CN101661964B - 一种太阳能电池组件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明太阳能电池组件包括电池阵列；电池阵列为多个太阳能电池片通过焊带串联或并联形成，还包括一平板状、内部具有空腔、一侧面开口的玻璃模型，密封材料及密封胶；电池阵列放置在玻璃模型的空腔中，密封材料填充在空腔中电池阵列以外的空间，密封胶用于密封玻璃模型的侧面开口。本发明同时公开了该电池组件的制作方法。本发明采用一边开口的玻璃模型内密封的方案，提高了太阳能电池组件的密封性、耐候性以及光电转换效率。因为不再采用层压法，防止了电池片的移位、产生气泡甚至压碎电池片的现象，防止出现分层剥离及老化现象。

Description

一种太阳能电池组件及其制作方法

【技术领域】

本发明涉及太阳能电池领域。

【背景技术】

随着社会的日益发展和进步，能源更趋于紧张，特别是煤炭、石油等非可再生能源的日益减少，使用上述能源的领域均受到冲击，比如交通领域，因为油价的上涨，由此引发了各个层面的矛盾，由此新能源的开发与应用显得越来越迫切，太阳能作为新的可再生资源，也日益受到重视。

太阳能电池组件(也称“光伏组件”)是将若干的单体电池按照电性能分类进行串、并联，经过封装后组合成可以独立作为电源使用的最小单元。太阳能电池组件有各种各样的尺寸和形状，典型组件是矩形平板。

常规太阳能电池组件的结构从上到下依次为玻璃/EVA薄膜/太阳能电池/EVA薄膜/背板材料，也有为建筑设计的光伏玻璃幕墙，其结构上到下依次为玻璃/EVA薄膜/太阳能电池/EVA薄膜/玻璃。通过层压法将其压制后再密封四侧面装框而成。层压有时会引起电池片的移位、产生气泡甚至压碎电池片的现象，还会因为组件的密封和材料性能不好造成EVA与玻璃以及EVA与背板材料的分层剥离，同时由于密封不好进入空气和水分也会加剧材料的老化变黄，对太阳能电池造成效率的衰减甚至太阳能电池组件的损坏。

【发明内容】

为解决层压法制造太阳能电池易损坏，容易分层剥离的问题，本发明提出了一种不易损坏，无分层剥离的太阳能电池组件。

本发明太阳能电池组件包括电池阵列，电池阵列为多个太阳能电池片通过焊带串联或并联形成，还包括一平板状、内部具有空腔、一侧面开口的玻璃模型，密封材料及密封胶；电池阵列放置在玻璃模型的空腔中，密封材料填充在空腔中电池阵列以外的空间，密封胶用于密封玻璃模型的侧面开口。

本发明的另一目的是提供一种简单、增强太阳能组件使用寿命，无需层压的太阳能电池制作方法。包括如下步骤：

1)制作电池阵列：将多个太阳能电池片通过焊带串联或并联形成，并引出一正极焊带和一负极焊带；

2)制作玻璃模型：一次铸模成型一平板状、内部具有空腔、一侧面开口的玻璃模型；

3)将已制作完成的电池阵列放入玻璃模型中；

4)向已放入电池阵列的玻璃模型中充入密封材料，然后固化；

5)将电池阵列的正负极引线分别从引线柱中引出。

6)用密封胶密封所述玻璃模型的侧面开口，安装边框。

7)在边框下底面上或侧面上，或在玻璃模型上打孔设置在其下底面上安装接线盒，并灌封硅胶密封。

本发明采用一边开口的玻璃模型内密封的方案，提高了太阳能电池组件的密封性、耐候性以及光电转换效率。因为不再采用层压法，防止了电池片的移位、产生气泡甚至压碎电池片的现象，防止出现分层剥离及老化现象。

【附图说明】

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

图1本发明具体实施方式中玻璃模型示意图；

图2本发明具体实施方式中支撑结构示意图；

图3本发明具体实施方式中玻璃模型中放入电池阵列后俯视示意图；

图4本发明太阳能电池组件剖面示意图(一)；

图5本发明太阳能电池组件剖面示意图(二)；

图6本发明太阳能电池组件剖面示意图(三)；

图7本发明太阳能电池组件左视示意图；

图8本发明具有支撑结构的玻璃模型示意图；

1，玻璃模型，2，密封材料，3，焊带，4，太阳能电池片，5，支撑结构，6，密封胶，7，边框，8，引线柱，9，接线盒。

【具体实施方式】

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图所示，一种太阳能电池组件，包括电池阵列，电池阵列为多个太阳能电池片4通过焊带3串联或并联形成，还包括一平板状、内部具有空腔、引线柱、一侧面开口的玻璃模型1，密封材料2及密封胶6；电池阵列放置在所述玻璃模型1的空腔中，密封材料2填充在所述空腔中电池阵列以外的空间，密封胶6用于密封玻璃模型1的侧面开口。

如图3所示，电池阵列为多个太阳能电池片4经过串联或并联形成，根据所需要的电流和电压选择电池阵列的连接方式，太阳能电池片4可以为单晶硅、多晶硅、或非晶硅太阳能电池，太阳能电池片4的具体原理和构造为本领域技术人员所公知，因此不多作描述。太阳能电池片4可以是双面受光太阳能电池片4，也可以是单面受光太阳能电池片4，即既可以单面受光，也可以双面受光，双面受光太阳能电池片4更具优势，这种新型太阳能电池组件可以部分透光，可以根据需求做成建筑装饰材料；以玻璃幕墙为例，双面受光太阳能电池片4将接受更多的光能。

根据客户和设计的实际需要，根据尺寸或不同功率需要进行加工制造太阳能电池组件，单/双面太阳能电池片4的尺寸既可以根据需求选择125mm*125mm、156mm*156mm、210mm*210mm，也可以自定义其他尺寸的太阳能电池片4。

各太阳能电池片4通过焊带3串联或并联形成电池阵列后，最终将留下一正极焊带和一负极焊带作为正极和负极引出。

如图1所示，玻璃模型1为一平板形，一侧面开口内部呈空腔的玻璃件，所述玻璃为低铁超白玻璃，制作时按照设计结构制作一模具，按照玻璃的制备工艺完成玻璃件的铸模与成型，并进行后续的钢化处理。玻璃模型1双面透明，这样太阳能电池片4可以双面接受光照。玻璃模型只有一边开口减少了中空腔体内太阳能电池封装结构的裸露部分，采取适当的密封，就可以起到很好的密封效果；通过该种方法采用平板形、一侧面开口内部呈空腔的玻璃模型1制造太阳能电池组件，不再需要层压的步骤，同时玻璃模型1与电池阵列层之间不易有剥离、黄变、进入空气以及水分导致太阳能电池组件效率降低甚至损坏的现象出现。

优选地方式是在玻璃模型1底部与空腔相邻的内表面上设置有支撑结构5。如图2、图4、图5、图6、图8所示，本例中支撑结构5可选为设置在玻璃模型1底部与空腔相邻的内表面上的多个横向和/或纵向直条纹状突起。可与玻璃模型1分离设置；也可为一体设置，只需在制作玻璃模型1时设置横向或纵向或横向、纵向交错形成的直条纹状突起。设置支撑结构5的目的是在太阳能电池片4下面形成一定的架空空间，为后续充入密封材料2并固化时，密封材料2在太阳能电池片4的下面也能顺利充入；同时保证太阳能电池片4的上下密封材料均匀一致，保持内部太阳能电池片角度的一致性；充入密封材料2时，保证玻璃模型开口端有一定的高角度，防止液态密封材料倒流，同时要保持灌封匀速，速度不能过快，防止可能产生的充入密封材料2时对太阳能电池片4的冲击，以防止太阳能电池片4移动位置。

因此支撑结构5应不受本实施例的限制，只要能起到本发明中叙述在太阳能电池片4下面形成一定的架空空间即为本支撑结构5所限范围。

请看图4，密封材料2填充在所述空腔中电池阵列以外的空间，密封材料2可以是聚氨酯、硅橡胶以及UV固化胶等。密封材料2需要的效果是在固化后呈现透明的效果，透光性好。

密封胶6用于密封玻璃模型1的侧面开口，本例中密封胶6可以采取常规组件边框密封所采用的有机硅胶。

请看图4，还设有一边框7，该边框7用于安装在玻璃模型1的四周沿上，边框7的材料可以不受限制，本例中从成本、制作简易程度考虑，选择铝材质作为边框7的材质，即边框7为铝边框。也可以用新型强化工程塑料边框7代替。引线柱8用以从中引出正、负电极接线以及旁路二极管的接线接入接线盒。

请看图4，可进一步的设置接线盒9，接线盒9为本领域技术人员所公知，只做简单说明，接线盒9内设有旁路二极管，用于保护由于个别太阳能电池的故障或者光照阴影形成热斑效应损坏太阳能电池组件。

本例中接线盒9设置可以设置在边框7下底面上、侧面上，也可以在玻璃模型1上打孔设置在其下底面上，引线柱8中引出正、负电极接线以及旁路二极管接线接入到接线盒9中。图4为接线盒设置在边框下底面示意图，图5位接线盒设置在边框侧面示意图，图6为接线盒在玻璃模型1上打孔设置在其下底面上示意图。

实施例2

下面将具体介绍制作本发明太阳能电池组件的具体方法。

包括如下步骤：

1)制作电池阵列：根据需要，选择合适大小的太阳能电池片4，将多个太阳能电池片4通过焊带3串联或并联焊接形成，并引出正、负电极接线以及旁路二极管接线；具体为将单/双面受光太阳能电池片4用焊带3焊接，再将焊接好的单片电池片放在模具中有序焊接成太阳能电池串，将太阳能电池串用焊带3焊接成太阳能电池阵列。

2)制作玻璃模型1：选择材料为低铁超白玻璃，制作时按照设计结构制作一模具，按照玻璃的制备工艺完成玻璃件的铸模与成型，并进行后续的钢化处理。

步骤1)和步骤2)并没有时序上的要求，很容易理解，制作电池阵列和制作玻璃模型1并不需要考虑谁先谁后。

3)将已制作完成的电池阵列放入玻璃模型1中；将焊接好的太阳能电池阵列放在韧性较高并且很薄的载物板上，一起套入玻璃模型1的中空腔体内，然后取出载物板，这样电池阵列即按要求放入了玻璃模型1中，如图4、图5所示。电池阵列留出的正、负电极接线以及旁路二极管的接线从玻璃模型1的开口处引出。将太阳能电池阵列放入玻璃模型中的方法不受本例限制，只要能将本电池阵列按要求放入玻璃模型中即可。

4)向已放入电池阵列的玻璃模型1中充入密封材料2，然后固化；玻璃模型1优选为玻璃模型1底部与空腔相邻的内表面上设置有支撑结构5。向玻璃模型1的中空腔体内灌封密封材料2，这些密封材料2可以是氨酯、硅橡胶以及UV固化胶等，等到密封材料2固化后，可以采取先对中空腔体抽真空然后灌封密封材料2的形式，采用该种方法可以最大限度的防止密封后太阳能电池组件内产生不必要的气泡，以致影响太阳能电池片4的受光效率。注意电池阵列的正、负电极接线以及旁路二极管接线从玻璃模型1的开口处引出。

5)用密封胶6密封所述玻璃模型1的侧面开口。在密封材料2完全固化后，电池阵列被固定在玻璃模型1的空腔中，然后通过密封胶6密封住玻璃模型1的侧面开口，装上边框7，或开口部分密封是在铝框内打密封胶，装到玻璃模型上将铝框和玻璃模型成为一体进行密封；注意电池阵列的正、负电极接线以及旁路二极管接线从引线柱8引出。

可在边框7上安装接线盒9，接线盒9安装在边框7下底面上、侧面上，也可以在玻璃模型1上打孔设置在其下底面上，可通过粘结等本领域技术人员熟知的方式实现。比如在边框7上设置接线盒，将边框7上的引线柱8对应接入接线盒9中。

本发明采用一边开口的玻璃模型1内密封的型式，既提高了太阳能电池组件的密封性、耐候性以及光电转换效率，同时避免了使用EVA薄膜及背板材料，减少了密封胶6的使用；而且采用双面受光太阳能电池片4可以做成双面受光太阳能电池组件，提高光的利用率；这种新型组件部分透光，可以用作建筑的装饰材料使用，美观节能；本发明可以组合并网发电，亦可以离网发电，充分利用太阳光。本发明制作简单，成本低廉，密封性能好，光利用率以及光电转换效率高，安装方便，应用范围广，易于普及推广民用，是节能经济的多用途光伏组件。

Claims (8)

1.一种太阳能电池组件，包括电池阵列，所述电池阵列为多个太阳能电池片通过焊带串联或并联形成，其特征在于，还包括一平板状、内部具有空腔、一侧面开口的玻璃模型，密封材料及密封胶；电池阵列放置在所述玻璃模型的空腔中，密封材料填充在所述空腔中电池阵列以外的空间，密封胶用于密封玻璃模型的侧面开口。

2.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，在玻璃模型底部与空腔相邻的内表面上设置有支撑结构。

3.如权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述支撑结构为设置在玻璃模型底部与空腔相邻的内表面上的多个横向和/或纵向直条纹状突起。

4.如权利要求1-3中任意一项所述的太阳能电池组件，其特征在于：还设有边框，所述边框安装在玻璃模型的周沿。

5.如权利要求4所述的太阳能电池组件，其特征在于，还设有接线盒，所述接线盒可以安装在所述边框下底面上或侧面上，或在玻璃模型上打孔设置在其下底面上。

6.如权利要求5所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述电池阵列引出正、负电极接线以及旁路二极管接线，边框或玻璃模型上设有引线柱，所述正、负电极接线以及旁路二极管接线从引线柱上引出极线接入接线盒中。

7.如权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述密封材料为聚氨酯、硅橡胶或者UV固化胶的任意一种。

8.一种太阳能电池组件的制作方法，包括如下步骤：

1)制作电池阵列：将多个太阳能电池片通过焊带串联或并联形成，并引出一

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