CN107146823A - 一种太阳能电池封装结构及太阳能电池的封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能电池封装结构及太阳能电池的封装方法，本发明的太阳能电池封装结构包括：封装袋、真空封装在封装袋内部的太阳能电池以及2条电极引线，所述2条电极引线各自的一端分别与封装袋内部的太阳能电池的2个电极连接，且这2条电极引线各自的未连接端作为预留引出线，引出到封装袋的外部。本发明的太阳能电池封装结构能够完整地封住整个电池，防止器件破裂或电池原料的泄漏，能够很好地隔绝水氧，保证太阳能电池的吸光效率，可以兼容刚性和柔性太阳能电池，并能引出电极便于连接外电路，延长太阳能电池寿命。本发明太阳能电池的封装方法简单、成本低、密封性好，无需依赖高温，可实现太阳能电池的真空封装。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，尤其是钙钛矿太阳能电池领域，涉及一种太阳能电池封装结构及太阳能电池的封装方法，尤其涉及一种太阳能电池真空封装结构及太阳能电池的封装方法。
背景技术
由于资源日趋短缺的原因，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭的新型绿色能源，已受到社会各界的普遍重视。太阳能电池作为发电动力供应主要来源之一的可能性，已日益引起人们的注目。
封装技术在太阳能电池使用过程中对电池寿命有重要影响，现有的太阳能电池主要依靠玻璃封装太阳能电池，如CN102222731A公开了一种提高太阳能电池转换效率的太阳能电池封装方法，其采用的方案为：将连接好的太阳能电池板放在两片玻璃之间，两片玻璃板四周通过粘接剂与密封胶进行封装，封装前预留抽气孔，待玻璃周边的密封胶固化后，抽真空，然后密封抽气孔。本发明使硅片的回收简单易行，提高了硅基太阳能电池的转换效率，使太阳能电池的转换效率在原有的基础上提高了10％～15％，延长太阳能电池的使用寿命以及降低生产成本等；又如CN202268366U公开了一种玻璃封装太阳能电池组件板，包括太阳能电池、固定于太阳能电池上表面的玻璃顶板、粘接固定于所述太阳能电池下表面的玻璃底板，以及设置于所述玻璃底板下表面的接线盒；所述玻璃封装太阳能电池组件板上设置有至少两个固定用的通孔。该太阳能电池组件板结构稳定，使太阳能电池边框的封装组件更加经久耐用。
但是，上述玻璃封装的方式存在以下几个缺点：(1)封装后得到的太阳能电池厚度增加(2)不能对柔性的太阳能电池进行封装(3)安装过程中易破碎与损坏(4)不易排出封装玻璃与电池之间的气体。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种太阳能电池封装结构及太阳能电池的封装方法，通过该封装方法能够阻隔水氧，兼容刚性太阳能电池和柔性太阳能电池，并能引出电极便于连接外电路，从而延长太阳能电池寿命。
为达上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种太阳能电池封装结构，所述封装结构包括：封装袋、真空封装在封装袋内部的太阳能电池，以及2条电极引线；
所述2条电极引线各自的一端分别与封装袋内部的太阳能电池的2个电极连接，且这2条电极引线各自的未连接端作为预留引出线，引出到封装袋的外部。
本发明的太阳能电池封装结构是太阳能电池真空封装结构。
所述封装袋的材料包括聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氯乙烯或者聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合，但并不限于上述的材料，其他满足以下条件的材料也可用于本发明：①透光率高，大于85％；②具有一定的强度，能承受一定的负压，约-30Pa；③化学性质不活泼，不与电池材料发生反应；④具有一定的延展性，延伸率大于8％，便于封装柔性太阳能电池；⑤结构致密，可以阻隔水氧。
本发明选用的封装袋的材料具有很好的透光性，从而保证了封装完成后对太阳能电池使用时的光照强度。
本发明中，所述太阳能电池的基底的柔韧性不作限定，可以是柔性基底，也可以是刚性基底，本领域技术人员可以根据需要进行选择。
优选地，所述电极引线为金属丝或复合金属丝中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述金属丝包括金丝或铜丝中的任意一种，上述金属丝的导电性能优良，作为电极引线，可很好地引出电极。
优选地，所述复合金属丝包括金锡合金丝、铜锡合金丝或银铟合金丝中的任意一种，上述复合金属丝的导电性能优良，作为电极引线，可很好地引出电极。
优选地，所述电极引线的直径为0.2mm～10mm，例如为0.2mm、0.5mm、1mm、1.2mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、4.5mm、5mm、5.5mm、6mm、6.5mm、7mm、7.5mm、8mm、8.5mm、9mm、9.5mm或10mm等。若电极引线的直径小于0.2mm，会导致电极的引出效果变差；若电极引线的直径大于10mm，会导致真空封装时封装袋漏气。因此，本发明优选电极引线的直径为0.2mm～10mm，以使在保证很好的电极引出效果的同时，防止真空封装时封装袋漏气。
优选地，所述2个电极为太阳能电池的正极和负极。
本发明中，电极可以是金属电极，也可以是导电基底。
优选地，所述导电基底包括FTO导电玻璃或ITO导电玻璃中的任意一种或两种的组合。
所述连接的方式为方式一或方式二中的任意一种，方式一为：2条电极引线分别点焊在太阳能电池的2个电极上。
方式二为：2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上。这种方法容易由于接触不良而造成导电率不佳。使用银浆或锡焊是利用他们的粘性，将导线与电极进行粘接，从而提高导电效率。
本发明中，当所述电极为金属电极(比如常用作负极的银电极)时，可以采用直接引线的方式(比如将电极引线点焊在电极上)，也可以采用将电极引线缠绕在电极上的方式，也就是说，既可以采用方式一，也可以采用方式二进行连接。
更优选地，当所述电极为金属电极时，采用的连接的方式为所述方式一。
优选地，当所述电极为导电基底时，比如涂覆在玻璃上的掺杂氟的氧化锡(Fluorinated Tin Oxide，FTO)或铟锡氧化物半导体(Indium Tin Oxide，ITO)电极，简称为FTO导电玻璃电极或ITO导电玻璃电极，又比如FTO导电聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Naphthalate，PEN)薄膜、FTO导电聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)薄膜、ITO导电PEN薄膜或ITO导电PET薄膜。
由于FTO导电玻璃和ITO导电玻璃等导电基底不适合像金属电极一样采用直接引线的方式，因而，针对导电基底优先采用方式二实现所述的连接。
作为本发明所述太阳能电池封装结构的优选技术方案，所述电极引线和电极的连接处还涂覆有银浆或点焊有锡，使用银浆或锡焊是利用他们的粘性，将电极引线与电极进行粘接，以提高电极引线和电极的接触性。
本发明中，使用的银浆优选为低温银浆，选取市面上主流的低温银浆产品即可。一般来说，在50℃下就可快速固化。
本发明中，银浆的用量需视电极大小而定，只需粘结住电极引线和电极即可。
优选地，当采用方式一实现所述连接时，在所述电极引线和电极的连接处点焊有锡。
优选地，当采用方式二实现所述连接时，在所述电极引线和电极的连接处涂覆有银浆。
第二方面，本发明提供一种太阳能电池的封装方法，所述封装方法用于制备第一方面所述的太阳能电池封装结构，所述方法包括以下步骤：
(1)用2条电极引线分别与太阳能电池的2个电极连接，将2条电极引线各自的未连接端作为预留引出线；
(2)把太阳能电池套在封装袋的内部，把预留引出线引出到封装袋的外部，用真空封口机封住封装袋，并抽掉封装袋中的气体实现真空封口；
(3)在预留引出线和封装袋的接触面上涂上环氧树脂胶，固化，完成太阳能电池的封装，得到太阳能电池封装结构。
优选地，所述电极为金属电极或导电基底中的任意一种；
优选地，所述导电基底包括FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、FTO导电PEN薄膜、FTO导电PET薄膜、ITO导电PEN薄膜或ITO导电PET薄膜中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，步骤(1)所述连接的方式为方式(A)或方式(B)中的任意一种，方式(A)为：将2个电极引线分别点焊在太阳能电池的2个电极上；
方式(B)为：将2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上。
优选地，当所述电极为金属电极时，连接采用的方式为所述方式(A)；
优选地，当所述电极为导电基底时，连接采用的方式为所述方式(B)。
作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法还包括在步骤(1)用2条电极引线分别与太阳能电池的2个电极连接之后，进行如下步骤：在所述电极引线和电极的连接处的接触界面上点焊锡；或者，将银浆涂覆在所述电极引线和电极的连接处的接触界面上，以提高电极引线和电极的接触性。
优选地，当采用方式(A)实现所述连接时，在将2个电极引线分别点焊在太阳能电池的2个电极上之后，进行如下步骤：在电极引线和电极的连接处的接触界面上点焊锡，以提高电极引线和电极的接触性。
优选地，当采用方式(B)实现所述连接时，在将2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上之后，进行如下步骤：将银浆涂覆在电极引线和电极的连接处的接触界面上，以提高电极引线和电极的接触性。
优选地，步骤(2)所述真空封口的过程中，真空封口机的封口时间为0.2min～10min，例如为0.2min、0.5min、1min、2min、2.5min、3min、3.2min、3.5min、4min、5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min或10min等。
优选地，步骤(3)所述固化为紫外固化。
优选地，步骤(3)所述固化的时间为0.2min～10min，例如为0.5min、1min、2min、3min、3.5min、4min、4.5min、5min、5.5min、6min、6.5min、7min、7.5min、8min、8.5min、9min、9.5min或10min等。
作为本发明所述方法的进一步优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)用2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上，将银浆涂覆在2个电极引线和2个电极的缠绕处的接触界面，将2条电极引线各自的未缠绕端作为预留引出线；
(2)把太阳能电池套在封装袋的内部，把预留引出线引出到封装袋的外部，用真空封口机封住封装袋，并抽掉封装袋中的气体实现真空封口；
(3)在预留引出线和封装袋的接触面上涂上环氧树脂胶，紫外固化0.2min～10min，完成太阳能电池的封装，得到太阳能电池封装结构。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供了一种太阳能电池的封装方法，其使用封装袋将太阳能电池片完整包裹在其中，并使用细小的引线引出电极到封装袋的外部，制备得到太阳能电池封装结构。
(2)采用本发明的封装方法制备得到的太阳能电池封装结构能够完整地封住整个电池，防止太阳能电池器件破裂或电池原料的泄漏，能够很好地阻隔水氧，而且透光性很好的封装袋的封装不影响太阳能电池的高效使用，保证了太阳能电池的吸光效率，并能引出电极便于连接外电路，具有很长的寿命期。
(3)本发明的方法具有安装使用过程中不易破碎与损坏、工艺简便、成本低廉、密封性能好和无需依赖高温的优点，而且本发明的太阳能电池封装方法能够兼容刚性太阳能电池和柔性太阳能电池，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1得到的太阳能电池封装结构的俯视示意图，其中，1是封装电池所用的封装袋，2是电极引线；
图2为实施例1得到的太阳能电池封装结构沿图1中AA’的横截面示意图，其中，1代表封装袋，2代表电极引线，3代表太阳能电池的电极；4代表太阳能电池；
图3是实施例1得到的太阳能电池封装结构的光电转化效率随时间的变化曲线图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
对面积为10cm×10cm的钙钛矿太阳能电池器件的封装
具体步骤如下：
1)将2个直径均为0.5mm的导电铜丝分别缠绕在太阳能电池的两个电极上，导电铜丝的未缠绕端作为预留引出线；
2)用市售的低温银浆涂覆1-2毫升在铜丝和太阳能电池电极的连接处的接触界面上，等待3min银浆固化，提高铜丝和电极的接触；
3)将聚苯乙烯真空封装袋包裹住太阳能电池器件，将预留引出线引出到聚苯乙烯真空封装袋的外部，用真空封口机在开口端处抽真空1min封住开口并使封装袋内保持真空，实现真空封口；
4)在预留引出线和封装袋的接触处涂上环氧树脂胶，在紫外灯下光照5min固化环氧胶，完成电池的封装，得到太阳能电池封装结构。
图1为本实施例得到的太阳能电池封装结构的俯视示意图，其中，1代表封装袋，2代表电极引线，3代表太阳能电池的电极；4代表太阳能电池。
图2为本实施例得到的太阳能电池封装结构的沿AA’的横截面示意图。
测试：
在AM 1.5G,100mW cm-2的模拟太阳光下，测试经封装后的钙钛矿太阳能电池光电转化效率随时间的变化，测试结果如图3所示，测试数据经归一化后处理成相对于最初值的效率变化，从图中可以看出经过封装后40天太阳能电池的效率基本不变，封装效果较好。
实施例2
除将聚苯乙烯真空封装袋替换为聚丙烯真空封装袋外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
采用与实施例1相同的方法进行测试，结果显示：经过封装后40天太阳能电池的效率基本不变，封装效果较好。
实施例3
除将2个直径均为0.5mm的导电铜丝替换为2个直径均为3mm的导电金锡合金丝外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
采用与实施例1相同的方法进行测试，结果显示：经过封装后40天太阳能电池的效率基本不变，封装效果较好。
实施例4
除步骤3)用真空封口机在开口端处抽真空5min封住开口外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
采用与实施例1相同的方法进行测试，结果显示：经过封装后40天太阳能电池的效率基本不变，封装效果较好。
实施例5
除步骤4)在紫外灯下光照10min固化环氧胶外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
采用与实施例1相同的方法进行测试，结果显示：经过封装后40天太阳能电池的效率基本不变，封装效果较好。
实施例6
除步骤2)采用点焊的方式将焊锡点在铜丝和电极之间，提高铜丝与电极之间的接触外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
采用与实施例1相同的方法进行测试，结果显示：经过封装后40天太阳能电池的效率基本不变，封装效果较好。
实施例7
除步骤1)采用柔性太阳能电池进行封装外，其他制备方法和条件与实施例1相同。
采用与实施例1相同的方法进行测试，结果显示：经过封装后40天太阳能电池的效率基本不变，封装效果较好。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种太阳能电池封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：封装袋、真空封装在封装袋内部的太阳能电池，以及2条电极引线；
所述2条电极引线各自的一端分别与封装袋内部的太阳能电池的2个电极连接，且这2条电极引线各自的未连接端作为预留引出线，引出到封装袋的外部。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述封装袋的材料包括聚丙烯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚氯乙烯或聚二甲基硅氧烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述太阳能电池的基底为柔性基底或刚性基底中的任意一种。
3.根据权利要求1或2所述的封装结构，其特征在于，所述电极引线为金属丝或复合金属丝中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述金属丝包括金丝或铜丝中的任意一种；
优选地，所述复合金属丝包括金锡合金、铜锡合金或银铟合金中的任意一种；
优选地，所述电极引线的直径为0.2mm～10mm；
优选地，所述2个电极分别为太阳能电池的正极和负极；
优选地，所述电极为金属电极或导电基底中的任意一种；
优选地，所述导电基底包括掺杂氟的氧化锡FTO导电玻璃、铟锡氧化物半导体ITO导电玻璃、FTO导电聚萘二甲酸乙二醇酯PEN薄膜、FTO导电聚对苯二甲酸乙二醇酯PET薄膜、ITO导电PEN薄膜或ITO导电PET薄膜中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的封装结构，其特征在于，所述连接的方式为方式一或方式二中的任意一种，方式一为：2条电极引线分别点焊在太阳能电池的2个电极上；
方式二为：2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上；
优选地，当所述电极为金属电极时，连接采用的方式为所述方式一；
优选地，当所述电极为导电基底时，连接采用的方式为所述方式二。
5.根据权利要求1-4任一项所述的封装结构，其特征在于，所述电极引线和电极的连接处还涂覆有银浆或点焊有锡，以提高电极引线和电极的接触性；
优选地，当采用方式一实现所述连接时，在所述电极引线和电极的连接处点焊有锡；
优选地，当采用方式二实现所述连接时，在所述电极引线和电极的连接处涂覆有银浆。
6.一种太阳能电池的封装方法，所述封装方法用于制备权利要求1-5所述的太阳能电池封装结构，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)用2条电极引线分别与太阳能电池的2个电极连接，将2条电极引线各自的未连接端作为预留引出线；
(2)把太阳能电池套在封装袋的内部，把预留引出线引出到封装袋的外部，用真空封口机封住封装袋，并抽掉封装袋中的气体实现真空封口；
(3)在预留引出线和封装袋的接触面上涂上环氧树脂胶，固化，完成太阳能电池的封装，得到太阳能电池封装结构。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述电极为金属电极或导电基底中的任意一种；
优选地，所述导电基底包括FTO导电玻璃、ITO导电玻璃、FTO导电PEN薄膜、FTO导电PET薄膜、ITO导电PEN或ITO导电PET中的任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述连接的方式为方式(A)或方式(B)中的任意一种，方式(A)为：将2个电极引线分别点焊在太阳能电池的2个电极上；
方式(B)为：将2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上；
优选地，当所述电极为金属电极时，连接采用的方式为所述方式(A)；
优选地，当所述电极为导电基底时，连接采用的方式为所述方式(B)；
优选地，当采用方式(A)实现所述连接时，在将2个电极引线分别点焊在太阳能电池的2个电极上之后，进行如下步骤：在电极引线和电极的连接处的接触界面上点焊锡，以提高电极引线和电极的接触性；
优选地，当采用方式(B)实现所述连接时，在将2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上之后，进行如下步骤：将银浆涂覆在电极引线和电极的连接处的接触界面上，以提高电极引线和电极的接触性。
9.根据权利要求6-8任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述真空封口的过程中，真空封口机的封口时间为0.2min～10min；
优选地，步骤(3)所述固化为紫外固化；
优选地，步骤(3)所述固化的时间为0.2min～10min。
10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)用2条电极引线分别缠绕在太阳能电池的2个电极上，将银浆涂覆在2个电极引线和2个电极的缠绕处的接触界面，将2条电极引线各自的未缠绕端作为预留引出线；
(2)把太阳能电池套在封装袋的内部，把预留引出线引出到封装袋的外部，用真空封口机封住封装袋，并抽掉封装袋中的气体实现真空封口；
(3)在预留引出线和封装袋的接触面上涂上环氧树脂胶，紫外固化0.2min～10min，完成太阳能电池的封装，得到太阳能电池封装结构。
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