CN107068789A - 用于双曲面车顶的太阳能模组及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于双曲面车顶的太阳能模组及其制备方法。所述太阳能模组包括上封装层、胶膜层、太阳能电池组及下封装层，所述上封装层和所述下封装层设置为与所述双曲面车顶形状相适应的曲面，所述曲面为沿着第一方向和第二方向弯曲的双曲面，所述太阳能电池组包含若干子电池串，所述子电池串中的子电池个数≥1，所述子电池为将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割而成，所述子电池沿所述第一方向排列成所述子电池串，所述子电池串沿所述第二方向平行铺设，所述子电池串间为并联连接、串联连接及并联和串联相结合连接的至少一种结构。本发明减少了双曲面车顶贴合过程中电池破裂的问题，提高了太阳能电池的可靠性。

Description

用于双曲面车顶的太阳能模组及其制备方法
技术领域
本发明涉及太阳能光伏应用产品领域，尤其涉及一种用于双曲面车顶的太阳能模组及其制备方法。
背景技术
将太阳能电池组布置在车顶上，只要有太阳光照射到就能给机动车提供源源不断的电能，不仅能够帮助汽车降低汽油、柴油、天然气的消耗，减少二氧化碳的排放，改善空气质量，而且可以延长充电式电动汽车的续航里程，提高电动汽车使用的便利性和灵活性。
乘用型机动车，考虑到车身美观和风阻系数的要求，车顶通常都不是平面，而是复杂的双曲面，即在互相垂直的第一方向和第二方向上都存在一定的弧度，弧度的大小根据车身的形状和尺寸而不同。然而，目前太阳能电池片或者太阳能组件多为平面结构，将其贴合到曲面的外表面或者内表面，通常要使平面材料发生一定的塑性形变，如公开号为CN1794472A的中国发明专利揭露了采用弧面层压模具，将通过串联/并联形成的太阳能组件层压到太阳能汽车天窗上形成一体化结构，由于太阳能电池中绝大部分是脆性材料，如主流的单晶或者多晶太阳能电池，这种塑性形变产生的应力使得脆性材料容易在生产过程中破损或者隐裂等外观缺陷，导致产品的良品率低下。
最近兴起的薄膜型太阳能电池，如非晶硅、碲化镉、CIGS、GaAs、聚合物太阳能电池等，沉积在1mm厚度以下的柔性或者半柔性衬底上，如不锈钢、PET薄膜、超薄玻璃等，在一定程度上能够解决上述问题，如公开号为CN103296114A的中国发明专利揭露了薄膜太阳能电池与汽车天窗结合的结构和制作方法，薄膜电池先沉积在超薄的玻璃上，再通过层压实现与汽车天窗的结合。厚度在1mm以下的超薄玻璃具有可弯曲性，因此在合片的过程中超薄玻璃可以贴合到汽车天窗玻璃的弯曲表面，但此方法比较适用于弯曲程度不高的汽车天窗。另有如公开号为CN103915519A的中国发明专利揭露了一种太阳能夹层玻璃，只能应用在第一方向的曲率半径≥4757.1mm，第二方向的曲率半径≥8333.2mm的小曲率双曲面上。当汽车天窗的尺寸越来越大，特别是大面积的大曲率双曲面玻璃车顶的出现，使得太阳能电池铺设的难度大大增加。如果仍然采用上述方法将柔性太阳能电池与车顶贴合，通常太阳能电池只能贴合一个方向，而在另一个方向上，会形成褶皱或者波浪型纹路。此问题严重的话容易会引起气泡或者空鼓，不仅影响车顶的外观视觉效果，而且由于局部大应力的存在，降低了太阳能电池的可靠性和安全性。
所以，有必要设计一种适用于双曲面车顶的太阳能模组及其制备方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于双曲面车顶的太阳能模组及其制备方法，满足双曲面车顶表面贴合的需求，减少贴合过程中电池破裂的问题，提高太阳能电池的可靠性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于双曲面车顶的太阳能模组，包括：上封装层、胶膜层、太阳能电池组及下封装层；所述胶膜层将所述上封装层、所述下封装层与所述太阳能电池组粘接在一起；所述上封装层和所述下封装层设置为与所述双曲面车顶形状相适应的曲面；所述曲面为沿着第一方向和第二方向弯曲的双曲面；所述太阳能电池组包含若干子电池串；所述子电池串中的子电池个数≥1，所述子电池为将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割而成；所述子电池沿所述第一方向排列成所述子电池串；所述子电池串沿所述第二方向平行铺设；所述子电池串间为并联连接、串联连接及并联和串联相结合连接的至少一种结构。
本发明所公开的用于双曲面车顶的太阳能模组的有益效果在于：本发明中所述子电池为将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割而成，如此，将原来一整片的薄膜太阳能电池板或者晶硅太阳能电池片分割成更小尺寸的子电池单元，与全尺寸电池相比，更小尺寸的子电池单元能够沿着曲率方向进行排布而不至于受到很大的应力作用，对于双曲率表面具有更好的贴合能力，很大程度上减少了贴合过程中电池破裂的问题。此外，更小尺寸的子电池，可以更加灵活地在双曲面的两个方向进行串联或者并联的排布，通过合理的串并联设计，可以起到预防热斑效应的作用，因此，相比全部电池片串联的结构或者一整块太阳能板的方式，小尺寸子电池的连接可以保证更为可靠的发电性能。
优选的，所述子电池串之间存在间距，所述间距≥2mm。其有益效果在于，子电池串与子电池串之间保持一定距离可以防止在封装过程中子电池串之间发生重叠或者碰撞。进一步地，子电池串与子电池串之间的间距可调，可以依次形成间隔交替的透光区域，实现车顶的透光。
优选的，所述子电池串中的子电池个数等于1时，所述子电池沿所述第二方向的长度为35mm～750mm，所述曲面沿所述第一方向弯曲的曲率半径小于所述曲面沿所述第二方向弯曲的曲率半径。其有益效果在于，子电池的宽度可随第二方向上的曲率进行调整，曲率越大，子电池的宽度越小，越容易贴合到弯曲的弧面，由此实现双曲面车顶的应用。
优选的，所述子电池为薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池具有可弯曲性。其有益效果在于，每个子电池可以沿第一方向自由弯曲，因此可以满足双曲面的曲率要求。
优选的，所述子电池串中的子电池个数大于1时，所述子电池沿所述第一方向串联在一起形成子电池串，所述曲面沿所述第一方向弯曲的曲率半径小于所述曲面沿所述第二方向弯曲的曲率半径。进一步优选的，所述子电池沿所述第一方向的长度为5mm～85mm。其有益效果在于，宽度更小的子电池先沿曲率半径较小的方向排列，可以更好的贴合曲面。
优选的，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，所述子电池的第一电极与相邻子电池的第二电极之间通过导电胶堆叠粘接，粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。其有益效果在于，与焊接的刚性连接相比，导电胶具有一定弹性，在加热时容易发生塑性形变，使子电池与子电池之间可以形成一定的角度，贴合到弯曲的表面，既具有很好的弯曲性，又能够保证电学接触的可靠性。此外，重叠宽度太窄，会增加子电池串的串联电阻，降低子电池之间的粘接强度；太宽的重叠宽度会增加子电池表面的被遮挡的区域，导致子电池有效发电区域减少，功率下降。采用上述结构，子电池之间紧密堆积，所有可以被光照射的区域都填充满了太阳能电池，有效面积利用率很高，可以实现较高的光电转化效率，该结构下太阳能电池组的光电转化效率可以达到20％以上。
优选的，所述子电池之间按间距排布，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，所述子电池的第一电极通过互联条与相邻子电池的第二电极连接，所述子电池与所述互联条粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。其有益效果在于，子电池之间以固定间距排布，子电池与子电池之间的间隔区域可以允许可见光透过，实现车顶透光的效果。互联条柔软可以弯曲，作为子电池间的连接材料，能很好地贴合到弯曲表面。
优选的，所述子电池和互联条之间通过导电胶粘接。其有益效果在于，以导电胶作为粘接材料，可以满足子电池与互联条之间的粘结强度和电学接触。
优选的，所述子电池为晶硅太阳能电池。其有益效果在于，实现了脆性平面材料应用于双曲面车顶上。
优选的，所述太阳能电池组中的子电池串选用薄膜太阳能子电池串、晶硅太阳能子电池串中的一种或多种。
优选的，所述太阳能电池组中的子电池串同时选用薄膜太阳能子电池串和晶硅太阳能子电池串时，所述晶硅太阳能子电池串用于布置在车顶靠近车头和靠近车尾的边缘部位，所述薄膜太阳能子电池串用于布置在车顶的除所述边缘部位之外的中间部位。其有益效果在于，采用薄膜和晶硅混合型的结构，可同时满足透光和高效率发电的需求，最优化的利用车顶面积，又不损失车顶的透光性。进一步优选的，所述薄膜太阳能子电池串采用以超薄玻璃为基板的非晶硅薄膜电池，所述超薄玻璃的厚度为0.1mm～1mm，所述非晶硅薄膜电池采用透明导电氧化物作为电极。其有益效果在于，超薄玻璃基板本身具有很好的透光性，透明导电氧化物作为前电极和背电极也具有85％以上的可见光透过率，且非晶硅薄膜本身在可见光具有一定透光性，因此可以实现一定比例的可见光透过。
优选的，所述曲面沿所述第一方向弯曲的曲率半径为1200～6000mm，沿所述第二方向弯曲的曲率半径为2000～15000mm。
优选的，所述第一方向与所述第二方向垂直。
优选的，所述太阳能模组与车顶贴合或是车顶的一部分。
优选的，所述太阳能模组还包括正极引线、负极引线、汇流带及接线盒，所述若干子电池串的正极通过正极引线与所述汇流带焊接在一起，所述若干子电池串的负极通过负极引线与所述汇流带焊接在一起，所述汇流带将所述若干子电池串产生的电引入所述接线盒。
优选的，所述子电池串为并联连接时，所述子电池串一端的正极使用导电胶与所述正极引线连接，所述子电池串另一端的负极使用导电胶与所述负极引线连接。其有益效果在于，导电胶的粘接更具有弹性，能够满足适当弯曲的要求。
优选的，所述子电池串为并联连接时，所述子电池串一端的正极通过互联条采用导电胶粘接或焊接的方式与所述正极引线连接，所述子电池串另一端的负极通过互联条采用导电胶粘接或焊接的方式与所述负极引线连接。其有益效果在于，互联条柔软具有弹性，能够满足适当弯曲的要求。
优选的，所述下封装层预留出穿孔位置，所述汇流带从所述穿孔位置穿出接入所述接线盒，所述接线盒通过硅胶粘接的方式安装于所述下封装层的远离所述太阳能电池组一侧的表面。其有益效果在于，当所述下封装层直接是车顶的一部分时，所述接线盒通过所述下封装层预留出的穿孔位置安装于车内，避免了常规的安装于车外由于环境影响导致可靠性降低。
本发明还提供了一种用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其包含如下步骤：
S1.根据双曲面车顶的形状制作上封装层和下封装层，使所述上封装层和所述下封装层具有与所述双曲面车顶形状相适应的曲面，所述曲面为沿着第一方向和第二方向弯曲的双曲面；
S2.根据双曲面车顶的形状和尺寸通过激光切割将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割成若干更小的子电池；
S3.将所述子电池沿所述第一方向排列成若干子电池串，所述子电池串中的子电池个数≥1；
S4.将所述若干子电池串沿所述第二方向平行铺设，并按并联、串联及并联和串联相结合连接的至少一种方式进行连接，形成太阳能电池组；
S5.将所述太阳能电池组置于所述上封装层与所述下封装层之间，在所述上封装层与所述太阳能电池组之间、所述太阳能电池组与所述下封装层之间铺设胶膜层，然后进行封装处理。
本发明所提供的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法的有益效果为：预先根据车顶的曲面模型制作上封装层和下封装层，然后根据车顶的形状和尺寸将准备使用的太阳能电池板或者太阳能电池片分割成若干更小的子电池单元，沿着曲面进行排布，减小了应力作用，再将预先制备好的曲面封装层与太阳能电池组进行封装，很大程度上减少了封装过程中电池破裂的问题。采用该制备方法制备出的太阳能模组与双曲面车顶具有相同的形状，可以直接贴合在车顶上或者直接作为车顶一部分使用，节能环保的同时也不影响美观。
优选的，所述子电池串中的子电池个数大于1时，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，使用导电胶将所述子电池的第一电极与相邻子电池的第二电极堆叠粘接在一起，粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。
优选的，所述导电胶是固态的导电双面胶，通过热压的方式将所述子电池的第一电极与相邻子电池的第二电极粘接在一起。
优选的，所述导电胶具有流动性，通过点胶或者印刷的方式，将所述导电胶涂敷在所述子电池的第一电极表面和相邻子电池的第二电极表面，将相邻子电池粘接在一起，并在所述封装处理过程中进行热固化。
优选的，所述子电池串中的子电池个数大于1时，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，所述子电池的第一电极通过互联条与相邻子电池的第二电极连接，所述子电池与所述互联条粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。
优选的，所述子电池和互联条之间通过导电胶粘接。
优选的，所述导电胶是固态的导电双面胶，通过热压的方式分别将所述子电池的第一电极与所述互联条的一端粘结在一起，将所述互联条的另一端与相邻子电池的第二电极粘接在一起。
优选的，所述导电胶具有流动性，通过点胶或者印刷的方式，将所述导电胶涂敷在所述子电池的第一电极表面和相邻子电池的第二电极表面，并在所述封装处理过程中进行热固化。
本发明的有益效果在于：
1、本发明中所述子电池为将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割而成，如此，将原来一整片的薄膜太阳能电池板或者晶硅太阳能电池片分割成更小尺寸的子电池单元，使沿着双曲表面进行排布时应力减小，很大程度上减少了贴合过程中电池破裂的问题，不仅实现了脆性平面材料在双曲面车顶上的应用，而且不会影响车顶的外观视觉效果。
2、本发明中所述子电池串中的子电池为将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割而成，所述子电池串间为并联连接、串联连接及并联和串联相结合连接的至少一种结构，由此采用更小尺寸的子电池可以更加灵活地在双曲面的两个方向进行串联或者并联的排布，可以满足不同的电压需求，而且相比一整块太阳能电池板来说可以起到预防热斑效应的作用，保证更为可靠的发电性能。
3、本发明中所述子电池串之间存在间距，通过调整子电池串之间的距离可以实现车顶的透光效果。
4、本发明中所述子电池之间按间距排布，通过调整子电池之间的距离可以实现车顶的透光效果。
5、本发明中所述子电池串中的子电池的第一电极与相邻子电池的第二电极之间通过导电胶堆叠粘接，采用导电胶进行粘接，与焊接相比，导电胶的粘接更具有弹性，能够在子电池串发生弯曲的时候提供缓冲，保持电学连接的可靠性，同时还满足了适当弯曲的要求。
6、本发明中所述晶硅太阳能子电池串用于布置在车顶靠近车头和靠近车尾的边缘部位，所述薄膜太阳能子电池串用于布置在车顶的除所述边缘部位之外的中间部位，通过灵活搭配薄膜太阳能电池和晶硅太阳能电池在双曲车顶上的使用，可以保证车顶部分的透光，而且还能够兼顾一定的发电效率。
附图说明
图1为本发明实施例1沿第一方向的截面示意图。
图2为本发明实施例1沿第二方向的截面示意图。
图3为本发明实施例1太阳能电池组沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图4为本发明实施例2太阳能电池组沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图5为本发明实施例3沿第一方向的截面示意图。
图6为本发明实施例3沿第二方向的截面示意图。
图7为本发明实施例3太阳能电池组沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图8为本发明实施例4沿第一方向的截面示意图。
图9为本发明实施例4沿第二方向的截面示意图。
图10为本发明实施例4太阳能电池组沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图11为本发明实施例5太阳能子电池串沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图12为本发明实施例6太阳能电池组沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图13为本发明实施例7太阳能电池组沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图14为本发明实施例8高效晶硅太阳能子电池串沿第一方向的截面示意图。
图15为本发明实施例8薄膜太阳能子电池串沿第一方向的截面示意图。
图16为本发明实施例8太阳能电池组沿双曲面车顶排布的平面示意图。
图17为本发明所公开的太阳能模组的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述，但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
针对现有技术存在的问题，本发明实施例提供了一种用于双曲面车顶的太阳能模组，如图5至图7所示。所述太阳能模组包括上封装层310、胶膜层320、太阳能电池组330及下封装层340；所述胶膜层320将所述上封装层310、所述下封装层340与所述太阳能电池组330粘接在一起；所述上封装层310和所述下封装层340设置为与所述双曲面车顶形状相适应的曲面；所述曲面为沿着第一方向和第二方向弯曲的双曲面，在本发明更优的实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直；所述太阳能电池组330包含若干子电池串336；所述子电池串336中包含若干子电池331，子电池331的个数≥1，子电池331为将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割而成；所述子电池331沿所述第一方向排列成所述子电池串336；所述子电池串336沿所述第二方向平行铺设；所述子电池串336之间为并联连接、串联连接及并联和串联相结合连接的至少一种结构。本发明将原来一整片的薄膜太阳能电池板或者晶硅太阳能电池片分割成更小尺寸的子电池单元331，与全尺寸电池相比，更小尺寸的子电池单元331能够分别沿着方向和方向进行排布而不至于受到很大的应力作用，对于双曲率表面具有更好的贴合能力，很大程度上减少了贴合过程中电池破裂的问题。
参阅图6和图7，所述子电池串336之间存在间距，所述间距≥2mm，以防止子电池串336之间的重叠或者碰撞。在本发明一种优选的实施例中，所述子电池串336之间的间距为2mm～4mm，保证在不发生重叠或碰撞的基础上尽可能多的利用车顶面积铺设太阳能电池，以提高发电效率。通常由于子电池串336覆盖部分没有或者较少有光线透过，在本发明另一种优选的实施例中，子电池串336之间的间距也可以优化到足够的宽度，所述子电池串336之间的间距为3～80mm，以满足车内采光的需求。
在本发明优选的实施例中，所述上封装层310和所述下封装层340预先根据车顶的形状加工成型为与所述双曲面车顶形状相适应的曲面。所述上封装层310采用无机玻璃，或者采用透光聚合物材料，如涂层处理的聚碳酸酯或涂层处理的PET、ETFE，所述上封装层310的厚度通常在1mm～4mm之间，具有一定的强度以保护内部的太阳能电池组330，同时所述上封装层310具备足够低的水汽透过率，如在40度90％相对湿度下，100um的厚度满足水汽透过率低于5克/平方米/天，防止使用过程中水汽进入薄膜太阳能电池组330引起失效，而且所述上封装层310可见光透过率不小于85％，以保证有足够的光线进入所述太阳能电池组330内部被吸收利用。所述下封装层340可以是无机玻璃，也可以是不锈钢，还可以是塑料材质如涂层处理的PET，其靠近所述太阳能电池组330的表面，具有一定的强度，对内部的所述太阳能电池组330起到机械支撑的作用。
参阅图6，所述胶膜层320将所述上封装层310，下封装层340与所述太阳能电池组330粘接在一起，并且对于三者之间的空隙进行填充，以排除三者之间的空气。所述胶膜层320可以是EVA或者PVB，也可以是聚烯烃类材料如POE、TPO，还可以是有机硅，其可见光透过率大于85％，且具有足够低的水汽透过率，如在40度90％相对湿度下，100um的厚度满足水汽透过率低于10g/m2/天。
在发明优选的实施例中，将所述太阳能模组贴合在双曲面车顶朝向车内的下表面，或者贴合在双曲面车顶朝向车外的上表面，从而形成双曲面太阳能车顶；在本发明更优选的实施例中，所述下封装层340直接是车顶的一部分。所述车顶可以是汽车天窗，也可以是车顶其它部位。
一般来说，对于双曲面车顶，曲率半径越小，曲率越大，即车顶的弧度越大，所述太阳能电池组330就越难贴合在车顶上。在本发明所公开的太阳能电池模组用于双曲面车顶时的优选的实施例中，所述上封装层310和所述下封装层340沿所述第一方向弯曲的曲率半径为1200～6000mm，沿所述第二方向弯曲的曲率半径为2000～15000mm，所述太阳能电池组330在封装过程中不会出现破损，所述太阳能电池模组与所述车顶能够很好的贴合在一起。在本发明更优选的实施例中，所述上封装层310和所述下封装层340沿所述第一方向弯曲的曲率半径优选为1200～4700mm，沿所述第二方向弯曲的曲率半径优选为2000～8000mm。值得注意的是，这里所述的优选是指，与现有技术相比，采用本发明所述的技术方案尤其解决了太阳能模组在大曲率双曲面车顶的的应用，而本发明所述的大曲率双曲面即为沿所述第一方向弯曲的曲率半径在1200～4700mm、沿所述第二方向弯曲的曲率半径在2000～8000mm的双曲面。
如图7所示，所述太阳能模组还包括正负极引线332、汇流带333及接线盒334，所述若干子电池串336的正极通过正极引线332与所述汇流带333焊接在一起，所述若干子电池串336的负极通过负极引线332与所述汇流带333焊接在一起，所述汇流带333将所述若干子电池串336产生的电引入所述接线盒334。
在本发明优选的实施例中，所述下封装层340预留出穿孔位置，参阅图6，所述汇流带333从所述穿孔位置穿出接入所述接线盒334。在本发明更优选的实施例中，所述接线盒334通过硅胶粘接的方式安装于所述下封装层的远离所述太阳能电池组330一侧的表面。当所述下封装层340直接是车顶的一部分时，所述接线盒334通过所述下封装层340预留出的穿孔位置安装于车内，避免了常规的安装于车外由于环境影响导致可靠性降低。
本发明还提供了一种用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，参照图17，其包含如下步骤：
S1.根据双曲面车顶的形状制作上封装层和下封装层，使所述上封装层和所述下封装层具有与所述双曲面车顶形状相适应的曲面，所述曲面为沿着第一方向和第二方向弯曲的双曲面；
S2.根据双曲面车顶的形状和尺寸通过激光切割将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割成若干更小的子电池；
S3.将所述子电池沿所述第一方向排列成若干子电池串，所述子电池串中的子电池个数≥1；
S4.将所述若干子电池串沿所述第二方向平行铺设，并按并联、串联及并联和串联相结合连接的至少一种方式进行连接，形成太阳能电池组；
S5.将所述太阳能电池组置于所述上封装层与所述下封装层之间，在所述上封装层与所述太阳能电池组之间、所述太阳能电池组与所述下封装层之间铺设胶膜层，然后进行封装处理。
现有技术制备太阳能模组的工艺方法仅适用于弯曲程度不高的汽车车顶，当汽车车顶尺寸越来越大，特别是大面积、大曲率的双曲面玻璃车顶的出现，使得太阳能电池铺设的难度大大增加。而本发明所公开的制备方预先根据车顶的曲面模型制作上封装层和下封装层，然后根据车顶的形状和尺寸将准备使用的太阳能电池板或者太阳能电池片分割成若干更小的子电池单元，沿着曲面进行排布，减小了应力作用，再将预先制备好的曲面封装层与太阳能电池组进行封装，很大程度上减少了封装过程中电池破裂的问题。采用该制备方法制备出的太阳能模组与双曲面车顶具有相同的形状，可以直接贴合在车顶上或者直接作为车顶一部分使用，节能环保的同时也不影响美观。
在本发明优选的实施例中，使用导电胶将所述子电池串中的子电池串联粘接在一起。在本发明更优选的实施例中，所述导电胶是固态的导电双面胶，通过热压的方式将所述子电池串联粘接在一起。在本发明另一更优选的实施例中，所述导电胶具有流动性，通过点胶或者印刷的方式，将所述导电胶涂敷在子电池电极表面，然后在后续封装处理过程中进行热固化。采用导电胶进行粘接，与焊接相比，导电胶的粘接更具有弹性，能够在子电池串发生弯曲的时候提供缓冲，保持电学连接的可靠性，同时还满足了适当弯曲的要求。
以下结合具体的实施例对本发明进行更为详细的阐述。
实施例1：
参阅图1至图3所示。图3是太阳能电池组130沿双曲面车顶铺排的平面示意图，图1是所述太阳能电池组130沿第一方向的截面图，图2是所述太阳能电池组130沿第二方向的截面图。所述太阳能电池组130被胶膜层120封装在上封装层110与下封装层140之间。太阳能电池组130包含子电池131、正负极引线132、汇流带133及接线盒134。
在本发明优选的实施例中，所述上封装层110采用厚度为2.1mm的超白高透半钢化玻璃，可见光透过率在90％以上，所述下封装层140采用厚度为2.1mm的普通半钢化玻璃，可见光透过率在85％以上，以提高所述太阳能电池组130的光电转化效率。所述上封装层110和所述下封装层140预先根据车顶的形状在钢化冷却过程中通过磨具加工成型为与所述双曲面车顶形状相适应的曲面。在本发明实施例中，所述上封装层110和所述下封装层140为沿第一方向和第二方向弯曲的双曲面，在本发明优选的实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述曲面沿所述第一方向的曲率半径小于所述曲面沿所述第二方向的曲率半径。所述上封装层110和所述下封装层140沿所述第一方向弯曲的曲率半径为1200～6000mm，优选的曲率半径为1200mm～4700mm；所述上封装层110和所述下封装层140沿所述第二方向弯曲的曲率半径为2000～15000mm，优选的曲率半径为2000mm～8000mm。值得注意的是，这里所述的优选的曲率半径是指，在应用于沿第一方向弯曲的曲率半径在1200～4700mm、沿第二方向弯曲的曲率半径在2000～8000mm的大曲率双曲面车顶时，采用本发明所述的技术方案实施时，在后续封装处理中，所述太阳能电池组130无应力破损，与现有技术相比，实现了大曲率双曲面车顶的太阳能模组的应用。
所述太阳能电池组130为柔性的薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池在一维方向上具有可弯曲性，可以是以薄玻璃为衬底的薄膜太阳能电池，如非晶硅薄膜太阳能电池、微晶硅薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池，在本发明优选的实施例中，所述薄玻璃的厚度为0.1～1.0mm；也可以是以不锈钢为衬底的薄膜太阳能电池，如非晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅锗薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池，在本发明优选的实施例中，所述不锈钢衬底的厚度为0.03～0.5mm；也可以是以聚合物为衬底的薄膜太阳能电池，如钙钛矿薄膜太阳能电池、有机半导体薄膜太阳能电池、GaAs化合物半导体薄膜太阳能电池，在本发明优选的实施例中，所述聚合物衬底的厚度为0.03～0.5mm。
在本发明优选的实施例中，所述太阳能电池组130采用的薄膜太阳能电池为沉积在超薄玻璃基底上的非晶硅薄膜太阳能电池，其中超薄玻璃基底为化学强化的厚度为0.5mm钠钙玻璃，所述非晶硅薄膜太阳能电池从下至上依次包括：附着层SiOx，厚度为5～30nm，主要用来提高非晶硅薄膜与超薄玻璃基底的附着力，并且阻挡玻璃中的Na离子析出腐蚀透明导电薄膜；第一电极，也即下电极，为透明导电氧化物薄膜，如掺硼氧化锌，其优化的方块电阻在8～20ohm/sq，厚度通常在1200～1800nm范围，可见光透过率在85％以上；用来提供太阳能发电的作用的光电转化层，依次包括厚度为10～20nm的非晶硅N层、厚度为200～300nm的非晶硅本征层、厚度为5～15nm的非晶硅P层；以及第二电极，也即上电极，为透明导电氧化物薄膜，如掺硼氧化锌，其优化的方块电阻在8～20ohm/sq，厚度通常在1200～1800nm范围，可见光透过率在85％以上；所述第一电极和第二电极主要用于将薄膜太阳能电池组130产生的电流导出。
将上述薄膜太阳能电池通过激光切割的方法，分割成若干条状的子电池131，如图1和图2所示，每个子电池131沿所述第一方向的长度为略小于所要覆盖的车顶沿所述第一方向的长度，所述子电池131沿所述第二方向的宽度在35mm～750mm，具体地，根据要铺设的车顶的曲率半径而定，车顶沿所述第二方向的曲率半径越小，子电池131沿所述第二方向的宽度越小，越容易贴合到沿第二方向弯曲的弧面。由于采用了超薄玻璃衬底，每个子电池131在所述第一方向上具有足够的柔性可以沿所述第一方向自由弯曲，因此可以同时满足车顶沿所述第一方向和所述第二方向的曲率要求。此时，每个子电池自成一串，也即每个子电池串中的子电池个数为1。
一般情况下，子电池131与子电池131的距离为2～4mm，以防止子电池131与子电池131在封装过程中重叠或者接触，如图3所示。为了尽可能利用铺设面积，子电池131与子电池131的距离为2mm，为了提高工艺良率，在本发明一优选的实施例中，所述距离为3mm，在本发明另一优选的实施例中，所述距离为4mm。
如图1和图3，将所述子电池131的两头通过导电胶135将子电池131的正极与正负极引线132的正极粘结在一起，通过导电胶135将子电池131的负极与正负极引线132的负极粘结在一起。所述导电胶135可以是固态的导电双面胶，如日立化成或者索尼化学的CF胶带，通过热压的方式粘结到子电池131的正负极表面，也可以是具有一定流动性的导电胶135或者导电膏，如EPOTECH的H20E、日立化成的CP-300，需要通过点胶或者印刷的方式，将导电胶135涂敷在子电池131的正负极表面，并在后续的封装处理工艺中进行热固化，与正负极引线132粘结在一起。通过正负极引线132，所有的子电池131并联在一起，同时正负极引线132又与汇流带133焊接在一起，将太阳能产生的电引入到接线盒134中，所述接线盒134中集成有直流电压转化模块和最佳功率点追踪模块，可以根据外部电路的需求将太阳能发电按照一定电压和电流输出。以上构成了薄膜太阳能电池组130。
由于所有子电池131为并联结构，即使有其中的一块或者几块子电池131被阴影遮挡，无法发电，其他没有被遮挡的子电池131仍然能够输出电流，不受影响。对比一整块电池板的情况，如果其中一部分被阴影遮挡，这块电池板的发电量将受到很大影响，且被遮挡部分会形成严重的热斑效应，造成电池板的失效。因此，本发明不仅可以满足双曲表面贴合的需求，而且可以减轻热斑效应对双曲面太阳能车顶的影响，具有更好的实用性和可靠性。
最后，将所述薄膜太阳能电池组130铺设在上封装层110和下封装层140之间进行封装处理。薄膜电池组130和上封装层110之间，薄膜电池组130和上封装层140之间分别用胶膜层120通过高温高压或者高温层压的方式将三者粘结在一起，所述胶膜层120填充三者中间的空隙，排除中间的空气，起到密封和粘结双重作用。优选的，所述胶膜层120采用PVB材料，PVB具有较好的阻水性，防止使用过程中水汽进入所述薄膜太阳能电池组130引起失效，而且PVB对可见光的吸收率低于10％，可以让尽量多的太阳光被所述薄膜太阳能电池组130吸收利用。
在本发明优选的实施例中，高温高压工艺是在高压釜中进行的，将所述上封装层110，太阳能电池组130和下封装层140之间的空气抽出后，将温度升高到140～150℃，同时施加5～10个大气压的压力，让胶膜层充分融化，填充满三者之间的空隙，将三者粘接为一体。
在本发明优选的实施例中，高温层压工艺是在带金属磨具的层压机中进行的，将温度升高到140～150℃，将所述上封装层110、太阳能电池组130和下封装层140堆叠好放置在层压机中，抽取真空，真空压力在-30～-70Kpa左右，层压30分钟，即可抽出上封装层110、太阳能电池组130和下封装层140之间的空气，让胶膜层充分融化交联，填充满三者之间的空隙，将三者粘接为一体。
所述接线盒134通过硅胶粘接的方式安装于所述下封装层140的外表面，从而便于与车内的电池组或者用电器连接。所述外表面即所述下封装层远离所述太阳能电池组130一侧的表面。具体地，在所述下封装层140上预留出穿孔位置，让所述汇流带133穿出，接入到所述接线盒134中。当所述下封装层140直接是车顶的一部分时，所述接线盒134通过所述下封装层预留出的穿孔位置安装于车内，避免了常规的安装于车外由于环境影响导致可靠性降低。
表1是本实施例应用于不同曲率半径的双曲面车顶的薄膜太阳能电池模组封装情况，表中所述尺寸的描述，是指沿所述第一方向的长度*沿所述第二方向的长度。
本发明所公开的用于双曲面车顶的太阳能模组不仅实现了薄膜太阳能电池在大曲率双曲面车顶上的应用，不会影响车顶的外观视觉效果，而且提高了太阳能模组的可靠性。
实施例2：
本发明实施例与实施例1的区别在于，为了满足玻璃车顶采光的需求，如图4所示，本发明实施例采用更窄的薄膜子电池条，将太阳能电池组230中子电池231之间的间距拉开，所述间距>4mm，子电池231区域为低透过率区域，间隙区域为高透过率区域，依次高低透过率间隔来实现透光的效果。在本发明优选的实施例中，子电池231的宽度优选为35mm，子电池与子电池之间的间距优选为9mm，依次形成间隔交替的透光区域，上述结构可以提供60W左右的功率，且能够满足30％可见光透过率的要求。
实施例3：
本发明实施例与实施例1的区别在于，本实施例中的太阳能电池组330采用晶硅太阳能电池，由于晶硅太阳能电池较脆，在曲面上的应力较薄膜太阳能电池更大，因此需切割的子电池尺寸更小，请参阅图5至图7。
根据车顶的曲面模型制作上封装层310和下封装层340，优选的，为了提高太阳能电池组330的光电转化效率，所述上封装层310采用3mm～4mm超白高透钢化玻璃，可见光透过率在90％以上，玻璃的双曲表面是在钢化过程中通过磨具形成的。下封装层340可以是无机玻璃，也可以是不锈钢，还可以是塑料材质如涂层处理的PET，还可以直接是车顶的一部分，在本发明优选的实施例中，下封装层340为黑色的TPT(Tedlar-PET-Tedlar)材料，为常见的光伏背板材料，其厚度在0.20～0.50mm。在本发明实施例中，所述上封装层310和所述下封装层340为沿第一方向和第二方向弯曲的双曲面，在本发明优选的实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述曲面沿所述第一方向的曲率半径小于所述曲面沿所述第二方向的曲率半径。所述上封装层310和所述下封装层340沿所述第一方向弯曲的曲率半径为1200～6000mm，优选的曲率半径为1200mm～4700mm；所述上封装层310和所述下封装层340沿所述第二方向弯曲的曲率半径为2000～15000mm，优选的曲率半径为2000mm～8000mm，值得注意的是，上述所述的优选的曲率半径是指，在应用于沿所述第一方向弯曲的曲率半径在1200～4700mm、沿所述第二方向弯曲的曲率半径在2000～8000mm的大曲率双曲面车顶时，采用本发明所述的技术方案实施时，在后续封装处理中，所述太阳能电池组330无应力破损，与现有技术相比，实现了大曲率双曲面车顶的太阳能模组的应用。
所述晶硅太阳能电池指的是以多晶硅或者单晶硅为基底的任何太阳能电池，只要上表面和下表面具有相反的电学极性，就能够满足要求，比如说最为普遍的P型单多晶硅太阳能电池，或者更高效率的P型PERC电池，N型PERT电池，N型异质结(HIT，Heterojunctionwith intrinsic thin-layer)电池。在本发明优选的实施例中，所述太阳能电池组330采用的高效晶硅电池为单晶硅异质结(HIT，Heterojunction with intrinsic thin-layer)电池片，尺寸为156mm*156mm，其光电转化效率高达22％，该电池片包含作为第一电极的上表面电极和作为第二电极的下表面电极，所述上表面电极和所述下表面电极的极性相反。
如图5，采用激光切割的办法，将上述电池片切割成若干个子电池331。在本发明实施例中，子电池331沿所述第一方向的宽度为5mm～85mm，具体地，根据要铺设的车顶的曲率半径而定，所述车顶沿所述第一方向弯曲的曲率半径越小，通常需要将电池片切割成宽度越小的子电池331，以便更好的贴合曲面。在所述第二方向上，所述子电池331的长度可以是一片电池片的长度，也可以是一片电池片的几等分之一，取决于所述车顶沿所述第二方向弯曲的曲率半径大小，越小的曲率半径就要求将电池切割得更小，以减少子电池331受到的应力。由此，将原来一整片电池片切分成若干条子电池331，子电池331的长度和宽度是原先电池片的1/2或者1/3或者1/4，甚至更小，封装在曲面上受到的应力相比一整片电池片来说大大下降，切割后子电池331的宽度越小，封装后由于应力裂片的概率越低。
参阅图5和图7，在本发明的实施例中，将子电池331的上表面电极与一侧相邻的子电池331的下表面电极通过导电胶235粘结，同时将该子电池331的下表面电极与另一侧相邻的子电池331的上表面电极通过导电胶335粘结，所有子电池331的上表面电极极性与下表面电极相反，按照此方式头尾相叠，形成子电池串336，在子电池串336内部，子电池331与子电池331为串联，也即每个子电池串336中的子电池331的个数大于1。子电池331与子电池331之间粘结区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm，如果重叠宽度太窄，会增加子电池331的串联电阻，降低子电池331之间的粘结强度；太宽的重叠宽度会增加电池表面的被遮挡的区域，导致子电池331有效发电区域的减少，功率下降。在本发明一优选的实施例中，所述重叠宽度为0.5mm，在本发明另一优选的实施例中，所述重叠宽度为1.2mm，在本发明其它优选的实施例中，所述重叠宽度为2.0mm，在本发明还一优选的实施例中，所述重叠宽度为2.5mm。
导电胶335中的基体材料是热固定或者热塑性树脂材料，如有机硅，环氧树脂，聚氨酯或者丙烯酸树脂，内部含有导电颗粒，如片状银粉，当导电胶335被加热并且受挤压时，导电颗粒相互连接，形成网络，起到导电的作用，基体材料如环氧树脂或者有机硅胶作为粘结材料，起到粘结固定的作用，以满足子电池331与子电池331之间的粘结强度和电学接触。后续封装过程通常要加热，导电胶335具有一定弹性，在加热时容易发生塑性形变，使子电池331与子电池331之间可以形成一定的角度，贴合到弯曲的表面，因此所述子电池串336就可以实现沿所述第一方向的弯曲。
在本发明优选的实施例中，导电胶335可以是固态的导电双面胶，如日立或者索尼化学的CF胶带，通过热压的方式将子电池331正极表面与相邻子电池的负极表面粘结在一起；也可以是具有一定流动性的导电胶335或者导电膏，如EPOTECH的H20E，通过点胶机将导电胶335均匀涂敷在子电池331的正负极表面，并在后续的封装工艺中热固化，对相邻子电池331起到粘结和导电的双重效果。
参阅图6和图7，将所述子电池串336沿所述第二方向平行排布，使所述子电池串336均匀地铺满整个车顶，子电池串336与子电池串336之间的距离为2～4mm，以防止子电池串336与子电池串336在封装过程中重叠或者接触。为了尽可能利用铺设面积，子电池串336之间的距离为2mm，为了提高工艺良率，在本发明一优选的实施例中，所述距离为3mm，在本发明另一优选的实施例中，所述距离为4mm。
将所述子电池串336的最开始一片与结尾一片分别通过导电胶335与正负极引线332连接在一起，正负极引线332又通过焊接的方式与汇流带333连接在一起，并且通过汇流带333进入接线盒334中。所述接线盒334中集成有直流电压转化模块和最佳功率点追踪模块，可以根据外部电路的需求将太阳能发电按照一定电压和电流输出。所述正负极引线332为镀锡铜焊带，铜基体的厚度为0.10～0.35mm，宽度为3mm～5mm。所有子电池串336的正极通过正负电极引线332的正极与汇流条333焊接在一起，所有子电池串336的负极通过正负电极引线332的负极与汇流带333焊接在一起，通过汇流带333将太阳能发电送入接线盒334中。以上构成了太阳能电池组330。
利用胶膜层320将上封装层310，下封装层340与太阳能电池组330粘结在一起的，并且对于三者之间的空隙进行填充，以排除三者之间的空气。胶膜层320可以是EVA，PVB，也可以是聚烯烃类材料如POE，TPO，还可以是有机硅，需要满足可见光透过率大于85％的要求，具有足够低的水汽透过率，如在40度90％相对湿度下，100um的厚度满足水汽透过率低于10g/m2/天。所述胶膜层320在此起到的作用有两个方面，一个是粘结上封装层310，太阳能电池组330和下封装层340，二是为太阳能电池组330与上、下封装层310、340之间提供缓冲作用，避免在封装过程中脆性材料之间相互碰撞，导致破损。
将太阳能电池组330和胶膜层320夹在上封装层310和下封装层340之间，随后进行封装处理。所述封装处理是在带金属磨具的层压机中进行的，将温度升高到140～150度，将上述结构堆叠好放置在层压机中，抽取真空，真空压力在-30～-70Kpa左右，层压30分钟左右，即可抽出上封装层310，太阳能电池组330和下封装层340之间的空气，让胶膜层320充分融化交联，填充满三者之间的空隙，将三者粘结为一体。
最后，将汇流带333穿过下封装层340预留的穿孔，引出到接线盒334中。接线盒334通过硅胶粘结的方式安装于下封装层340的外表面，与车上的电池组或者用电器连接。
在此结构中，所述太阳能电池组330中所有子电池331之间为紧密堆积结构，子电池331之间没有缝隙，整块太阳能电池组330中唯一的缝隙为子电池串336之间留出的2～4mm安全距离，因此太阳能电池组330能够实现在有限面积下的高能量密度，适合作为全封闭不透光的车顶太阳能组件，实现较高的发电效率，可以达到20％以上。临近的子电池331之间为串联连接，子电池串336与子电池串336为并联连接，即使有其中的一块或者几块子电池331被阴影遮挡，无法发电，只会影响到该子电池串336的输出，而不会影响到其他电池串的工作。对比一整块电池板所有子电池331均为串联的结构，如果其中一部分被阴影遮挡，这块电池板的发电量将受到很大影响，且被遮挡部分会形成严重的热斑效应，造成电池板的失效。因此，上述结构不仅可以满足脆性晶硅太阳能电池在双曲表面贴合的需求，实现高的发电效率，而且可以减轻热斑效应对太阳能电池模组的影响，具有更好的实用性和可靠性。
表2是本实施例应用于不同曲率的双曲面车顶的晶硅太阳能电池模组封装情况，表中所述尺寸的描述，指沿所述第一方向的长度*沿所述第二方向的长度。
实施例4：
本发明实施例与实施例3的区别在于，在实施例3的基础上拉大子电池串中子电池与子电池之间的间距，利用子电池与子电池之间的空白区域透光来实现车顶的透光。
请参阅图8至图10。首先，根据车顶的曲面模型制作上封装层410和下封装层440，为了提高太阳能电池组430的光电转化效率，所述上封装层410为厚度为2.1mm的超白高透半钢化玻璃，可见光透过率在90％以上，所述下封装层440为厚度为2.1mm的普通半钢化玻璃，可见光透过率在85％以上。所述上封装层410和所述下封装层440的双曲表面是在钢化冷却过程中通过磨具形成的。在本发明实施例中，所述上封装层410和所述下封装层440为沿第一方向和第二方向弯曲的双曲面，在本发明优选的实施例中，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述曲面沿所述第一方向的曲率半径小于所述曲面沿所述第二方向的曲率半径。所述上封装层410和所述下封装层440沿所述第一方向弯曲的曲率半径为1200～6000mm，优选的曲率半径为1200mm～4700mm；所述上封装层410和所述下封装层440沿所述第二方向弯曲的曲率半径为2000～15000mm，优选的曲率半径为2000mm～8000mm。值得注意的是，上述所述的优选的曲率半径是指，在应用于沿所述第一方向弯曲的曲率半径在1200～4700mm、沿所述第二方向弯曲的曲率半径在2000～8000mm的大曲率双曲面车顶时，采用本发明所述的技术方案实施时，在后续封装处理中，所述太阳能电池组430无应力破损，与现有技术相比，实现了大曲率双曲面车顶的太阳能模组的应用。
在本发明优选的实施例中，采用异质结(HIT，Heterojunction with intrinsicthin-layer)太阳能电池片，所述太阳能电池片包括作为第一电极的上表面电极和作为第二电极的下表面电极，所述上表面电极和所述下表面电极具有相反的导电极性，所述太阳能电池片的光电转化效率可以达到22％以上，所述太阳能电池片的尺寸为156mm*156mm。采用激光切割的办法，将太阳能电池片切割成若干个子电池431。所述子电池431沿所述第一方向的宽度为5mm～85mm，具体取决于要铺设的车顶沿所述第一方向弯曲的曲率半径大小，所述曲率半径越小，通常需要将所述太阳能电池片切割成宽度越小的子电池431，以便更好的贴合曲面。所述子电池431沿所述第二方向的宽度可以是一片电池片的长度，也可以是一片电池片的几等分之一，具体取决于要铺设的车顶沿所述第二方向弯曲的曲率半径大小，越小的曲率半径就要求将所述太阳能电池片切割得更小，以减少子电池431受到的应力。由此，将原来一整片电池片切分成若干条子电池431，子电池431的长度和宽度是原先电池片的1/2或者1/3或者1/4，甚至更小，封装在曲面上受到的应力相比一整片电池片来说大大下降，切割后子电池431的宽度越小，封装后由于应力裂片的概率越低。
为了实现透光的效果，子电池431与子电池431之间以一定间距排布，所述间距范围为3mm～80mm，子电池431与子电池431之间的间隔区域可以允许可见光透过。由于间距越大，可利用的受光面积越小，为了保持一定发电功率，在本发明一优选的实施例中，所述间距为3mm，在本发明另一优选实施例中，所述间距为10mm；为了进一步提高透光率，在本发明一优选的实施例中，所述间距为30mm，在本发明另一优选实施例中，所述间距为50mm，在本发明其它优选实施例中，所述间距为80mm。
子电池431之间通过均匀分布的2～5根互联条437连接，如图8、图10。互联条437为镀锡铜焊带，铜基体的厚度在0.10～0.25mm，宽度在0.5～2.0mm，互联条437柔软可以弯曲。子电池431和互联条437之间通过导电胶435进行粘结。导电胶435以环氧树脂为基体，也可以以有机硅胶为基体，内部含有导电颗粒如片状银粉，当导电胶435被加热并且受挤压时，导电颗粒相互连接，形成网络，起到导电的作用，环氧树脂或者有机硅胶作为粘结材料，起到粘结固定的作用，以满足子电池431与互联条437之间的粘结强度和电学接触。每个子电池431包含一个作为第一电极的上表面电极和一个作为第二电极的下表面电极，一个子电池331的上表面电极通过互联条437与后一个子电池431的下表面电极连接，该子电池431的下表面电极通过互联条437与前一子电池431的上表面电极连接，以此形成子电池串436，在子电池串436内部，子电池431与子电池431为串联，也即每个子电池串436中的子电池431的个数大于1。子电池431与互联条437粘结区域的重叠宽度在0.5～2.5mm，如果重叠宽度太窄，会增加两者之间的串联电阻，降低子电池431与互联条437的粘结强度；重叠宽度太大，会增加电池表面的被遮挡的区域，导致子电池431有效发电区域的减少，功率下降。在本发明一优选的实施例中，所述重叠宽度为0.5mm，在本发明另一优选的实施例中，所述重叠宽度为1.2mm，在本发明其它优选的实施例中，所述重叠宽度为2.0mm，在本发明还一优选的实施例中，所述重叠宽度为2.5mm。
通过柔性的互联条437和具有一定弹性的导电胶435连接而形成的子电池串436具有足够的柔性，可以沿所述第一方向弯曲贴合车顶。子电池串436沿着所述第二方向平行铺设，如图9和图10，子电池串436与子电池串436之间的间距通常大于2mm，以保证在封装过程中两个子电池串436不发生重叠或者碰撞，为了实现透光的效果子电池串与子电池串的间距为3～80mm。由于子电池串之间的间距越大，可利用的受光面积越小，为了保持一定发电功率，在本发明一优选的实施例中，所述间距为3mm，在本发明另一优选实施例中，所述间距为10mm；为了进一步提高透光率，在本发明一优选的实施例中，所述间距为30mm，在本发明另一优选实施例中，所述间距为50mm，在本发明其它优选实施例中，所述间距为80mm。
如图8和图10，每个子电池串436的两头分别通过互联条437采用导电胶435粘结的方式或者焊接的方式与正负极引线432连接。正负极引线432为镀锡铜焊带，铜基体的厚度为0.10～0.35mm，宽度为3～5mm。所有子电池串436的正极通过正负电极引线432的正极与汇流带433焊接在一起，所有子电池串436的负极通过负正电极引线432的负极与汇流带433焊接在一起，通过汇流带433将太阳能发电送入接线盒434中。以上构成了晶硅透光太阳能电池组430。
然后，将晶硅太阳能电池组430置于上封装层410与下封装层440之间，三者之间分别铺设胶膜层420进行封装处理。所述胶膜层420为厚度在0.30～0.60mm的PVB胶膜或者POE胶膜，在可见光范围的透过率>85％。胶膜层420在此起到的作用有两个方面，一是粘结上封装层410，太阳能电池组430和下封装层440，二是为太阳能电池组430与上封装层410、下封装层440之间提供缓冲作用，避免在封装过程中脆性材料之间相互碰撞，导致破损。所述封装处理是在带金属磨具的层压机中进行的，将温度升高到140～150℃，将上述结构堆叠好放置在层压机中，抽取真空，真空压力在-30～-70Kpa左右，层压30分钟，即可抽出上封装层410、太阳能电池组430和下封装层440之间的空气，让胶膜层420充分融化，填充满三者之间的空隙，将三者粘结为一体。所述封装处理也可以在高压釜中进行，将上封装层410，太阳能电池组430和下封装层440之间的空气抽出后，将温度升高到140～150℃，同时施加5～10个大气压的压力，让胶膜层420充分融化，填充满三者之间的空隙，将三者粘结为一体。
最后，将汇流带433穿过下封装层440预留的穿孔，引出到接线盒434中。接线盒434通过硅胶粘结的方式安装于下封装层440的外表面，与车上的电池组或者用电器连接。
表3是本实施例应用于不同曲率的双曲面车顶的透光型晶硅太阳能电池模组封装情况，表中所述尺寸的描述，指沿所述第一方向的长度*沿所述第二方向的长度。
实施例5：
本发明实施例与实施例4的区别在于，在实施例4中，子电池串436中的子电池431之间通过均匀分布的2～5根互联条437连接，所述互联条437为镀锡铜焊带，铜基体的厚度在0.10～0.25mm，宽度在0.5～2.0mm，而本实施例中，如图11所示，子电池串536中的子电池531之间的互联条537为直径为0.15～0.35um的铜线，所述铜线外包裹低熔点的合金层，如锡铋银，铟合金，或者包含导电颗粒的导电胶，所述铜线数目为12～30根。
本发明实施例采用很细的铜线作为互联条，使得子电池串536中子电池531与子电池531之间的连线几乎肉眼不可见，可以尽量减少互联条537对视线和光线的遮挡，进一步提高透光率。此外通过增加互联条537的数量来改善子电池531与子电池531之间的导电性，互联条表面的低熔点合金，可以帮助互联条537在后续封装处理中140～160℃的层压或者高压釜温度下，就能够与子电池531上下表面形成良好的电学接触。
实施例6：
本发明实施例是实施例3的变形。对于沿第二方向弯曲的曲率半径小、沿第一方向弯曲的曲率半径大的双曲面车顶的应用，本发明实施例将实施例3变形为子电池631沿着第二方向串联排布，子电池631的连接方式与实施例3类似，通过导电胶粘接形成子电池串636，子电池串636沿第一方向并联排布。
在本发明更优的实施例中，为了获得更高电压，参考图12，其中一个子电池串636的正极与另一个子电池串636的负极通过汇流条638连接，所述汇流条638为镀锡铜焊带，铜基体的厚度为0.10～0.35mm，宽度为3～5mm，所有子电池串636通过汇流条638串联连接，其电流方向如图12中箭头所示，由此实现更高的输出电压。
实施例7：
本发明实施例是实施例4的变形。对于沿第二方向弯曲的曲率半径小、沿第一方向弯曲的曲率半径大的双曲面车顶的应用，子电池731沿着第二方向串联排布，为了实现透光的效果，子电池731的连接方式可参考实施例4，子电池731与子电池731以一定间距排布，子电池731与子电池731之间的间隔区域可以允许可见光透过，子电池731之间通过均匀分布的互联条737连接形成子电池串736。
在本发明更优的实施例中，太阳能电池组730结构可参阅图13所示解决实施例6中全部串联导致电压较高的问题。具体的，将太阳能电池组730其中两个子电池串736通过正负极引线732使正极与正极连接，负极与负极连接，形成一个电池串组，将另外两个子电池串736通过正负极引线732使正极与正极连接，负极与负极连接，形成另一个电池串组，将电池串组正极连接负极串联起来，一个电池串组提供负极，另一个电池串组提供正极，分别通过汇流带733汇入接线盒734，其电流方向如图中箭头所示。由此通过合理的串并联布置，既能够满足不同的电压要求，也可以起到预防热斑效应的作用，保证更为可靠的发电性能。
实施例8：
请参阅图14至图16所示，为了同时满足透光和高效率发电的需求，最优化的利用车顶面积，又不损失玻璃车顶的通透性，太阳能模组中的太阳能电池组830可以同时采用高效率晶硅太阳能子电池串8361和薄膜太阳能子电池串8362混合型的结构。
如图14，所述高效率晶硅太阳能子电池串8361的结构可以参考实施例3。在本发明优选的实施例中，所述高效率晶硅太阳能子电池串8361由高效晶硅异质结(HIT，Heterojunction with intrinsic thin-layer)电池串联而成，关于子电池串8361的具体结构请参考实施例3，在此不再赘述。由于子电池串8361为不透光部分，为了满足透光效果，将子电池串8361布置在双曲面车顶弯曲程度最大的靠近车头和靠近车尾的边缘部分，由于子电池串8361中子电池831与子电池831之间采用了导电胶的弹性连接，保证了很好的弯曲性，而且电学接触可靠。
如图15，所述薄膜太阳能子电池串8362的结构可以参考实施例1。在本发明优选的实施例中，采用以超薄玻璃基板上的非晶硅薄膜电池，所述超薄玻璃的厚度为0.1mm～1mm，具有很好的透光性，使用透明导电氧化物作为前电极和背电极也具有85％以上的可见光透过率，且非晶硅薄膜本身在可见光具有一定透光性，约10％左右，因此在这个区域可以实现一定比例的可见光透过。更优选的，将所述薄膜太阳能子电池串8362布置于双曲面车顶的除所述边缘部位之外的中间部位，通常所述中间部位表面较为平整，因此可以采用较大面积的薄膜子电池串8362。具体的，根据表面的曲率不同，薄膜子电池串8362可以是一整块，也可以由若干条组成。
如图16，所有高效率晶硅太阳能子电池串8361、薄膜太阳能子电池串8362通过正负极引线832将所有子电池串的正极与汇流带833焊接在一起，所有电池串的负极与汇流带833焊接在一起。以上构成了混合型太阳能电池组830。进一步地，所述高效率晶硅太阳能子电池串8361和所述薄膜太阳能子电池串8362需要进行电压的匹配设计，使得在电池串并联两端的电压一致，避免电压失配引起的电流逆流。
采用此晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池混合配置的方式，可以保证车顶部分的透光，而且还能够兼顾一定的发电效率。
表4显示了上述实施例中用于双曲面车顶的太阳能模组的电性能，还包括了一些没有在上述实施例中被提及的排列或者连接方式的太阳能模组。
实施例1图3中紧密排列的6条薄膜子电池并联形成的电池组，在尺寸为980*680mm的车顶上可以提供最大输出74W左右的功率，采用薄玻璃为衬底的薄膜电池，本身薄膜具有10％左右的可见光透过。
实施例2图4中采用比图3更窄的薄膜子电池22条，子电池的宽度为35mm，子电池与子电池之间的间距为9mm，依次形成间隔交替的透光区域，可以提供60W左右的功率，且能够满足30％可见光透过率的要求。
实施例3图7中将高效率的异质结(HIT，Heterojunction with intrinsic thin-layer)电池片进行分割，每一等分为一个子电池，用导电胶将子电池粘结成电池串，在980*680mm的车顶上可以实现最高140W的功率，且根据外部需求，输出的电压从13.5V～80.7V可调，当所有电池串并联时电压最小，所有电池串串联时电压最大。为了实现最大的太阳能电池功率输出，实施例3采用了全封闭不透光的结构，值得注意的是，全封闭不透光的结构，车顶全面积太阳能转化效率高达21％。
要实现车顶的透光，可以通过拉大子电池与子电池之间的间距，利用子电池与子电池之间的空白区域透光来实现，如实施例4图10所示，在30％透光率的情况下，太阳能电池组最大的功率仍然有98W，车顶全面积太阳能转化效率仍然有14.7％。
实施例6和实施例7中的子电池串沿第一方向平行排布，类似的，在这种排布下，太阳能电池组的电压仍然能够根据需要从19.6～78V可调，也可以通过子电池间距的调整来实现车顶透光的需求，如实施例7中图13。
另一种实现车顶透光的结构是结合半透光的薄膜电池和高效率的晶硅电池，在需要透光的区域布置半透光的薄膜电池，在不需要透光的区域布置高效率的晶硅电池，这样既能够保证一定的透光率，又不至于大量牺牲太阳能电池组的最大输出功率，如实施例8中图16，中心区域的可见光透过率为10％，整个电池组的最大输出功率可以95W，此实施例的优点是薄膜电池在整个透光区域内颜色均匀且透光均匀柔和，与晶硅电池通过拉开间距实现的透光效果相比，更加美观，且能够实现多种不同的颜色。
综上所述，本发明针对具有双曲面结构的大曲率车顶或者大曲率玻璃天窗，提出了一种太阳能模组铺设和封装的方法，其要点在于先将准备使用的太阳能电池板或者太阳能电池片进行切割，均匀分割成若干更小的子电池单元，更小的子电池单元，与全尺寸电池相比，能够沿着曲面弧线方向进行排布而不至于受到很大的应力作用，对于曲率半径较小的曲面具有更好的贴合能力，很大程度上减少了封装过程中电池破裂的问题。采用以导电胶对子电池与子电池进行粘结，与焊接相比，导电胶的粘结更具有弹性，能够在子电池串发生弯曲的时候提供缓冲，保持电学连接的可靠性，同时还满足了适当弯曲的要求。最后，小尺寸的子电池，可以更加灵活地在双曲面车顶上沿第一方向和第二方向进行串联或者并联的排布，通过合理的串并联布置，既能够满足不同的电压要求，也可以起到预防热斑效应的作用，相比全部电池片串联的结构或者一整块太阳能板的方式，小尺寸子电池的连接可以保证更为可靠的发电性能。
尽管为示例目的，已经公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本发明的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (28)

1.一种用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，包括：
上封装层、胶膜层、太阳能电池组及下封装层；
所述胶膜层将所述上封装层、所述下封装层与所述太阳能电池组粘接在一起；
所述上封装层和所述下封装层设置为与所述双曲面车顶形状相适应的曲面；
所述曲面为沿着第一方向和第二方向弯曲的双曲面；
所述太阳能电池组包含若干子电池串；
所述子电池串中的子电池个数≥1，所述子电池为将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割而成；
所述子电池沿所述第一方向排列成所述子电池串；
所述子电池串沿所述第二方向平行铺设；
所述子电池串间为并联连接、串联连接及并联和串联相结合连接的至少一种结构。
2.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池串之间存在间距，所述间距≥2mm。
3.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池串中的子电池个数等于1时，所述子电池沿所述第二方向的长度为35mm～750mm，所述曲面沿所述第一方向弯曲的曲率半径小于所述曲面沿所述第二方向弯曲的曲率半径。
4.如权利要求3所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池为薄膜太阳能电池，所述薄膜太阳能电池具有可弯曲性。
5.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池串中的子电池个数大于1时，所述子电池沿所述第一方向串联在一起形成子电池串，所述曲面沿所述第一方向弯曲的曲率半径小于所述曲面沿所述第二方向弯曲的曲率半径。
6.如权利要求5所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池沿所述第一方向的长度为5mm～85mm。
7.如权利要求5所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，所述子电池的第一电极与相邻子电池的第二电极之间通过导电胶堆叠粘接，粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。
8.如权利要求5所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池之间按间距排布，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，所述子电池的第一电极通过互联条与相邻子电池的第二电极连接，所述子电池与所述互联条粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。
9.如权利要求8所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池和互联条之间通过导电胶粘接。
10.如权利要求5所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池为晶硅太阳能电池。
11.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述太阳能电池组中的子电池串选用薄膜太阳能子电池串、晶硅太阳能子电池串中的一种或多种。
12.如权利要求11所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述太阳能电池组中的子电池串同时选用薄膜太阳能子电池串和晶硅太阳能子电池串时，所述晶硅太阳能子电池串用于布置在车顶靠近车头和靠近车尾的边缘部位，所述薄膜太阳能子电池串用于布置在车顶的除所述边缘部位之外的中间部位。
13.如权利要求12所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述薄膜太阳能子电池串采用以超薄玻璃为基板的非晶硅薄膜电池，所述超薄玻璃的厚度为0.1mm～1mm，所述非晶硅薄膜电池采用透明导电氧化物作为电极。
14.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述曲面沿所述第一方向弯曲的曲率半径为1200～6000mm，沿所述第二方向弯曲的曲率半径为2000～15000mm。
15.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向垂直。
16.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述太阳能模组与车顶贴合或是车顶的一部分。
17.如权利要求1所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述太阳能模组还包括正极引线、负极引线、汇流带及接线盒，所述若干子电池串的正极通过正极引线与所述汇流带焊接在一起，所述若干子电池串的负极通过负极引线与所述汇流带焊接在一起，所述汇流带将所述若干子电池串产生的电引入所述接线盒。
18.如权利要求17所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池串为并联连接时，所述子电池串一端的正极使用导电胶与所述正极引线连接，所述子电池串另一端的负极使用导电胶与所述负极引线连接。
19.如权利要求17所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述子电池串为并联连接时，所述子电池串一端的正极通过互联条采用导电胶粘接或焊接的方式与所述正极引线连接，所述子电池串另一端的负极通过互联条采用导电胶粘接或焊接的方式与所述负极引线连接。
20.如权利要求17所述的用于双曲面车顶的太阳能模组，其特征在于，所述下封装层预留出穿孔位置，所述汇流带从所述穿孔位置穿出接入所述接线盒，所述接线盒通过硅胶粘接的方式安装于所述下封装层的远离所述太阳能电池组一侧的表面。
21.如权利要求1-20中任一项所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，包括：
S1.根据双曲面车顶的形状制作上封装层和下封装层，使所述上封装层和所述下封装层具有与所述双曲面车顶形状相适应的曲面，所述曲面为沿着第一方向和第二方向弯曲的双曲面；
S2.根据双曲面车顶的形状和尺寸通过激光切割将薄膜太阳能电池板或晶硅太阳能电池片分割成若干更小的子电池；
S3.将所述子电池沿所述第一方向排列成若干子电池串，所述子电池串中的子电池个数≥1；
S4.将所述若干子电池串沿所述第二方向平行铺设，并按并联、串联及并联和串联相结合连接的至少一种方式进行连接，形成太阳能电池组；
S5.将所述太阳能电池组置于所述上封装层与所述下封装层之间，在所述上封装层与所述太阳能电池组之间、所述太阳能电池组与所述下封装层之间铺设胶膜层，然后进行封装处理。
22.如权利要求21所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其特征在于，所述子电池串中的子电池个数大于1时，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，使用导电胶将所述子电池的第一电极与相邻子电池的第二电极堆叠粘接在一起，粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。
23.如权利要求22所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其特征在于，所述导电胶是固态的导电双面胶，通过热压的方式将所述子电池的第一电极与相邻子电池的第二电极粘接在一起。
24.如权利要求22所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其特征在于，所述导电胶具有流动性，通过点胶或者印刷的方式，将所述导电胶涂敷在所述子电池的第一电极表面和相邻子电池的第二电极表面，将相邻子电池粘接在一起，并在所述封装处理过程中进行热固化。
25.如权利要求21所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其特征在于，所述子电池串中的子电池个数大于1时，所述子电池包含第一电极和第二电极，所述第一电极和所述第二电极的极性相反，所述子电池的第一电极通过互联条与相邻子电池的第二电极连接，所述子电池与所述互联条粘接区域的重叠宽度在0.5mm～2.5mm。
26.如权利要求25所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其特征在于，所述子电池和互联条之间通过导电胶粘接。
27.如权利要求26所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其特征在于，所述导电胶是固态的导电双面胶，通过热压的方式分别将所述子电池的第一电极与所述互联条的一端粘结在一起，将所述互联条的另一端与相邻子电池的第二电极粘接在一起。
28.如权利要求26所述的用于双曲面车顶的太阳能模组的制备方法，其特征在于，所述导电胶具有流动性，通过点胶或者印刷的方式，将所述导电胶涂敷在所述子电池的第一电极表面和相邻子电池的第二电极表面，并在所述封装处理过程中进行热固化。
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