CN105470336B - 一种抗pid效应的新型太阳能光伏组件 - Google Patents

一种抗pid效应的新型太阳能光伏组件 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种抗PID效应的新型太阳能光伏组件，其包括钢化玻璃基板、第二封装层、太阳能电池串组、第一封装层、以及太阳能背板。太阳能电池串组由电池背场、硅片、扩散层、氮化硅层及钝化层组成，太阳能电池背场设置于第一封装层上，第二封装层设置于钝化层上。第一和第二封装层包括第一和第二粘结层和第一和第二粘结层之间的EVA层。第一和第二粘结层中相对于EVA共聚物100重量份，含有份硅氧烷接枝聚合物1‑30重量、过氧化物类交联剂0.4‑2.0重量份、增粘剂0.1‑1.5重量份、抗氧剂0.01‑1.0重量份、改性剂0.05‑1.0重量份。本发明有效避免了PID效应的发生，延长了太阳能电池光伏组件的使用寿命。

Description

一种抗PID效应的新型太阳能光伏组件
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏组件，且特别涉及一种新型抗PID效应的太阳能光伏组件。
背景技术
单体太阳电池不能直接用作电源，当用作电源时必须将若干单体电池串、并联连接并严密封装成太阳能光伏组件。太阳能光伏组件(也叫太阳能电池板)是太阳能发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能光伏组件由下向上主要由钢化玻璃、EVA、电池片、EVA、玻璃纤维、背板等组成。
现实中无论采用何种手段，太阳能光伏组件都不可避免地受到雨水等的侵袭，水汽通过封边的硅胶或背板进入组件内部，EVA的酯键在遇到水之后发生如下的水解反应，产生可以自由移动的醋酸。
所产生的醋酸导致玻璃表面的碱发生反应，产生可以自由移动的Na+，该Na+在外加电场的作用下向电池片表面移动并富集到减反层而导致PID(电位诱导衰变)效应的产生。PID效应严重影响太阳能光伏组件的使用寿命，因此各国均展开了相关研究。
发明内容
发明所要解决的课题
本发明的发明人总结PID效应认为，其主要由具有以下几个过程：(1)水汽进入光伏组件；(2)EVA发生水解反应导致产生醋酸；(3)醋酸与玻璃表面析出的碱反应产生可以自由移动的钠离子；(4)Na+在电场的作用下移动到电池表面。
鉴于此，发明人提出以上述(2)和(3)为核心，通过以下技术方案有效改善了PID效应。
本发明的目的在于提供一种太阳能光伏组件。本发明提供的太阳能光伏组件，其中，其是依次层叠钢化玻璃基板、第二封装层、太阳能电池串组、第一封装层、以及太阳能背板而成的，其特征在于，所述太阳能电池串组由太阳能电池背场、硅片、扩散层、氮化硅层及钝化层依次层叠而成，所述太阳能电池背场设置于所述第一封装层上，所述第二封装层设置于所述钝化层上。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述第一封装层和第二封装层包括EVA层，所述EVA层厚度为0.30-0.60mm。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，在所述第一和第二封装层的所述EVA层的两侧进一步设置有第一粘结层和第二粘结层。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述第二封装层中的EVA层的厚度为0.45mm。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述硅片的厚度为150-200μm。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述扩散层为扩磷层，厚度为0.35-0.55μm。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述氮化硅层的厚度为75-80nm。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述钝化层为SiO2层，其厚度为4-5nm。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述第一和第二粘结层相对于100重量份的EVA共聚物，含有1-30重量份硅氧烷接枝聚合物。
根据本发明一个实施例，提供了一种太阳能光伏组件，其中，所述第一和第二粘结层相对于100重量份的EVA共聚物，还含有过氧化物类交联剂0.4-2.0重量份、增粘剂0.1-1.5重量份、抗氧剂0.01-1.0重量份、改性剂0.05-1.0重量份。
发明效果
本发明的太阳能光伏组件能够有效减少EVA因水汽的渗入发生水解产生醋酸，并有效抑制了Na+离子的移动，由此有效延缓了PID效应的发生发展过程，从而使太阳能光伏组件的使用寿命得到有效延长。
附图说明
图1为本发明的太阳能电池光伏组件的结构示意图；
图2为本发明的太阳能光伏组件的太阳能电池串组的结构示意图；
图3为第一和第二封装层的结构示意图。
附图标记说明
1、钢化玻璃基板；
2、第二封装层；
3、太阳能电池串组；
31、太阳能电池背场；
32、硅片；
33、扩散层；
34、氮化硅层；
35、钝化层；
4、第一封装层；
5、太阳能背板；
6、第一粘结层；
7、第二粘结层；
8、EVA层。
以下结合附图来进一步具体说明本发明的太阳能光伏组件，但本发明并不受以下具体实施例的任何限制。如本领域技术人员所知的，可通过参数的常规置换得到与本发明相同或相似的发明，本发明的具体保护范围应参考权利要求书确定。
具体实施方式
如图1所示，本发明的太阳能光伏组件是依次层叠钢化玻璃基板1、第二封装层2、太阳能电池串组3、第一封装层4、太阳能背板5而成的。其中，所述第一封装层和第二封装层包含EVA层8和第一粘结层6及第二粘结层7。在本发明中EVA层采用了0.45mm的厚度，但并不限于此，其厚度可在0.30-0.60mm之间进行选择，对其进行选择时要综合考虑防水功能的需要、钢化玻璃基板1的承载能力等。
所述太阳能电池串组3由太阳能电池背场31、硅片32、扩散层33、氮化硅层34及钝化层35依次层叠而成。在进行太阳能光伏组件的组合设计时，所述太阳能电池背场31设置于所述第一封装层4上，所述第二封装层2则进一步设置于所述钝化层35上。所述硅片32的厚度在本发明中采用了180μm，但不限于此，可根据太阳能电池串组3的功率的需要在150-200μm之间进行选择。所述扩散层33为扩磷层，在本发明中采用了0.4μm，但并不限于此，可在0.35-0.55μm之间进行选择。所述氮化硅层34的厚度在本发明中为75nm，但并不限于此，可根据需要在75-80nm之间进行选择。所述钝化层35为SiO2层，在本发明中其厚度采用了5nm的厚度，但其并不限于此，可在4-5nm之间进行选择。钝化层35能够有效防止钢化玻璃基板1中的Na+移动进入太阳能电池串组3中，也能够避免该Na+与第二封装层2中因水解产生的醋酸而析出并在电场的作用下移动。
可通过化学气相沉积法(CVD)，例如等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)镀膜工艺来获得所述氮化硅层34和钝化层35。
另外，为了进一步避免PID效应的发生，进一步，可以通过降低第二封装层2中的醋酸乙烯酯的含量，提高第二封装层2的材料的纯度，添加乙二胺四乙酸(EDTA)，利用其螯合结构，络合玻璃中的Na+、K+等金属离子，或者添加吸收离子等方式来提高第二封装层2的电阻，从而阻止玻璃中的Na+、K+向太阳能电池串组3迁移，从而强化太阳能光伏组件10的抗PID性能。但为了避免透光率的降低，优选地，在第二封装层2和第一封装层4的EVA层中的EVA含量不低于35重量％。
为了进一步太阳能电池光伏组件的增强抗PID能力，可在第二封装层2和第一封装层4的EVA层的两侧设置第一粘结层6和第二粘结层7，该第一粘结层6和第二粘结层7厚度为20-30μm，相对于100重量份的EVA共聚物，含有1-30重量份硅氧烷接枝聚合物。硅氧烷接枝聚合物中的硅氧烷支链末端具有烷氧基团-Si-OR，烷氧基团易水解形成硅羟基-Si-OH，硅羟基又与玻璃基板表面的羟基官能团发生缩合反应，使得封装胶膜与玻璃基板之间形成牢固的粘结，防止水汽的渗入引发EVA的水解反应。此外，相对于100重量份的EVA，第一粘结层6和第二粘结层7还含有过氧化物类交联剂0.4-2.0重量份、增粘剂0.1-1.5重量份、抗氧剂0.01-1.0重量份，改性剂0.05-1.0重量份。
关于以上所述的机械设置、操作步骤和参数，应理解的是，其为描述性而非限定性的，可通过等价置换的方式在以上说明书及权利要求所述的范围内做出修改。即，本发明的范围应参照所附权利要求的全部范围而确定，而不是参照上面的说明而确定。总之，应理解的是本发明能够进行多种修正和变化。
产业上的实用性
通过本发明的太阳能电池光伏组件，能够有效避免PID效应的发生，显著延长太阳能电池光伏组件的使用寿命，因此本发明具有广阔的应用前景。

Claims (7)

1.一种太阳能光伏组件，其特征在于，其是依次层叠钢化玻璃基板、第二封装层、太阳能电池串组、第一封装层、以及太阳能背板而成的，所述太阳能电池串组由太阳能电池背场、硅片、扩散层、氮化硅层及钝化层依次层叠而成，所述太阳能电池背场设置于所述第一封装层上，所述第二封装层设置于所述钝化层上，
所述第一封装层和第二封装层均包括EVA层，所述EVA层厚度为0.30-0.60mm，
所述EVA层的两侧设置有第一粘结层和第二粘结层，
所述第一粘结层和第二粘结层相对于100重量份的EVA共聚物，含有1-30重量份硅氧烷接枝聚合物。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述EVA层的厚度为0.45mm。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述硅片的厚度为150-200μm。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述扩散层为扩磷层，厚度为0.35-0.55μm。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述氮化硅层的厚度为75-80nm。
6.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述钝化层为SiO2层，其厚度为4-5nm。
7.根据权利要求1所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述第一和第二粘结层相对于100重量份的EVA共聚物，还含有过氧化物类交联剂0.4-2.0重量份、增粘剂0.1-1.5重量份、抗氧剂0.01-1.0重量份、改性剂0.05-1.0重量份。
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