CN108091717B - 一种智能型太阳能电池板及其应用 - Google Patents

Abstract

一种智能型太阳能电池板的设计，电池板至少包括以下结构：玻璃层，第一粘结层，电池片，第二粘结层，背板。通过对第一粘结层材料的选择，以及在第一粘结层和电池片间增设吸收光层，可达到对短波光的良好吸收性。另外本发明还提供一种利于形成低形变和位移的电池板的制造方法，本发明还提供了一种太阳能电池板在工业、生活各领域的广泛应用。

Description

一种智能型太阳能电池板及其应用

技术领域

本申请涉及一种智能型太阳通电池极，以其该电池板在生活、工业的广泛应用。

背景技术

目前太阳能以其资源丰富、可利用范围广而被广泛关注。太阳能电池板是一种将太阳能转化为电能的装置，具有安装形式多样化、安全无污染、取之不尽用之不竭等优点。

随着太阳能电池板的广泛使用，其所存在的缺陷也逐渐被人们发现。首先，平面结构的太阳能电池板采用EVA和TPT封膜太阳能芯片，并在底部利用玻璃钢结构作为基材，其结构过于复杂且设计不尽合理，光线利用率低，能量转化率偏低。其次，作为改进的太阳能电池板普遍在长波范围具有较好转化率，而无法利用太阳光中短波区域的光波，也导致能量转化率受到限制。

发明内容

本申请的课题旨在解决现有技术中所存在的部分问题。

一种智能型太阳能电池板，至少包括以下结构：玻璃层，第一粘结层，电池片，第二粘结层，背板。

对于玻璃层，通常应是具有良好透光性（一般在92%以上，优选95%以上），且有良好隔水性的玻璃材料。

对于第一粘结层，现有技术中较为普遍地选用EVA。发明人对第一粘结层的选择采取了两种改进方案，以克服太阳能电池板无法有效吸收短波区域光波的问题，例如对紫外线的吸收。

一种改进在于第一粘结层的主要成份和辅助成份的选择。例如在第一粘结层的主要成份中辅助添加荧光剂，通过组合的方案可以将短波长区域的光转换为长波区域的光，增加光通过量，以期提高太阳能电池的转化率，由于该产品的设置可减少光线来源的限制，并可形成短、长波的转换，因此可形成智能型产品。

其中对于第一粘结层的成份，优选为选用硅酮树脂、聚碳酸酯树脂中至少一种。

对于荧光剂的选择，可选用CaAl₂O₄：Er类和/或BaAl₂O₄：Nd类荧光体材料。

本申请的进一步改进是将第一粘结层与电池片之间增设一紫外线吸收层，例如添加有紫外线吸收剂的聚合物层。这样，穿过含荧光剂的第一粘结层的紫外线向下一层扩散时，会受到一定量的抑制，短波光，例如紫外光停留在吸收层中而不溢出，从而更高效地、持续地将光波转换成能量，在原高效转化率的基础上进一步提高转化率。

对于紫外线吸收层的聚合物层的聚合物成份选择，优选例如苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸-苯乙烯聚合物中至少一种。

对于紫外线吸收剂，可选用2，4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，但2，4-二羟基二苯甲酮的光稳定性效果稍差，可靠性有待提高。

对于电池片，可选用常规的硅系半导体，但测试并未产生预料的效果，而仅在采用例如CdTe及类似材料时，会产生至少达26.1%，甚至更高的电池效率。另外，这并不意味着不能选用硅系类材料，或者CIGS类材料，而是本领域普遍出于对性能的追求更优选。

对于第二粘结层，一般可直接选用EVA，但我们发现，在选用EVA时，通常采用的层压操作会使在粘结剂或其它相邻层在压制过程中产生轻微位移或极微量的形变，进而导致电池片的活化效率产生不可预料的变化，引起输出功率变化的风险。因此，发明人采用改进的方案，选用在室温或高温下具有低粘性的粘结剂来制造第二粘结层，例如SEBS或SEPS，上述两种原料即可满足良好的稳定性，也具有优良的耐老化性。另外更重要的在加热或受压时没有明显的剪切流动，对温度反应不敏感，因此在压制或加热压制时剪切性不会由于压制过程对电池片的活化效率产生影响，将所产生的不利因素降至最小，以至于由于位移或形变产生的危害几乎可以忽略。

对于背板，应选择绝缘性较好的树脂类材料，例如聚氟乙烯膜、聚全氟乙丙烯膜。

对于本申请所涉及的太阳能电池板，可广泛用于多个领域，列举示例包括家庭发电、小型电厂发电、普通灯具、各种通讯/通信设备、新型交通工具，如太阳能汽车、电动车等。由于太阳能电池板改进所带来的智能化功能，使该电池板无论应用于上述所提及或上述未提及的各领域均有良好的表现。

具体实施方式

一种智能型太阳能电池板，至少包括以下结构：玻璃层，第一粘结层，电池片，第二粘结层，背板，且上述各层，或称作各片，或称作各板采用从上至下的方式层叠在一起。形成太阳能电池板。

其中对于玻璃层，一般选透光性较好的材料，例如石英系玻璃，硅酸盐系玻璃，钠钙系玻璃等，且应保证具有良好的透光性，至少在92%以上，优选95%以上，以保证光线的透过率，从而提高光电转化率。

对于第一粘结层，针对现有技术普遍选用EVA的方案，发明人选用可提高短波吸收率的粘结材料，例如由硅酮树脂和/或聚碳酸酯树脂组成第一粘结层的主要成份，并进一步地，在第一粘结层中增加荧光剂成份，用于将短波长区域的光转换为长波长区域的光，例如CaAl₂O₄：Er类和/或BaAl₂O₄：Nd类荧光体材料。至于荧光体材料的用量在第一粘结层中的用量，应控制在1-5wt%之内。

而为了进一步提高光能转换率，可在第一粘结层和电池片之间增设一紫外线吸收层，即含有紫外线吸收剂的聚合物层，对于该层的基体材料，优选苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物、甲基丙烯酸-苯乙烯聚合物中至少一种，对于该聚合物层中所添加的紫外线吸收剂，可选用选用2，4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮，优选2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。对于紫外线吸收剂在该聚合物层的用量，控制在约0.1-0.5wt%的范围。

对于电池片的选择，可选用但不限于硅系、多晶体系、有机聚合物系、纳米晶系等，优选CdTe，或类似材料，或者选用CIGS，或类似材料，或者选用硅系材料。最优选CdTe材料。

对于第二粘结层，可选用EVA，而作为改进方案之一，选用在室温或高温下具有低粘性和低剪切性的材料，即SEBS或SEPS，用于保证材料在压制时减少形变和位移，从而降低对电池片活化效率的影响，对于本文所提及的高温温度，特指限定在约100-130摄氏度的范围。

对于背板的选择，优选为聚氟乙烯膜、聚全氟乙丙烯膜，或者二者的结合。

在使用时，可见光和不可见短波光从透明的玻璃层射入，可见光的吸收如常规技术所记载的方式被吸收。对于不可见短波光，例如紫外线光在经第一粘结层时通过有效的转换变为可吸收光，在选择性进入紫外线吸收层时，更进一步地被该层吸收，可有效将光电的转化率在原基础上提高1-5个百分点。

电池板在制备时，常采用传统的层压设备，在高温或常温条件的真空环境中压制而成。其中室温可以理解为20-50摄氏度的宽泛温度，高温可以理解为约100-130摄氏度的宽泛温度。在选用EVA作为第二粘结层时，虽然所产生的形变和位移几乎可以忽略，但对于精度度高的产品或者微小尺寸的产品而言，几乎可以忽略的形变也会产生不可预料的影响，因此，在对于第二粘结层压制时，选用低剪切力的材料有效防止了在压制过程产生的不利影响。

对于该太阳能电池板，可广泛用于多个领域，包括家庭发电、小型电厂发电、普通灯具、各种通讯/通信设备、新型交通工具，如太阳能汽车、电动车等。

Claims (7)

1.一种智能型太阳能电池板，至少包括以下结构：玻璃层，第一粘结层，电池片，第二粘结层，背板；

其中第一粘结层选用能有效将短波长光转换为长波长光的材料构成；

其中第一粘结层由主要成份和辅助成份组成，

其中硅酮树脂和聚碳酸酯树脂组成第一粘结层的主要成份；

其中第一粘结层的辅助成份为荧光剂，荧光剂选用CaAl₂O₄：Er类和/或BaAl₂O₄：Nd类荧光体材料；

其中荧光体材料在第一粘结层中的用量为1-5wt％；

其中第一粘结层和电池片之间增设利于吸收短波长光的吸收层；

其中利于吸收短波长光的吸收层为含有紫外线吸收剂的聚合物层；

其中聚合物层的基体材料选用苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物；

其中第二粘结层选用室温或高温下具有低粘性的粘结剂；

其中室温指20-50摄氏度的温度范围，高温是指100-130摄氏度的温度范围。

2.根据权利要求1所述的智能型太阳能电池板，所述玻璃层的透光性在92％以上，且具有良好的隔水性。

3.根据权利要求1-2任一项所述的智能型太阳能电池板，所述聚合物层中所添加的紫外线吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮或2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮。

4.根据权利要求3所述的智能型太阳能电池板，所述聚合物层中紫外线吸收剂在聚合物层的用量，控制在0.1-0.5wt％的范围。

5.根据权利要求1-2、4中任一所述的智能型太阳能电池板，其中电池片选用硅系、多晶体系、有机聚合物系、纳米晶系材料。

6.根据权利要求3中所述的智能型太阳能电池板，其中电池片选用硅系、多晶体系、有机聚合物系、纳米晶系材料。

7.一种权利要求1-6中任意一项智能型太阳能电池板的制造方法，包括在常温或高温条件下，将智能型太阳能电池板的各部件使用层压设备压制而形成，室温温度的范围是指20-50摄氏度的范围，高温温度的范围是指100-130摄氏度的范围。