CN105206698A - 自洁太阳能电池组件的生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自洁太阳能电池组件，包括钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜、背板、铝合金边框和直流接线盒，所述钢化玻璃为受光面镀有疏水减反射膜的低铁超白钢化玻璃，在所述铝合金边框的一长边框的两端设有漏水孔，使得存积在边框中的带有灰尘的雨水或露水从该漏水孔中流出。制备该种组件的工艺为制作具有疏水减反射膜的钢化玻璃-制作单晶硅太阳能电池片-制作组件层压件-修边装框-焊接直流接线盒-组件测试。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池组件生产技术领域，尤其涉及一种自洁太阳能电池组件及其生产工艺。
背景技术
太阳能电池组件作为新型清洁再生能源的产物，为人类带来了巨大的福利，随着技术的不断发展，太阳光能转换效率的提升已使得该类产品更进一步地走入千家万户的日常生活中。光电的转换率是太阳能电池组件最主要的性能之一，目前市场上的各类太阳能电池组件都存在一些质量问题或质量隐患，如：EVA发黄、组件脱层以及接线盒烧坏等。这是由于太阳能电池组件一般都安装在露天，雨水、露水等经常会存积在边框中，电池板单元长期受到雨水、露水的侵蚀，其密封性会受到影响，容易被腐蚀和损坏，从而影响到电池板的光电转换效率及使用寿命。而且太阳能电池组件的钢化玻璃层表面难免会粘附上一层灰尘，即使在雨雪天气，雨水的流动也不易把灰尘带走，从而使得太阳能电池组件能接收到的有效光照强度大大降低，从而使得太阳能电池组件所能产生的电能也随之降低。在提高光透效率及光吸收方面，国际上普遍采用提高玻璃透光度和表面制绒来减少光子的反射损失，然而这样并不能最大限度的让光透过并吸收。太阳能电池的自身清洁问题一直困扰着人们，大型电站建成后，表面灰尘对组件吸收光的效率影响高达3%左右，而昂贵的清洗护理费用及劳动的超大强度使得电站建成后进入宁可放弃效率也不清洁的尴尬境地。目前，市场上的清洁太阳能电池表面的产品都为外在附加设施，无疑在增加组件重量、安装复杂性的同时又大大增加了组件的成本，而且清洁效果不尽如人意。鉴于现有技术中存在的技术问题，因此，迫切的需要一种具有自洁功能的太阳能电池组件来解决上述技术问题。
发明内容
本发明正是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种具有自我清洁功能的太阳能电池组件及其生产工艺，该组件是在钢化玻璃层外表面上镀有疏水减反射膜，使得落在钢化玻璃上的雨水或露水滚落时把灰尘带走，使玻璃表面始终具有较高的透光率，从而提高了组件的光电转换率，组件整体的机械强度高，具有优良的防腐、防风、防水、防尘和防雹能力，使用寿命长。制备组件的生产工艺简单，成本低，适于广泛应用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为，一种具有自洁功能的太阳能电池组件，包括钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜、背板、铝合金边框和直流接线盒，所述钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜和背板依次层压后形成组件层压件，采用所述铝合金边框和硅胶对组件层压件进行密封封装，单晶硅太阳能电池片经与汇流条焊接连接后与所述直流接线盒电连接，通过所述直流接线盒将太阳能电池组件产生的电能输出到外部系统中，外部再经过电线线路、控制器、逆变器或蓄电池等元器件将电能输出到用户或储存再使用。所述钢化玻璃为受光面镀有疏水减反射膜的低铁超白钢化玻璃，疏水减反射膜能够使天然降水去除钢化玻璃表面的灰尘，使钢化玻璃具有自洁的功能。
制备上述自洁太阳能电池组件的生产工艺具体包括以下步骤：
（1）具有疏水减反射膜的钢化玻璃的制作：首先，采用超声波清洗机对低铁超白钢化玻璃进行清洗后进行激光划线分割尺寸符合组件要求的多个小块后再次清洗，其次，采用溶胶-凝胶法制备纳米疏水减反射膜镀膜液，最后，采用辊涂法将纳米疏水减反射膜镀膜液通过辊筒涂膜机均匀涂布到小块的低铁超白钢化玻璃表面，并经表干、加热固化后再进入钢化炉得到具有疏水减反射膜的钢化玻璃；
（2）单晶硅太阳能电池片制作：对单个电池片进行输出参数检测并分类，将输出参数相近的电池片进行正面焊接和背面串接形成组件的单晶硅太阳能电池片；
（3）组件层压件制作：背面串接好且经检验合格后，将具有疏水减反射膜的钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜和背板按照从上到下的层次依次敷设好进行层压后制成组件层压件；
（4）修边装框：层压完毕后修除组件层压件的毛边，并采用铝合金边框为组件层压件装框，边框和组件层压件之间的缝隙采用硅胶填充，四周的边框间采用角键连接；
（5）焊接直流接线盒：在组件背面引线处焊接直流接线盒；
（6）组件测试：对电池组件的输出功率进行标定，确定组件的质量等级。
作为本发明的一种改进，制备所述钢化玻璃的原材料中铁的含量在80--120ppm。
作为本发明的一种改进，所述疏水减反射膜采用以聚二甲基硅氧烷包封纳米级含三甲基丙氧基硅烷的多孔二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜制成，聚二甲基硅氧烷和三甲基丙氧基硅烷都属于疏水含硅聚合物，其良好的疏水性使得周围环境的水分及悬浮颗粒不易吸附在所述疏水减反射膜上，让太阳能电池组件具有了自洁的功能，使得太阳能电池片能够最大限度的接收到有效光照强度，整体上提高了太阳能电池组件的光电转换效率；且多孔二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜是折射性较佳的太阳能电池增透膜，将这两种膜结合使用可使所述疏水减反射膜的透过率可达98%以上。
作为本发明的一种改进，所述钢化玻璃采用厚度为3.2mm且透光率大于92%的低铁超白钢化压花玻璃，其对大于1200nm的红外光有较高的反射率，并耐太阳紫外线的辐射，且能增强组件的抗冲击能力，良好的透光率能提高组件的效率，并起到密封组件的作用。
作为本发明的一种改进，在所述铝合金边框的一长边框的两端设有漏水孔，使得存积在边框中的带有灰尘的雨水或露水从该漏水孔中流出，防止组件因受潮而破坏密封性，进而出现EVA胶膜变黄、组件层压件脱层等缺陷而影响组件的光电转换效率和使用寿命。
相对于现有技术，本发明的自洁太阳能电池组件的结构简单，整体的机械强度高，具有优良的防腐、防风、防水、防尘和防雹能力，使用寿命可达25年以上，在钢化玻璃的受光面增加一层疏水减反射膜不仅增强了组件的透光率，直接提高了组件的光电转换效率，也增加了组件的自我清洁功能，极大的节省了清洁费用与清洁时间，降低了大规模电站安装成本，为建设大规模电站提供了有利基础；制备该种自洁太阳能电池组件的生产工艺操作简单，原材料易得且成本低，适用于大范围的推广使用。
附图说明
图1为本发明的自洁太阳能电池组件的组件层压件截面示意图。
图中：1-钢化玻璃，2-疏水减反射膜，3-EVA胶膜，4-减反射膜，5-单晶硅太阳能电池片，6-EVA胶膜，7-背板。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解和认识，下面结合附图对本发明作进一步描述和介绍。
如图1所示，一种自洁太阳能电池组件，包括钢化玻璃1、EVA胶膜3、减反射膜4、单晶硅太阳能电池片5、EVA胶膜6、背板7、铝合金边框8和直流接线盒，所述钢化玻璃1、EVA胶膜3、减反射膜4、单晶硅太阳能电池片5、EVA胶膜6和背板7依次层压后形成组件层压件，采用所述铝合金边框和硅胶对组件层压件进行密封封装，单晶硅太阳能电池片5经与汇流条焊接连接后与所述直流接线盒电连接，通过所述直流接线盒将太阳能电池组件产生的电能输出到外部系统中，外部再经过电线线路、控制器、逆变器或蓄电池等元器件将电能输出到用户或储存再使用。所述钢化玻璃1为受光面镀有疏水减反射膜2的低铁超白钢化玻璃，疏水减反射膜2能够使天然降水去除钢化玻璃表面的灰尘，使钢化玻璃具有自洁的功能。在所述铝合金边框的一长边框的两端设有漏水孔，使得存积在边框中的带有灰尘的雨水或露水从该漏水孔中流出，防止组件因受潮而破坏密封性，进而出现EVA胶膜变黄、组件层压件脱层等缺陷而影响组件的光电转换效率和使用寿命。
优选地，所述钢化玻璃1采用厚度为3.2mm且透光率大于92%的低铁超白钢化压花玻璃，该低铁超白钢化压花玻璃中的铁的含量在80--120ppm。它对大于1200nm的红外光有较高的反射率，并耐太阳紫外线的辐射，且能增强组件的抗冲击能力，良好的透光率能提高组件的效率，并起到密封组件的作用。
进一步优选地，所述疏水减反射膜2采用聚二甲基硅氧烷包封纳米级含三甲基丙氧基硅烷的多孔二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜制成，聚二甲基硅氧烷和三甲基丙氧基硅烷都属于疏水含硅聚合物，其良好的疏水性使得周围环境的水分及悬浮颗粒不易吸附在所述疏水减反射膜上，让太阳能电池组件具有了自洁的功能，使得太阳能电池片能够最大限度的接收到有效光照强度，整体上提高了太阳能电池组件的光电转换效率；且多孔二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜是折射性较佳的太阳能电池增透膜，将这两种膜结合使用可使所述疏水减反射膜的透过率可达98%以上。
生产上述自洁太阳能电池组件所采用的工艺方法具体包括如下步骤：
（1）具有疏水减反射膜的钢化玻璃的制作：首先，采用超声波清洗机对低铁超白钢化玻璃进行清洗，除去玻璃表面的污渍，接着进行激光划线分割尺寸符合组件要求的多个小块，再次对切割的玻璃小块进行自动清洗，确保玻璃表面洁净无污染；其次，采用溶胶-凝胶法制备纳米疏水减反射膜镀膜液，以三甲基丙氧基硅烷为前驱体，氨水为催化剂制备二氧化硅溶胶，通过稀释并加入稳定剂、粘度调整剂、粘结剂等得到含三甲基丙氧基硅烷的二氧化硅溶胶基体，制备二氧化钛溶胶基体，采用聚二甲基硅氧烷对二氧化硅溶胶基体和二氧化钛溶胶基体进行包封后得到镀膜液；最后，采用辊涂法将纳米疏水减反射膜镀膜液通过辊筒涂膜机均匀涂布到小块的低铁超白钢化玻璃表面，并经表干、加热固化后再进入钢化炉得到具有疏水减反射膜的钢化玻璃。
（2）单晶硅太阳能电池片制作：由于电池片制作条件的随机性，生产出来的电池性能不尽相同，为了有效的将性能一致或接近的电池组合成整块电池片，需要对单个电池片进行输出参数（电压和电流）检测并根据大小性能进行分类，以提高电池的利用率，做出高质量的电池组件；采用汇流条将输出参数相近的电池片进行正面焊接，汇流条为镀锡的铜带，对经过正面焊接的电池片进行手工背面串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线以形成组件的单晶硅太阳能电池片。
（3）组件层压件制作：背面串接好且经检验合格后，将具有疏水减反射膜的钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜和背板按照从上到下的层次依次敷设好，准备层压，敷设时保证电池片与钢化玻璃等材料的相对位置，调整好电池片之间的距离，为层压做好准备。将敷设好的电池放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA胶膜熔化将钢化玻璃、电池片以及背板粘结在一起，以后冷却取出组件层压件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度以及层压时间根据EVA的性质决定。这里采用快速固化EVA，层压温度为150度以及层压循环时间为半个小时左右。
（4）修边装框：层压完毕后修除组件层压件由于EVA熔化挤压外露固化形成的毛边，并采用铝合金边框为组件层压件装框，增加组件的强度，进一步密封组件，以延长其使用寿命。边框和组件层压件之间的缝隙采用硅胶填充，四周的边框间采用角键连接。
（5）焊接直流接线盒：在组件背面引线处焊接直流接线盒，以利于电池组件与其他设备或电池组件之间的电连接。
（6）组件测试：对电池组件的输出功率进行标定，测试其输出特性，确定组件的质量等级。
需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。
Claims (5)
1.一种具有自洁功能的太阳能电池组件，其特征在于：包括钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜、背板、铝合金边框和直流接线盒，所述钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜和背板依次层压后形成组件层压件，采用所述铝合金边框和硅胶对组件层压件进行密封封装，单晶硅太阳能电池片经与汇流条焊接连接后与所述直流接线盒电连接；所述钢化玻璃为受光面镀有疏水减反射膜的低铁超白钢化玻璃；
制备上述自洁太阳能电池组件的生产工艺具体包括以下步骤：
（1）具有疏水减反射膜的钢化玻璃的制作：首先，采用超声波清洗机对低铁超白钢化玻璃进行清洗后进行激光划线分割尺寸符合组件要求的多个小块后再次清洗，其次，采用溶胶-凝胶法制备纳米疏水减反射膜镀膜液，最后，采用辊涂法将纳米疏水减反射膜镀膜液通过辊筒涂膜机均匀涂布到小块的低铁超白钢化玻璃表面，并经表干、加热固化后再进入钢化炉得到具有疏水减反射膜的钢化玻璃；
（2）单晶硅太阳能电池片制作：对单个电池片进行输出参数检测并分类，将输出参数相近的电池片进行正面焊接和背面串接形成组件的单晶硅太阳能电池片；
（3）组件层压件制作：背面串接好且经检验合格后，将具有疏水减反射膜的钢化玻璃、EVA胶膜、减反射膜、单晶硅太阳能电池片、EVA胶膜和背板按照从上到下的层次依次敷设好进行层压后制成组件层压件；
（4）修边装框：层压完毕后修除组件层压件的毛边，并采用铝合金边框为组件层压件装框，边框和组件层压件之间的缝隙采用硅胶填充，四周的边框间采用角键连接；
（5）焊接直流接线盒：在组件背面引线处焊接直流接线盒；
（6）组件测试：对电池组件的输出功率进行标定，确定组件的质量等级。
2.如权利要求1所述的一种具有自洁功能的太阳能电池组件，其特征在于，制备所述钢化玻璃的原材料中铁的含量在80--120ppm。
3.如权利要求1所述的一种具有自洁功能的太阳能电池组件，其特征在于，所述疏水减反射膜采用以聚二甲基硅氧烷包封纳米级含三甲基丙氧基硅烷的多孔二氧化硅薄膜和二氧化钛薄膜制成。
4.如权利要求1所述的一种具有自洁功能的太阳能电池组件，其特征在于，所述钢化玻璃采用厚度为3.2mm且透光率大于92%的低铁超白钢化压花玻璃。
5.如权利要求1所述的一种具有自洁功能的太阳能电池组件，其特征在于，在所述铝合金边框的一长边框的两端设有漏水孔。
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2015
- 2015-09-02 CN CN201510555256.3A patent/CN105206698B/zh active Active
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