CN105810776A - 一种碳纤维太阳能板的制备方法及其碳纤维太阳能板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种碳纤维太阳能板的制备方法及其碳纤维太阳能板，将碳纤维布与塑封材料层在水平载板上叠放多层，经压合后制得水平碳纤维板；将太阳能电池片、透明塑封材料层在另一水平载板上按透明塑封材料层-太阳能电池片-透明塑封材料层顺序叠放整齐，经压合制得水平预压合太阳能组件；在另一水平载板上将水平碳纤维板-塑封材料层-水平预压合太阳能组件-透明塑封材料层叠放整齐后压合，制得水平碳纤维太阳能板。本发明首先将碳纤维布通过热压制备成水平碳纤维板，将太阳能电池片与透明塑封材料层进行预压合，然后水平碳纤维板和太阳能组件经过层压机压合为一体，解决了碳纤维板在制备过程中碳纤维布褶皱、气泡、脱层和移位等技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术、新能源技术及汽车领域，具体涉及一种碳纤维太阳能板的制备方法及其碳纤维太阳能板。
背景技术
随着世界经济的快速发展和人们生活水平的不断提高，对能源的消耗也在不断增大，能源危机、环境问题日益严重，大力发展清洁能源已被提上了议程，太阳能作为清洁能源的代表倍受人们关注。同时太阳能的规模应用越来越贴近人们的生活，太阳能便携式灯具、太阳能充电器、太阳能背包以及太阳能帐篷等应用产品倍受广大消费者的青睐；太阳能帆船、太阳能汽车和太阳能无人机的研发也已经取得不错的成绩。近年来，我国汽车保有量不断增加，化石燃料消耗急剧增加，我国石油对外依存度不断扩大，发展新能源汽车是我国能源安全、环境保护以及中国汽车健康可持续发展的必然趋势，纯电动汽车零排放、低噪声且结构简单，受到各国政府及汽车企业的广泛关注，太阳能汽车同样成为研究热点。对于汽车，减轻重量将是降低燃油消耗最有效的途径，碳纤维材料将是车用材料发展的必然趋势。
现有技术中在碳纤维板的制备过程中采用真空灌注碳纤维的方法，将一层或者多层碳纤维布铺在模具上，边缘用胶带粘接，确保模具与碳纤维布之间形成一个密闭环境，然后灌注环氧树脂胶，另一侧用真空泵抽取模具与碳纤维布之间的空气，另一方面使环氧树脂尽量均匀分布，然后加热烘烤，形成碳纤维部件。上述制备方法中所存在的主要问题如下：部分空气不宜被抽出，并可能造成碳纤维布褶皱，如空气没有被抽出，碳纤维部件上会有很多气泡，影响外观。目前碳纤维板的制备均为手工制备，良率低，碳纤维太阳能电池在压合过程中，塑封材料层出现褶皱和电池片移位，影响板面强度和美观性。
发明内容
为此，本发明目的是提供一种碳纤维太阳能板的制备方法及其碳纤维太阳能板，解决在碳纤维板制备过程中出现的碳纤维布褶皱、气泡和脱层现象，以及碳纤维太阳能电池在压合过程中出现的褶皱和电池片移位影响板面强度和美观的技术问题。
所采用技术方案如下所述：
一方面，本发明提供了一种碳纤维太阳能板的制备方法，包括如下步骤：
S1制备水平碳纤维板
将碳纤维布与塑封材料层在水平载板上按塑封材料层一碳纤维布一塑封材料层顺序叠放多层，经压合后从水平载板上取下，制得水平碳纤维板；
S2制备水平预压合太阳能组件
将太阳能电池片、透明塑封材料层在另一水平载板上按透明塑封材料层一太阳能电池片-透明塑封材料层顺序叠放整齐经压合后从水平载板上取下，制得水平预压合太阳能组件；
S3制备水平碳纤维太阳能板
将水平碳纤维板、水平预压合太阳能组件在水平载板上按水平碳纤维板一塑封材料层一水平预压合太阳能组件一透明塑封材料层叠放整齐后压合，并从水平载板上取下，制得水平碳纤维太阳能板。
所述制备方法还包括：S4碳纤维太阳能板的热冲压成型：
将S3中所制备的水平碳纤维太阳能板铺在加热的模具上，并对其进行热冲压，将水平碳纤维太阳能板制备成所需形状的碳纤维太阳能板。
所述S1中的碳纤维布设有2-4层。
所述S1、S3中的塑封材料层为环氧树脂薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜中的一种，所述S2、S3中的透明塑封材料层为环氧树脂薄膜、聚烯烃薄膜、缩丁醛薄膜及聚乙烯薄膜中的一种。
所述S1、S2中的水平载板为四氟布和钢化玻璃的粘合体或四氟布和环氧树脂板的粘合体。
所述S2、S3中的透明塑封材料层在波长400nm-1100nm下的透光率大于89％。
所述S2中的太阳能电池片为a-Si柔性太阳能电池、CIGS柔性太阳能电池或GaAs柔性太阳能电池中的一种或几种的组合。
另一方面，本发明还提供了一种碳纤维太阳能板，包括碳纤维板和太阳能组件，所述碳纤维板与太阳能组件之间通过塑封材料层连接，所述的碳纤维板包括多层碳纤维布和多层塑封材料层，且按塑封材料层、碳纤维布、塑封材料层顺序交替排列，所述的太阳能组件包括太阳能电池片和透明塑封材料层，且按透明塑封材料层、太阳能电池片、透明塑封材料层排列。
所述的碳纤维太阳能板呈车顶状。
所述的碳纤维布共设有2-4层。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
(1)本发明在制备碳纤维太阳能板时，首先将碳纤维布通过热压的方式制备成水平碳纤维板，将太阳能电池与透明塑封材料层进行预压合，形成预压合太阳能板，然后将水平碳纤维板和预压合太阳能板经层压机压合为一体，解决了碳纤维板在制备过程中碳纤维布褶皱、气泡、脱层等技术问题；将太阳能电池片进行水平预压合，解决了太阳能电池压合过程中塑封材料层褶皱、移位的工艺问题，本发明的制备方法适用于任意形状要求的太阳能碳纤维板的制备，且适用于车顶等多个领域。
(2)本发明在制备碳纤维太阳能板中的水平碳纤维板时，将起粘接塑封作用的塑封材料层铺在水平载板上，将碳纤维布铺在塑封材料层上，交替叠加。在制作车顶用碳纤维板时，为保证碳纤维板强度，一般由2-4层碳纤维布通过塑封材料层粘接而成。通过本发明所提供的制备方法所制备的水平碳纤维板的平整度好，结构强度高，与传统的真空灌注相比，碳纤维工艺简单，良率高，无气泡和褶皱产生。水平预压合太阳能组件的制备是将透明塑封材料层铺在水平载板上，将完成串并联的太阳能电池片整齐铺在透明塑封材料层上，并引出汇流条，然后在太阳能电池片表面覆盖一层透明塑封材料层，经层压机压合，形成水平预压合太阳能组件，该步骤能够有效排除透明塑封材料层与太阳能电池片间隙中的气体，防止太阳能电池在压合过程中移位，其中水平预压合太阳能组件的制备能够满足任意尺寸或形状的太阳能制品的制备。在水平碳纤维太阳能板的制备过程中，通过在水平碳纤维板上铺上塑封材料层，然后在塑封材料层上铺设水平预压合太阳能组件，再在其上铺设透明塑封材料层，叠放整齐后进层压机进行压合，该步骤大大降低了太阳能电池与水平碳纤维板的结合难度。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1是本发明所提供的在制备水平碳纤维板时的结构示意图；
图2是本发明所提供的在制备太阳能组件时的结构示意图；
图3是本发明所提供的在制备碳纤维太阳能板时的结构示意图；
图4是本发明所制备的碳纤维太阳能板的结构示意图。
图中：1-水平载板，2-碳纤维板，21-塑封材料层，22-碳纤维布，3-太阳能组件，31-透明塑封材料层，32-太阳能电池片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明提供了一种碳纤维太阳能板的制备方法，具体制备包括如下步骤：
S1制备水平碳纤维板2
如图1结构所示，将碳纤维布22与塑封材料层21在水平载板1上按塑封材料层21-碳纤维布22-塑封材料层21的顺序叠放多层，经层压机压合后从水平载板上取下，制得水平碳纤维板2。
S2制备水平预压合太阳能组件3
如图2结构所示，将太阳能电池片32、透明塑封材料层31在另一水平载板1上按透明塑封材料层31-太阳能电池片32-透明塑封材料层31的顺序叠放整齐，经层压机压合后从水平载板上取下，制得水平预压合太阳能组件3.
S3制备水平碳纤维太阳能板
如图3结构所示，将水平碳纤维板2、水平预压合太阳能组件3在水平载板1上按水平碳纤维板2-塑封材料层21-太阳能组件3-透明塑封材料层31叠放整齐后经层压机压合，并从水平载板上取下，制得水平碳纤维太阳能板。
上述S1、S3步骤中的塑封材料层21为环氧树脂薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜中的一种，S2、S3步骤中的透明塑封材料层为环氧树脂薄膜、聚烯烃薄膜、缩丁醛薄膜及聚乙烯薄膜中的一种，S2、S3步骤中的透明塑封材料层31在波长400nm-1100nm下的透光率大于89％。；其中S1、S2步骤中的水平载板1为四氟布和钢化玻璃的粘合体或四氟布和环氧树脂板的粘合体。
本发明制备方法还包括：S4碳纤维太阳能板的冲压成型。
将S3步骤中所制备的水平碳纤维太阳能板铺在加热的模具上，并对其进行热冲压，将水平碳纤维太阳能板制备成所需形状的碳纤维太阳能板，根据模具形状和尺寸可以热冲压出各种形状和尺寸的碳纤维太阳能板。
图4是本发明所制备的碳纤维太阳能板的结构示意图，主要由碳纤维板2和太阳能组件3组成，碳纤维板2包括多层碳纤维布22和塑封材料层21，且按塑封材料层21、碳纤维布22、塑封材料层21排列，太阳能组件3包括太阳能电池片32和透明塑封材料层31，透明塑封材料层31设置于太阳能电池片32的两侧，太阳能组件3与碳纤维板2通过塑封材料层21连接。这里优选的太阳能电池片32为具备一定柔韧性的太阳能电池，可以是a-Si柔性太阳能电池、CIGS柔性太阳能电池、GaAs柔性太阳能电池中的一种或几种的组合，当然也可为其他化合物材料的柔性太阳能电池。
其中的水平载板1优选为带有四氟布的环氧树脂板，其厚度为2-6毫米，能够防止塑封材料层与层压机加热板粘结在一起，避免沾污层压机腔体和损坏样品的制作。
下面以制备碳纤维太阳能车顶为例进行详细说明：
S1制备水平碳纤维板
如图1，将裁切好的碳纤维布22和塑封材料层21在水平载板1上按照以下顺序叠放整齐：
塑封材料层21-碳纤维布22-塑封材料层21-碳纤维布22-塑封材料层21-(碳纤维布22-塑封材料层21)，要求塑封材料层21尺寸略大于碳纤维布22尺寸。其中的碳纤维布22优选设置2层。
将上述叠放整齐的碳纤维布22、塑封材料层21及水平载板1送入层压机腔体压合，压合后从水平载板上取下即得水平碳纤维板2。
S2制备水平预压合太阳能组件
如图2，将太阳能电池片32、透明塑封材料层31在另一水平载板1上按照以下顺序叠放整齐：
透明塑封材料层31-太阳能电池片32-透明塑封材料层31。
将上述叠放整齐的透明塑封材料层31、太阳能电池片32及水平载板1送入层压机腔体压合，压合后从水平载板上取下，即得预压合太阳能组件3。
S3制备水平碳纤维太阳能板
如图3，将S1步骤中的水平碳纤维板2、S2步骤中的水平预压合太阳能组件3、塑封材料层21及透明塑封材料层32在水平载板1上按照以下顺序叠放整齐：
水平碳纤维板2-塑封材料层21-水平预压合太阳能组件3-透明塑封材料层32。
将上述叠放整齐的各种材料放入层压机腔体进行压合，并从水平载板上取下，制备成水平碳纤维太阳能板，如图4所示。
S4水平碳纤维太阳能板热冲压，制备车顶形状的碳纤维板。
将S3步骤中制备的水平碳纤维太阳能板铺在加热的车顶模具上，并用车顶模具进行热冲压，将水平的碳纤维太阳能板制备成车顶形状的碳纤维太阳能板。
对车顶形状的碳纤维太阳能板切边，形成碳纤维太阳能车顶。切边时应按照车顶实际尺寸，将车顶形状的碳纤维太阳能板边缘部分裁切，得到碳纤维太阳能车顶。
在制备碳纤维太阳能车顶时，水平载板、碳纤维布、透明塑封材料层或塑封材料层的面积大于车顶模具的面积，使制备成的碳纤维太阳能板面积大于车顶模具，方便热冲压成车顶形状。而太阳能电池片的面积小于车顶模具面积，使太阳能电池片能够完全铺在车顶表面而不超出。
上述实施例中所使用到的层压机为博硕公司生产的型号为BSL2236OAC-III的层压机，压力范围0.6-1个大气压，温度130-180℃。
本发明所公开的技术方案适用于所有层压机，参数可根据具体情况配置。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种碳纤维太阳能板的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1制备水平碳纤维板
将碳纤维布与塑封材料层在水平载板上按塑封材料层-碳纤维布-塑封材料层顺序叠放多层，经压合后从水平载板上取下，制得水平碳纤维板；
S2制备水平预压合太阳能组件
将太阳能电池片、透明塑封材料层在另一水平载板上按透明塑封材料层-太阳能电池片-透明塑封材料层顺序叠放整齐，经压合后从水平载板上取下，制得水平预压合太阳能组件；
S3制备水平碳纤维太阳能板
将水平碳纤维板、水平预压合太阳能组件在水平载板上按水平碳纤维板-塑封材料层-水平预压合太阳能组件-透明塑封材料层叠放整齐后压合，并从水平载板上取下，制得水平碳纤维太阳能板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：S4碳纤维太阳能板的热冲压成型：
将S3中所制备的水平碳纤维太阳能板铺在加热的模具上，并对其进行热冲压，将水平碳纤维太阳能板制备成所需形状的碳纤维太阳能板。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中的碳纤维布设有2-4层。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1、S3中的塑封材料层为环氧树脂薄膜、聚氨酯薄膜、聚碳酸酯薄膜中的一种，所述S2、S3中的透明塑封材料层为环氧树脂薄膜、聚烯烃薄膜、缩丁醛薄膜及聚乙烯薄膜中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1、S2中的水平载板为四氟布和钢化玻璃的粘合体或四氟布和环氧树脂板的粘合体。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2、S3中的透明塑封材料层在波长400nm-1100nm下的透光率大于89％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中的太阳能电池片为a-Si柔性太阳能电池、ClGS柔性太阳能电池或GaAs柔性太阳能电池中的一种或几种的组合。
8.一种碳纤维太阳能板，其特征在于，包括碳纤维板和太阳能组件，所述碳纤维板与太阳能组件之间通过塑封材料层连接，所述的碳纤维板包括多层碳纤维布和多层塑封材料层，且按塑封材料层、碳纤维布、塑封材料层顺序交替排列，所述的太阳能组件包括太阳能电池片和透明塑封材料层，且按透明塑封材料层、太阳能电池片、透明塑封材料层排列。
9.根据权利要求8所述的碳纤维太阳能板，其特征在于，所述的碳纤维太阳能板呈车顶状。
10.根据权利要求9所述的碳纤维太阳能板，其特征在于，所述的碳纤维布共设有2-4层。
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