CN101924164A - 一种光伏组件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种光伏组件的制备方法，包括：将背板敷设在模具中；将电池片组敷设在所述背板上；将甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物注入所述模具中，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物填充于所述背板和所述电池片组之间，并且包裹于所述背板和所述电池片组的外面；加热所述模具至100℃～110℃并保温使所述甲基丙烯酸甲酯预聚物进行聚合反应得到由聚甲基丙烯酸甲酯封装的光伏组件。本发明提供的光伏组件的制备方法，避免光伏组件在热压过程中产生气泡和分层现象，减轻热压法制备光伏组件的重量，降低了电池片产生破碎和隐裂的几率。本发明还提供了一种使用该方法制备的光伏组件。

Description

一种光伏组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，具体涉及一种光伏组件及其制备方法。
背景技术
光伏电池即太阳能电池是一种通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。将太阳能电池与其他辅助材料经过一定的组合，达到一定的额定输出功率和输出电压的一组光伏电池，叫光伏组件。根据光伏电站大小和规模，由光伏组件可组成各种大小不同的阵列。光伏电池的大量应用推动了新能源的利用和开发，减少了煤炭发电的数量，降低了二氧化碳和二氧化硫等温室气体的排放量，从而节约了不可再生资源、保护了环境。
传统光伏组件的制造需经过以下步骤：首先将电池片正背面焊接成电池片组，随后将电池片组和玻璃板、EVA、背板用汇流带连接按照玻璃板、EVA、电池片组、EVA、背板的顺序进行敷设，得到敷设电池板，再将所述敷设电池板放入层压机中，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热加压使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起，得到光伏组件，最后再利用红外测试有无隐裂、黑斑。
传统光伏组件使用EVA作为粘结剂，在玻璃板与电池片组之间以及电池片组和背板之间，均敷设有EVA，然后经过热层压将各个部件粘结在一起，但是在热层压的同时，由于EVA融化后粘度高，空气排出困难，导致各个部件之间会出现气泡，甚至会分层.严重影响了光伏组件的质量，而且其内部敷设多层EVA、玻璃纤维等辅助材料，大大增加了光伏组件的重量。由于EVA粘度高，热压时EVA流动不均匀，导致光伏组件各个点受力不均，易造成电池片破碎、隐裂，降低了光伏组件的成品率。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种光伏组件的制备方法，在所述制备方法中，可以避免光伏组件在热压过程中产生气泡和分层现象，减轻热压法制备光伏组件的重量，降低电池片产生破碎和隐裂的几率。本发明还提供了一种光伏组件，质轻强度高。
为了解决以上问题，本发明提供了一种光伏组件的制备方法，包括：将背板敷设在模具中；将电池片组敷设在所述背板上；将甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物注入所述模具中，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物填充于所述背板和所述电池片组之间，并且包裹于所述背板和所述电池片组的外面；
加热所述模具至100℃～110℃并保温使所述甲基丙烯酸甲酯预聚物进行聚合反应得到由聚甲基丙烯酸甲酯封装的光伏组件。
优选的，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物中单体与聚合体按质量比为30～60∶40～70。
优选的，所述引发剂为过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈。
优选的，所述引发剂与所述甲基丙烯酸甲酯预聚物的质量比为1～3∶97～99。
优选的，所述模具内壁设置有1～10个补缩孔。
优选的，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物的制备方法具体为：
将甲基丙烯酸甲酯单体与引发剂按重量比为1000∶1～3混合，得到混合液，所述引发剂为过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈；
在温度为60℃～80℃下加热所述混合液30min～90min，再在40℃～50℃下保温1h～2h，得到甲基丙烯酸甲酯预聚物。
优选的，所述电池片组包括多个串接在一起的电池片和汇流带。
优选的，所述电池片组中的电池片的光电转化率为18％～20％。
本发明还提供了一种光伏组件，包括：电池片组、背板以及包覆于所述电池片组和背板周围和填充于所述背板和所述电池片组之间的聚甲基丙烯酸甲酯。
优选的，所述背板由以下材料中的任意一种制备：TPT、TPE、BBF、EVA、钢化玻璃或具有彩色图案的涤纶无纺布；所述TPT为氟化乙烯-对苯二甲酸乙二酯嵌段共聚物；所述TPE为热塑性弹性体；所述BBF为PET、EVA和THV三层复合物，所述THV是四氟乙烯、六氟丙烯和氟化亚乙烯的三元共聚物；所述EVA为乙烯醋酸乙烯共聚物；所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
本发明提供了一种光伏组件的制备方法，包括：将背板敷设在模具中；将电池片组敷设在所述背板上；，将甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物注入所述模具中，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物填充于所述背板和所述电池片组之间，并且包裹于所述背板和所述电池片组的外面；加热所述模具至100℃～110℃并保温使所述甲基丙烯酸甲酯预聚物进行聚合反应得到由聚甲基丙烯酸甲酯封装的光伏组件。本发明提供的光伏组件的制备方法，使用聚甲基丙烯酸甲酯代替原有的钢化玻璃作为面板，使电池组件和背板在模具中与聚甲基丙烯酸甲酯一次成型，不需要在各层中添加EVA加热加压粘结，解决了EVA热压法导致的电池片组与背板或钢化玻璃之间的起泡、分层以及电池片的隐裂、破碎等问题。本发明还提供了一种光伏组件，包括：电池片组、背板以及包覆于所述电池片组和背板周围和填充于所述背板和所述电池片组之间的聚甲基丙烯酸甲酯。本发明提供的光伏组件使用聚甲基丙烯酸甲酯封装电池片组和背板，同时本发明提供的光伏组件内置了接线盒和排线，不需要在外部单独焊接接线盒。比相同输出功率的以钢化玻璃为面板的光伏组件重量轻，同时抗冲击性和拉伸强度、抗弯强度均高于同等输出功率的以钢化玻璃为面板的光伏组件。
附图说明
图1本发明提供的光伏组件的示意图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明的主要目的在于，提供一种光伏组件及其制备方法，利用聚甲基丙烯酸甲酯的质轻、抗冲击、耐腐蚀、高透明性的特点，使其替代原有的钢化玻璃，从而降低光伏组件的质量以及环境适应性，同时使用了聚甲基丙烯酸甲酯浇铸的方法，使聚甲基丙烯酸甲酯在固化的同时，电池片组和背板一同被封装在其中，避免了使用EVA作为粘结剂而引起的电池片组与背板或玻璃板之间的气泡、分层，以及电池片组的隐裂、破碎现象。下面将详细描述本发明提供的光伏组件及其制备方法。
本发明还提供了一种光伏组件，包括：电池片组、背板以及包覆于所述电池片组和背板周围和填充于所述背板和所述电池片组之间的聚甲基丙烯酸甲酯。本发明中电池片组中含有的电池片的数目优选为2～100片更优选为10～50片，将所述电池片按照正负极的顺序串联得到电池片组。所述电池片为本领域人员熟知的有机硅电池片、砷化镓半导体电池片或柔性晶体电池片，本发明优选柔性晶体电池片，所述柔性晶体电池片的光电转化率优选为18％～20％。按照本发明，所述背板选用本领域人员熟知的TPT、TPE、BBF、EVA、钢化玻璃或具有彩色图案的涤纶无纺布。所述TPT为氟化乙烯-对苯二甲酸乙二酯嵌段共聚物；所述TPE为热塑性弹性体；所述BBF为PET、EVA和THV三层复合物，所述THV是四氟乙烯、六氟丙烯和氟化亚乙烯的三元共聚物；所述EVA为乙烯醋酸乙烯共聚物，所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。本发明使用的聚甲基丙烯酸甲酯为α-甲基丙烯酸甲酯单体与引发剂混合后通过本体聚合制得的分子量为2×105～5×105的聚甲基丙烯酸甲酯。本发明提供的光伏组件结构如图1所示，由背板2、电池片组3以及包覆于所述电池片组和背板周围和填充于所述背板和所述电池片组之间的聚甲基丙烯酸甲酯1组成。
本发明还提供了一种光伏组件的制备方法，包括：将背板敷设在模具中；将电池片组敷设在所述背板上；将甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物注入所述模具中，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物填充于所述背板和所述电池片组之间，并且包裹于所述背板和所述电池片组的外面；
加热所述模具至100℃～110℃并保温使所述甲基丙烯酸甲酯预聚物进行聚合反应得到由聚甲基丙烯酸甲酯封装的光伏组件。
按照本发明，首先将甲基丙烯酸甲酯单体蒸馏，除去其中的杂质以达到提纯的目的，然后将提纯后的甲基丙烯酸甲酯单体和引发剂优选按质量比为1000∶1～3反应，制备甲基丙烯酸甲酯预聚物。所述引发剂为过氧化苯甲酰(BPO)和/或偶氮二异丁腈(AIBN)。由于甲基丙烯酸甲酯单体比聚甲基丙烯酸甲酯的密度小，所以在所述单体聚合过程中，体积会收缩，所以在制备聚甲基丙烯酸甲酯时，必须先要预聚。本发明为了使光伏组件的制备过程不受到甲基丙烯酸甲酯聚合过程中的体积收缩的影响，也采用了首先合成甲基丙烯酸甲酯预聚物的方法，本发明所述甲基丙烯酸甲酯预聚物是指甲基丙烯酸甲酯经过预聚合反应(prepolymerization)形成的、成分为包括甲基丙烯酸甲酯单体和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物。所述甲基丙烯酸甲酯预聚物制备方法优选为将甲基丙烯酸甲酯单体与引发剂按重量比为1000∶1～3混合，得到混合液；在温度为60℃～80℃下加热所述混合液30min～90min，再在40℃～50℃下保温1h～2h，得到甲基丙烯酸甲酯预聚物。
因为本发明要制备的光伏组件属于高精度产品，浇铸使用的预聚物中的单体不能过多，也不能过少，所以就要控制预聚物的中单体与聚合物的含量，即所述甲基丙烯酸甲酯预聚物中单体与聚合物按质量比优选为30～60∶40～70，更优选为40～50∶50～60。这样既能缓解了聚甲基丙烯酸甲酯单体聚合过程中的体积收缩给电池片组和背板带来的压力，又拥有足够的流动性，可以使所述预聚物充满模具。为了进一步的控制聚甲基丙烯酸甲酯单体聚合给电池片组和背板带来的损害，在本发明提供的模具内壁设置有补缩孔，所述补缩孔的数目优选1～10个，更优选4～8个，在浇铸的过程中，流入补缩孔的甲基丙烯酸甲酯预聚物会补充甲基丙烯酸甲酯单体聚合造成的体积损失，从而保证了光伏组件的质量。另外，本发明使用了柔性晶体电池片，柔性晶体电池片具有一定的弹性和柔韧性，可以缓解电池片在焊接和光伏组件的制备过程中的应力对电池片的伤害，减少电池片碎裂的几率，提高产品质量。
按照本发明，将柔性晶体电池片按照正负极相连接的顺序排列，并优选使用铜质汇流带焊接，得到电池片组，先敷设背板再在背板上敷设电池片组的顺序，将所述背板和所述电池片组敷设于模具中，将甲基丙烯酸甲酯预聚物与引发剂的混合物注入模具中。本发明使用的模具为按照光伏组件的形状和大小制作的，使用的材料为本领域人员熟知的低碳钢、铸铁等，本发明不做限制，在模具中优选涂覆一层脱模剂，所述脱模剂为本领域人员熟知的石蜡、硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯醇、硬脂酸或硬脂酸盐等，本发明不做限定。本发明所使用的引发剂为BPO和/或AIBN，本发明优选使用AIBN，所述AIBN与所述甲基丙烯酸甲酯预聚物按重量比优选为1～3∶97～99。
甲基丙烯酸甲酯预聚物充满模具后，将模具密闭，并在常压下加热所述模具到100℃～110℃，保温20h～30h，保温过程中所述甲基丙烯酸甲酯预聚物中的甲基丙烯酸甲酯单体以及低分子量的聚甲基丙烯酸甲酯会继续聚合形成高分子量的聚甲基丙烯酸甲酯。保温结束后，电池片组和背板被封装在固化的聚甲基丙烯酸甲酯中形成光伏组件，然后将光伏电池组件取出，，优选对光伏组件进行磨边、冲洗、干燥，然后进行红外光检测电池片是否碎裂。
以下通过具体实施例来详细阐述本发明的方案。
实施例
预聚物的制备：
取1000g的α-甲基丙烯酸甲酯与1g的AIBN混合，得到混合液，搅拌的同时加热所述混合液，加热温度为60℃，加热时间为1h。然后降温至45℃，保温1h，得到甲基丙烯酸甲酯预聚物。
光伏组件的制备：
将30片柔性晶体电池片按照正负极的顺序排列，用铜质汇流带将其焊接成电池片组，按照先敷设背板再在背板上敷设电池片组的顺序将电池片组和彩色图案的涤纶无纺布制备的背板敷设于钢制模具中。
加热所述模具至105℃，保温24h，待所述预聚物固化后将聚甲基丙烯酸甲酯封装的光伏组件从模具中取出，磨边后用水冲洗光伏组件的表面，并在30℃下干燥24h，进行检测。
在任意的光伏组件上表面取10个点，用使用波长为750nm的红外线进行检测，按照公式有碎片的电池片/总电池片数量×100％，来计算碎片率结果显示平均碎片率为0.13％。同时与光电转化率相同的EVA热压法制备的光伏组件相比，重量减轻了50％，抗压和抗拉伸性能增加了30％。
以上对本发明提供的一种光伏组件及其制备方法进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏组件的制备方法，其特征在于，包括：
将背板敷设在模具中；
将电池片组敷设在所述背板上；
将甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物注入所述模具中，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物和引发剂的混合物填充于所述背板和所述电池片组之间并且包裹于所述背板和所述电池片组的外面；
加热所述模具至100℃～110℃后保温使所述甲基丙烯酸甲酯预聚物进行聚合反应得到由聚甲基丙烯酸甲酯封装的光伏组件。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物中单体与聚合体按质量比为30～60∶40～70。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂与所述甲基丙烯酸甲酯预聚物的质量比为1～3∶97～99。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述模具内壁设置有1～10个补缩孔。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸甲酯预聚物由以下方法制备：
将甲基丙烯酸甲酯单体与引发剂按重量比为1000∶1～3混合，得到混合液，所述引发剂为过氧化苯甲酰和/或偶氮二异丁腈；
在温度为60℃～80℃下加热所述混合液30min～90min，再在40℃～50℃下保温1h～2h，得到甲基丙烯酸甲酯预聚物。
7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述电池片组包括多个串接在一起的电池片和汇流带。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述电池片组中的电池片的光电转化率为18％～20％。
9.一种光伏组件，其特征在于，包括：电池片组、背板以及包覆于所述电池片组和背板周围和填充于所述背板和所述电池片组之间的聚甲基丙烯酸甲酯。
10.根据权利要求9所述的光伏组件，其特征在于，所述背板由以下材料中的任意一种制备：TPT、TPE、BBF、EVA、钢化玻璃或具有彩色图案的涤纶无纺布；
所述TPT为氟化乙烯-对苯二甲酸乙二酯嵌段共聚物；所述TPE为热塑性弹性体；所述BBF为PET、EVA和THV三层复合物，所述THV是四氟乙烯、六氟丙烯和氟化亚乙烯的三元共聚物；所述EVA为乙烯醋酸乙烯共聚物；所述PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
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