CN101345267B - 一种太阳能光电模板及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄膜太阳能电池制成的光电模板及其封装方法，属于光电领域，广泛应用于电站、光电幕墙。本发明的光电模板由太阳能电池(5)构成，在太阳能电池(5)的边缘上有密封胶层(3)与封装绝缘层的内、外封装层(2、1)表面之间紧密贴合，封装绝缘层填充干燥剂后，由结构胶(4)镶嵌在内、外封装层(2、1)与太阳能电池(5)的周边，引出电极引出线。本发明用拼装方式解决了超大尺寸光电模板的封装，具有结构简单、受光面积大、透光性好、生产成本低。

Description

一种太阳能光电模板及其封装方法

技术领域

本发明公开了一种薄膜太阳能电池制成的光电模板及其封装方法，属于光电领域，广泛应用于电站、光电幕墙。

背景技术

目前，市场出售的太阳能光电模板或称太阳能光伏模板，主要有贴合式光伏夹胶玻璃、框架式光伏中空玻璃。光伏夹胶玻璃是由二层或多层玻璃之间夹以密封胶(EVA)中文名：聚乙-乙酸乙脂，又称太阳能胶膜，用太阳能胶膜将太阳能电池封装贴合，经过层压后制成。中国专利《非晶硅太阳能电池夹胶玻璃》专利号CN200510033425.3、《一种抗冲击的太阳能电池板件》专利号CN200320132017.X，公开了“窗口层玻璃+密封胶+太阳能电池+密封胶+背板”的封装模式。用层压机加温，热熔密封胶(例如EVA)，同时抽出夹层内的气泡，密封冷却，固化后成为非晶硅太阳能电池光伏组件。存在的问题是：在层压加热过程中，容易产生气泡，影响透光性；长期使用、曝晒，胶体易开裂、老化，由于太阳能电池自身的重量，四周无刚性支撑，容易产生移位，影响产品性能。此外，这种层压封装工艺对设备性能要求较高。当前，利用层压机加工大尺寸的太阳能光电模板有困难。现实中需要将小尺寸非晶硅薄膜太阳能电池封装成大面积的光电模板，满足市场尤其建立大面积电站需要大功率的太阳能光电模板。

发明内容

根据以上所述，本发明是现有技术的改进。目的之一，在光电夹胶玻璃和光伏中玻璃现有技术特征基础上，提供一种新技术，不完全同于夹胶，又不完全同于中空的光伏新产品。

目的之二，不受目前设备的限制，通过工艺解决利用多块太阳能电池串并联，能够实现大面积封装。

本发明的任务，由以下技术解决方案来实现：

本发明的光电模板包括太阳能电池板和封装绝缘层及电极引出线，太阳能电池板由太阳能电池构成，还包括太阳能电池的边缘上有密封胶层与封装绝缘层的内、外封装层表面之间紧密贴合，所说的封装绝缘层，由结构胶镶嵌在内、外封装层与太阳能电池的周边。

光电模板内至少有一块太阳能电池可以是非晶硅太阳能电池，在电池的边缘上有密封胶层，与封装绝缘层的内、外封装层表面之间紧密贴合；结构胶镶嵌在内、外封装层与太阳能电池的周边。

本发明光电模板的封装方法，将太阳能电池板用密封胶和封装层、结构胶封装成一体，封装步骤如下：

在内、外封装层与太阳能电池相贴合的表面边缘处涂敷密封胶；

在太阳能光电模板背面或周边添加干燥剂；

将太阳能电池用压力粘合在内、外封装层上；

用结构胶镶嵌在内、外封装层和太阳能电池的周边。

本发明所产生的积极效果表现在实现了拼装和封装制造大尺寸、大功率光电模板，作为电站系统、楼宇大厦、天棚等领域使用，具有结构简单、受光面积大、没有气泡影响、透明性好、寿命长、用料节省、成本低、封装工艺简单、抗风压能力强、便于运输等优点。

附图说明

图1是本发明的一种光电模板结构剖视图。

图2是一种一块太阳能电池5组成的光电模板背面示意图。

图3是一种三块太阳能电池5组成的光电模板正面示意图。

图4是一种三块太阳能电池5组成的光电模板背面示意图。

图5是另一种太阳能电池5串联的光电模板背面示意图。

图6是一种太阳能电池5并联的光电模板背面示意图。

图7是一种带有分子筛10的光电模板俯视图。

图8是一种太阳能光电模板的封装流程图。

图9是一种封装光电模板的工艺流程图。

结合附图，进一步说明太阳能光电模板的结构原理。

外封装层1，内封装层2，密封胶层3，结构胶4，太阳能电池5，接线盒6，入射光7，导电带8，引出孔9，分子筛10，电极引出线11，其中封装绝缘层包括外封装层1和内封装层2，导电带8包括连接太阳能电池5的正(或负)电极的部分、横贯各条太阳能电池单元的部分以及电极引出线11。

见图1，入射光7从外封装层1外表面入射，太阳能电池板由太阳能电池5构成，太阳能电池5的边缘上有密封胶层3与封装绝缘层的内、外封装层2、1表面之间紧密贴合，太阳能电池5与外封装层1粘合的一面可以是透明的密封胶层3，太阳能电池5与内封装层2粘合的一面可以是透明或不透明的密封胶层3，结构胶4镶嵌在内、外封装层2、1与太阳能电池5的周边，即填充在内外封装层2、1的槽隙中，用于封装、加固、增强太阳能光电模板的强度，太阳能电池5正负电极通过导电带8连接，电极引出线11从内封装层2的引出孔9引出，连接到接线盒6，接线盒6位于内封装层2外表面上。

见图2，一块太阳能电池5组成的光电模板，光电模板正面，即入射光7入射的一面，太阳能电池5边缘有一圈密封胶层3，将太阳能电池5贴紧在外封装层1上，光电模板背面太阳能电池5的正负电极分别通过导电带8连接并从引出孔9引出两条电极引出线11，在内、外封装层2、1与太阳能电池5的周边有结构胶4。

见图3，三块太阳能电池5连接成太阳能电池板，光电模板正面太阳能电池板边缘上有一圈密封胶层3。见图4，光电模板的背面三块太阳能电池5串联成太阳能电池板，相邻太阳能电池5相邻正、负电极通过多条导电带8串联连接，即相邻太阳能电池5正、负电极通过导电带8连接成长边，由若干条短边将相邻的两个正、负长边连接，三块太阳能电池5通过上述方式实现串联，通过导电带8并联引出外电极，电极引出线11从引出孔9穿出，太阳能电池板的边缘上有一圈密封胶层3。见图5，与图4的不同之处是每块太阳能电池5边缘处均有一圈密封胶层3。

见图6，三块太阳能电池5的正、负电极分别通过导电带8并联连接，电极引出线11从引出孔9引出。根据实际需要，电极引出线11也可从太阳能电池板两侧，穿过密封胶层3和结构胶4引出。

见图7，分子筛10密封在内、外封装层2、1之间的槽隙中，其两侧分别是结构胶4、太阳能电池5的周边，其内外表面上有密封胶层3。

见图8，封装方法包括步骤：在内、外封装层2、1与太阳能电池5相贴合的表面边缘处涂敷密封胶3；将太阳能电池5用压力粘合在内、外封装层2、1上；添加干燥剂；用结构胶4镶嵌在内、外封装层2、1和太阳能电池5的周边。

见图9，封装方法包括步骤：太阳能电池5与外封装层1相贴合的外表面边缘处涂敷密封胶层3；将外封装层1平铺于工作台上，将定位模板放置其上，将太阳能电池5放置在定位模板中，粘在外封装层1上；多块粘合好的太阳能电池5进行串并联接线，焊好电极引出线11；在内封装层2四周涂敷密封胶层3；从引出孔9引出电极引出线11；将内封装层2、太阳能电池板和外封装层1紧密贴合；在引出孔9内填充密封胶层3；在内外封装层2、1之间的槽隙中填充结构胶4；在电极引出线11处贴合接线盒6，将电极引出线11和接线盒6电极焊接。

具体实施方式

本发明在太阳能电池5内外表面的边缘上涂抹一圈密封胶层3，将若干太阳能电池5串并联后，与内、外封装层2、1贴合紧密，引出太阳能电池5的正、负电极，通过导电带8引出电极引出线11，并从引出孔9连接到接线盒6，内、外封装层2、1的槽隙中用结构胶4封装，组成太阳能光电模板，将多块光电模板拼装作为太阳能光伏发电元件提供电能。

实施例1：

见图1至7，光电模板包括太阳能电池5、封装绝缘层及电极引出线11，由若干太阳能电池5串联、并联构成太阳能电池板，边缘上有密封胶层3的太阳能电池5与封装绝缘层的内、外封装层2、1表面之间紧密贴合，太阳能电池5的正负电极分别用导电带8串、并联连接，导电带8的电极引出线11由引出孔9引出，接线盒6装在引出的电极引出线11上面。

导电带8横贯每条太阳能电池单元的部分与太阳能电池5背电极之间需绝缘处理，例如涂抹一层绝缘聚酯(Polythylene terephthalate，PET)。

密封胶层3分布在太阳能电池5边缘与内、外封装层2、1之间，及相邻太阳能电池5之间的连接缝，即：太阳能电池板内外表面的边缘上涂抹有密封胶层3，用于将太阳能电池5固定、密封，内、外封装层2、1与太阳能电池5之间压紧，尽量不存在空隙，在相邻两太阳能电池5的连接缝，应保证上下两端分别有密封胶层3，使两太阳能电池5连接缝处不漏气。增强玻璃组件强度的结构胶4镶嵌在内、外封装层2、1与太阳能电池5周边的槽隙中，将太阳能电池5封堵于内、外封装层2、1之间。

以在内封装层2上设置引出孔9，将电极引出线11从引出孔9引出，也可以从光电模板的侧面，穿过密封胶层3、结构胶4引出，需根据实际情况选择。例如，应用于电站时，尽可能增大受光面积，因此光电模板的外边框尽量窄，电极引出线11可以从内封装层2的引出孔9引出，接线盒6不占据受光面积。相邻光电模板无须紧密排列的情况，或光电模板需外边框的情况，如做幕墙玻璃，在外边框内部有供电极引出线11通过的线槽，可采用光电模板侧面引出的方式，电极引出线11隐藏于边框缝隙之中，较为方便、美观。

至少两块以上太阳能电池5内部串联，相邻太阳能电池5正负电极之间由多条导电带8连接，并联引出外电极。相邻的两个太阳能电池5，其中一个太阳能电池5的正电极和另一个太阳能电池5负电极通过若干条横贯其上的导电带8连接，形成串联结构，如图5、6所示，采用多条导电带8连接的方式优于仅用单条导电带8连接正负电极，可以有效避免导电带8虚焊或折断导致的断路，且多条导电带8的总电阻小，分得的电压少，有利于电流的通过。太阳能电池5的正负电极通过导电带8实现串并联连接，以达到所需的供电电压、电流，根据实际情况，生产出的各太阳能电池5电流和电压略有差别，在每个太阳能电池5的电流大小差别不大，而电压相对差别较大的情况下，为使供电功率变大，多块太阳能电池5采用串联形式较佳，太阳能电池板供电功率比采用并联形式的供电功率大。对于多块太阳能电池5的电压相对较一致的情况，再采用并联形式，提高供电电压。

作为本发明的实施例，在若干太阳能电池5组成的太阳能电池板边缘涂抹有密封胶层3，两太阳能电池5相互拼接处无须涂抹，受光面整洁美观、透光性好，如图6。当然，也可在每块太阳能电池5边缘涂抹密封胶层3，太阳能电池5与内封装层2贴合的表面采用这种涂抹方式，密封和固定的效果较好，如图5。

太阳能电池5可采用非晶硅、单晶硅、多晶硅太阳能电池，或者任意方式的组合。薄膜太阳能电池包括非晶硅、多晶硅太阳能电池，太阳能电池5优选采用非晶硅太阳能电池，更适合制作大尺寸和超大尺寸的玻璃模板。内封装层2优选半钢化玻璃，也可采用除玻璃以外的其他背板材料。内、外封装层2、1可采用平板玻璃、夹层玻璃、压花玻璃、吸热玻璃、镀膜热反射玻璃、钢化玻璃等。内、外封装层2、1可以是单层玻璃，也可以是多层。

密封胶层3可采用丁基胶、硅酮胶、也可用防紫外线耐高温的太阳能电池专用双面胶或者其他能够起固定和密封作用的粘合材料，优选丁基胶。根据实际需要，也可以是丁基胶、硅酮密封胶等至少一种或者多种密封材料的组合。太阳能电池5与透明的外封装层1贴合使用透明的丁基胶；与内封装层2贴合使用透明或不透明的丁基胶均可。

结构胶4最好同时具备增加强度和密封功能，可以选用硅酮胶或聚硫胶，例如黑色聚硫胶。

在内、外封装层2、1与太阳能电池5之间可放置干燥剂，用于保持内部环境的干燥度，避免空气中的水分结露，影响透光性，例如放置在内封装层2和太阳能电池5之间的空隙中，相邻两块太阳能电池5的连接处，太阳能电池5与结构胶4之间等位置。干燥剂的质量、规格、性能必须满足制造工艺及性能要求。作为一个实施例，如图7，作为干燥剂的分子筛10密封在内、外封装层2、1的槽隙中，其内外表面有密封胶层3，其两侧是结构胶4和太阳能电池5的周边。分子筛10可以采用复合材料、橡胶等软性材料。

本发明可做成大面积、大功率的太阳能光电模板，更适合电站系统使用，不需支撑太阳能电池5的内部边框，充分利用受光面，光电模板的尺寸更大，提供的功率增加，且省略了在整个玻璃表面涂抹胶体，不宜产生气泡，玻璃透光性好，外封装层1与太阳能电池5紧密贴合，增加了外封装层1抗风压强度，改善了玻璃扰度，同时在运输中这种牢固贴合结构避免了晃动带来的损伤。

实施例2：

图8示出了一种太阳能光电模板的封装方法，将太阳能电池板用密封胶和封装层、结构胶封装成一体，其封装步骤如下：

在内外封装层2、1与太阳能电池5相贴合的表面边缘处涂敷密封胶3；

在太阳能光电模板背面或周边添加干燥剂；

将太阳能电池5用压力粘合在内外封装层2、1上；

用结构胶4镶嵌在内、外封装层2、1和太阳能电池5的周边。

其中，在外封装层1上还有定位模板，将太阳能电池5定位在定位模板中，封装在内、外封装层2、1的太阳能电池5至少两块以上内部串联，相邻电池5正负电极之间由多条导电带8连接，并联引出外电极；在电池5负极印上生产序号。

实施例3：

一种太阳能光电模板的封装方法，封装步骤如下：

太阳能电池板5是非晶硅太阳能电池，将至少有一块太阳能电池5，在电池5的边缘上有密封胶层3；再

覆盖绝缘的内、外封装层2、1，压紧密贴合；

干燥剂密封在太阳能电池(5)周边；

将结构胶4镶嵌在内、外封装层2、1与太阳能电池5的周边。

其中，在外封装层1上还有定位模板，将非晶硅太阳能电池5定位在定位模板中，封装在内、外封装层2、1的非晶硅太阳能电池5至少两块以上内部串联，相邻电池5正负电极之间由多条导电带8连接，并联引出外电极；在电池5负极印上生产序号。

实施例4：

另一种太阳能光电模板的封装方法，封装步骤如下：

太阳能电池5是非晶硅太阳能电池，将至少一块非晶硅太阳能电池，在其边缘处涂敷密封胶层3，干燥剂放在内封装层(2)与太阳能电池(5)之间；

太阳能电池5与所说的透明绝缘层的内、外封装层2、1表面之间紧密贴合；

干燥剂放在内封装层(2)与太阳能电池(5)之间；

将封装好的太阳能电池5，在其与内、外封装层2、1的周边打有结构胶4。

其中，在外封装层1上还有定位模板，将非晶硅太阳能电池5定位在定位模板中，封装在内、外封装层2、1的非晶硅太阳能电池5至少两块以上内部串联，相邻电池5正负电极之间由多条导电带8连接，并联引出外电极；在电池5负极印上生产序号。

实施例5：

封装光电模板的一种工艺流程，见图9，封装工艺的具体步骤如下：

第一步：在已焊好正、负电极(例如涂锡带)的太阳能电池5与外封装层1相贴合的表面边缘处涂敷一圈密封胶层3；

密封胶层3可以涂抹在太阳能电池板外表面的边缘处，相邻太阳能电池5连接处不必涂抹密封胶层3，优选图3的涂抹方式，既节省材料，美观，又避免密封胶层3老化后遮光。密封胶层3可以选用透明丁基胶，防潮绝缘、无色透明、耐老化，线宽约0.5～1cm。

第二步：将外封装层1平铺于工作台上，并将定位模板放置其上，将涂敷好密封胶层3的太阳能电池5放置在定位模板中，粘在外封装层1上；

定位模板的尺寸和太阳能电池尺寸相对应，根据生产需要采用不同规格的定位模板。定位后移除定位模板。

在太阳能电池5背电极的铝层指定位置上盖印生产序号，如型号、规格，规定临近正极(或负极)一侧，便于辨认正负极，规定字体走向，如横向或纵向，字体避免被覆盖，保持排版方向一致，美观、实用。例如：太阳能电池5负极中间的位置印有生产序号135-XXXXD。

第三步，将多块粘合好的太阳能电池5进行串并联接线，并焊好电极引出线11；

实现串联接线时，需焊长边导电带8，并焊短边导电带8。可以沿焊线部分，丝印黑色涂层遮避，并标识接线盒6位置。

第四步：在作为背电极的内封装层2四周涂敷一定厚度和宽度的密封胶层3，涂覆时密封胶尽量避开导电带8，如图4；

密封胶层3可以选用丁基胶，无论透明与否。该圈密封胶层3线宽可以在1cm左右，大于等于太阳能电池5与外封装层1粘合所用的密封胶层3线宽，厚度大于等于导电带8的厚度，见图1。

第五步：在太阳能电池5上覆盖内封装层2，从引出孔9处引出正负电极引出线11；

内封装层2采用半钢化玻璃，引出孔9位于内封装层2外表面上，可设置在中间位置。可以在太阳能电池5上覆盖内封装层2前，在太阳能电池5上放置干燥剂。

第六步：将内封装层2、太阳能电池板和外封装层1紧密贴合、压紧，不留间隙，尽量减少空气在缝隙中；

贴合压紧时，应注意：

1)四周的密封胶层3胶液须均匀填满，不能造成漏气点；

2)保证相邻两块太阳能电池5之间的缝隙中渗透入密封胶层3，使缝隙被密封严实，即保证相邻两块太阳能电池5连接缝，临近两外沿的位置均填充有密封胶层3，确保无漏气孔；

3)由于导电带8有一定厚度，压紧贴合时应避免应力集中使得玻璃破碎。

第七步：在引出孔9内填充密封胶层3，避免水汽进入；

第八步：在内、外封装层2、1之间的槽隙中填充结构胶4，以增强贴合内外玻璃的强度；

结构胶4可以选用黑色的聚硫胶。在填充结构胶4之前，也可以在太阳能电池板周边填充干燥剂。

第九步：在电极引出线11处贴合接线盒6，将电极引出线11和接线盒6电极焊接；

第十步：测试，检验，包装。

整个封装的生产环境要保持干燥，可以避免密封、压紧时内部封有水汽。中空贴合台改进成可以推拉产品的模式，例如滚轮式、滚珠式，便于超声波焊接短边，取放摆块、焊接各工位互不干扰，一方面减少超声波焊机用量，一方面提高工作效果。采用该方法，可以把非晶硅太阳能电池顺利、完好地镶嵌安装到玻璃之间，并能有效减少气泡产生，玻璃透光性好，提高了产品品质。不必使用EVA或聚乙烯醇缩丁醛树脂(Polyvinyl Butyral，PVB)，避免了加热固化，造成气泡，无须加热层压，在工作台上即可制作任意尺寸的光电模板，不受层压设备的限制，可实现大尺寸、多规格光电模板的制作，工艺步骤少，操作方便，生产成本低。

有益效果：

本发明的非晶硅太阳能光电模板适应大尺寸、大功率光电模板批量生产，采光面积增大，透光性高，可靠性高，方便运输，结构简单，制造方便，工艺步骤少，节省装配时间，生产效率提高，生产成本低，市场前景好，可作为电站系统、楼宇大厦、天棚、温室棚、屋顶、游泳池等领域的建筑材料使用，适合气候条件恶劣的条件，也避免野外使用环境中表面封装材料老化影响光线透射。

Claims (10)

1.一种太阳能光电模板，包括太阳能电池板和封装绝缘层及电极引出线，其特征在于所说的太阳能电池板由太阳能电池(5)构成，还包括该电池(5)的边缘上的密封胶层(3)，其宽度为0.5～1cm，该密封胶层(3)与内、外封装层(2、1)表面之间紧密贴合，由结构胶(4)镶嵌在内、外封装层(2、1)与太阳能电池(5)的周边，构成所说的封装绝缘层，在所说的太阳能电池(5)的背面及电池的周边有干燥剂。

2.根据权利要求1所述的太阳能光电模板，其特征是：光电模板内至少有一块太阳能电池(5)是非晶硅太阳能电池，在电池(5)的边缘上有密封胶层(3)，与所说的封装绝缘层的内、外封装层(2、1)表面之间紧密贴合；所说的结构胶(4)镶嵌在内、外封装层(2、1)与太阳能电池(5)的周边。

3.根据权利要求2所述的太阳能光电模板，其特征在于所说的密封胶(3)是丁基胶，夹在非晶硅太阳能电池(5)与外封装层(1)中间的是透明丁基胶(3)；夹在非晶硅太阳能电池(5)与内封装层(2)中间的是非透明的/透明的丁基胶(3)。

4.根据权利要求2所述的太阳能光电模板，其特征在于所说的内封装层(2)是半钢化玻璃，光电模板的结构胶(4)是聚硫胶。

5.根据权利要求2所述的太阳能光电模板，其特征在于所说的内、外封装层(2、1)内的非晶硅太阳能电池(5)，至少包括两块电池(5)，在相邻电池(5)之间由多条导电带(8)串联连接正负电极，并联引出外电极。

6.一种太阳能光电模板的封装方法，将太阳能电池板用密封胶和封装层、结构胶封装成一体，其特征在于

封装步骤如下：

在内外封装层(2、1)与太阳能电池(5)相贴合的表面边缘处涂敷宽度为0.5～1cm的密封胶(3)；

在太阳能光电模板的电池(5)背面或周边添加干燥剂；

将太阳能电池(5)用压力紧密粘合在内外封装层(2、1)上；

再用结构胶(4)镶嵌在内、外封装层(2、1)和太阳能电池(5)的周边。

7.根据权利要求6所述的太阳能光电模板的封装方法，其特征是在内外封装层(2、1)与太阳能电池(5)相贴合的表面边缘处涂敷的密封胶是丁基胶，在内、外封装层(2、1)和太阳能电池(5)的周边镶嵌的结构胶(4)是聚硫胶。

8.根据权利要求6所述的太阳能光电模板的封装方法，其特征在于所说的太阳能电池板至少有一块太阳能电池(5)是非晶硅太阳能电池，在电池(5)的边缘上有密封胶层(3)；再

覆盖绝缘的内、外封装层(2、1)，压紧密贴合；

干燥剂密封在太阳能电池(5)周边；

将结构胶(4)镶嵌在内、外封装层(2、1)与太阳能电池(5)的周边。

9.根据权利要求6所述的太阳能光电模板的封装方法，其特征在于

所说的太阳能电池板至少有一块太阳能电池(5)是非晶硅太阳能电池，在其边缘处涂敷密封胶层(3)与所说的透明绝缘层的内、外封装层(2、1)表面之间紧密贴合；

干燥剂放在内封装层(2)与太阳能电池(5)之间；

将封装好的太阳能电池(5)，在其与内、外封装层(2、1)的周边打有结构胶(4)。

10.根据权利要求6所述的太阳能光电模板封装方法，其特征在于所说的在外封装层(1)上还有定位模板，将非晶硅太阳能电池(5)定位在定位模板中，封装在内、外封装层(2、1)的非晶硅太阳能电池(5)至少两块以上内部串联，相邻电池(5)正负电极之间由多条导电带连接，并联引出外电极；

在电池(5)负极印上生产序号。

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