CN108022989B - 一种双面玻璃光伏建材构件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种晶硅太阳能电池柔性芯板、双面玻璃光伏建材构件及其制备方法。柔性芯板由树脂基复合薄膜材料、EVA、太阳能电池串加热层压封装而成，光伏建材构件由上保护层玻璃、聚乙烯醇缩丁醛、上述柔性芯板、聚乙烯醇缩丁醛、下保护层玻璃通过高压釜热压而成。本发明的晶硅太阳能电池柔性芯板能与上下玻璃构成一个整体，具备发电效率高、长期可靠性高、寿命长、安全性能高的特点，既有玻璃幕墙隔热、保温、隔音、防紫外线、防碎落的优势，又可以发挥晶硅太阳能高转换效率，高稳定性的采光发电性能，同时制造过程可以实现美观的弧度与单块大尺寸构件化，特别适合复杂曲面的幕墙、采光顶、农业大棚、阳光房、停车棚、候车厅等建筑使用。
Description
技术领域
本发明涉及晶硅太阳能电池，特别涉及一种晶硅太阳能电池柔性芯板、双面玻璃光伏建材构件及其制备，属于光伏技术领域。
背景技术
在当前社会，能源矛盾与环境问题越来越凸显，发展各类清洁能源是必然趋势。近年来，光伏行业快速发展，技术更新逐步加快，目前光伏行业正向产品多元化发展，建筑光伏则是世界光伏发电应用领域最重要的市场之一。
普通晶硅太阳能组件或者薄膜太阳能组件因其存在多采用不透光背板材料、结构安全性不高，不能直接作为建筑构件，仅能通过支撑结构与组件结合，从美观与安装难度上讲，可实现与建筑结合的应用场合较少。
随着建筑光伏的技术发展，出现了双面玻璃晶硅组件，现有大规模制造的双玻晶硅组件多采用钢化玻璃夹层结构，就是由两片玻璃中间复合太阳能电池片组成复合层。如图1所示，双玻晶硅组件由钢化玻璃8、胶膜9和太阳能电池10组成。
目前主要双玻晶硅组件主要有两种封装方式，第一种方式采用钢化玻璃+POE/EVA胶膜+太阳能电池+POE/EVA胶膜+钢化玻璃结构，多通过层压机实现，材料价格便宜，封装速率高，但EVA/POE抗老化性能不强，使用寿命达不到50年，不能与建筑同寿命，同时EVA/POE与玻璃的粘结性能、吸收冲击性能比PVB弱，建筑上运用的安全性不足。
另外一种为钢化玻璃+PVB胶膜+太阳能电池+PVB胶膜+钢化玻璃结构，采用层压机进行预成型，再使用高压釜固化工艺目前较为常见，但实际工艺过程脱层、气泡、碎片、移位等造成成品率低。而直接进入高压釜一次成型的工艺技术尚未成熟。
受限于材料选择与工艺实现过程，常规双玻晶硅组件存在以下缺陷：(1)层压组件均为平板型，款式单一，很难生产出有弧度(或弧度稍大)的双玻晶硅组件；(2)不适合曲面安装，遇到曲面安装时需要弧度设计尽量小，多采用多块组件小角度拼接的方式实现，安装难度大，整体美观度受很大影响；(3)安装需要额外的支撑结构，系统成本增加；(4)受限于层压尺寸，单块大尺寸构件化实现困难。
目前也有一些技术方案提出通过使用柔性薄膜太阳能电池芯板、PVB、双面玻璃经过高压釜封装，实现玻璃光伏建筑构件的曲面外观、强度要求，但薄膜太阳能电池的光电转换效率低，且生产工艺过程复杂。
发明内容
本发明要解决的问题是：现有技术中双玻晶硅组件无法既解决结构强度、美观的弧度与单块大尺寸构件化等建筑要求，又实现晶硅太阳能组件高转换效率，高稳定性的采光发电性能。
为解决上述问题，本发明的第一方面，提供了一种晶硅太阳能电池柔性芯板，由树脂基复合薄膜、胶膜、晶硅太阳能电池串加热层压封装而成；晶硅太阳能电池柔性芯板包括依次叠合的第一树脂基复合薄膜、第一胶膜、晶硅太阳电池串、第二树脂基复合薄膜。
进一步地，晶硅太阳能电池柔性芯板还可以包括位于所述晶硅太阳电池串和第二树脂基复合薄膜之间的第二胶膜。
进一步地，树脂基复合薄膜由纤维布和粉末涂料组成。
更进一步地，纤维布由纤维材料织造制成，纤维材料选自玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维之中的任意一种或几种的组合，纤维材料的单丝直径范围为3～23μm，纤维布单位面积重量在30克/平方米～400克/平方米之间。
更进一步地，粉末涂料选自聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、氟碳粉末涂料之中的一种。
进一步地，胶膜选自乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃弹性体(POE)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)之中的一种。
本发明的第二发明提供了上述晶硅太阳能电池柔性芯板的制备方法，包括如下步骤：
a)将第一树脂基复合薄膜铺设在带第一耐高温特氟龙布的层压基板上；
b)再依次铺设胶膜、晶硅太阳电池串、第二树脂基复合薄膜；
c)在第二树脂基复合薄膜上方加盖第二耐高温特氟龙布，进入层压机里层压，层压过程需要分抽真空、固化、冷却三个阶段完成；
d)将上述步骤c)完成层压的组件使用滚动切刀进行边缘裁切，得到晶硅太阳能电池柔性芯板。
进一步地，抽真空阶段加热温度范围为110～160℃，加热时间范围为100～600秒；固化阶段加热温度范围为130～200℃，加热时间范围为100～1200秒；冷却阶段冷却至25～60℃，冷却过程施加压力范围为0.05～0.25MPa。
本发明的第三方面，提供了一种双面玻璃光伏建材构件，双面玻璃光伏建材构件由上保护层玻璃、第一聚乙烯醇缩丁醛胶膜、上述晶硅太阳能电池柔性芯板、第二聚乙烯醇缩丁醛胶膜、下保护层玻璃通过高压釜热压而成。
进一步地，上保护层玻璃为低铁超白钢化玻璃；下保护层玻璃选自普通钢化玻璃、防火玻璃、半钢化玻璃、中空玻璃之中的一种。
本发明的第四方面，提供了上述双面玻璃光伏建材构件的制备方法，包括如下步骤：
a)依次将下保护层玻璃、第二聚乙烯醇缩丁醛胶膜、晶硅太阳能电池柔性芯板、第一聚乙烯醇缩丁醛胶膜、上保护层玻璃叠放到位，形成待压构件；
b)将待压构件装入真空袋中抽真空；
c)将待压构件放入高压釜，加温加压进行成型作业，得到双面玻璃光伏建材构件。
与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下优点：
本发明的晶硅太阳能电池柔性芯板能与上下玻璃构成一个整体，具备发电效率高、长期可靠性高、寿命长、安全性能高的特点，既有玻璃幕墙隔热、保温、隔音、防紫外线、防碎落的优势，又可以发挥晶硅太阳能高转换效率，高稳定性的采光发电性能，同时制造过程可以实现美观的弧度与单块大尺寸构件化，安装成本低，特别适合复杂曲面的幕墙、采光顶、农业大棚、阳光房、停车棚、候车厅等建筑使用。
附图说明
图1是现有技术中双玻夹层结构示意图；
图2是本发明实施例的晶硅太阳能电池柔性芯板的结构示意图；
图3是本发明实施例的双面玻璃光伏建材构件的结构示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明提供的晶硅太阳能电池柔性芯板由树脂基复合薄膜、胶膜、晶硅太阳能电池串加热层压封装而成，包括依次叠合的树脂基复合薄膜1、胶膜3、晶硅太阳电池串4、树脂基复合薄膜2。
树脂基复合薄膜由纤维布、粉末涂料组成。纤维布由纤维材料织成。纤维材料是玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维中的任意一种或几种的组合织造制成；纤维材料的单丝直径范围为3～23μm；纤维布单位面积重量在30克/平方米～400克/平方米之间。粉末涂料是聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、氟碳粉末涂料中的一种；
树脂基复合薄膜1与晶硅太阳电池串4之间设有胶膜3，胶膜3为EVA、POE、PVB中的一种。
晶硅太阳电池串4和树脂基复合薄膜2之间还可以设有第二胶膜，第二胶膜为EVA、POE、PVB中的一种。
上述晶硅太阳能电池柔性芯板的制备步骤包括如下：
a)将树脂基复合薄膜1铺设在带耐高温特氟龙布的层压基板上；
b)再依次铺设胶膜3、晶硅太阳电池串4、树脂基复合薄膜2；
c)上方加盖耐高温特氟龙布，进入层压机里层压，层压过程需要分抽真空、固化、冷却三阶段完成；
d)将上述步骤c)完成层压的组件使用滚动切刀进行边缘裁切；
f)得到晶硅太阳能电池柔性芯板。
进一步地，第一阶段需要加热温度范围为110℃～160℃，加热时间范围为100～600秒；第二阶段需要加热温度范围为130℃～200℃，加热时间范围为100～1200秒；第三阶段冷却至25℃～60℃，冷却过程施加压力范围为0.05～0.25MPa。
本发明还提供了一种双面玻璃光伏建材构件，如图3所示。双面玻璃光伏建材构件由上保护层玻璃11、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶膜13、晶硅太阳能电池柔性芯板14、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)胶膜13、下保护层玻璃12通过高压釜热压而成。
上保护层玻璃11为低铁超白钢化玻璃。下保护层玻璃12为普通钢化玻璃、防火玻璃或半钢化玻璃、中空玻璃。上下保护层玻璃可以依据建筑设计要求设定曲面、尺寸及颜色。
上述双面玻璃光伏建材构件的制备方法，其操作步骤包括如下：
a)依次将下保护层玻璃12、下PVB胶膜13、晶硅太阳能电池柔性芯板14、上PVB胶膜13、上保护层玻璃11叠放到位；
b)将上述叠好待压构件装入真空袋中抽真空；
c)将上述待压构件放入高压釜，加温加压进行成型作业；
d)得到双面玻璃光伏建材构件。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种双面玻璃光伏建材构件，其特征在于，所述双面玻璃光伏建材构件由上保护层玻璃、第一聚乙烯醇缩丁醛胶膜、晶硅太阳能电池柔性芯板、第二聚乙烯醇缩丁醛胶膜、下保护层玻璃通过高压釜热压而成；所述上保护层玻璃和下保护层玻璃为曲面玻璃；所述晶硅太阳能电池柔性芯板包括依次叠合的第一树脂基复合薄膜、第一胶膜、晶硅太阳能电池串、第二树脂基复合薄膜；所述第一树脂基复合薄膜和第二树脂基复合薄膜由纤维布和粉末涂料组成；所述粉末涂料选自聚酯粉末涂料、环氧粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、氟碳粉末涂料之中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种双面玻璃光伏建材构件，其特征在于，所述纤维布由纤维材料织造制成，所述纤维材料选自玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维之中的任意一种或几种的组合，所述的纤维材料的单丝直径范围为3～23μm，所述纤维布单位面积重量在30～400克/平方米之间。
3.根据权利要求1所述的一种双面玻璃光伏建材构件，其特征在于，所述第一胶膜选自乙烯-乙酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、聚乙烯醇缩丁醛之中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种双面玻璃光伏建材构件，其特征在于，所述晶硅太阳能电池柔性芯板还包括位于所述晶硅太阳能电池串和所述第二树脂基复合薄膜之间的第二胶膜。
5.根据权利要求1所述的一种双面玻璃光伏建材构件，其特征在于，所述上保护层玻璃为低铁超白钢化玻璃；所述下保护层玻璃选自普通钢化玻璃、防火玻璃、半钢化玻璃、中空玻璃之中的一种。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的双面玻璃光伏建材构件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
a)依次将所述下保护层玻璃、所述第二聚乙烯醇缩丁醛胶膜、所述晶硅太阳能电池柔性芯板、所述第一聚乙烯醇缩丁醛胶膜、所述上保护层玻璃叠放到位，形成待压构件；
b)将所述待压构件装入真空袋中抽真空；
c)将所述待压构件放入高压釜，加温加压进行成型作业，得到所述双面玻璃光伏建材构件。
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