CN104960312A - 柔性光伏组件层压用基板及柔性光伏组件的层压方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性光伏组件层压用基板及柔性光伏组件的层压方法。柔性光伏组件层压用基板包括上基板和下基板；所述上基板在层压时放置在敷设好的柔性光伏组件的上方，所述下基板在层压时放置在敷设好的柔性光伏组件的下方。在层压时，通过在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板，可使柔性光伏组件各层材料更好地贴合在一起，通过在敷设好的柔性光伏组件的下方放置下基板，可使柔性光伏组件中各层材料产生一定的曲率，使各层材料伸展开来，从而可减小各层材料的形变效应，避免了层压后在光伏组件表层形成褶皱、不平整现象。

Description

柔性光伏组件层压用基板及柔性光伏组件的层压方法

技术领域

本发明涉及一种光伏组件，具体地说是一种柔性光伏组件层压用基板及柔性光伏组件的层压方法。

背景技术

目前，在光伏行业中较成熟的、已产业化的光伏组件是硅太阳能电池组件。这种光伏组件大部分为刚性光伏组件，组件的前板一般是玻璃，不具有可挠性，光伏组件厚度（不含边框）一般都在4mm以上，光伏组件的重量大于9 kg/m²。相对刚性光伏组件而言，柔性光伏组件具有可挠性，厚度（不含边框）一般在3mm以下，重量小于3 kg/m²。

柔性光伏组件与刚性光伏组件相比，具有重量轻，厚度薄，可弯曲，可折叠，携带方便，不易破碎等优点。但是，相比刚性光伏组件的层压工艺，制作柔性光伏组件时，由于组件中各层材料比较柔软，因此受热会产生形变效应，导致层压后，柔性光伏组件易产生褶皱和不平整现象，进而影响组件的美观及其可靠性。

针对柔性光伏组件层压后易产生褶皱的问题，现有专利CN 103660507 A中公开了一种层压方法，层压过程中，保持上下腔体间的压差或有规律的在特定的范围内增大层压机上下腔体间的压强，从而使柔性光伏组件各层材料得到有效的结合，完成层压工艺，避免柔性光伏组件层压后存在的褶皱现象。

专利CN 103660507A中层压方法虽然可避免柔性光伏组件层压后存在的褶皱问题，但其在层压过程中对层压工艺要求比较高，操作步骤繁琐，因此使得层压过程复杂。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种柔性光伏组件层压用基板，采用该基板可解决柔性光伏组件在层压后易产生褶皱的问题。

本发明的目的之二就是提供一种柔性光伏组件的层压方法，该方法中通过使用上述柔性光伏组件层压用基板，可在普通层压工艺条件下解决柔性光伏组件层压后的褶皱问题。

本发明的目的之一是这样实现的：一种柔性光伏组件层压用基板，包括层压时设置在敷设好的柔性光伏组件上方的上基板，所述上基板用于使敷设好的柔性光伏组件中的各层材料之间紧密贴合。

所述上基板为平板状结构或底面为平面、顶面为外凸的弓形弧面结构。

所述柔性光伏组件层压用基板还包括层压时设置在敷设好的柔性光伏组件下方的下基板，所述下基板的底面为平面结构，所述下基板的顶面为凹凸不平的结构。

所述上基板为刚性基板或柔性基板，所述下基板为刚性基板或柔性基板。

所述下基板的顶面为外凸的弓形弧面结构、内凹的弓形弧面结构、波浪曲面结构、三角形锯齿结构、矩形方波结构、中间平整两边凸起结构、中间平整两边下凹结构、两边平整中间凸起结构或两边平整中间下凹结构。

本发明的目的之二是这样实现的：一种柔性光伏组件的层压方法，包括如下步骤：

a、在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板，所述上基板用于使敷设好的柔性光伏组件中的各层材料之间紧密贴合；

b、设置层压机的层压温度，并对层压机的上腔室抽真空；

c、将敷设好的柔性光伏组件以及上基板一同放入层压机的下腔室内，并对下腔室抽真空；

d、向层压机的上腔室内分段充气或均匀充气，使上腔室与下腔室之间产生压强差，实现对柔性光伏组件的层压；

e、向层压机的下腔室内充气，之后从层压机的下腔室内取出层压后的柔性光伏组件及其上方的上基板。

步骤a中，除了在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板外，在敷设好的柔性光伏组件的下方还放置下基板，所述下基板的底面为平面结构，其顶面为凹凸不平的结构；

步骤c中将敷设好的柔性光伏组件、上基板以及下基板一同放入层压机的下腔室内；

步骤e中从层压机的下腔室内取出层压后的柔性光伏组件、上基板及下基板。

步骤a中，所述上基板为平板状结构或底面为平面、顶面为外凸的弓形弧面结构；所述下基板的顶面为外凸的弓形弧面结构、内凹的弓形弧面结构、波浪曲面结构、三角形锯齿结构、矩形方波结构、中间平整两边凸起结构、中间平整两边下凹结构、两边平整中间凸起结构或两边平整中间下凹结构。

步骤b中设置层压机内的层压温度为130℃~175℃。

步骤d中，向层压机的上腔室内分两次充气，第一次充气后使上腔室压强在0.04~0.05MPa，保持5~8min；第二次充气后使上腔室压强在0.07~0.09MPa，保持10~15min。

本发明在对柔性光伏组件进行层压时，所采用的层压工艺还是普通的层压工艺，所不同的是，层压过程中辅助采用了层压用基板，即在敷设好的柔性光伏组件上方放置上基板，通过放置上基板可增加柔性光伏组件各层材料之间的压力，使柔性光伏组件各层材料间更平整、紧密地贴合在一起，各层材料也就更伸展开来，还可将各层材料之间的空气均匀排出，从而可克服柔性光伏组件各层材料在无束缚状态下因受热而引起的自发形变，避免了层压后在光伏组件表层形成褶皱现象。

本发明还可以在敷设好的柔性光伏组件下方放置下基板，通过设计使下基板的顶面为凹凸不平结构，这样，放置于下基板上的柔性光伏组件也会随下基板顶面的结构而形成具有一定曲率的结构，下基板顶面小幅度的弯曲可以更加贴合柔性光伏组件本身所具有的凹凸不平结构（由焊带、两个电池片之间空隙等原因造成），使得柔性光伏组件能够更好地伸展，这也在一定程度上减小了柔性光伏组件因受热而发生的自发形变；若下基板顶面的凹凸不平结构比较突出，使得柔性光伏组件形成较大幅度的弯曲，这又为制作曲线型柔性光伏组件打下了基础。而且，通过在敷设好的柔性光伏组件下方放置下基板，在将柔性光伏组件移放到层压机内时，可避免柔性光伏组件各层材料之间发生错位，保证了柔性光伏组件各层材料之间平整、紧密地叠压在一起。

附图说明

图1是本发明中下基板的结构示意图。

图2是本发明中上基板的结构示意图。

图3是本发明实施例3中层压后的柔性光伏组件的表面局部放大图。

图4是本发明实施例4中层压后的柔性光伏组件的表面局部放大图。

图5是本发明对比例1中层压后的柔性光伏组件的表面局部放大图。

具体实施方式

实施例1，柔性光伏组件层压用基板。

本发明所提供的柔性光伏组件层压用基板包括上基板，优选的，还可以包括下基板。柔性光伏组件可以为钙钛矿、铜铟镓硒、非晶硅薄膜、非晶/微晶硅薄膜、碲化镉（CdTe）或有机染料等柔性光伏组件。

层压时，上基板放置于敷设好的柔性光伏组件的上方，下基板放置于敷设好的柔性光伏组件的下方。例如：若敷设好的柔性光伏组件由上至下依次为：ETFE （Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene，乙烯-四氟乙烯共聚物）、EVA、电池片、EVA和TPT（聚氟乙烯复合膜）；则上基板位于ETFE上，下基板位于TPT下方。

柔性光伏组件各层材料都是比较柔软、轻薄的，尤其是最上层的ETFE层，这些柔软、轻薄的材料相互层叠后，后期在层压机内被加热后易产生变形。本发明通过在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板，通过上基板可以给柔性光伏组件以一定的压力，使组件各层材料之间能够较好地、紧密地贴合在一起，使得各层材料能够伸展开来，或者说给这些材料施加了一定的束缚力，这种束缚力的存在会抑制各层材料在受热时所发生的形变效应，从而可避免层压后出现不平整的褶皱现象。而且，各层材料间贴合得紧密、严实后，EVA融化后流动的也会比较均匀、顺畅，这也在一定程度上减小了褶皱现象发生的几率。

下基板位于敷设好的柔性光伏组件的下方，即敷设好的柔性光伏组件放置在下基板上。下基板可以为柔性基板，也可以是刚性基板或半刚性基板。下基板一般设计为底面为平面结构、顶面为凹凸不平的结构。具体地，见图1，下基板的顶面可以被设计成外凸的弓形弧面结构（图1（a））、内凹的弓形弧面结构（图1（b））、波浪曲面结构（图1（c））、三角形锯齿结构（图1（d））、矩形方波结构（图1（e））、中间平整两边凸起结构（图1（f））、中间平整两边下凹结构（图1（g））、两边平整中间凸起结构（图1（h））或两边平整中间下凹结构（图1（i））。这些只是具体的例子，不构成对本发明的限定，本领域技术人员在此基础上所做的类似修改均属于本发明。例如，图1（g）中两边的下凹结构为1/4圆周，可以将其修改为1/2圆周；图1（f）中间平整两边凸起结构，可以将其改为三个及三个以上间隔排列的凸起，两两相邻凸起之间为平整结构。凸起可以为弧形凸起，也可以为方块凸起，下凹部位可以是弧形凹部或方槽型凹部等。

下基板的顶面设计成凹凸不平的结构，这样，当将敷设好的柔性光伏组件放置在下基板上后，由于柔性光伏组件本身具有柔软性，因此其可以随下基板顶面的形状而伸展成凹凸不平的曲面结构。对于下基板顶面的凹凸结构比较微小，不是很突出的情况，那么柔性光伏组件的弯曲也比较微小，这种微小的弯曲肉眼观察可能不太明显，但能够使柔性光伏组件本身所具有的凹凸不平结构（由焊带、两个电池片之间空隙等原因造成）更好地伸展开，一定程度上可减小柔性光伏组件因温度变化而产生的收缩性。若下基板顶面的凹凸结构比较显著，那么柔性光伏组件的弯曲程度也会比较大，这样也会使得组件中各层材料伸展开，可避免组件因温度变化而产生的收缩性，避免褶皱现象的产生，除此之外，层压后还会形成曲线型的柔性光伏组件，曲线型光伏组件也是光伏组件发展的一个趋势。

上基板可以是柔性基板，也可以是刚性基板或半刚性基板。当上基板为刚性基板或半刚性基板时，一般将其设置为如图2（a）所示的平板状结构，或者设置成图2（b）所示的底面为平面、顶面呈外凸的弓形弧面结构。当上基板为柔性基板时，其结构的设置可以多种多样，除了可以按照如2（a）和图2（b）所示来设置外，还可以设置成底面为平面、顶面呈凹凸不平的结构，例如可设置成图1中所示的各种不同结构。随着上基板材料的不同，其结构设计也有所不同，这是由于：对于由柔性材料制作的上基板而言，由于其本身比较柔软，具有可弯曲性，因此当其放置于柔性光伏组件上后，其会随着柔性光伏组件的弯曲而弯曲，这样，通过上基板传递至柔性光伏组件上的力也是均匀的。但是，对于由刚性材料或半刚性材料制作的上基板而言，其不会随着柔性光伏组件的弯曲而弯曲，因此，若将其顶面设计得过于凹凸不平，那么通过凹凸不平部位传递至柔性光伏组件上的力必然不均匀，这是不希望看到的结果。因此，对于由刚性材料或半刚性材料制作的上基板而言，一般将其设计为平板状结构，也可以将其设计为顶面微微上凸的弓形弧面结构。

实施例2，柔性光伏组件的层压方法。

本发明中采用常规的层压机和层压工艺，通过在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板，在敷设好的柔性光伏组件的下方放置下基板，就可以很好地避免组件褶皱的产生。

本实施例中柔性光伏组件的层压方法具体包括如下步骤：

a、首先将敷设好的柔性光伏组件放置在下基板上，下基板的底面为平面结构，其顶面为凹凸不平的结构，从而使得柔性光伏组件各层材料以一定的曲率展开，减小了各层材料因受热而引起的自发形变；然后在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板，以增加柔性光伏组件各层材料的接触性，使各层材料更好的贴合，有助于使各层材料之间的空气均匀排出，可避免后期层压后形成褶皱现象。上基板和下基板的具体结构可参见实施例1中描述。

b、设置层压机的层压温度为130℃~175℃，并对层压机的上腔室抽真空。

c、将敷设好的柔性光伏组件以及上基板、下基板一同放入层压机的下腔室内，并对下腔室抽真空。对下腔室抽真空是为了抽取组件中各层材料之间的残留气体。

d、向层压机的上腔室内分段充气或均匀充气，使上腔室与下腔室之间产生压强差，以对下腔室内的柔性光伏组件施加一定的作用力，使得组件各层材料之间更好地粘接在一起，实现对柔性光伏组件的层压。

e、层压完成后，向层压机的下腔室内充气，从层压机的下腔室内取出柔性光伏组件、上基板及下基板。上基板和下基板可被重复利用。

下面结合具体实施例及对比例详细描述本发明中柔性光伏组件的层压方法。

实施例3

将敷设好的柔性光伏组件放置在如图1（a）所示的下基板上，在敷设好的柔性光伏组件的上方放置如图2（b）所示的上基板。设置层压机的层压温度为142℃，对层压机的上腔室抽真空5min，使上腔室内的压强小于等于0.01MPa。将下基板、柔性光伏组件和上基板一起放入层压机的下腔室内，对下腔室抽真空5min，使下腔室内的压强小于等于0.01MPa。之后对上腔室进行分段充气，第一次充气后使上腔室压强在0.05MP，层压5min；接着对上腔室继续充气，第二次充气后保持上腔室压强为0.07MP，层压14min。层压结束后对下腔室充气，使下腔室的压强为0.101MPa，打开层压机上盖，从下腔室内取出层压后的柔性光伏组件、上基板及下基板。层压后的柔性光伏组件的表面局部放大图（由于组件尺寸相对比较大，电池颜色比较暗，因此褶皱现象只有在经过放大后的照片图上才能更加清晰地表现出来）如图3所示，由图3看出，组件表面无褶皱、不平整现象。按照本实施例进行多次实验，每次所得结果均为组件表面100%无褶皱现象。

实施例4

将敷设好的柔性光伏组件放置在如图1（b）所示的下基板上，在敷设好的柔性光伏组件的上方放置如图2（a）所示的上基板。设置层压机的层压温度为142℃，对层压机的上腔室抽真空5min，使上腔室内的压强小于等于0.01MPa。将下基板、柔性光伏组件和上基板一起放入层压机的下腔室内，对下腔室抽真空5min，使下腔室内的压强小于等于0.01MPa。之后对上腔室进行分段充气，第一次充气后使上腔室压强在0.04MP，层压6min；接着对上腔室继续充气，第二次充气后保持上腔室压强为0.08MP，层压12min。层压结束后对下腔室充气，使下腔室的压强为0.101MPa，打开层压机上盖，从下腔室内取出层压后的柔性光伏组件、上基板及下基板。层压后的柔性光伏组件的局部放大图如图4所示，由图4看出，组件表面无褶皱、不平整现象。按照本实施例进行多次实验，每次所得结果均为组件表面100%无褶皱现象。

对比例1

设置层压机的层压温度为142℃，对层压机的上腔室抽真空5min，使上腔室内的压强小于等于0.01MPa。将敷设好的柔性光伏组件放入层压机的下腔室内，对下腔室抽真空5min，使下腔室内的压强小于等于0.01MPa。之后对上腔室进行分段充气，第一次充气后使上腔室压强在0.04MP，层压6min；接着对上腔室继续充气，第二次充气后保持上腔室压强为0.08MP，层压12min。层压结束后对下腔室充气，使下腔室的压强为0.101MPa，打开层压机上盖，从下腔室内取出层压后的柔性光伏组件。层压后的柔性光伏组件的局部放大图如图5所示，由图5看出，组件表面存在褶皱现象。按照本对比例进行多次实验，每次层压后组件表面均有褶皱产生。

Claims (10)

1.一种柔性光伏组件层压用基板，其特征是，包括层压时设置在敷设好的柔性光伏组件上方的上基板，所述上基板用于使敷设好的柔性光伏组件中的各层材料之间紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的柔性光伏组件层压用基板，其特征是，所述上基板为平板状结构或底面为平面、顶面为外凸的弓形弧面结构。

3.根据权利要求1所述的柔性光伏组件层压用基板，其特征是，所述柔性光伏组件层压用基板还包括层压时设置在敷设好的柔性光伏组件下方的下基板，所述下基板的底面为平面结构，所述下基板的顶面为凹凸不平的结构。

4.根据权利要求3所述的柔性光伏组件层压用基板，其特征是，所述上基板为刚性基板或柔性基板，所述下基板为刚性基板或柔性基板。

5.根据权利要求3所述的柔性光伏组件层压用基板，其特征是，所述下基板的顶面为外凸的弓形弧面结构、内凹的弓形弧面结构、波浪曲面结构、三角形锯齿结构、矩形方波结构、中间平整两边凸起结构、中间平整两边下凹结构、两边平整中间凸起结构或两边平整中间下凹结构。

6.一种柔性光伏组件的层压方法，其特征是，包括如下步骤：

a、在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板，所述上基板用于使敷设好的柔性光伏组件中的各层材料之间紧密贴合；

b、设置层压机的层压温度，并对层压机的上腔室抽真空；

c、将敷设好的柔性光伏组件以及上基板一同放入层压机的下腔室内，并对下腔室抽真空；

d、向层压机的上腔室内分段充气或均匀充气，使上腔室与下腔室之间产生压强差，实现对柔性光伏组件的层压；

e、向层压机的下腔室内充气，之后从层压机的下腔室内取出层压后的柔性光伏组件及其上方的上基板。

7.根据权利要求6所述的柔性光伏组件的层压方法，其特征是，步骤a中，除了在敷设好的柔性光伏组件的上方放置上基板外，在敷设好的柔性光伏组件的下方还放置下基板，所述下基板的底面为平面结构，其顶面为凹凸不平的结构；

步骤c中将敷设好的柔性光伏组件、上基板以及下基板一同放入层压机的下腔室内；

步骤e中从层压机的下腔室内取出层压后的柔性光伏组件、上基板及下基板。

8.根据权利要求7所述的柔性光伏组件的层压方法，其特征是，步骤a中，所述上基板为平板状结构或底面为平面、顶面为外凸的弓形弧面结构；所述下基板的顶面为外凸的弓形弧面结构、内凹的弓形弧面结构、波浪曲面结构、三角形锯齿结构、矩形方波结构、中间平整两边凸起结构、中间平整两边下凹结构、两边平整中间凸起结构或两边平整中间下凹结构。

9.根据权利要求6所述的柔性光伏组件的层压方法，其特征是，步骤b中设置层压机内的层压温度为130℃~175℃。

10.根据权利要求6所述的柔性光伏组件的层压方法，其特征是，步骤d中，向层压机的上腔室内分两次充气，第一次充气后使上腔室压强在0.04~0.05MPa，保持5~8min；第二次充气后使上腔室压强在0.07~0.09MPa，保持10~15min。