CN102903777A - 一种便于拆解的太阳能光伏组件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种便于拆解的太阳能光伏组件，电池串与第一热熔胶层、第二热熔胶层之间分别增设有透明、绝缘且弹性的上、下隔层，上、下隔层上分别开有上下相对应的通孔，通孔与电池串中每四个相邻单体电池片边角所形成的空隙上下相对应；上、下隔层之间竖向设有为筒体的铆合件，铆合件两端周缘具有卡合结构，铆合件内填充热熔胶，铆合件穿过空隙与通孔后通过卡合结构卡合在通孔孔缘上并分别伸入第一、第二热熔胶层中，实现上、下隔层连接和第一、第二热熔胶层与铆合件中热熔胶熔融粘结。还公开了上述组件的制作方法。上、下隔层通过铆合件机械作用力连接，铆合件内热熔胶与第一、第二热熔胶层粘结实现组件各层整体粘接，便于拆解、不损坏电池片。

Description

一种便于拆解的太阳能光伏组件及其制作方法

技术领域

本发明涉及晶体硅太阳能光电利用技术领域，特别涉及一种便于拆解的太阳能光伏组件，还涉及上述太阳能光伏组件的制作方法。

背景技术

太阳能光伏组件是太阳能电池在实际应用中的主要形式，它是现今光伏市场的主流产品。现有的太阳能光伏组件由单体太阳能电池组装而成，如图1所示，太阳能光伏组件一般从上至下依次包括玻璃板1、第一热熔胶层2、由单体太阳能电池组成的电池串3、第二热熔胶层4及背板5，其中，第一、第二热熔胶层通常是现有的EVA热熔胶、PE热熔胶、PVB热熔胶或者PU热熔胶。现有太阳能光伏组件的封装过程如下：按照上述顺序进行叠层，然后采用层压工艺进行真空热压，使热熔胶层变为能流动且具有粘性的液体，待冷却后完成粘合，即将玻璃板与背板分别粘接在电池串的两表面上从而形成一个结实板状体，对该结实板状体加设边框后，即制作完成太阳能光伏组件，太阳能光伏组件封装结构的作用在于：一方面，能够对电池片进行有效地保护，避免电池片遭受损坏；另一方面，又可实现对电池片的充分利用，尽量使电池片的光电转换效率不受影响。

然而，现有太阳能光伏组件在真空热压过程中，第一、第二热熔胶层发生不可逆性的化学反应，使得电池串与玻璃板、背板之间为化学粘接，导致电池串难以从玻璃板与背板上拆卸，因此，当太阳能光伏组件出现故障需要维修或者需要对电池片回收利用时，由于存在难以拆解的缺陷，直接导致维修与回收困难，如此，不仅浪费了能源，变相地提高了使用成本，而且也造成了环境污染，不利于环保；另外，如果将玻璃板、背板从电池串上强行分离，则极易损坏电池片。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种结构简单、粘接强度高、拆解方便、便于维修和回收的太阳能光伏组件，在实现对太阳能电池有效保护和利用的前提下，通过在不同位置采用物理连接形成的机械作用力与热熔胶发生化学反应产生的粘结力共同作用实现太阳能光伏组件整体粘接。

本发明的第一个目的通过以下的技术措施来实现：一种便于拆解的太阳能光伏组件，包括从上至下依次设置的玻璃板、第一热熔胶层、由数个单体太阳能电池组成的电池串、第二热熔胶层及背板，所述第一热熔胶层粘结在所述玻璃板的下表面上，而所述第二热熔胶层粘结在所述背板的上表面上，其特征在于所述电池串与第一热熔胶层、第二热熔胶层之间分别增设有透明、绝缘且弹性的上、下隔层，所述上、下隔层上分别开有上下相对应的通孔，所述通孔与电池串中每四个相邻单体电池片边角所形成的空隙上下相对应；所述上、下隔层之间竖向设有为筒体的铆合件，所述铆合件两端周缘具有卡合结构，在所述铆合件内填充有热熔胶，所述铆合件穿过所述空隙与通孔后通过卡合结构卡合在通孔孔缘上并分别伸入第一、第二热熔胶层中，实现上、下隔层连接和第一、第二热熔胶层与所述铆合件中的热熔胶熔融粘结。

本发明的上、下隔层除了具有透明、绝缘及弹性（柔软性）的特性外，还需要具有在层压工艺中进行真空热压时不会产生粘性的特点，一方面，上、下隔层可将电池片与热熔胶隔离，方便拆解，便于对光伏组件的维修和回收，另一方面，上、下隔层之间通过铆合件机械作用力连接，同时铆合件内的热熔胶与第一、第二热熔胶层熔融实现化学粘结，从而实现光伏组件各层的整体粘接。本发明便于进行拆解，而且不会损坏电池片，维修方便、便于电池片的回收利用，节约能源，降低成本，有利于环保。

作为本发明优选的实施方式，所述铆合件中的热熔胶及热熔胶层采用的热熔胶是EVA热熔胶、PE热熔胶、PVB热熔胶或者PU热熔胶，所述上、下隔层与铆合件均采用熟化的EVA制成。热熔胶在常温下为固体，加热熔融到一定温度变为能流动且有一定粘性的液体。其中，EVA热熔胶一般由基本树脂、增粘剂、粘度调节剂和抗氧剂等成分组成。

本发明所述热熔胶的熔融温度范围是140-150℃。层压工艺真空热压温度一般是140-150℃，热熔胶加热熔融在此温度范围内变为能流动且有一定粘性的液体。

作为本发明的一种实施方式，所述卡合结构采用卡勾，所述卡勾设置在所述铆合件两端外壁的圆周上且分别沿两端面的径向向外伸出，所述卡勾卡合在所述通孔的孔缘上。卡合结构还可以采用卡槽的形式，即卡槽沿铆合件两端外壁的圆周设置，通孔的孔缘卡合在所述卡槽中实现上、下隔层的连接。

作为本发明的一种实施方式，所述铆合件位于所述电池串中的部分空隙中，即所述铆合件的数量小于所述空隙的数量。

作为本发明的另一种实施方式，所述铆合件位于所述电池串中的全部空隙中，即所述铆合件的数量等于所述空隙的数量。这种实施方式与现有光伏组件相比，粘接强度更高，稳固性更好。

为了便于拆解及在拆解时不损伤玻璃板，作为本发明的一种改进，所述玻璃板与第一热熔胶层之间增设有透明、绝缘且弹性的垫片，所述垫片的设置位置与所述空隙上下相对应，所述铆合件的外壁与相邻的单体电池片之间具有环形间隙，所述垫片的外缘轮廓大于所述铆合件端面的外沿轮廓。

拆解时，使用刀具从背板插入，刀刃通过间隙直至顶触在垫片上，沿环形间隙将背板、第二热熔胶层及下隔层切断，当所有铆合部位均按照此方法操作后，电池串可完整无损地从封装结构中取出。

所述垫片采用熟化的EVA制成。

本发明的第二个目的在于提供上述太阳能光伏组件的制作方法。

本发明的第二个目的通过以下的技术措施来实现：一种制作上述太阳能光伏组件的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)摆放玻璃板，从下至上依次在玻璃板上铺设第一热熔胶层与上隔层；

(2)在所述上隔层的通孔中安装填充有热熔胶的铆合件，使铆合件的卡合结构卡合在通孔的孔缘上；

(3)在所述上隔层上铺设电池串，所述电池串中的空隙与所述铆合件相对应，铆合件对应穿过所述空隙；

(4)在所述电池串上铺设下隔层，所述下隔层的通孔与所述铆合件相对应，铆合件安装在下隔层的通孔中使卡合结构卡合在通孔的孔缘上，将上、下隔层连接；

(5)从下至上依次在所述下隔层上铺设第二热熔胶层与背板，完成叠层工序，获得太阳能光伏组件叠层半成品；

(6)采用层压工艺将步骤(5)得到的太阳能光伏组件半成品进行真空热压，待自然冷却后获得太阳能光伏组件热压半成品；

(7)在太阳能光伏组件热压半成品的四周边缘上加设边框，得到太阳能光伏组件成品。

作为本发明的一种改进，在所述步骤(1)中，摆放玻璃板后且在铺设第一热熔胶层之前，在所述玻璃板上放置透明、绝缘且弹性的垫片，所述垫片与电池串中的空隙上下相对应，所述垫片的外缘轮廓大于所述铆合件端面的外沿轮廓。

作为本发明的一种实施方式，在所述步骤(3)中，在所述上隔层上摆放电池片，然后将电池片连接成所述电池串；在所述步骤(6)中，真空热压温度范围是140-150℃。

与现有技术相比，本发明具是有如下显著的效果：

(1)本发明的上、下隔层之间通过铆合件机械作用力连接，同时铆合件内的热熔胶与第一、第二热熔胶层熔融实现化学粘结，从而实现光伏组件各层的整体粘接。本发明便于进行拆解，而且不会损坏电池片，维修方便、便于电池片的回收利用，节约能源，降低成本，有利于环保。

(2)本发明增设有透明、绝缘且弹性的垫片，拆解时，刀具通过间隙直至顶触在垫片上，便于拆解，而且拆解时不损伤玻璃板。

(3)本发明结构简单、粘接强度高，在实现对太阳能电池有效保护和利用的前提下，通过在不同位置采用物理连接形成的机械作用力与热熔胶发生化学反应产生的粘结力共同作用实现太阳能光伏组件整体粘接。

(4)本发明的铆合件可以位于电池串中的部分空隙中，也可以位于电池串中的全部空隙中，可根据具体情况，以需要实现的粘接强度为依据，确定铆合件的数量与具体的设置位置，当采用一定数量的铆合件时，本发明与现有光伏组件相比，其粘接强度更高，稳固性更好。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是现有太阳能光伏组件的爆炸立体结构示意图；

图2是本发明的爆炸立体结构示意图（没有画出铆合件）；

图3是本发明的爆炸侧视图（画出铆合件）；

图4是本发明的整体结构侧视图；

图5是铆合件的轴向剖视图（画出其内部填充的热熔胶）；

图6是本发明整体结构剖视图；

图7是本发明电池串的俯视示意图。

具体实施方式

如图2～7所示，是本发明一种便于拆解的太阳能光伏组件，包括从上至下依次设置的玻璃板1、第一热熔胶层2、由数个单体太阳能电池组成的电池串3、第二热熔胶层4及背板5，第一热熔胶层2粘结在玻璃板1的下表面上，而第二热熔胶层4粘结在背板5的上表面上，电池串与第一热熔胶层2、第二热熔胶层4之间分别增设有透明、绝缘且弹性的上隔层6、下隔层7，上、下隔层6、7上分别开有上下相对应的通孔8，通孔8与电池串16中每四个相邻单体电池片9边角所形成的空隙10上下相对应（参见图7）；上、下隔层6、7之间竖向设有为筒体的铆合件11，铆合件11两端周缘具有卡合结构，在铆合件11内填充有热熔胶，铆合件11穿过空隙10与通孔8后通过卡合结构卡合在通孔8孔缘上并分别伸入第一、第二热熔胶层中，实现上、下隔层连接和第一、第二热熔胶层与铆合件中的热熔胶熔融粘结。铆合件中的热熔胶及热熔胶层采用的热熔胶是EVA热熔胶12，EVA热熔胶一般由基本树脂、增粘剂、粘度调节剂和抗氧剂等成分组成。EVA热熔胶的熔融温度范围是140-150℃。上、下隔层与铆合件均采用熟化的EVA制成。

卡合结构采用卡勾13，卡勾13设置在铆合件11两端外壁的圆周上且分别沿两端面的径向向外伸出，卡勾13卡合在通孔8的孔缘上。铆合件11位于电池串中的全部空隙中，即铆合件的数量等于空隙的数量。这种实施方式与现有光伏组件相比，粘接强度更高，稳固性更好。

在本实施例中，玻璃板、第一、第二热熔胶层及背板的大小相同，上、下隔层的四周边沿伸出电池串的边沿，而第一、第二热熔胶层的四周边沿伸出上、下隔层的边沿，第一、第二热熔胶层伸出部分互相粘合。

为了便于拆解及在拆解时不损伤玻璃板，玻璃板1与第一热熔胶层2之间增设有透明、绝缘且弹性的垫片14，垫片14的设置位置与空隙10上下相对应，铆合件11的外壁与相邻的单体电池片9之间具有环形间隙15，垫片14的外缘轮廓大于铆合件11端面的外沿轮廓。垫片采用熟化的EVA制成。

上述太阳能光伏组件的制作方法，包括以下步骤：

(1)摆放玻璃板1，在玻璃板1上放置垫片14，垫片与电池串中的空隙10上下相对应，垫片14的外缘轮廓大于铆合件11端面的外沿轮廓，从下至上依次在玻璃板1上铺设第一热熔胶层2与上隔层6；

(2)在上隔层6的通孔8中安装填充有EVA热熔胶的铆合件11，使铆合件11的卡勾13卡合在通孔8的孔缘上；

(3)在上隔层6上铺设电池串16，即在上隔层6上摆放电池片9，然后将电池片9连接成电池串16，电池串中的空隙10与铆合件11相对应，铆合件11对应穿过空隙10；

(4)在电池串16上铺设下隔层7，下隔层7的通孔8与铆合件11相对应，铆合件11安装在下隔层7的通孔8中使卡勾13卡合在通孔8的孔缘上，将上、下隔层6、7连接；

(5)从下至上依次在下隔层7上铺设第二热熔胶层4与背板5，完成叠层工序，获得太阳能光伏组件叠层半成品；

(6)采用层压工艺将步骤(5)得到的太阳能光伏组件半成品进行真空热压，真空热压温度是140-150℃，待自然冷却后获得太阳能光伏组件热压半成品；

(7)在太阳能光伏组件热压半成品的四周边缘上加设边框，得到太阳能光伏组件成品。

本发明上、下隔层可将电池片与热熔胶隔离，上、下隔层之间通过铆合件机械作用力连接，同时铆合件内的热熔胶与第一、第二热熔胶层熔融实现化学粘结，从而实现光伏组件各层的整体粘接。

在拆解时，使用刀具从背板插入，刀刃通过间隙直至顶触在垫片上，沿环形间隙将背板、第二热熔胶层及下隔层切断，当所有铆合部位均按照此方法操作后，电池串可完整无损地从封装结构中取出。因此，本发明便于进行拆解，而且不会损坏电池片，维修方便、便于电池片的回收利用，节约能源，降低成本，有利于环保。

在其它的实施例中，铆合件中的热熔胶及热熔胶层采用的热熔胶可以是PE热熔胶、PVB热熔胶或者PU热熔胶，热熔胶在常温下为固体，加热熔融到一定温度变为能流动且有一定粘性的液体；卡合结构还可以采用卡槽的形式，即卡槽沿铆合件两端外壁的圆周设置，通孔的孔缘卡合在卡槽中实现上、下隔层的连接；铆合件位于电池串中的部分空隙中，即所述铆合件的数量小于空隙的数量，可根据具体情况，以需要实现的粘接强度为依据，确定铆合件的数量与具体的设置位置，当采用一定数量的铆合件时，本发明与现有光伏组件相比，其粘接强度更高，稳固性更好。

本发明的实施方式不限于此，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，本发明中的卡合结构还具有其它的实施方式，上、下隔层及铆合件、垫片还可以采用具有透明、绝缘、弹性（柔软性）及没有粘性的其它现有材料制成。因此本发明还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种便于拆解的太阳能光伏组件，包括从上至下依次设置的玻璃板、第一热熔胶层、由数个单体太阳能电池组成的电池串、第二热熔胶层及背板，所述第一热熔胶层粘结在所述玻璃板的下表面上，而所述第二热熔胶层粘结在所述背板的上表面上，其特征在于：所述电池串与第一热熔胶层、第二热熔胶层之间分别增设有透明、绝缘且弹性的上、下隔层，所述上、下隔层上分别开有上下相对应的通孔，所述通孔与电池串中每四个相邻单体电池片边角所形成的空隙上下相对应；所述上、下隔层之间竖向设有为筒体的铆合件，所述铆合件两端周缘具有卡合结构，在所述铆合件内填充有热熔胶，所述铆合件穿过所述空隙与通孔后通过卡合结构卡合在通孔孔缘上并分别伸入第一、第二热熔胶层中，实现上、下隔层连接和第一、第二热熔胶层与所述铆合件中的热熔胶熔融粘结。

2.根据权利要求1所述的便于拆解的太阳能光伏组件，其特征在于：所述铆合件中的热熔胶及第一、第二热熔胶层采用的热熔胶是EVA热熔胶、PE热熔胶、PVB热熔胶或者PU热熔胶，所述上、下隔层与铆合件均采用熟化的EVA制成。

3.根据权利要求2所述的便于拆解的太阳能光伏组件，其特征在于：所述热熔胶的熔融温度范围是140-150℃。

4.根据权利要求3所述的便于拆解的太阳能光伏组件，其特征在于：所述卡合结构采用卡勾，所述卡勾设置在所述铆合件两端外壁的圆周上且分别沿两端面的径向向外伸出，所述卡勾卡合在所述通孔的孔缘上。

5.根据权利要求4所述的便于拆解的太阳能光伏组件，其特征在于：所述铆合件位于所述电池串中的部分空隙中，即所述铆合件的数量小于所述空隙的数量。

6.根据权利要求4所述的便于拆解的太阳能光伏组件，其特征在于：所述铆合件位于所述电池串中的全部空隙中，即所述铆合件的数量等于所述空隙的数量。

7.根据权利要求5或者6所述的便于拆解的太阳能光伏组件，其特征在于：所述玻璃板与第一热熔胶层之间增设有透明、绝缘且弹性的垫片，所述垫片的设置位置与所述空隙上下相对应，所述铆合件的外壁与相邻的单体电池片之间具有环形间隙，所述垫片的外缘轮廓大于所述铆合件端面的外沿轮廓。

8.一种制作权利要求1所述的太阳能光伏组件的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)摆放玻璃板，从下至上依次在玻璃板上铺设第一热熔胶层与上隔层；

(2)在所述上隔层的通孔中安装填充有热熔胶的铆合件，使铆合件的卡合结构卡合在通孔的孔缘上；

(3)在所述上隔层上铺设电池串，所述电池串中的空隙与所述铆合件相对应，铆合件对应穿过所述空隙；

(4)在所述电池串上铺设下隔层，所述下隔层的通孔与所述铆合件相对应，铆合件安装在下隔层的通孔中使卡合结构卡合在通孔的孔缘上，将上、下隔层连接；

(5)从下至上依次在所述下隔层上铺设第二热熔胶层与背板，完成叠层工序，获得太阳能光伏组件叠层半成品；

(6)采用层压工艺将步骤(5)得到的太阳能光伏组件半成品进行真空热压，待冷却后获得太阳能光伏组件热压半成品；

(7)在太阳能光伏组件热压半成品的四周边缘上加设边框，得到太阳能电池组件成品。

9.根据权利要求8所述太阳能光伏组件的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，摆放玻璃板后且在铺设第一热熔胶层之前，在所述玻璃板上放置透明、绝缘且弹性的垫片，所述垫片与电池串中的空隙上下相对应，所述垫片的外缘轮廓大于所述铆合件端面的外沿轮廓。

10.根据权利要求8或9所述太阳能光伏组件的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，在所述上隔层上摆放电池片，然后将电池片连接成所述电池串；在所述步骤(6)中，所述真空热压的温度范围是140-150℃。

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