CN107611202A - 一种光伏组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光伏组件，包括层压件和包覆所述层压件侧边的边框，所述层压件由上至下依次包括前板、前封装材料、电池层、后封装材料以及后板，所述后板为经过绝缘处理的金属板。本发明的光伏组件采用金属材质的后板，可以进一步降低光伏组件的厚度以及重量；金属材料的水汽阻隔性能优异，能够进一步有效防止封装材料因透水率发生的分解问题；金属材料的导热性比较好，采用金属材料可以将光伏组件发电时产生的热量以最快的速度散发到空气中，增加光伏组件的发电效率；利用后板金属材料的刚性，光伏组件的前板可以降低厚度或者强度要求，光伏组件整体重量下降，可实现低重量高性能，且降低光伏组件整体的成本，具有很好地应用推广前景。

Description

一种光伏组件

技术领域

本发明涉及光伏组件安装技术领域，具体涉及一种光伏组件。

背景技术

随着能源的不断消耗和能源价格的上涨，新能源的开发利用成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制和取之不竭等优点，研究太阳能发电成为开发新能源的热门方向之一。现阶段中，利用太阳能电池发电是人们使用太阳能的一种主要方式。

随着对光伏组件安全性能要求的提高，常规光伏组件的短板越来越明显，目前常规光伏组件的主要不足包括：

1、常规光伏组件背面采用的主要是PET基材为主的复合材料，PET对水汽的透过率方面，长期的耐湿气老化都有制约，且后板表面的复合材料无法长期承受表面的磨损；

2、常规光伏组件的材料在耐高温方面都受制于RTI（Relative Thermal Index，相对热指数）指标，一般都在130℃以下，实际应用中光伏组件在出现局部异常污染或者遮挡热斑问题就可能导致光伏组件的温度局部升高到150℃，从而导致潜在的局部灼烧损坏；

3、常规光伏组件在电站工作是承受的电压大约有1000V-1500V，因此对后板表面的承受电压要求高，局部破损就有存在漏电危险，导致发生安全事故的风险；

4、常规光伏组件在对内部电池片的封装保护方面，比如抗隐裂方面相对较弱，组件上不能承受局部的大负荷，比如人踩在面板上，就会导致组件的隐裂失效；

5、户外长期的阳光和紫外，对常规光伏组件的后板材料也是比较高的挑战，尤其内部的PET保护不足，就出现黄变和老化，为此常规光伏组件的性能质量承诺在25年以内，且组件衰减的承诺也较低在，基本在0.7%每年；

6、作为后板塑料为主的材料，在防火方面也是存在明显的缺陷，尤其在别墅屋顶组件应用，潜在的火患就是风险，常规的后板只能抗C级防火。

针对以上这些问题和不足，双玻组件逐渐成为光伏行业的新潮流。目前替代常规后板组件的双玻组件，产品的背面玻璃普遍厚度为2.0或2.5mm。但是与单玻组件相比，目前的双玻组件存在以下几个问题：

1、双玻组件背面多采用玻璃，由于玻璃比较重，导致光伏组件重量增加，部分电站特别是屋顶分布式电站受承重问题而装不了双玻组件，限制了双玻组件的使用；

2、双玻组件由于背面采用半钢化玻璃，在半钢化玻璃受到外部冲击，边缘容易破碎，导致光伏组件漏电发生意外；

3、双玻组件由于背面采用半钢化玻璃，半钢化玻璃的费用比常规组件的后板要高，增加光伏组件的整体成本；

4、针对分布式电站特别是户用型电站，有些居民为了房顶美观，屋顶采用各式各样颜色的瓦片，安装光伏组件后，为了不影响房子的美观，部分客户会要求或建议光伏组件做成瓦片的颜色；

5、作为组件应用，防火等级一直是屋顶光伏应用的最大挑战，双玻组件实际面临A级都是无法满足反复重复测试，受制于常规玻璃的软化点温度低于700℃，常规A级需要在760±28℃下能够保持10min，并承受燃烧块尺寸为12英寸*12英寸的负重及持续燃烧，而持续的高温玻璃实际已经软化，很容易无法承受燃烧块的重量而坍塌，导致试验失败，也是应用过程中存在的风险；而普通的后板更加容易燃烧，在高温下保持一定时间更加困难。

发明内容

有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种光伏组件，综合成本低，重量轻，厚度薄，防火等级高，且抗冲击性能高不易破碎，适合大规模的商业应用的组件产品。

为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种光伏组件，包括层压件和包覆所述层压件侧边的边框，所述层压件由上至下依次包括前板、前封装材料、电池层、后封装材料以及后板，所述后板为经过绝缘处理的金属板。所述金属板的厚度为0.1-0.5mm，比常规的2.5mm或2.0mm玻璃的厚度要薄很多。采用金属材料作为光伏组件的后板有以下的优点：金属材料在背面支撑整个光伏组件，性能测试中的燃烧块的重量对金属后板没有任何挑战，金属材料在超过1000℃的高温中仍然可以保持非常好的形态和结构强度，通过常规的A级防火测试没有任何问题，不会出现金属后板穿孔或者脱落，完全可以规避屋顶建筑光伏应用的风险；后板为金属一体材料，在导热方面非常快，是常规玻璃材料导热系数的50倍，因此不会出现热斑失效等问题，在组件的工作温度及散热系数方面都明显改善，可以降低组件的表面工作温度，也提升了光伏组件的工作发电量。在控制好锈蚀条件下，可以长期使用。

优选地，所述金属板上具有压痕。由于金属材料与前板的热收缩率不一致，金属材料的拉伸延展率比较低，会导致层压件有很大的变形，因此在金属背板上做一些压痕，增加金属背板的延展率，减小或者解决层压后的组件翘曲问题。

优选地，所述金属板为铁板、钢板或铝板。

优选地，所述绝缘处理的金属板为所述金属板上具有绝缘漆。

优选地，所述绝缘处理的金属板为所述金属板靠近所述电池层一侧具有绝缘层。

更加优选地，所述绝缘层的材质为PET、玻璃纤维板、软陶瓷、柔性石材或石棉板。

更加优选地，所述绝缘层与所述金属板之间具有黏结层。

进一步优选地，所述黏结层的材质为EVA、POE、PVB、硅胶或胶水。其中：EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物（ethylene-vinyl acetate copolymer），POE为聚烯烃弹性体（polyolefinelastomer），PVB为聚乙烯醇缩丁醛（polyvinyl butyral）。

优选地，所述金属板的表面上涂覆有彩色涂料。涂覆彩色涂料，可以根据客户要求选择不同的颜色，做到既美观又可以形成对金属板的保护从而增加了光伏组件的使用寿命。

优选地，所述前板的材质为玻璃或ETFE、FEP、PCTG、PC、PET、PMMA。其中：ETFE为乙烯-四氟乙烯共聚物（ethylene-tetra-fluoro-ethylene），FEP为氟化乙烯丙烯共聚物（fluorinated ethylene propylene），PCTG为一种非晶型共聚酯，PC为聚碳酸酯（polycarbonate），PET为聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂，PMMA为聚甲基丙烯酸甲酯。利用后板金属材料的刚性，结合绝缘处理工艺，光伏组件的前板可以降低厚度或者强度要求，光伏组件整体的重量下降，可以实现低重量高性能，且降低光伏组件整体的成本。

本发明还提供了一种光伏组件，包括层压件和包覆所述层压件侧边的边框，所述层压件由上至下依次包括前板、前封装材料、电池层、后封装材料以及后板，所述后板为柔性石材、软陶瓷或石棉板。

由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优点：

1）本发明的光伏组件采用金属材质的后板，可以进一步降低光伏组件的厚度以及重量；

2）金属材料的水汽阻隔性能优异，可以替代玻璃达到0透水的要求，能够进一步有效防止封装材料因透水率发生的分解问题；

3）金属材料的导热性比较好，采用金属材料可以将光伏组件发电时产生的热量以最快的速度散发到空气中，增加光伏组件的发电效率；

4）金属板上具有压痕，增加金属背板的延展率，避免因为前后板材质收缩率不一致导致层压后的组件翘曲问题；

5）利用后板金属材料的刚性，结合绝缘处理工艺，采用绝缘漆或设置绝缘层，光伏组件的前板可以降低厚度或者强度要求，光伏组件整体的重量下降，可以实现低重量高性能，且降低光伏组件整体的成本，具有很好地应用推广前景。

附图说明

图1为实施例一中光伏组件中层压件的层叠图；

图2为实施例三中光伏组件中层压件的层叠图；

图3为实施例六中光伏组件中金属板上压痕的示意图一；

图4为实施例六中光伏组件中金属板上压痕的示意图二；

图5为实施例六中光伏组件中金属板上压痕的示意图三；

图6为实施例六中光伏组件中金属板上压痕的示意图四；

图7为实施例六中光伏组件中金属板上压痕的示意图五；

图8为实施例六中光伏组件中金属板上压痕的示意图六；

附图中：前板-1，前封装材料-2，电池层-3，后封装材料-4，后板-5，压痕-51，绝缘层-6，黏结层-7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。

实施例一

请参阅图1，本实施例的一种光伏组件，包括层压件和包覆层压件侧边的边框，层压件由上至下依次包括前板1、前封装材料2、电池层3、后封装材料4以及后板5，后板5为金属板或无机材料板。

金属板5可为铁板、钢板或铝板。金属板5的表面上涂覆有绝缘漆和/或彩色涂料。金属板5的厚度为0.1-0.5mm，比常规的2.5mm或2.0mm玻璃的厚度要薄很多。

本实施例中后板为金属板5，且为钢板5。虽然封装材料为绝缘材质，可以起到一定的绝缘作用，但是在层压件压合加工时，封装材料会被挤压，导致电池层3仍然有可能会接触到金属板5，所以需要在金属板5和电池层3之间做绝缘处理。本实施例中的绝缘处理为在钢板5的表面上涂覆有绝缘漆以起到绝缘的作用。

本实施例为了增加组件的结构强度，在层压件四周组装有边框，边框可以采用常规的C型边框，也可以采用超薄边框。

本实施例采用金属材料作为光伏组件的后板，具有以下的优点：金属材料在背面支撑整个光伏组件，性能测试中的燃烧块的重量对金属后板没有任何挑战，金属材料在超过1000℃的高温中仍然可以保持非常好的形态和结构强度，通过常规的A级防火测试没有任何问题，不会出现金属后板穿孔或者脱落，完全可以规避屋顶建筑光伏应用的风险；后板为金属一体材料，在导热方面非常快，是常规玻璃材料导热系数的50倍，因此不会出现热斑失效等问题，在组件的工作温度及散热系数方面都明显改善，可以降低组件的表面工作温度，也提升了光伏组件的工作发电量。在控制好锈蚀条件下，可以长期使用。

利用后板金属材料的刚性，结合绝缘处理工艺，光伏组件的前板可以降低厚度或者强度要求，光伏组件整体的重量下降，可以实现低重量高性能，且进一步降低光伏组件整体的成本。所以前板1可采用高分子透明材料来替代传统的玻璃以进一步降低光伏组件的重量和厚度，前板1的材质可为ETFE、FEP、PCTG、PC、PET、PMMA。

实施例二

本实施的一种光伏组件与实施例一基本相同，区别点在于本实施例中的钢板5上不仅涂覆有绝缘漆，还涂覆有彩色涂料，涂料的颜色可以根据客户的要求来进行选择，做到既美观又可以形成对金属板的保护从而增加了光伏组件的使用寿命。

实施例三

请参阅图2，本实施的一种光伏组件与实施例一基本相同，区别点在于本实施例中的金属板5与电池层3之间的绝缘处理为金属板5靠近电池层3的一侧具有绝缘层6以达到更好地绝缘效果。绝缘层6的材质为PET、玻璃纤维板、软陶瓷、柔性石材或石棉板。

绝缘层6与金属板5之间具有黏结层。黏结层的材质为常规的封装材料如EVA、POE、PVB等。其中EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物（ethylene-vinyl acetate copolymer），POE为聚烯烃弹性体（polyolefin elastomer），PVB为聚乙烯醇缩丁醛（polyvinyl butyral）。

本实施例针对金属板5还进行了表面防腐蚀处理已达到更长久的使用寿命，其表面经过喷铝、喷锌、镀锌、镀铬、阳极等处理以满足户外长期的气候温湿度和紫外阳光的侵蚀。

实施例四

本实施的一种光伏组件与实施例三基本相同，区别点在于本实施例中黏结层7的材质为硅胶或胶水。采用硅胶或胶水的优点在于：由于前板1和金属板5的热收缩率不一样，如果采用常规的封装材料需要在层压件压合时进行加热，从而导致层压件产生形变，而用有机硅胶或胶水只需要50~90℃的条件下，直接压合即可，从而可以避免层压件的形变，降低不良率。

实施例五

本实施的一种光伏组件与实施例三基本相同，区别点在于本实施例中在金属板5的表面上经过防腐蚀处理后，还涂覆有绝缘漆，即本实施中具有双重绝缘处理以达到更好地绝缘效果。

当绝缘层6为透明的高分子材料时，金属板5还可以涂覆有彩色涂料。涂料的颜色可以根据客户要求来进行选择，做到既美观又可以形成对金属板的保护从而增加了光伏组件的使用寿命。

实施例六

请参阅图2-8，本实施的一种光伏组件与实施例三基本相同，区别点在于本实施例中在金属板5上设置有压痕51，以增加金属板5的延展率，避免因为前后板材质收缩率不一致导致层压后的组件翘曲问题。

压痕51生物数量和排列可根据实际需求进行设置，如图3-图8所示。可设置成与光伏组件长度相平行的方向，如图5和图6所示；也可设置成和光伏组件宽度相平行的方向，如图7和图8所示。一条压痕可连续设置，也可间断设置。

实施例七

本实施的一种光伏组件与实施例一基本相同，区别点在于本实施例中的后板为无机材料板，具体可为柔性石材、软陶瓷或石棉板，而且可以采用不同颜色的无机材料板以达到美观的功能，采用此后板材料还可以用于光伏建筑一体化上建筑上，直接将组件固定到外墙上。

实施例八

本实施的一种光伏组件与实施例七基本相同，区别点在于本实施例中在金属板5靠近电池层一侧具有绝缘层6以达到更好地绝缘效果。绝缘层6的材质为PET、玻璃纤维板、软陶瓷、柔性石材或石棉板。且由于部分无机材料板不防水，增加绝缘层6可以与后板5形成互补以更加有效地起到防水的作用，延长光伏组件的使用寿命。

绝缘层6与金属板5之间具有黏结层7。黏结层7的材质为常规的封装材料如EVA、POE、PVB或硅胶、胶水。

本发明的光伏组件采用金属材料作为光伏组件的后板，金属材料在背面支撑整个光伏组件，性能测试中的燃烧块的重量对金属后板没有任何挑战，金属材料在超过1000℃的高温中仍然可以保持非常好的形态和结构强度，通过常规的A级防火测试没有任何问题，不会出现金属后板穿孔或者脱落，完全可以规避屋顶建筑光伏应用的风险；后板为金属一体材料，在导热方面非常快，是常规玻璃材料导热系数的50倍，因此不会出现热斑失效等问题，在组件的工作温度及散热系数方面都明显改善，可以降低组件的表面工作温度，也提升了光伏组件的工作发电量。在控制好锈蚀条件下，可以长期使用；金属板上具有压痕，增加金属背板的延展率，避免因为前后板材质收缩率不一致导致层压后的组件翘曲问题；且利用后板金属材料的刚性，结合绝缘处理工艺，光伏组件的前板可以降低厚度或者强度要求，光伏组件整体的重量下降，可以实现低重量高性能，且进一步降低光伏组件整体的成本，所以前板可采用高分子透明材料来替代传统的玻璃以进一步降低光伏组件的重量和厚度，可以实现低重量高性能，且降低光伏组件整体的成本，具有很好地应用推广前景。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光伏组件，包括层压件和包覆所述层压件侧边的边框，其特征在于：所述层压件由上至下依次包括前板、前封装材料、电池层、后封装材料以及后板，所述后板为经过绝缘处理的金属板。

2.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述金属板上具有压痕。

3.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述金属板为铁板、钢板或铝板。

4.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述绝缘处理的金属板为所述金属板上具有绝缘漆。

5.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述绝缘处理的金属板为所述金属板靠近所述电池层一侧具有绝缘层。

6.根据权利要求5所述的一种光伏组件，其特征在于：所述绝缘层的材质为PET、玻璃纤维板、软陶瓷、柔性石材或石棉板。

7.根据权利要求5所述的一种光伏组件，其特征在于：所述绝缘层与所述金属板之间具有黏结层。

8.根据权利要求7所述的一种光伏组件，其特征在于：所述黏结层的材质为EVA、POE、PVB、硅胶或胶水。

9.根据权利要求1所述的一种光伏组件，其特征在于：所述金属板的表面上涂覆有彩色涂料。

10.一种光伏组件，包括层压件和包覆所述层压件侧边的边框，其特征在于：所述层压件由上至下依次包括前板、前封装材料、电池层、后封装材料以及后板，所述后板为柔性石材、软陶瓷或石棉板。