CN102315331A - 一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法 - Google Patents

一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法，于太阳能电池器件制备领域。技术方案是①采用钢化玻璃或半钢化玻璃代替普通浮法玻璃作为薄膜太阳能电池的基底；②采用具有反光作用的封装材料代替二氧化钛背反射层或金属背反射层和透明封装材料；③采用含有金属层的聚合物复合膜作为薄膜太阳能电池的背板；④接线盒处电极引出线采用绝缘胶带粘贴；⑤采用胶或胶带对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封；⑥采用在薄膜太阳能电池组件背后粘接挂钩以代替铝边框实现组件与安装支架连接。本发明在保证薄膜太阳能电池组件满足IEC标准要求的前提下，将薄膜太阳能电池组件单位面积的重量降低约42%，同时降低了生产成本、简化了生产工艺。

Description

一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法，于太阳能电池器件制备领域。
背景技术
近年来，环境污染和能源危机等问题与经济发展之间的矛盾越来越突出，迫使人们致力于开发新的可再生清洁能源。太阳能是一种取之不尽、用之不竭的可再生清洁能源，合理利用太阳能是人类解决能源问题的长期发展战略。人类利用太阳能的方式有多种，包括光化学转化、光热转化和光电转化，其中太阳能光电转化是将太阳能转化成电能，太阳能电池是将太阳能转化成电能的装置。各国纷纷出台相关鼓励政策和法规，支持光伏技术和相关产业的发展。晶体硅太阳能电池以其高的转换效率和成熟的工艺技术首先得到发展，并占据了广大的市场份额。但是，晶体硅太阳能电池原材料的生产过程具有高能耗、高污染等不可回避的劣势。此外，单晶硅和多晶硅的成本价格已经接近其极限，同时其应用领域也相对固定，而薄膜光伏产品则具有较大的成本下降空间和效率提升空间，同时其可开发出更多的产品种类和具有更广泛的应用领域，因此薄膜光伏产品具有更大的发展空间。目前薄膜太阳能电池组件大多为双层玻璃结构，重量较大，这对组件的运输和安装都带来一定的不利，在光伏屋顶系统和光伏农业大棚等方面的应用具有一定的局限性；也有少数的单层玻璃结构的薄膜太阳能电池组件，但由于其采用强度较低的普通浮法玻璃做前板，为了满足IEC标准2400Pa机械载荷要求，必须采用较厚的玻璃并加铝边框，这与双层玻璃结构组件相比重量降低不明显，且成本增加较多。太阳光经过薄膜太阳能电池吸收层时，并不能被完全吸收，会有一部分光透过。为了增加薄膜太阳能电池对光的利用率、提高转换效率，一般采用磁控溅射镀金属背电极或丝网印刷二氧化钛涂层作为背反射层，将透过的光反射回来进行二次吸收。但磁控溅射金属背电极成本较高；丝网印刷二氧化钛涂层工艺难控制，造成产品良率下降，且污染工作环境。
发明内容
本发明目的是提供一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法，解决工业化生产的薄膜太阳能电池组件重量大、成本高、工艺复杂等问题。
本发明的技术方案是：
一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法，包含如下工艺步骤：
①采用钢化玻璃或半钢化玻璃代替普通浮法玻璃作为薄膜太阳能电池的基底，以保证组件的机械强度、降低组件的重量；②采用具有反光作用的封装材料代替二氧化钛背反射层或金属背反射层和透明封装材料，以降低组件的生产成本、简化生产工艺；③采用含有金属层的聚合物复合膜作为薄膜太阳能电池的背板，以防止水汽入侵同时降低组件的重量；④接线盒处电极引出线采用绝缘胶带粘贴，以防止电极引出线与背板中的金属层接触形成漏电通道、提高组件安全性能；⑤采用胶或胶带对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封，以防止水汽从边缘入侵；⑥采用在薄膜太阳能电池组件背后粘接挂钩以代替铝边框实现组件与安装支架连接，以降低组件成本和重量。
所述钢化玻璃或半钢化玻璃的厚度为1.8-5mm。
所述封装材料为乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）或聚乙烯醇缩丁醛（PVB）中的至少一种；所述封装材料的厚度为0.3-1.14mm；所述封装材料的颜色为白色，具有较强的光反射作用，在400-1100nm光谱范围内的平均反射率大于60%；所述封装材料可以兼顾背反射层的作用，省去了磁控溅射镀金属背电极或丝网印刷二氧化钛涂层工艺，简化了薄膜太阳能电池组件的生产工艺、降低了生产成本。
所述对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封的胶或胶带具有防潮湿和耐老化性能，厚度为0.5-3mm。
所述挂钩通过结构胶或胶带粘接在薄膜太阳能电池组件的背板上；所述挂钩可以取代铝边框实现薄膜太阳能电池组件与安装支架的连接；所述挂钩的材质为铝合金或复合塑料。
本发明更具体的制作方法，包括下列步骤：⑴清洗钢化玻璃或半钢化玻璃基底；⑵在所述玻璃基底表面沉积TCO前电极；⑶激光划刻所述TCO前电极；⑷在所述TCO前电极表面沉积硅薄膜；⑸激光划刻所述硅薄膜；(6)在所述硅薄膜表面沉积TCO背电极；⑺激光划刻所述TCO背电极和硅薄膜；⑻粘接纵向电极引线；⑼组件边缘喷砂；⑽焊接横向电极引线并在接线盒位置电极引线弯折处粘贴绝缘胶带；⑾铺设封装材料和背板进行层压；⑿组件层压后修边并安装接线盒；⒀组件封边并粘接卡扣。
一种轻量化薄膜太阳能电池组件，包含由上而下依次设置的钢化玻璃或半钢化玻璃前板、电池膜层、封装材料、背板，以及边缘密封胶或胶带、接线盒和挂钩，边缘密封胶或胶带将钢化玻璃或半钢化玻璃前板、电池膜层、封装材料、背板的边缘密封起来，接线盒和挂钩安装在背板上。
本发明的有益效果：本发明通过采用较薄的钢化玻璃或半钢化玻璃作基底，使用具有反光作用的白色封装材料和聚合物复合膜背板，采用胶或胶带对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封，采用在薄膜太阳能电池组件背后粘接挂钩以代替铝边框实现组件与安装支架连接。在保证薄膜太阳能电池组件满足IEC标准要求的前提下，将薄膜太阳能电池组件单位面积的重量降低约42%，同时降低了生产成本、简化了生产工艺。
附图说明
图1是本发明实施例结构示意图；
图2 是本发明实施例的背面示意图；
图中：钢化玻璃或半钢化玻璃前板1、电池膜层2、封装材料3、背板4、边缘密封胶或胶带5、接线盒6和挂钩7。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
一种轻量化薄膜太阳能电池组件及其制作方法，包含如下工艺步骤：
①采用钢化玻璃或半钢化玻璃代替普通浮法玻璃作为薄膜太阳能电池的基底，以保证组件的机械强度、降低组件的重量；②采用具有反光作用的封装材料代替二氧化钛背反射层或金属背反射层和透明封装材料，以降低组件的生产成本、简化生产工艺；③采用含有金属层的聚合物复合膜作为薄膜太阳能电池的背板，以防止水汽入侵同时降低组件的重量；④接线盒处电极引出线采用绝缘胶带粘贴，以防止电极引出线与背板中的金属层接触形成漏电通道、提高组件安全性能；⑤采用胶或胶带对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封，以防止水汽从边缘入侵；⑥采用在薄膜太阳能电池组件背后粘接挂钩以代替铝边框实现组件与安装支架连接，以降低组件成本和重量。
所述钢化玻璃或半钢化玻璃的厚度为1.8-5mm。
所述封装材料为乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）或聚乙烯醇缩丁醛（PVB）中的至少一种；所述封装材料的厚度为0.3-1.14mm；所述封装材料的颜色为白色，具有较强的光反射作用，在400-1100nm光谱范围内的平均反射率大于60%；所述封装材料可以兼顾背反射层的作用，省去了磁控溅射镀金属背电极或丝网印刷二氧化钛涂层工艺，简化了薄膜太阳能电池组件的生产工艺、降低了生产成本。
所述对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封的胶或胶带具有防潮湿和耐老化性能，厚度为0.5-3mm。
所述挂钩通过结构胶或胶带粘接在薄膜太阳能电池组件的背板上；所述挂钩可以取代铝边框实现薄膜太阳能电池组件与安装支架的连接；所述挂钩的材质为铝合金或复合塑料。
本发明更具体的制作方法，包括下列步骤：⑴清洗钢化玻璃或半钢化玻璃基底；⑵在所述玻璃基底表面沉积TCO前电极；⑶激光划刻所述TCO前电极；⑷在所述TCO前电极表面沉积硅薄膜；⑸激光划刻所述硅薄膜；(6)在所述硅薄膜表面沉积TCO背电极；⑺激光划刻所述TCO背电极和硅薄膜；⑻粘接纵向电极引线；⑼组件边缘喷砂；⑽焊接横向电极引线并在接线盒位置电极引线弯折处粘贴绝缘胶带；⑾铺设封装材料和背板进行层压；⑿组件层压后修边并安装接线盒；⒀组件封边并粘接卡扣。
一种轻量化薄膜太阳能电池组件，包含由上而下依次设置的钢化玻璃或半钢化玻璃前板1、电池膜层2、封装材料3、背板4，以及边缘密封胶或胶带5、接线盒6和挂钩7，边缘密封胶或胶带将钢化玻璃或半钢化玻璃前板、电池膜层、封装材料、背板的边缘密封起来，接线盒和挂钩安装在背板上。

Claims (7)

1.一种轻量化薄膜太阳能电池组件制作方法，其特征在于包含如下工艺步骤：①采用钢化玻璃或半钢化玻璃代替普通浮法玻璃作为薄膜太阳能电池的基底；②采用具有反光作用的封装材料代替二氧化钛背反射层或金属背反射层和透明封装材料；③采用含有金属层的聚合物复合膜作为薄膜太阳能电池的背板；④接线盒处电极引出线采用绝缘胶带粘贴；⑤采用胶或胶带对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封；⑥采用在薄膜太阳能电池组件背后粘接挂钩以代替铝边框实现组件与安装支架连接。
2.根据权利要求1所述之轻量化薄膜太阳能电池组件制作方法，其特征在于所述钢化玻璃或半钢化玻璃的厚度为1.8-5mm。
3.根据权利要求1或2所述之轻量化薄膜太阳能电池组件制作方法，其特征在于所述封装材料为乙烯—醋酸乙烯共聚物（EVA）或聚乙烯醇缩丁醛（PVB）中的至少一种；所述封装材料的厚度为0.3-1.14mm；所述封装材料的颜色为白色，在400-1100nm光谱范围内的平均反射率大于60%。
4.根据权利要求1或2所述之轻量化薄膜太阳能电池组件制作方法，其特征在于所述对薄膜太阳能电池组件边缘进行密封的胶或胶带具有防潮湿和耐老化性能，厚度为0.5-3mm。
5.根据权利要求1或2所述之轻量化薄膜太阳能电池组件制作方法，其特征在于所述挂钩通过结构胶或胶带粘接在薄膜太阳能电池组件的背板上；所述挂钩可以取代铝边框实现薄膜太阳能电池组件与安装支架的连接；所述挂钩的材质为铝合金或复合塑料。
6.根据权利要求1或2所述之轻量化薄膜太阳能电池组件制作方法，其特征在于更具体的制作方法，包括下列步骤：⑴清洗钢化玻璃或半钢化玻璃基底；⑵在所述玻璃基底表面沉积TCO前电极；⑶激光划刻所述TCO前电极；⑷在所述TCO前电极表面沉积硅薄膜；⑸激光划刻所述硅薄膜；(6)在所述硅薄膜表面沉积TCO背电极；⑺激光划刻所述TCO背电极和硅薄膜；⑻粘接纵向电极引线；⑼组件边缘喷砂；⑽焊接横向电极引线并在接线盒位置电极引线弯折处粘贴绝缘胶带；⑾铺设封装材料和背板进行层压；⑿组件层压后修边并安装接线盒；⒀组件封边并粘接卡扣。
7.一种轻量化薄膜太阳能电池组件，其特征在于包含由上而下依次设置的钢化玻璃或半钢化玻璃前板（1）、电池膜层（2）、封装材料（3）、背板（4），以及边缘密封胶或胶带（5）、接线盒（6）和挂钩（7），边缘密封胶或胶带将钢化玻璃或半钢化玻璃前板、电池膜层、封装材料、背板的边缘密封起来，接线盒和挂钩安装在背板上。
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