CN108321231A - 一种弧形蓄光式太阳能电池板结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：其从上至下分别为上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板；所述的第一胶膜层嵌在上述上玻璃板凹面的凹槽中，所述的第四胶膜层嵌在上述下玻璃板凸面的凹槽中；所述的上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次铺设层层叠压组装在一起。本发明制造工艺包括：备料、成型、掺杂、开槽、电池片焊接、铺层、叠压、质检。本发明具有效率高、输出功率稳定、厚度薄、重量轻等优点。

Description

一种弧形蓄光式太阳能电池板结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电池板结构，尤其涉及一种弧形蓄光式太阳能电池板结构及其制备方法。属于太阳能光伏技术领域。
背景技术
随着光伏行业的快速发展，其应用领域越来越广泛，市场对光伏组建产品可靠性及转换效率的要求也越来越高。传统的太阳能组件结构一般为钢化玻璃、上EVA层、电池片、下EVA层、PET背板等按顺序铺设层层叠压，并用铝合金边框组装在一起。PET背板为高分子聚合物有机材料，强度有限，经常出现表面的脱层、磨损现象。同时，因其具有一定的透水性，在长期的太阳光、温度、氧气、水分和微生物等的共同作用下，PET背板的降解老化现象非常严重，这严重影响太阳能电池组件的功率、耐候性、绝缘性和使用寿命。
因此，利用钢化玻璃代替PET背板、双钢化玻璃结构的双玻太阳能电池组件新技术，因钢化玻璃具有强度大、不透水、耐候性好、使用寿命长等优点，现已经成为了目前光伏技术领域炙手可热的研究方向和发展趋势。但钢化玻璃背板透光率太高，通过电池片间隙照射到下EVA层和下钢化玻璃背板的光线不能被忧愤有效的利用，对于这个缺陷，现有技术中也提出了较多增加反射层或提高下EVA层反射率的方法来解决。此外，现有的太阳能电池双玻组件多为平面板，随着一天中太阳光入射光线角度的变化，电池片接收到的光强也发生变化，特别是在早晨或傍晚，太阳光入射倾斜角度较大时，太阳能电池输出功率会明显低于中午太阳直射时太阳能电池的输出功率。这是因为传统的太阳能电池用钢化玻璃主要材料为二氧化硅，强度大，硬度高，但非常脆，韧性差，容易碎，造型难度非常大，这是阻碍太阳能电池造型多样化的重要原因。此外，太阳能电池结构本身不具备存储光线的能力，夜晚光强几乎为零时，电池片几乎不能吸收到光线，因此输出功率也几乎为零。这些都导致现有太阳能电池片的使用效率非常低。
因此，如何克服现有技术中玻璃板造型难度大、光线不能存储等缺点，设计出一种效率高、强度大、耐候性好、使用寿命长、成本低的太阳能电池板结构尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对传统双钢化玻璃式太阳能电池造型单一、效率低、输出功率不稳定等缺点提出一种新型的太阳能电池结构——弧形蓄光式太阳能电池及其制备方法。
本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其从上至下分别为上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板；所述的第一胶膜层嵌在上述上玻璃板凹面的凹槽中，所述的第四胶膜层嵌在上述下玻璃板凸面的凹槽中；所述的上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次铺设层层叠压组装在一起。
传统的钢化玻璃硬度大、韧性差，造型单一，而有机玻璃(PMMA)不仅具有普通钢化玻璃强度大、性质稳定、不透水、使用寿命长等优点，还具有重量轻的特点，且同等性能要求下有机玻璃厚度可以做得更薄，这对太阳能电池板的轻量化和成本节省非常有利。同时，在有机玻璃表面设置凹槽能够增加其结构的韧性，利于玻璃板造型的多样化，还能为一部分封装材料提供空间。因此，所述上玻璃板材质选用透光度达92％以上的有机玻璃(PMMA)，其形状为弧形且凹面设置有横纵相间的矩形凹槽。根据一天中太阳从东至西运行平面轨迹及PMMA加工工艺水平，上述上玻璃板弧形半径优选范围为1.8～5m，厚度优选范围为1.5～3mm。根据封装材料粘接强度要求与上玻璃板整体强度要求，上述的上玻璃板凹面横纵凹槽的深度优选范围均为0.3～0.6mm，宽度优选范围均为2～10mm。
所述的下玻璃板选用透光度低于20％的PMMA，其形状为弧形且凸面设置有横纵相间矩形凹槽。根据上、下玻璃板配合关系，上述下玻璃板弧形半径优选范围为1.8～5m，厚度优选范围为1.5～3mm；根据封装材料粘接强度要求与下玻璃板整体强度要求，上述下玻璃板凸面横纵凹槽的深度优选范围均为0.3～0.6mm，宽度优选范围均为2～10mm。
所述的第一胶膜层和第二胶膜层均选用透光度达92％以上的EVA作为封装材料，其具有高粘着力、抗高温、耐湿气等优点。
上述的第一胶膜层为与上玻璃板凹槽相配合的弧形结构，嵌在上玻璃板的凹槽中，上玻璃板的凹槽与第一胶膜层采用过盈配合。上述的第一胶膜层厚度和宽度与上玻璃板凹槽深度和宽度一一对应。由于上述的第一胶膜层的作用，上述的第二胶膜层厚度比传统的太阳能电池板中封装材料的厚度小很多，这有利于太阳能电池板厚度的变薄。
优选的，上述的第二胶膜层厚度范围为0.5～1mm；
所述的第三胶膜层和第四胶膜层选用掺杂蓄光物质的EVA作为封装材料，其透光度低于20％，且能根据外界光强自动存储或反射光线。当光线从所述的电池片4之间的间隙穿过，照射在上述的第三胶膜层和第四胶膜层上，被上述的第三胶膜层和第四胶膜层中掺杂的蓄光物质吸收并存储起来。当外界光线较弱时，存储在上述的第三胶膜层和第四胶膜层中掺杂的蓄光物质中的光线反射在电池片4上。这可以使的太阳能电池板在外界光线较强时，将部分光线存储起来，在外界光线较弱时利用存储起来的光线继续产生电能。这大大提高了太阳能电池的效率，也保证了太阳能电池输出功率的稳定。
上述的第四胶膜层为与下玻璃板凹槽相配合的弧形结构，嵌在下玻璃板的凹槽中，下玻璃板的凹槽与第四胶膜层采用过盈配合。上述的第四胶膜层厚度和宽度与下玻璃板凹槽深度和宽度一一对应。由于上述的第四胶膜层的作用，上述的第三胶膜层厚度也比传统的太阳能电池板中封装材料的厚度小很多，这也有利于太阳能电池板厚度的变薄。
优选的，上述的第三胶膜层厚度范围为0.5～1mm。
优选的，上述第三胶膜层和第四胶膜层中的蓄光物质选用稀土长余辉蓄光材料，其与EVA的配比范围为1:20～1:5。
本发明还提供了上述弧形蓄光式太阳能电池板的制备方法，其步骤如下：
(1)备料：准备弧形上玻璃板、弧形下玻璃板、普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料、电池片；
(2)成型：将普通EVA材料加热至70～90℃，送入成型模，静置冷却1h，得到第一胶膜层和第二胶膜层；
(3)掺杂：将普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料按1:20～1:5的配比范围掺杂在一起，加热至70～90℃并搅拌均匀，送入成型模，静置冷却1h，得到第三胶膜层和第四胶膜层；
(4)开槽：采用激光设备分别在上玻璃板弧形凹面和下玻璃板弧形凸面上开横纵凹槽，凹槽深度范围均为0.3～0.6mm，宽度范围均为2～10mm；
(5)电池片焊接：将检查合格的电池片在弧形工装上用焊带焊接在一起，弧形工装半径范围为1.5～4.5m；
(6)铺层：将上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次层层铺设；
(7)叠压：在高温真空条件下，将上述层层铺设好的结构放置在弧形工装上，采用层压机将其组装在一起；弧形工装半径范围为1.8～5m；
(8)质检：按国家标准或行业标准或企业标准对上述弧形蓄光式太阳能电池板进行质量检查，质检环节穿插在每一个制造工序中。
与现有技术相比，本发明的特点在于：
1、本发明中太阳能电池板为弧形，能够保证在太阳光线照射角度倾斜较大时太阳能电池的输出功率，提高太阳能电池的效率。
2、本发明中上玻璃板和下玻璃板选用有机玻璃，具有传统钢化玻璃优点的同时，重量轻，厚度薄，更利于太阳能电池板的轻量化，节省成本。
3、本发明中上玻璃板和下玻璃板设置横纵凹槽，不仅增加了玻璃板结构的韧性，更利于玻璃板的造型多样化，还能为一部分封装材料(第一胶膜层和第四胶膜层)提供空间，进而减小整个太阳能电池板的厚度。
4、本发明中第三胶膜层和第四胶膜层选用掺杂蓄光物质的封装材料，在满足基本封装要求的同时，能够将通过电池片间隙照射到第三胶膜层和第四胶膜层上的光线存储起来，并在外界光线较弱时将光线反射到电池片上，提高太阳能电池的效率，保证其输出功率的稳定性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，其中1为上玻璃板、2为第一胶膜层、3为第二胶膜层、4为电池片、5为第三胶膜层、6为第四胶膜层、7为下玻璃板。
图2为本发明各组件组装关系示意图。
图3为本发明上玻璃板背光面凹槽结构尺寸示意图。
图4为本发明下玻璃板朝光面凹槽结构尺寸示意图。
图5为本发明第一胶膜层结构尺寸示意图。
图6为本发明第四胶膜层结构尺寸示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1—2所示，本发明涉及一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，所采取的技术方案为：其结构从上至下分别为上玻璃板1、第一胶膜层2、第二胶膜层3、电池片4、第三胶膜层5、第四胶膜层6、下玻璃板7，如图1所示。所述的上玻璃板1，选用透光度好的弧形、凹面带凹槽的有机玻璃，用于保护电池片4的同时将尽可能多的光线透射到电池片4上。所述的第一胶膜层2和第二胶膜层3，均选用透光度好的封装材料，用于粘结固定电池片4和上玻璃板1，保护电池片4并将尽可能多的光线投射到电池片4上。所述的电池片4由经过分选的若干颜色一致、效率相同的电池片通过焊带焊接在一起，各个电池片之间存在一定的间距，光线会通过这些间距照射到下面的第三胶膜层5和第四胶膜层6。所述的第三胶膜层5和第四胶膜层6选用掺杂蓄光物质的封装材料，用于粘结固定电池片4和下玻璃板7，保护电池片4，将通过电池片间距照射到第三胶膜层5和第四胶膜层6的光线存储起来，并在外界光线较弱时将存储的光线反射到电池片4上。所述的下玻璃板7选用凸面带凹槽的弧形有机玻璃，用于保护电池片4。所述的第一胶膜层2制成与上玻璃板1凹槽相配合的弧形结构，嵌在上玻璃板1的凹槽中，上玻璃板1的凹槽与第一胶膜层3采用过盈配合。所述的第四胶膜层6制成与下玻璃板7凹槽相配合的弧形结构，嵌在下玻璃板7的凹槽中，下玻璃板7的凹槽与第四胶膜层6采用过盈配合。所述的上玻璃板1、第一胶膜层2、第二胶膜层3、电池片4、第三胶膜层5、第四胶膜层6、下玻璃板7按从上而下的顺序依次铺设层层叠压组装在一起，如图2所示。
所述的上玻璃板1为弧形的有机玻璃，其弧形半径为3m，厚度为2mm；所述的第二胶膜层3为弧形的封装材料，其厚度为0.5mm；所述的第三胶膜层5为弧形的掺杂蓄光物质的封装材料，其厚度为0.5mm；所述的下玻璃板7也为弧形的有机玻璃，其弧形半径为3m，厚度为2mm。
所述的上玻璃板1的凹面，即背光面，设置有横纵交错的矩形凹槽，如图3所示。上述横纵凹槽深度a＝0.4mm，横凹槽宽度b＝4mm，纵凹槽宽度c＝4mm。所述的第一胶膜层2的厚度和宽度与上玻璃板1背光面横纵凹槽的宽度和深度一一对应，如图5所示。
所述的下玻璃板7的凸面，即朝光面，也设置有横纵交错的矩形凹槽，如图4所示。上述的横纵凹槽深度f＝0.4mm横凹槽宽度g＝4mm，纵凹槽宽度h＝4mm。所述的第四胶膜层6的厚度和宽度与下玻璃板7朝光面横纵凹槽的宽度和深度一一对应，如图6所示。
所述的第三胶膜层5和第四胶膜层6中蓄光物质选用稀土长余辉蓄光材料，其与EVA的配比范围为1:20～1:5。
实施例一、
(1)备料：准备弧形上玻璃板、弧形下玻璃板、普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料、电池片；
(2)成型：将普通EVA材料加热至70℃，送入成型模，静置冷却1h，得到第一胶膜层和第二胶膜层；
(3)掺杂：将普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料按1:20的配比范围掺杂在一起，加热至70℃并搅拌均匀，送入成型模，静置冷却1h，得到第三胶膜层和第四胶膜层；
(4)开槽：采用激光设备分别在上玻璃板弧形凹面和下玻璃板弧形凸面上开横纵凹槽，凹槽深度均为0.3mm，宽度均为2mm；
(5)电池片焊接：将检查合格的电池片在弧形工装上用焊带焊接在一起，弧形工装半径范围为1.5m；
(6)铺层：将上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次层层铺设；
(7)叠压：在高温真空条件下，将上述层层铺设好的结构放置在弧形工装上，采用层压机将其组装在一起；弧形工装半径范围为1.8m；
(8)质检：按国家标准或行业标准或企业标准对上述弧形蓄光式太阳能电池板进行质量检查，质检环节穿插在每一个制造工序中。
实施例二、
(1)备料：准备弧形上玻璃板、弧形下玻璃板、普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料、电池片；
(2)成型：将普通EVA材料加热至80℃，送入成型模，静置冷却1.5h，得到第一胶膜层和第二胶膜层；
(3)掺杂：将普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料按1:10的配比范围掺杂在一起，加热至80℃并搅拌均匀，送入成型模，静置冷却1.5h，得到第三胶膜层和第四胶膜层；
(4)开槽：采用激光设备分别在上玻璃板弧形凹面和下玻璃板弧形凸面上开横纵凹槽，凹槽深度均为0.4mm，宽度均为6mm；
(5)电池片焊接：将检查合格的电池片在弧形工装上用焊带焊接在一起，弧形工装半径范围为3m；
(6)铺层：将上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次层层铺设；
(7)叠压：在高温真空条件下，将上述层层铺设好的结构放置在弧形工装上，采用层压机将其组装在一起；弧形工装半径范围为2.8m；
(8)质检：按国家标准或行业标准或企业标准对上述弧形蓄光式太阳能电池板进行质量检查，质检环节穿插在每一个制造工序中。
实施例三、
(1)备料：准备弧形上玻璃板、弧形下玻璃板、普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料、电池片；
(2)成型：将普通EVA材料加热至90℃，送入成型模，静置冷却2h，得到第一胶膜层和第二胶膜层；
(3)掺杂：将普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料按1:5的配比范围掺杂在一起，加热至90℃并搅拌均匀，送入成型模，静置冷却2h，得到第三胶膜层和第四胶膜层；
(4)开槽：采用激光设备分别在上玻璃板弧形凹面和下玻璃板弧形凸面上开横纵凹槽，凹槽深度范围均为0.6mm，宽度范围均为10mm；
(5)电池片焊接：将检查合格的电池片在弧形工装上用焊带焊接在一起，弧形工装半径范围为4.5m；
(6)铺层：将上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次层层铺设；
(7)叠压：在高温真空条件下，将上述层层铺设好的结构放置在弧形工装上，采用层压机将其组装在一起；弧形工装半径范围为5m；
(8)质检：按国家标准或行业标准或企业标准对上述弧形蓄光式太阳能电池板进行质量检查，质检环节穿插在每一个制造工序中。
除上述实施例外，本发明还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：其从上至下分别为上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板；所述的第一胶膜层嵌在上述上玻璃板凹面的凹槽中，所述的第四胶膜层嵌在上述下玻璃板凸面的凹槽中；所述的上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次铺设层层叠压组装在一起。
2.根据权利要求1所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：所述的上玻璃板为透光度好的弧形、凹面带横纵矩形凹槽的有机玻璃，其半径范围为1.8～5m，厚度范围为1.5～3mm；所述的下玻璃板选用凸面带横纵矩形凹槽的弧形有机玻璃，其半径范围为1.8～5m，厚度范围为1.5～3mm。
3.根据权利要求1所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：所述的第一胶膜层和第二胶膜层均选用透光度好的封装材料，其厚度范围为0.5～1mm；所述的第三胶膜层和第四胶膜层选用掺杂蓄光物质的封装材料，其厚度范围为0.5～1mm。
4.根据权利要求1所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：所述的第一胶膜层为与上玻璃板凹槽相配合的弧形结构，嵌在上玻璃板的凹槽中，上玻璃板的凹槽与第一胶膜层采用过盈配合。
5.根据权利要求1所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：所述的第四胶膜层为与下玻璃板凹槽相配合的弧形结构，嵌在下玻璃板的凹槽中，下玻璃板的凹槽与第四胶膜层采用过盈配合。
6.根据权利要求2所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于:所述上玻璃板横的凹槽宽度范围为2～10mm，纵凹槽宽度范围为2～10mm，横纵凹槽深度范围为0.3～0.6mm。
7.根据权利要求2所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于:所述下玻璃板的横凹槽宽度范围为2～10mm，纵凹槽宽度范围为2～10mm，横纵凹槽深度范围为0.3～0.6mm。
8.根据权利要求3所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：所述的第一胶膜层厚度和宽度与上玻璃板凹槽深度和宽度一一对应；所述的第四胶膜层厚度和宽度与下玻璃板凹槽深度和宽度一一对应。
9.根据权利要求3所述的一种弧形蓄光式太阳能电池板结构，其特征在于：所述第三胶膜层和第四胶膜层的蓄光物质材质为稀土长余辉蓄光材料，其与EVA的配比范围为1:20～1:5。
10.一种如权利要求1所述的弧形蓄光式太阳能电池板结构的制备方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
(1)备料：准备弧形上玻璃板、弧形下玻璃板、普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料、电池片；
(2)成型：将普通EVA材料加热至70～90℃，送入成型模，静置冷却1-2h，得到第一胶膜层和第二胶膜层；
(3)掺杂：将普通EVA材料、稀土长余辉蓄光材料按1:20～1:5的配比范围掺杂在一起，加热至70～90℃并搅拌均匀，送入成型模，静置冷却1-2h，得到第三胶膜层和第四胶膜层；
(4)开槽：采用激光设备分别在上玻璃板弧形凹面和下玻璃板弧形凸面上开横纵凹槽，凹槽深度范围均为0.3～0.6mm，宽度范围均为2～10mm；
(5)电池片焊接：将检查合格的电池片在弧形工装上用焊带焊接在一起，弧形工装半径范围为1.5～4.5m；
(6)铺层：将上玻璃板、第一胶膜层、第二胶膜层、电池片、第三胶膜层、第四胶膜层、下玻璃板按从上而下的顺序依次层层铺设；
(7)叠压：在高温真空条件下，将上述层层铺设好的结构放置在弧形工装上，采用层压机将其组装在一起；弧形工装半径范围为1.8～5m；
(8)质检：按国家标准或行业标准或企业标准对上述弧形蓄光式太阳能电池板进行质量检查，质检环节穿插在每一个制造工序中。
CN201810277121.9A 2018-03-20 2018-03-31 一种弧形蓄光式太阳能电池板结构及其制备方法 Active CN108321231B (zh)

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