CN107819048A - 一种长寿命的太阳能光伏电池组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种长寿命的太阳能光伏电池组件，包括：组件主体、支架和封装组件主体的边框，组件主体包括由上至下依次层压设置的：玻璃面板、粘接层、太阳能电池片层和背板，玻璃面板表面涂布有透光抗污涂料，边框的顶部还设置有雨水承接槽和清洗机构，所述粘接层采用本发明特制的粘结胶。本发明的太阳能光伏电池组件在玻璃面板表面涂布有透光抗污涂料，既能保证良好的透光性能，又能赋予玻璃面板以较好的抗污能力，从而减少清洗次数，降低清洗成本；此外，在边框顶部设置的雨水承接槽和清洗机构能够利用雨水对太阳能电池玻璃面板进行清洗，节约水资源。同时本发明采用的粘结胶配方合理，具有耐高温性能极佳、适合户外恶劣环境使用的优点，应用于太阳能光伏电池中，能够比太阳能电池板使用寿命更长，从而确保太阳能光伏电池的正常使用。

Description

一种长寿命的太阳能光伏电池组件
技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏电池组件，具体涉及一种长寿命的太阳能光伏电池组件；属于太阳能光伏电池技术领域。
背景技术
为保证太阳能电池正常发电，降低灰尘、杂质等污染物覆盖在太阳能电池板表面对光电转换效率产生影响，避免经济损失，一般太阳能发电站每月都要对电池板进行一到两次的清洗。
当前太阳能电池板清洗的主要方式分为人工水洗和工业清洗设备冲洗，但其清洁的难度与成本，却让原本就成本高昂的太阳能光伏发电产业不堪重负。还是以20MW太阳能光伏电站为例，如果采用人工水洗，要保证这样规模的电站的所有电池板时刻清洁，至少需要20名清洗工人不间断工作，不但费时费工费钱，而且，工人要在垫高的太阳能板上爬上爬下，危险系数颇高，而且脆弱的电池板难以长时间承受人的体重，容易损伤。如果采用工业清洗，按照通常设计标准，每10MW电站配套工业清洗系统最少需要一次性投资几百万元，可谓数额不菲，而且工业清洗很难保证清洗得干净彻底，一旦留下死角，就有可能引起“热斑效应”等严重后果。即：未被清洗边角部分电池板会由发电单元变为耗电单元，被遮蔽的光伏电池会变成不发电的负载电阻，消耗相连电池产生的电力，造成发热，这就是“热斑效应”。此过程会加剧电池板老化，减少光电转化率，严重时会引起火灾。
另外，由于很多太阳能广泛使用的地区(如西部戈壁地区)缺乏水资源，所以定期清洗并不现实，鉴于此，有必要考虑如下两点：1、如何更好地实现电池板防污，2、如何简化清洗工艺、降低清洗成本。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗污能力强、且容易清洗的太阳能光伏电池组件。
为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：
一种长寿命的太阳能光伏电池组件，包括：组件主体、支架和封装组件主体的边框，所述组件主体包括由上至下依次层压设置的：玻璃面板、粘接层、太阳能电池片层和背板，所述玻璃面板表面涂布有透光抗污涂料，所述边框的顶部还设置有雨水承接槽和清洗机构，所述粘接层采用粘结胶，所述粘结胶由如下重量份的各组分组成：烯丙基二甘醇碳酸酯30-50份、聚醋酸乙烯树脂20-30 份、硅溶胶20-25份、氟硅酸钠3-8份、酚醛树脂10-15份、丙酮10-18份、硼砂5-10份、磷酸三丁酯3-5份、无机填料5-15份、三氟化硼10-16份、甲基丙烯酸甲酯1-15份及乙醇3-10份。
优选地，前述硅溶胶中的固含量为30-40％。
更优选地，前述无机填料为纳米氧化钙和纳米二氧化钛的混合物，两者的质量比为1:1。
本发明还公开了如前所述的太阳能光伏电池用密封胶的制备方法，包括如下步骤：
S1、取烯丙基二甘醇碳酸酯、硅溶胶、氟硅酸钠、硼砂及三氟化硼，在常温下搅拌混合均匀，升温至50-60℃下保温陈化2-4h，再自然冷却至室温，得到胶A；
S2、将聚醋酸乙烯树脂、酚醛树脂、丙酮及无机填料同时加入反应釜中，搅拌并缓慢升温至30-40℃，保温1-2h，再自然冷却至室温，得到胶B；
S3、将磷酸三丁酯、甲基丙烯酸甲酯及乙醇混合均匀，得到胶C；
S4、使用时，将胶A、胶B及胶C混合均匀，得到密封胶，待用。
优选地，前述步骤S1和S2中，升温速率均为1-2℃/min。
再优选地，前述步骤S4中，胶A：胶B：胶C的质量比为3:2:1。
此外，本发明还公开了如前所述的太阳能光伏电池用密封胶的使用方法，步骤如下：
(1)、调胶：将胶A、胶B及胶C按照3:2:1的质量比进行调胶，得到胶浆；
(2)、将胶浆涂布到边框的接缝处，在30-40℃的气流环境下静置2-3min后，再重复涂布1-3次，最后进行干化处理。
优选地，干化处理的具体工艺为：在不低于40℃的环境下烘干30-60min。
更优选地，前述组件主体与支架旋转连接以方便调节组件主体的角度。
需要重点说明的是，前述透光抗污涂料的制备方法如下：向反应器中加入一定体积的无水乙醇，再向其中加入正硅酸乙酯，边搅拌边滴加冰醋酸，搅拌反应1-2h，再向其中逐滴滴加氨水，继续搅拌反应3-4h，向所得溶胶中加入调节剂，按调节剂:正硅酸乙酯质量比为1:1加入调节剂，搅拌5min，得涂层液；将所得涂层液在玻璃面板上进行旋涂成膜。该涂料既能保证良好的透光性能，又能赋予玻璃面板以较好的抗污能力，从而减少清洗次数，降低清洗成本。
再优选地，前述旋涂成膜的具体工艺为：按照0.3mL/mm2的涂布量在玻璃面板上进行旋涂成膜，涂布转速为3000rpm，涂布时间为30s。
进一步优选地，前述氨水的浓度为25wt％。
再进一步优选地，前述正硅酸乙酯：乙醇：浓氨水：冰醋酸的体积比为 1:10:1:2。
更进一步优选地，前述调节剂为氟碳表面活性剂。
再优选地，前述雨水承接槽的底部在靠近组件本体处设置有若干喷淋孔，通过喷淋孔可以将收集的雨水喷洒至玻璃面板表面，实现清洁，在一定程度上解决水荒问题。
进一步优选地，前述清洗机构包括电机以及由电机驱动在玻璃面板表面滚动摩擦的毛刷。
本发明的有益之处在于：本发明的长寿命的太阳能光伏电池组件在玻璃面板表面涂布有透光抗污涂料，既能保证良好的透光性能，又能赋予玻璃面板以较好的抗污能力，从而减少清洗次数，降低清洗成本；此外，在边框顶部设置的雨水承接槽和清洗机构能够利用雨水对太阳能电池玻璃面板进行清洗，节约水资源。同时本发明采用的粘结胶配方合理，具有耐高温性能极佳、适合户外恶劣环境使用的优点，应用于太阳能光伏电池中，能够比太阳能电池板使用寿命更长，从而确保太阳能光伏电池的正常使用。
附图说明
图1是本发明的长寿命的太阳能光伏电池组件的侧面结构示意图。
图中附图标记的含义：1、组件主体，2、支架，3、雨水承接槽，4、电机， 5、毛刷。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
实施例1
本实施例的长寿命的太阳能光伏电池组件，其结构如图1所示，包括：组件主体1、支架2和封装组件主体1的边框，其中，组件主体1包括由上至下依次层压设置的：玻璃面板、粘接层、太阳能电池片层和背板，粘接层为本发明特制的粘结胶，组件主体1与支架2旋转连接以方便调节组件主体1的角度。
需要重点说明的是，在玻璃面板表面涂布有透光抗污涂料，透光抗污涂料的制备方法如下：向反应器中加入一定体积的无水乙醇，再向其中加入正硅酸乙酯，边搅拌边滴加冰醋酸，搅拌反应1h，再向其中逐滴滴加氨水(25wt％)，继续搅拌反应3h，向所得溶胶中加入调节剂，按调节剂:正硅酸乙酯质量比为1:1 加入调节剂，搅拌5min，得涂层液；将所得涂层液在玻璃面板上进行旋涂成膜。旋涂成膜的具体工艺为：按照0.3mL/mm2的涂布量在玻璃面板上进行旋涂成膜，涂布转速为3000rpm，涂布时间为30s。
正硅酸乙酯：乙醇：浓氨水：冰醋酸的体积比为1:10:1:2；调节剂为氟碳表面活性剂。
作为进一步改进，边框的顶部还设置有雨水承接槽3和清洗机构；雨水承接槽3的底部在靠近组件本体处设置有若干喷淋孔，清洗机构包括电机4以及由电机4驱动在玻璃面板表面滚动摩擦的毛刷5。通过喷淋孔可以将收集的雨水喷洒至玻璃面板表面，配合毛刷5实现清洁，在一定程度上解决水荒问题。
实施例2
本实施例与实施例1的结构相同，区别仅在于：
透光抗污涂料的制备方法如下：向反应器中加入一定体积的无水乙醇，再向其中加入正硅酸乙酯，边搅拌边滴加冰醋酸，搅拌反应1.5h，再向其中逐滴滴加氨水(25wt％)，继续搅拌反应3.5h，向所得溶胶中加入调节剂，按调节剂: 正硅酸乙酯质量比为1:1加入调节剂，搅拌5min，得涂层液；将所得涂层液在玻璃面板上进行旋涂成膜。
实施例3
本实施例与实施例1的结构相同，区别仅在于：
透光抗污涂料的制备方法如下：向反应器中加入一定体积的无水乙醇，再向其中加入正硅酸乙酯，边搅拌边滴加冰醋酸，搅拌反应2h，再向其中逐滴滴加氨水(25wt％)，继续搅拌反应4h，向所得溶胶中加入调节剂，按调节剂:正硅酸乙酯质量比为1:1加入调节剂，搅拌5min，得涂层液；将所得涂层液在玻璃面板上进行旋涂成膜。
经验证，本发明的太阳能电池光伏组件上的透光抗污涂料的平均透光率均大于93％，峰值透光率高达99％以上，对于太阳能电池的光电转换效率和发电量影响很小；通过该改进，能够大大提高玻璃面板表面的抗污能力，将玻璃面板的清洗频率降低为1次/月，大大减少了清洗次数，降低了清洗成本；而且，在边框顶部设置的雨水承接槽3和清洗机构能够利用雨水对太阳能电池玻璃面板进行清洗，节约了水资源。
粘结胶实施例1
本实施例的粘结胶，由如下重量份的各组分组成：烯丙基二甘醇碳酸酯40 份、聚醋酸乙烯树脂25份、硅溶胶23份、氟硅酸钠5份、酚醛树脂12份、丙酮15份、硼砂8份、磷酸三丁酯4份、无机填料10份、三氟化硼15份、甲基丙烯酸甲酯10份及乙醇8份。
其中，硅溶胶中的固含量为35％，无机填料为纳米氧化钙和纳米二氧化钛的混合物，两者的质量比为1:1。
为了更好地实施本发明，本实施例的粘结胶的制备方法包括如下步骤：
S1、取烯丙基二甘醇碳酸酯、硅溶胶、氟硅酸钠、硼砂及三氟化硼，在常温下搅拌混合均匀，升温至50-60℃下保温陈化2-4h，再自然冷却至室温，得到胶A；
S2、将聚醋酸乙烯树脂、酚醛树脂、丙酮及无机填料同时加入反应釜中，搅拌并缓慢升温至30-40℃，保温1-2h，再自然冷却至室温，得到胶B；
S3、将磷酸三丁酯、甲基丙烯酸甲酯及乙醇混合均匀，得到胶C；
S4、使用时，将胶A、胶B及胶C混合均匀，得到粘结胶，待用。
在步骤S1和S2中，升温速率均为1-2℃/min；在步骤S4中，胶A：胶B：胶C的质量比为3:2:1。
此外，本实施例的粘结胶的使用方法，步骤如下：
(1)、调胶：将胶A、胶B及胶C按照3:2:1的质量比进行调胶，得到胶浆；
(2)、将胶浆涂布到边框的接缝处，在30-40℃的气流环境下静置2-3min后，再重复涂布1-3次，最后进行干化处理，干化处理的具体工艺为：在不低于40℃的环境下烘干30-60min。
粘结胶实施例2
本实施例的粘结胶，由如下重量份的各组分组成：烯丙基二甘醇碳酸酯30 份、聚醋酸乙烯树脂20份、硅溶胶20份、氟硅酸钠3份、酚醛树脂10份、丙酮10份、硼砂5份、磷酸三丁酯3份、无机填料5份、三氟化硼10份、甲基丙烯酸甲酯1份及乙醇3份。
其中，硅溶胶中的固含量为30％，无机填料为纳米氧化钙和纳米二氧化钛的混合物，两者的质量比为1:1。
本实施例的粘结胶的制备方法和使用方法均与实施例1相同，此处不做赘述。
粘结胶实施例3
本实施例的粘结胶，由如下重量份的各组分组成：烯丙基二甘醇碳酸酯50 份、聚醋酸乙烯树脂30份、硅溶胶25份、氟硅酸钠8份、酚醛树脂15份、丙酮18份、硼砂10份、磷酸三丁酯5份、无机填料15份、三氟化硼16份、甲基丙烯酸甲酯15份及乙醇10份。
其中，硅溶胶中的固含量为40％，无机填料为纳米氧化钙和纳米二氧化钛的混合物，两者的质量比为1:1。
本实施例的粘结胶的制备方法和使用方法均与实施例1相同，此处不做赘述。
粘结胶对比例1
本对比例的粘结胶与实施例1的区别在于：组分中未添加硅溶胶，具体如下：
粘结胶，由如下重量份的各组分组成：烯丙基二甘醇碳酸酯40份、聚醋酸乙烯树脂25份氟硅酸钠5份、酚醛树脂12份、丙酮15份、硼砂8份、磷酸三丁酯4份、无机填料10份、三氟化硼15份、甲基丙烯酸甲酯10份及乙醇8份。
粘结胶对比例2
本对比例的粘结胶与实施例1的区别在于：组分中未添加硅溶胶和无机填料，具体如下：
粘结胶，由如下重量份的各组分组成：烯丙基二甘醇碳酸酯40份、聚醋酸乙烯树脂25份氟硅酸钠5份、酚醛树脂12份、丙酮15份、硼砂8份、磷酸三丁酯4份、三氟化硼15份、甲基丙烯酸甲酯10份及乙醇8份。
粘结胶性能检测
对实施例1-3及对比例1-2的粘结胶分别涂布在同一批次的铝合金边框上，置于在100℃环境下保持500天，取出后，测试剥离强度；另外，在酸碱环境中放置3个月后，测试剥离强度。
试验结果见表1：
从表1中可以看出，本发明的粘结胶配方合理，具有耐高温性能极佳、适合户外恶劣环境(酸碱环境)使用的优点，应用于太阳能光伏电池中，能够比太阳能电池板使用寿命更长，从而确保太阳能光伏电池的正常使用；经验证，高温使用试验之后，仍然能够保持较高的粘接强度，有效防止漏水，具有良好的市场前景。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，包括：组件主体、支架和封装组件主体的边框，所述组件主体包括由上至下依次层压设置的：玻璃面板、粘接层、太阳能电池片层和背板，所述玻璃面板表面涂布有透光抗污涂料，所述边框的顶部还设置有雨水承接槽和清洗机构，所述粘接层采用粘结胶，所述粘结胶由如下重量份的各组分组成：烯丙基二甘醇碳酸酯30-50份、聚醋酸乙烯树脂20-30份、硅溶胶20-25份、氟硅酸钠3-8份、酚醛树脂10-15份、丙酮10-18份、硼砂5-10份、磷酸三丁酯3-5份、无机填料5-15份、三氟化硼10-16份、甲基丙烯酸甲酯1-15份及乙醇3-10份。
2.根据权利要求1所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述硅溶胶中的固含量为30-40％。
3.根据权利要求1所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述无机填料为纳米氧化钙和纳米二氧化钛的混合物，两者的质量比为1:1。
4.根据权利要求1-3任一项所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述粘接层的制备方法包括如下步骤：
S1、取烯丙基二甘醇碳酸酯、硅溶胶、氟硅酸钠、硼砂及三氟化硼，在常温下搅拌混合均匀，升温至50-60℃下保温陈化2-4h，再自然冷却至室温，得到胶A；
S2、将聚醋酸乙烯树脂、酚醛树脂、丙酮及无机填料同时加入反应釜中，搅拌并缓慢升温至30-40℃，保温1-2h，再自然冷却至室温，得到胶B；
S3、将磷酸三丁酯、甲基丙烯酸甲酯及乙醇混合均匀，得到胶C；
S4、使用时，将胶A、胶B及胶C混合均匀，得到粘结胶，待用。
5.根据权利要求4所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述步骤S1和S2中，升温速率均为1-2℃/min。
6.根据权利要求4所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述步骤S4中，胶A：胶B：胶C的质量比为3:2:1。
7.如权利要求1-3任一项所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述粘结胶的使用方法，包括如下步骤：
(1)、调胶：将胶A、胶B及胶C按照3:2:1的质量比进行调胶，得到胶浆；
(2)、将胶浆涂布到边框的接缝处，在30-40℃的气流环境下静置2-3min后，再重复涂布1-3次，最后进行干化处理。
8.根据权利要求7所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述步骤(2)中，干化处理的具体工艺为：在不低于40℃的环境下烘干30-60min。
9.根据权利要求1所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述透光抗污涂料的制备方法如下：向反应器中加入一定体积的无水乙醇，再向其中加入正硅酸乙酯，边搅拌边滴加冰醋酸，搅拌反应1-2h，再向其中逐滴滴加氨水，继续搅拌反应3-4h，向所得溶胶中加入调节剂，按调节剂:正硅酸乙酯质量比为1:1加入调节剂，搅拌5min，得涂层液；将所得涂层液在玻璃面板上进行旋涂成膜。
10.根据权利要求9所述的长寿命的太阳能光伏电池组件，其特征在于，所述正硅酸乙酯：乙醇：浓氨水：冰醋酸的体积比为1:10:1:2。
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