕墙玻璃的膜层结构依次为玻璃板、粘接层、太阳能电池、粘结层、玻璃板，其制作工艺是：清洗干燥玻璃板；合片；辊压/层压，或抽真空预压；固定在高压釜小车上；高压釜高温高压处理等；太阳能电池可以是一块晶体硅太阳能电池片，也可以是多块晶体硅太阳能电池的组合；该玻璃集玻璃、太阳能电池于一体，能够发电，可以单独作为幕墙玻璃使用，也可以与其他玻璃合成中空玻璃作为幕墙使用。

Description

太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺
技术领域
本发明涉及一种集玻璃、太阳能电池一体化的能够发电的夹层幕墙玻璃的制作工艺。
背景技术
现代建筑中大量使用幕墙玻璃，玻璃自身的保温、隔热、透光性能对建筑物能耗的影响很大。因此开发新型节能玻璃是建筑节能的要求，也是建筑幕墙玻璃的一个发展趋势。随着现代工业的发展，对能源的需求越来越大，开发新能源和可再生能源成为各国能源发展的重点。太阳能光伏发电就是一种可再生能源的应用，将太阳能光伏发电与建筑幕墙玻璃用有效的方式结合起来，就会产生一种既可利用再生能源，也能使建筑物节能的新型幕墙玻璃，目前还没有发现成熟的生产太阳能光伏夹层幕墙玻璃工艺。
发明内容
本发明的目的在于，是提供一种内含太阳能电池片的可以发电的夹层幕墙玻璃制作工艺，该玻璃可以单独作为幕墙玻璃使用，也可以与其他玻璃合成中空玻璃作为幕墙使用。
该太阳能光伏夹层幕墙玻璃的膜层结构依次为：玻璃板、粘接层、太阳能电池、粘结层、玻璃板：
所述粘接层是一种太阳能光伏电池专用胶片，其材料是PVB，或EVA，或SGP；是透明的或半透明的；是无色的或有色的，厚度不小于0.76mm。
所述太阳能电池包含正极、负极导线，是一块晶体硅太阳能电池片，或者由多块晶体硅太阳能电池片串接组合而成。
所述串接组合的太阳能电池，是在晶体硅片的正、负极焊接出线条和汇流条，将每个晶体硅片的出线条和汇流条依次连接起来焊接在一起。
本发明的太阳能光伏夹层幕墙玻璃的制作工艺步骤是：
(1)粘结层材料检测含水率；
(2)铺展；
(3)上片，除膜；
(4)清洗干燥；
(5)合片；
(6)辊压/层压，或抽真空预压；
(7)固定在高压釜小车上；
(8)高压釜高温高压处理；
(9)卸片；
(10)检验、包装。
玻璃的清洗干燥，清洗机应确保不会损伤膜层，并保证玻璃的表面清洗干净。最后道清洗水必须使用去离子水清洗玻璃，去离子水的电导率必须小于20μs；水温35℃～45℃，最佳水温40℃。经洗涤后的玻璃表面不允许产生划伤、破角、水渍或残留水珠等缺陷。
合片过程中，层叠合片室应具备10万等级以上的洁净度，环境相对湿度应低 于30％、环境温度应低于30℃。
合片时，需首先将玻璃水平放置在专用工作台上，平铺专用光伏胶片，将焊接成串的晶体硅太阳能电池片串，以一定的图案平铺在粘结层材料上，在出线条相交的位置铺设隔热垫片，并将出线条相交点焊接在一起。
合片过程中，在晶体硅太阳能电池串上平铺一层专用光伏胶片，该胶片根据晶体硅太阳能电池串的排布情况，事先开孔，开孔位置和大小以能够完全暴露晶体硅太阳能电池片，并略微大于晶体硅太阳能电池片，不得与晶体硅太阳能电池片相重叠，在每一片晶体硅太阳能电池片上，铺设厚度略薄、大小与晶体硅太阳能电池片一致的胶片。
所述抽真空预压，采用硅橡胶真空环法，或采用真空袋法，密封好的复合体需平缓移送到高温烘箱内，在室温情况下冷抽气30分钟以上，缓慢升高烘箱内温度，在40～60℃范围保温30分钟左右，烘箱内温差不得大于10℃，然后在30分钟时间内，将烘箱温度升高到150℃，保温30～60分钟，自然冷却，整个过程，晶体硅太阳能电池片和玻璃的复合体必须处于高真空状态。
高压釜高温高压处理，温度为140±10℃、空气压力为10～12±1bar恒温恒压至少45分钟。
本发明的优点是，该玻璃可以单独作为幕墙玻璃使用，也可以与其他玻璃合成中空玻璃作为幕墙使用，因为夹层玻璃内的太阳电池片，是铺成各种图案的，所以这种玻璃，既节约能源，又美观。
具体实施方式
太阳能光伏夹层幕墙玻璃的生产工艺包括两个部分：一是太阳能电池片的筛选和串联连接，二是太阳能光伏夹层玻璃的制作。
所述太阳能电池的筛选，是指通过目测晶体硅太阳能电池片的完整性和表面是否存在明显缺陷，例如明显的颜色不均匀、脱膜、划伤等缺陷，剔除破裂和明显缺陷的电池片。对于晶体硅太阳能电池片，目测并测量电池片的弯曲情况，将弯曲度超过对应边3％的电池片剔除；在进行下一步操作时，每取用一片晶体硅太阳能电池片，用两个手指拿捏离电池片边部三分之一以上部位，缓慢扇动，剔除可能存在隐裂的太阳能电池片。
所述太阳能电池片的串联连接，是指在上述检测合格的晶体硅太阳能电池片的正负极上焊接出线条和汇流条，并将每个电池片的出线条和汇流条依次连接起来，形成串联的电池片串。出线条和汇流条事先在丙酮和松香等其他物质混合的助焊液中浸泡，然后在焊接载体上用电烙铁焊接在晶体硅太阳能电池片的正极和负极上；焊接载体需要加热到40～80℃，以避免由于焊接引起的晶体硅太阳能电池片变形；电烙铁温度控制在300～400℃之间；焊接完成的太阳能电池片组，检查每片太阳能电池片表面汇流条是否平整，对于汇流条表面不平整的部分予以返修或剔除。
所述太阳能光伏夹层玻璃的制作工艺是：
一种是辊压/层压加工工艺，一种是真空法加工工艺。
所述辊压/层压加工工艺流程如下：
中间层材料检测含水率→铺展
                       ↓
上片→(除膜)→清洗干燥→合片→辊压/层压→固定在高压釜小车上→高压釜高温高压处理→卸片→检验→包装。
Figure S2007101710864D00051
所述真空法加工工艺流程如下：
Figure S2007101710864D00052
所述太阳能光伏夹层玻璃制作工艺流程中的清洗干燥，是指制作太阳能电池幕墙玻璃用各种玻璃首先需要清洗，清洗后须将玻璃干燥。清洗机应确保不会损伤膜层，并保证玻璃的表面清洗干净。最后道清洗水必须使用去离子水清洗玻璃，去离子水的电导率必须小于20μs；水温35℃～45℃。经洗涤后的玻璃表面不允许产生划伤、破角、水渍或残留水珠等缺陷。
所述太阳能光伏夹层玻璃制作工艺流程中的合片，是指将玻璃、粘结层、太阳能电池组依次层叠合片。层叠合片室应具备10万等级以上的洁净度，环境相对湿度应低于30％、环境温度应低于30℃，并设置PVB中间层材料的含水率检测仪，准确测定PVB材料的含水率。
所述太阳能光伏夹层玻璃制作工艺流程中层叠合片的具体过程如下：
首先将玻璃材料水平放置在专用工作台上，平铺专用光伏胶片，将焊接成串的晶体硅太阳能电池片串，根据需要以一定的图案方式平铺在中间膜材料上，然后将出线条仍然按照正负极相连的原则，在出线条相交的位置用相同的电烙铁，在事先铺垫了隔热垫片的出线条交点位置将出线条焊接在一起，取出隔热垫片，对于存在转向的部位用专用胶带固定。根据整片玻璃的出线位置要求，焊接前需要计算汇流条出线的距离，在出线条与汇流条相交的位置铺设隔热垫片，将出线条与汇流条焊接在一起，取出隔热垫片，并采用专用胶带固定焊接点，确保焊接质量，避免假焊和虚焊现象。
焊接工作结束后，在晶体硅太阳能电池串上平铺一层专用光伏胶片，该胶片根据晶体硅太阳能电池串的排布情况，事先开孔，开孔位置和大小以能够完全暴露晶体硅太阳能电池片，略微大于晶体硅太阳能电池片为原则，不得与晶体硅太阳能电池片相重叠。在每一片晶体硅太阳能电池片上，铺设厚度略薄、大小与晶体硅太阳能电池片一致的胶片；如果出线位置在电池片面上，需要事先在出线点的晶体硅太阳能电池片上铺设绝缘材料，在绝缘材料上铺设与晶体硅太阳能电池片同样大小的夹层玻璃中间膜胶片。上述工作结束后，再平铺一层特制太阳能光伏胶片，汇流条出线部位开孔，确保出线并位置正确。在完成晶体硅太阳能电池片层叠工作后，取另一片玻璃，缓慢层叠在晶体硅太阳能电池串面上，铺设过程避免抖动和振动，防止晶体硅太阳能电池片破裂。
完成上述工序后，与玻璃边平齐裁切玻璃边部多于中间膜胶片，预留5mm左右的胶片，随后用专用胶带固定，避免二片玻璃相对位移。所述太阳能光伏夹层玻璃制作工艺流程中的层压/辊压过程，是太阳能光伏夹层玻璃预压成型的方法之一。具体方法是将上述层叠好玻璃，小心搬到夹层层压机或辊压机的预热下片段，根据玻璃厚度和胶片厚度，设置工艺参数进行预压。
所述太阳能光伏夹层玻璃制作工艺流程中的抽真空预压，是太阳能光伏夹层玻璃预压成型的方法之二。可以采用硅橡胶真空环法，也可以采用真空袋法。如果采用硅橡胶真空环方法制作，则直接在玻璃四周套硅橡胶真空环，注意检查漏气情况。如果采用真空袋方法则，事先需要在玻璃四周固定脱胶膜、气路毡，然后制作真空袋，真空袋根据玻璃版面大小，在完全封口前，均布抽气口，然后完全密封真空袋，抽气检查是否有漏气现象。将密封好的复合体平缓移送到高温烘箱内，在室温情况下冷抽气30分钟以上，缓慢升高烘箱内温度，烘箱内温差不得大于10℃，在40～60℃时保温30分钟左右，之后在30～80分钟时间内，将烘箱温度升高到130～150℃。保温30～60分钟，自然冷却，整个过程，晶体硅太阳能电池片和玻璃的复合体必须处于高真空状态。
太阳能光伏夹层玻璃制作工艺流程中的固定在高压釜小车上，是指预压成型之后取出预压成型的复合体，检查晶体硅太阳能电池片、中间膜胶片间气体排放情况和晶体硅太阳能电池片是否有破裂现象，一切达到质量标准要求后，将该复合体垂直摆放在高压釜小车上，准备进行高压固化处理。
太阳能光伏夹层玻璃制作工艺流程中的高压釜高温高压处理，是指将预压成型后的太阳能光伏夹层玻璃的复合体在高压釜内经过140±10℃、空气压力10～12±1bar的恒温恒压至少45分钟，使太阳能光伏夹层幕墙玻璃成型，从而制作完成太阳能光伏夹层幕墙玻璃。

Claims (8)

1.一种太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，该玻璃的膜层结构依次为，玻璃板、粘接层、太阳能电池、粘结层、玻璃板，其特征在于，该玻璃的制作工艺是：
(1)粘结层材料检测含水率；
(2)铺展；
(3)上片，除膜；
(4)清洗干燥；
(5)合片；
(6)辊压/层压，或抽真空预压；
(7)固定在高压釜小车上；
(8)高压釜高温高压处理；
(9)卸片；
(10)检验、包装。
2.按权利要求1所述的太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，其特征在于：合片过程中，层叠合片室应具备10万等级以上的洁净度，环境相对湿度应低于30％、环境温度应低于30℃。
3.按权利要求1所述的太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，其特征在于：合片时，需首先将玻璃水平放置在专用工作台上，平铺专用光伏胶片，将焊接成串的晶体硅太阳能电池片串，以一定的图案平铺在粘结层材料上，在出线条相交的位置铺设隔热垫片，并将出线条相交点焊接在一起。
4.按权利要求1所述的太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，其特征在于：合片过程中，在晶体硅太阳能电池串上平铺一层专用光伏胶片，该胶片根据晶体硅太阳能电池串的排布情况，事先开孔，开孔位置和大小以能够完全暴露晶体硅太阳能电池片，并略微大于晶体硅太阳能电池片，不得与晶体硅太阳能电池片相重叠，在每一片晶体硅太阳能电池片上，铺设厚度略薄、大小与晶体硅太阳能电池片一致的胶片。
5.按权利要求1所述的太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，其特征在于：所述抽真空预压，采用硅橡胶真空环法，或采用真空袋法，密封好的复合体需平缓移送到高温烘箱内，在室温情况下冷抽气30分钟以上，缓慢升高烘箱内温度，在40～60℃范围保温30分钟左右，烘箱内温差不得大于10℃，然后在30分钟时间内，将烘箱温度升高到150℃，保温30～60分钟，自然冷却，整个过程，晶体硅太阳能电池片和玻璃的复合体必须处于高真空状态。
6.按权利要求1所述的太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，其特征在于：高压釜高温高压处理，温度为140±10℃、空气压力为10～12±1bar恒温恒压至少45分钟。
7.按权利要求3所述太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，其特征在于：所述太阳能电池片串，是由多块晶体硅太阳能电池片串接组合而成。
8.按权利要求7所述太阳能光伏夹层幕墙玻璃制作工艺，其特征在于：所述串接组合的太阳能电池片，是在晶体硅片的正、负极焊接出线条和汇流条，将每个晶体硅片的出线条和汇流条依次连接起来焊接在一起。
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Open date: 20080416