CN101980370A - 一种无边框的太阳能电池组件及封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无边框的太阳能电池组件及封装方法，属于硅基薄膜太阳能电池模块，光电模板领域，它被广泛应用于地面太阳能电站和光伏建筑一体化中。现有无边框太阳能组件边缘密封存在漏电隐患。本发明的目的在于优化无边框太阳能组件及其封装技术，其特征在于电池芯板的有效工作面四周有防止密封胶膜外溢的无膜隔离区域间隙和防止短路的激光刻线，一次压合成型的封装模块。效果节省材料，成本低。长期暴露在室外恶劣的环境中，不漏电，满足太阳能电池组件20-25年的寿命要求。

Description

一种无边框的太阳能电池组件及封装方法

技术领域

本发明涉及一种无边框的光伏模板及其封装方法，确切的说是一种硅基薄膜太阳能电池模块，被广泛应用于地面太阳能电站和光伏建筑一体化中。

背景技术

太阳能电池组件或被称为光伏模板、光电模板、模块。作为一种清洁环保的绿色能源产品，越来越多地应用在生产、生活各领域当中，如并网发电、离网式供电、建筑一体化等。太阳能电池的封装对电池的使用寿命和电性能来说是非常至关重要的。目前，太阳能电池组件(或称模板、模块)主要分为有边框和无边框两种，有边框组件是指在将太阳电池压合后在四周边用金属材料将其封装起来后使用，无边框组件是指压合后不需要用金属材料封边处理可直接使用，有边框组件由于需要金属边框，因此耗时耗材，成本高，同时由于边框一般为金属材料容易造成以玻璃为封装材料的太阳电池组件的破损，而无边框组件一是可以省掉边框材料，减少成本，同时还减少加工步骤，提高产量，减少人工费用，而且不会因边框安装产生破损，特别是对于以玻璃为衬底材料的薄膜电池，无边框组件结构更为适合。专利号为ZL200920129430.8的中国专利《非晶硅太阳能电池组件》和专利号ZL200510033425.3的中国专利《非晶硅太阳能电池夹胶玻璃组件》均公开了一种无边框薄膜太阳能电池组件，却忽略了对太阳能电池组件周边封装技术的改进。试验证明，供电装置和光伏建筑一体化的户外应用中，对电池组件的密封会直接影响到电池的使用寿命。专利ZL200920129430.8采用的边缘密封是将四周外边缘的电池薄膜去除，以增加电池组件周边无膜区与胶膜的粘结度，来保证密封性。但胶膜长时间受光老化后，边缘的水密性和气密性都会受到影响，使得整个电池组件仍然会存在边缘漏电的隐患，最终会影响系统发电。ZL200510033425.3是采用三明治的结构，中间留有空隙，采用层压工艺，密封胶经受一定的温度和压力后将空隙封好，这种结构虽然密封较好，但是很难处理层压留在空隙处的胶，二是加工工序多。

发明内容

本发明针对以上现有技术无边框太阳能组件边缘密封存在漏电隐患，提出进一步改善其封装技术，以增强抗老化和浸湿能力。

进一步目的，优化无边框太阳能组件生产工艺，改进原来封装加工工序，由原来的两步分离式，改变为一步压合完成，减少其工艺步骤，使其长期暴露在恶劣的环境中，仍保持良好的发电性能。

为实现本发明任务，技术解决方案是：无边框的太阳能电池组件，包括背板封装材料、绝缘胶膜在内的太阳能电池芯板，其特征是：在太阳能电池芯板受光工作面的周边有无膜区域隔离间隙和防止短路的激光刻线(图中未示出)，且由密封绝缘胶膜EVA或者PVB，丁基胶，太阳能电池芯板叠放的组件，一次压合成封装模块，引出电极。在电池芯板最外边缘一周涂敷密封胶膜预留一定间隙，防止一次压合成型的胶膜外溢。

所说的太阳能电池芯板，包括非晶硅薄膜电池、铜铟硒薄膜电池在内的薄膜太阳能电池芯板。

所说的背板材料包括玻璃、TPT在内封装材料。

所说的引出电极，先焊接在太阳能电池芯板正负电极上的焊带包括铝带、敷锡铜带，由背板材料上的引出孔引出。

无边框的太阳能电池组件的封装方法，包括封装材料背板、绝缘胶膜在内的太阳能电池芯板，其特征是：

对太阳能电池芯板受光工作面的四周边进行无膜绝缘处理；

在无膜绝缘区域最外边缘一周涂敷耐候的密封胶；

在密封胶内部铺敷一层粘结绝缘胶膜，预留隔离间隙；

由密封绝缘胶膜EVA或者PVB，丁基胶，太阳能电池芯板叠放的组件，背板材料，一次压合成封装模块，引出电极。

无膜绝缘区域最外边缘一周涂敷密封胶四条，密封胶的接头处预留一定的小间隙。

所说密封胶膜厚度大于绝缘胶膜。

本发明的封装方法特点：首先用激光或喷砂在电池芯板四周边除去背电极、光电转换层及前电极的导电物质，形成绝缘区域，在绝缘区域最外边缘一周涂敷耐候的密封胶预留一定间隙。包括利用丁基胶和绝缘胶膜EVA或PVB将电池芯板与背板材料封装；在密封胶内部铺敷一层粘结绝缘胶膜，预留隔离间隙；将由密封绝缘胶膜EVA或者PVB，丁基胶，太阳能电池芯板叠放的组件，一次压合成封装模块，引出电极。

本发明的有益效果是，太阳能电池组件设计成无边框，节省材料，成本低；且由于密封胶的隔水能力非常高，太阳能电池组件具有很高的绝缘效果，长期暴露在室外恶劣的环境中，也能保持不漏电，满足太阳能电池组件20-25年的寿命要求。

附图说明

图1：本发明的结构外观示意图。

图2：图1中A-A剖视示意图。

图3：图1中B-B剖视示意图。

图4：本发明压合前叠放爆炸示意图。

图5：本发明压合前叠放平面示意图。

图6：具体实施例1示意图。

图7：具体实施例2示意图。

见图1-5，背板材料1、绝缘胶膜2、密封胶3、焊带4、太阳能电池芯板5、绝缘条6、固定型材7、粘结胶8、接线盒9、前板材料1’，引出孔11，太阳能电池芯板的薄膜51，无膜边缘52，密封胶与太阳能电池芯板最外边缘的间隙32，密封胶与绝缘胶膜的间隙21，密封胶接头处间隙31。

下面结合附图对本发明进一步说明。

本发明无边框太阳能电池组件结构，太阳能电池芯板5包括非晶硅薄膜电池、铜铟硒薄膜电池在内薄膜电池，芯板5四周有一定宽度无薄膜的绝缘隔离区域(一般在10～20mm)，由防水性好的密封胶3，如丁基胶，在小于或等于去无膜区域，宽度一般在5～15mm的四周密封，封闭，中间由绝缘胶膜2(如EVA、PVB等)把背板材料1(如玻璃、TPT等)和电池芯板5粘结起来，预先焊接在薄膜电池芯板5正负电极上的焊带4(如铝带、敷锡铜带)。电池芯板5横向引出焊带4或称其为汇流带，其下面铺垫有绝缘条6以防电极短路，将焊带4从背板材料1上引出，在光照下电池芯板5的有效工作面进行光电转换，由焊带4汇集电流，通过引出电极输出电能。

本发明的制造方法如下：将太阳能电池芯板5靠近去膜边缘52内侧通过激光刻线对电池薄膜51做好预先绝缘处理，以防去膜后边缘发生短路现象出现。将电池薄膜51的四周去膜后，形成无膜边缘52，在无膜边缘52外边缘，在不超预留宽度范围的四边处涂敷四条密封胶3，密封胶3距离太阳能电池芯板5的最外边缘留有1～2mm的间隙32，以防在压合时过多密封胶3流出边缘，造成清理困难；四条密封胶3的接头处留有一定的小间隙31(一般在1～2mm)，以便压合前和压合时抽气用，使封装的组件不会产生气泡，在密封胶3内侧铺放绝缘胶膜2与密封胶3之间预留一定小间隙21(一般在1～2mm)，为能顺利的抽出残留空气，保证压合后不会气泡，间隙31和间隙21都不能过大，密封胶3的厚度要大于绝缘胶膜2厚度0.1～0.5mm，压合后绝缘胶膜2与密封胶3填满间隙31和间隙21，以便具有好的密封性，再盖好背板材料1，将焊带4从背板材料1上引出孔11引出，然后将叠放好的组件先放入真空袋内进行预抽气，将空气先抽出，抽好后将装有组件的真空袋一起放入层压机或高压釜中，边抽气边进行加热压合，完成组件加工，经压合后，四条密封胶3连接在一起，绝缘胶膜2和密封胶3也紧密接触，使得具有良好的密封性。

具体实施方式

实施例1：

见图6，本实施例为电站用无边框双玻璃非晶硅薄膜太阳能电池组件，太阳能电池芯板5为3.2mm厚玻璃为衬底的非晶硅电池，尺寸为1640mm×707mm，无膜边缘52宽度为12mm，背板材料1为3mm厚的半钢化玻璃，尺寸为1640mm×707mm，绝缘胶膜2为0.5mm厚的EVA，尺寸为1621mm×688mm，密封胶3为厚度为0.8mm的丁基胶，宽度为7mm，层压后尺寸为1640mm×707mm×6.5mm，接线盒9位于背板材料1的背面，两边用粘结胶8粘结有与支架固定用的螺栓固定型材7，安装时只需把螺栓头放入固定型材7的槽内与支架连接即可。

实施例2：

见图7，本实施例为建筑幕墙用无边框三玻璃非晶硅太阳能电池组件，为了提高建筑用组件的安全性要求，是将太阳能电池芯板5夹在背板材料1和前板材料1’中间，前板材料1’和太阳能电池芯板5通过绝缘胶膜2直接粘结，周边不需要密封胶3，太阳能电池芯板5为3.2mm厚玻璃为衬底的非晶硅电池，尺寸为1640mm×707mm，无膜边缘52宽度为15mm，背板材料1为6mm厚的钢化玻璃，尺寸为1640mm×707mm，与背板材料1粘接的绝缘胶膜2为1.14mm厚的PVB，尺寸为1621mm×688mm，密封胶3为厚度为1.4mm厚的丁基胶，宽度为7mm，前板材料1’为6mm厚钢化超白玻璃，尺寸为1640mm×707mm，与前板材料1’粘结的绝缘胶膜2为1.14mm厚的PVB，尺寸为1640mm×707mm，层压后尺寸为1640mm×707mm×17mm，接线盒9位于背板材料1的背面。

实施例3：

图未画出，图参考图7，本实施例为时有冰雹、风沙等恶劣冲击环境的电站用无边框非晶硅太阳能电池组件，为了提高此类型电站用组件的抗冲击要求，是将太阳能电池芯板5夹在背板材料1和前板材料1’中间，前板材料1’和太阳能电池芯板5通过绝缘胶膜2直接粘结，周边不需要密封胶3，太阳能电池芯板5为3.2mm厚玻璃为衬底的非晶硅电池，尺寸为1640mm×707mm，无膜边缘52宽度为12mm，背板材料1为0.35mm厚的TPT，尺寸为1640mm×707mm，与背板材料1粘接的绝缘胶膜2为0.5mm厚的EVA，尺寸为1621mm×688mm，密封胶3为厚度为0.8mm厚的丁基胶，宽度为7mm，前板材料1’为3mm厚钢化超白玻璃(可抗一定外力冲击)，尺寸为1640mm×707mm，与前板材料1’粘结的绝缘胶膜2为0.5mm厚的EVA，尺寸为1640mm×707mm，层压后尺寸为1640mm×707mm×7.2mm，接线盒9位于背板材料1的背面。

以上结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (15)

1.一种无边框的太阳能电池组件，包括背板封装材料、绝缘胶膜在内的太阳能电池芯板，其特征是：在太阳能电池芯板受光工作面的周边有无膜区域隔离间隙和防止短路的激光刻线，且由密封绝缘胶膜EVA或者PVB，丁基胶，太阳能电池芯板叠放的组件，一次压合成封装模块，引出电极。

2.如权利要求1所述的一种无边框的太阳能电池组件，其特征在于所说的封装模块，由防水性好的密封胶涂敷，其密封胶的宽度小于或等于无膜区域宽度，压合成四周封闭的封装模块。

3.如权利要求1所述的一种无边框的太阳能电池组件，其特征在于所说的无膜区域隔离间隙，是指除去电池芯板四周的膜层包括背电极层、光电转换层、前电极层的绝缘部分，在其最外边缘一周涂敷密封胶膜所预留的间隙。

4.如权利要求3所述的一种无边框的太阳能电池组件，其特征在于所说的间隙，是防止太阳能电池芯板一次压合成封装模块胶膜外溢的绝缘隔离带。

5.如权利要求1所述的一种无边框的太阳能电池组件，其特征在于所说的太阳能电池芯板，包括非晶硅薄膜电池、铜铟硒薄膜电池在内的薄膜太阳能电池芯板。

6.如权利要求1所述的一种无边框的太阳能电池组件，其特征在于所说的背板材料包括玻璃、TPT在内封装材料。

7.如权利要求1所述的一种无边框的太阳能电池组件，其特征在于所说的引出电极，先焊接在太阳能电池芯板正负电极上的焊带包括铝带、敷锡铜带，由背板材料上的引出孔引出。

8.一种无边框的太阳能电池组件的封装方法，包括封装材料背板、绝缘胶膜在内的太阳能电池芯板，其特征是：

对太阳能电池芯板受光工作面的四周边进行无膜绝缘处理；

在无膜绝缘区域最外边缘一周涂敷耐候的密封胶；

在密封胶内部铺敷一层粘结绝缘胶膜，预留隔离间隙；

由密封绝缘胶膜EVA或者PVB，丁基胶，太阳能电池芯板叠放的组件，一次压合成封装模块，引出电极。

9.如权利要求8一种无边框太阳能电池组件的封装方法，其特征在于无膜绝缘处理，用激光或喷砂在电池芯板周边除去背电极、硅基薄膜层及前电极的导电物质，利用丁基胶和绝缘胶膜EVA或PVB将电池芯板与背板材料封装。

10.如权利要求8一种无边框太阳能电池组件的封装方法，其特征在于所说的密封胶与电池芯板有效工作面的最外边缘预留一定间隙，防止一次压合密封胶外溢，清理困难。

11.如权利要求8一种无边框太阳能电池组件的封装方法，其特征在于无膜绝缘区域最外边缘一周涂敷密封胶四条，密封胶的接头处预留一定的小间隙。

12.如权利要求11一种无边框太阳能电池组件的封装方法，其特征在于预留一定的小间隙，便于压合前和压合时抽气，防止压合产生气泡。

13.如权利要求11一种无边框太阳能电池组件的封装方法，其特征在于在所说的密封胶内侧的绝缘胶膜与密封胶预留一定小间隙，便于残留空气能顺利抽出。

14.如权利要求11一种无边框太阳能电池组件的封装方法，其特征在于所说密封胶膜厚度大于绝缘胶膜。

15.如权利要求8一种无边框太阳能电池组件的封装方法，其特征在于太阳能电池芯板一次压合，还包括叠放的组件先放入真空袋内进行预抽气后放入层压机或高压釜中，边抽气边进行加热压合，完成组件加工。

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