CN104282785B - 光伏组件及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

根据本公开的光伏组件包括：至少一个太阳能电池；密封剂，所述密封剂被层压以密封所述至少一个太阳能电池的上表面和下表面；透明绝缘基板，其被层压在所述密封剂的上表面上；和背板，其被层压在所述密封剂的下表面上，其中，所述密封剂由基于聚烯烃的材料形成，以及所述背板通过从所述密封剂的下表面开始依次层压聚乙烯(PE)层、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层和聚偏二氟乙烯(PVDF)层而形成，由此可以防止由于湿气渗透导致的黄变和腐蚀，以及可以减少用于结合所述层压模块的材料的熔融时间，其可以导致提高生产率，提高所述背板对所述基于聚烯烃的密封剂的结合力，以及防止表面糙度，由此提高所述光伏组件的结构稳定性。

Description

光伏组件及其制备方法
技术领域
本说明书涉及一种光伏组件，以及更具体而言，涉及使用基于聚烯烃(LDPE)的密封剂的光伏组件，还涉及所述光伏组件的制备方法。
背景技术
光伏电池(或太阳能电池)为用于吸收太阳光并获取能量的装置。所述光伏电池是以组件的形式制备的，其中，将多个太阳能电池排列在电池组中以对于要求(如电池容量等)是适合的。考虑到清洁能源的使用、无限的可用性，和更少的维护成本，作为解决环境问题(如石油资源的枯竭、全球变暖等)的一种替代方案，所述光伏电池组件(或光伏组件)为关注的焦点。
所述光伏组件具有用于保护太阳能电池免受外部环境影响的多层结构。为了强烈地结合太阳能电池和层压在各个太阳能电池的正面和背面的材料，通常使用基于乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的膜。所述EVA膜还保护太阳能电池免受外部冲击，并提高透光率，还使得太阳能电池和其它材料之间强烈结合。
然而，所述EVA膜不利地不耐受湿气，湿气穿透经过位于所述太阳能电池的背面的背板和所述太阳能电池的侧面。也就是，如果EVA被用作密封剂，湿气可能容易地渗透经过太阳能电池的背板和侧面，这可能导致EVA的结合力降低，由此导致分层。
此外，就EVA基团的特征而言，所述EVA膜可以与渗透的湿气反应，从而产生醋酸，其可能导致黄变。由于醋酸导致的黄变可能降低光伏组件的透光率，并且腐蚀所述太阳能电池的电极部分。因此，在相关领域中，当光伏组件用于潮湿环境中时，这样的使用导致缩短所述光伏组件的全寿命并降低所述光伏组件的效率。
由EVA产生的醋酸可以导致包含0.1～1.5％的醋酸的废水。所述包含醋酸的废水可以酸化附近的土地(土壤)，以及当人接触废水或与废水接触时，可能威胁人的健康，如刺激人的眼睛或鼻子。此外，需要大量的成本处理包含醋酸的废水，或在处理过程中导致环境污染，如产生大量的二氧化碳。
基于这种考虑，在已经于2011年7月8日提交且在2013年1月3日公开的名称为“耐湿气光伏组件及其制备方法”的发明中，本申请的申请人已经引入一种光伏组件，其通过采用低密度聚乙烯(LDPE)保护膜显示在潮湿条件下的高的耐湿气性能，不会导致黄变且提供了高的效率。
图1为根据现有技术的采用LDPE保护膜的耐湿气光伏组件的侧视图，以及图2为沿着图1的线‘I-I’的剖视图。
如在图1和2中所示，现有技术的耐湿气光伏组件(下文中，简称作光伏组件)包括：多个太阳能电池(在下文中称作电池)110，密封(覆盖)所述电池的上表面和下表面以保护电池110免受外部机械冲击的密封剂(低密度聚乙烯(LDPE))120，形成为长方形板以覆盖所述密封剂120的上表面的透明绝缘基板130，和粘附到所述密封剂120的下表面上的背板140。
所述密封剂120由基于聚乙烯的材料制备。所述背板140是以依次的方式向下层压聚氟乙烯(PVF)层、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层和PVF层的方式形成的。
然而，当覆盖太阳能电池110的密封剂120由聚烯烃制备时，如果与基于聚烯烃的密封剂120接触的所述背板被形成为PVF层-PET层-PVF层的常用结构时，由于密封剂120与背板140之间的结合力下降导致耐湿气性下降，或导致背板140的表面糙度，这导致产品的结构稳定性下降。
发明内容
因此，详细说明的一个方面提供了一种光伏组件，通过提高基于聚烯烃的密封剂和背板之间的结合力能够提高耐湿气性和提高产品的结构稳定性，在采用基于聚烯烃的密封剂之后，所述背板与所述密封剂接触。
为了实现这些和其它优点和根据本发明的目的，如在这里所体现和广泛描述的，提供了一种光伏组件，其包括：至少一个太阳能电池，层压以密封所述至少一个太阳能电池的上表面和下表面的密封剂，层压在所述密封剂的上表面上的透明绝缘基板，和层压在所述密封剂的下表面的背板，其中，所述背板可以通过从所述密封剂的下表面开始依次层压聚乙烯(PE)层、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层，和聚偏二氟乙烯(PVDF)层而形成。
在本申请中，所述PE层和PET层可以比PVDF层更厚。
所述PE层可以具有80至250μm的厚度，以及PET层可以具有150至200μm的厚度，以及所述PVDF层可以具有10至50μm的厚度。
所述密封剂的至少部分表面可以涂布有紫外线(UV)吸收剂。
所述至少一个太阳能电池可以设置为多个电池，以及所述多个太阳能电池可以使用多个连接带(connection ribbon)连接。
所述密封剂可以由基于聚烯烃的材料形成。
所述密封剂可以由通过聚合在单体中具有一个双键的链烃得到的均聚物组成。
所述密封剂可以由不同烯烃的共聚物组成。
所述密封剂可以包含低密度聚烯烃(LDPE)。
所述密封剂可以进一步包含线性低密度聚烯烃(LLDPE)。
所述密封剂可以由通过聚合乙烯制备的合成树脂制备。
所述密封剂可以由合成树脂制备，所述合成树脂在室温下以透明固体的形式存在且具有0.91g/cm2至0.94g/cm2的密度值。
所述密封剂的至少部分表面可以涂布有紫外线(UV)吸收剂。
为了实现这些和其它优点和根据本发明的目的，如在这里所体现和广泛描述的，提供了一种用于制备光伏组件的方法，其包括：在层压器的加热板上层压至少一个电池、密封剂、透明绝缘基板和背板，熔融所述密封剂以使所述至少一个电池的正面结合到所述透明绝缘基板的背面上，并且同时使所述至少一个电池的背面结合到所述背板的正面上，和在室温下冷却结合的层压体。
这里，可以进行所述密封剂的熔融以在140℃至160℃的温度下用层压器加热密封剂7至10分钟。
在本申请中公开的光伏组件及其制备方法中，密封电池的密封剂可以由基于聚烯烃的材料形成，以及背板可以通过从所述密封剂的下表面开始依次层压聚乙烯(PE)层、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层、和偏二氟乙烯(PVDF)层而形成。因此可以防止由于湿气渗透导致的黄变和腐蚀，并且降低用于结合层压组件的材料所需的熔融时间。这可以导致提高生产率，提高背板对基于聚烯烃的密封剂的结合力，以及防止产生表面糙度。结果，可以提高光伏组件的结构稳定性。
本申请的适用的其它范围从下文中给出的详细描述中将变得更加显而易见。然而，应该理解，虽然所述详细描述和具体实例指示了本公开优选实施方式，但是给出所述详细描述和具体实例只是为了举例说明，因为对于本领域技术人员而言，通过这些详细描述在本公开的实质和范围内进行各种改变和修改将是显而易见的。
附图说明
包括附图以提供本公开的进一步理解以及将附图并入且组成说明书的一部分，所述附图示出了示例性的实施方式，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
在附图中：
图1为根据现有技术的光伏组件的透视图；
图2为根据图1的光伏组件的剖视图；
图3为根据本公开的光伏组件的剖视图；
图4为显示图3的部分“A”的剖视图；以及
图5为显示在根据在本申请中公开的示例性实施方式的制备光伏组件的方法中的层压步骤的流程图。
具体实施方式
参照附图，将给出根据在本申请中公开的一个示例性实施方式的光伏组件及其制备方法的描述。
图3为根据在本申请中公开的示例性实施方式的采用低密度聚乙烯(LDPE)的光伏组件的剖视图，图4为显示图3的部分“A”的剖视图。
根据在本申请中公开的示例性实施方式的光伏组件10可以包括多个电池11、密封(或覆盖)多个电池11的各自的上表面和下表面以保护所述多个电池11免受外部冲击的密封剂12、形成为长方形板的形状以覆盖所述密封剂的上表面的透明绝缘基板13、和粘附到所述密封剂12的下表面上的背板14。除了长方形板之外，所述光伏组件10可以形成为其它的形状。
所述多个电池11可以吸收入射太阳光并且将太阳光转化为电能或热能。所述多个电池11可以使用多个连接带11a彼此连接。例如，所述多个电池11可以通过多个带11a串联连接或并联连接。在本申请中，所述电池11可以吸收具有不同波长段的每一种光束(射线、光)、仅吸收具有特定波长段的光或仅反射具有特定波长段的光。
通过密封脆弱的电池11，所述密封剂12可以用于进一步增强层压在所述电池11的两个表面上的材料之间的结合力，并且保护电池11免受外部冲击。在本申请中公开的用作密封剂12的聚烯烃指的是通过聚合在单体中具有一个双键的链烃得到的均聚物或者不同烯烃的共聚物。这种示例性的实施方式举例说明了基于低密度聚乙烯(LDPE)的密封剂作为代表性的实例。
所述LDPE具有非常优异的耐湿气性和电绝缘性，并且与现有技术的基于EVA的密封剂不同，甚至在接触湿气的情况下也不会产生醋酸。基于LDPE的树脂通过聚合乙烯得到，在室温下以透明固体的形式存在。所述基于LDPE的树脂通常具有0.91g/cm2至0.94g/cm2的密度，显示高的机械加工性和关于低结晶度的柔性，并且耐受酸/碱溶液，并且具有优异的透明度。
这种LDPE组的类型还可以包括具有高耐久性的线性低密度聚乙烯(LLDPE)等，和LDPE。所述LLDPE具有优异的热封强度，即使由于比LDPE高的熔融温度而具有高热封温度。然而，考虑到机械加工性，所述LLDPE显示比LDPE更高的挤压载荷和更低的泡沫稳定性。在这个示例性的实施方式中，如果所述LDPE被用作用于保护和结合电池11的膜，则可以进一步促进提供对电池11的结合力的模塑，并且可以进一步缩短熔融时间。
根据在本申请中公开的这个示例性实施方式的密封剂12可以以在大约150℃的温度下加热或压制7至10分钟的方式使得各电池11的正面与透明绝缘基板13的背面结合，和使得各电池11的背面与背板14的正面结合。与在大约150℃的相同温度下加热或压制大约15至30分钟的现有技术的基于EVA的密封剂相比，使用LDPE保护膜的用于制备光伏组件的制备方法还可以大大减少用于层压工艺的层压时间。
根据在本申请中公开的这个示例性实施方式的密封剂12可以具有约400μm至600μm的厚度，优选地，具有约450μm至550μm的厚度。
根据在本申请中公开的这个示例性实施方式的密封剂12可以以在所述LDPE保护膜的至少部分表面上涂布预定量的UV吸收剂的方式层压。在这种情况下，可以进一步提高所述密封剂12的透光率和耐湿气性。
根据在本申请中公开的这种示例性实施方式的密封剂12还可以与至少一个不同的保护膜一起层压以进一步提高与电池11的结合力。在这种情况下，可以进一步提高所述密封剂12的结合力和耐湿气性。
在具有所述结构的光伏组件10中，可以防止由于当使用EVA膜密封电池11时导致的湿气渗透引起的黄变和防止由于黄变导致的电极腐蚀。因此，即使在潮湿的海洋环境中，也可以稳定地使用所述光伏组件。
所述透明绝缘基板13可以实施为具有高透光率和低光反射率的低铁钢化玻璃。所述透明绝缘基板13可以用作用于保护所述电池11免受外部冲击的缓冲部件，并且根据所述光伏组件10的设计形式可以制备成多种形状。
所述背板14可以被附着到密封剂12的下表面上从而保护所述太阳能电池11免受外部环境影响。所述背板14可以优选由可以容易、稳定地结合到由基于LDPE的材料制备的密封剂12的材料形成。
例如，所述背板14可以如下方式制备：以远离所述密封剂12的下表面的方向上依次层压聚乙烯(PE)层14a、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层14b和聚偏二氟乙烯(PVDF)层14c(即，以14a→14b→14c的次序)。
所述PE层14a可以为约80至250μm厚，所述PET层14b可以为约150至200μm厚，以及所述PVDF层14c可以为约10至50μm厚。
这里，所述PE层14a可以与由LDPE组形成的密封剂12良好地结合，所述PET层14b可以具有优异的耐水性，以及所述PVDF层14c可以有利地提高所述光伏组件的强度。
图5为显示在根据在本申请中公开的示例性实施方式的制备光伏组件的方法中的层压步骤的流程图。
如在图5中所示，在所述层压器(未示出)的加热板上可以层压电池11、密封剂12、透明绝缘基板13和背板14(S10)。
然后使用所述层压器可以熔融所述密封剂12从而将各电池11的正面结合到所述透明绝缘基板13的背面，以及将各电池11的背面结合到所述背板14的正面(S20)。这里，所述密封剂12可以以在140℃至160℃的温度条件下用层压器加热7至10分钟的方式熔融。如果如在现有技术中所示使用EVA膜作为密封剂12时，使用层压器的熔融时间通常延长至大于15分钟至30分钟，以及需要额外的加工以周期性地排出在层压过程中由于加热导致的由EVA膜产生的气体。另一方面，如果所述LDPE保护膜被用作密封剂12，可以大大降低用于结合所使用的保护膜的熔融时间。
然后，可以在室温下冷却结合的层压体以进一步提高结合力，由此完成所述光伏组件的层压工艺(S30)。
在根据本申请公开的这种示例性实施方式的光伏组件10中，通过采用太阳能电池11和在各电池11的两个表面上的作为密封剂12的基于LDPE的保护膜，可以防止由于湿气渗透导致的黄变引起的电极腐蚀和透光率的下降。这可以使得光伏组件10甚至能够应用于潮湿的环境中。此外，熔融作为密封剂12的LDPE保护膜可以大大节省时间，由此提高生产率。
当使用基于LDPE的密封剂时，在使用现有技术的基于EVA的密封剂已经采用的具有PVF层-PET层-PVF层的结构的背板会具有降低的与基于LDPE的密封剂的结合力，并且明显地得到表面糙度。另一方面，如在本申请中公开的示例性实施方式中所示，通过使背板14形成为PE层-PET层-PVDF层的结构，所述背板14可以具有提高的与所述基于LDPE的密封剂的结合力，并且同时可以防止得到明显的表面糙度，这可以导致提高由此制备的光伏组件的结构稳定性。
可以不受限制地应用在上述实施方式中的移动终端的构型和方法，但是通过所述实施方式的所有或部分的选择性结合可以配置这些实施方式，从而实施为许多变体。
由于本发明的特征在不偏离其特性的情况下可以以多种方式实施，因此，应该还可以理解：除非另外说明，上述实施方式不限于上述描述的任何细节，而是应当在所附的权利要求所定义的范围内宽泛地解释，而因此落入到所述权利要求的边界和范围或这些边界和范围的等价方式内的所有变化和修改都打算被所附的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种光伏组件，其包括：
至少一个太阳能电池；
密封剂，所述密封剂被层压以密封所述至少一个太阳能电池的上表面和下表面；
透明绝缘基板，其被层压在所述密封剂的上表面上；和
背板，其被层压在所述密封剂的下表面上，
其特征在于，所述背板通过从所述密封剂的下表面开始依次层压聚乙烯(PE)层、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层和聚偏二氟乙烯(PVDF)层而形成，
其中，所述密封剂由基于聚烯烃的材料形成，
其中，所述聚乙烯层具有80μm至250μm的厚度，所述聚对苯二甲酸乙二醇酯层具有150μm至200μm的厚度，以及所述聚偏二氟乙烯层具有10μm至50μm的厚度。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其中，所述密封剂的至少部分表面涂布有紫外线(UV)吸收剂。
3.根据权利要求1所述的光伏组件，所述至少一个太阳能电池设置为多个，以及所述多个太阳能电池使用多个连接带连接。
4.根据权利要求1所述的光伏组件，其中，所述密封剂由通过聚合在单体中具有一个双键的链烃得到的均聚物组成。
5.根据权利要求1所述的光伏组件，其中，所述密封剂由不同烯烃的共聚物组成。
6.根据权利要求1所述的光伏组件，其中，所述密封剂包含低密度聚乙烯(LDPE)。
7.根据权利要求6所述的光伏组件，其中，所述密封剂包含线性低密度聚乙烯(LLDPE)。
8.一种制备根据权利要求1至7中任一项所述的光伏组件的方法，其包括：
在层压器的加热板上层压至少一个电池、密封剂、透明绝缘基板和背板；
熔融所述密封剂以使所述至少一个电池的正面结合到所述透明绝缘基板的背面上，并且同时使所述至少一个电池的背面结合到所述背板的正面上；和
在室温下冷却结合的层压体。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，进行所述密封剂的熔融以在140℃至160℃的温度下用所述层压器加热所述密封剂7至10分钟。
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