CN108400185B - 一种散热型太阳能电池组件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种散热型太阳能电池组件及其制造方法，其包括：在金属基板的上表面形成多个凸起，然后在每个所述凸起中形成多个呈阵列排布的散热孔，在相邻凸起之间的间隙中填充导热绝缘树脂，并进行热压合处理，以在所述金属基板中形成第一导热绝缘树脂层，然后在所述金属基板的表面依次铺设第二导热绝缘树脂层、太阳能电池片层、第一EVA胶层以及玻璃盖板，其中每个所述凸起支撑一个太阳能电池片，所述凸起与所述太阳能电池片一一对应，然后进行层压处理，以形成所述散热型太阳能电池组件。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，特别是涉及一种散热型太阳能电池组件及其制造方法。
背景技术
现有的太阳能电池组件通常包括钢化玻璃、胶层、电池片层、胶层以及背板。其中钢化玻璃其作用为保护发电主体(电池片)，透光率一般为91％以上；胶层用来粘结固定钢化玻璃和发电主体(如电池片)，胶层材质的优劣直接影响到组件的寿命，暴露在空气中的胶层易老化发黄，从而影响组件的透光率，从而影响组件的发电质量除了胶层本身的质量外，组件厂家的层压工艺影响也是非常大的；发电主体主要作用就是发电，发电主体市场上主流的是晶体硅太阳电池片；背板具有密封、绝缘、防水等性能。光伏电池组件的温度升高将严重影响电池片的光电转换效率，导致电池片的效率大幅度下降，所以太阳能电池组件散热性能的优劣将影响太阳能电池片的转换效率和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种散热型太阳能电池组件及其制造方法。
为实现上述目的，本发明提出的一种散热型太阳能电池组件的制造方法，包括以下步骤：1)在金属基板的上表面形成多个凸起，每个所述凸起包括底表面以及与所述底表面对应设置的顶表面，所述底表面与所述顶表面均为正方形，所述底表面的边长大于所述顶表面的边长，所述凸起还包括四个倾斜的侧表面，任意相邻凸起之间的相邻底表面共用一条边，并通过激光刻蚀工艺在所述侧表面形成多个凹坑，然后在每个所述凸起中形成多个呈阵列排布的散热孔，每个所述散热孔沿所述金属基板的厚度方向贯穿所述金属基板的下表面且不贯穿所述凸起的顶表面；2)将步骤1得到的金属基板放置于模具中，在相邻凸起之间的间隙中填充导热绝缘树脂，并进行热压合处理，以在所述金属基板中形成第一导热绝缘树脂层，将所述金属基板从模具中取出，然后去除每个所述凸起的顶表面的导热绝缘树脂层以裸露所述顶表面；3)然后在所述金属基板的表面依次铺设第二导热绝缘树脂层、太阳能电池片层、第一EVA胶层以及玻璃盖板，其中每个所述凸起支撑一个太阳能电池片，所述凸起与所述太阳能电池片一一对应，然后进行层压处理，以形成所述散热型太阳能电池组件。
作为优选，所述步骤1)中，通过冲压、切割或刻蚀的方式形成所述凸起，所述顶表面的边长与所述底表面的边长之比为0.5-0.8，所述侧表面的形状为等腰梯形，所述散热孔的直径为5-10毫米。
作为优选，多个所述凸起呈阵列分布，每个所述凸起中形成3×3阵列排布的散热孔，每个所述凸起的顶表面与相应的散热孔的顶面之间的厚度为100-200微米。
作为优选，所述步骤2)中热压合处理的具体工艺为：以8-12℃/min升温至100-110℃，同时以压力增加速率为每分钟增加4-6Kg/cm2的条件将压力增至40-50Kg/cm2，保持10-20分钟，接着以5-10℃/min升温至140-160℃，同时以压力降低速率为每分钟降低3-4Kg/cm2的条件将压力降至15-25Kg/cm2，保持20-30分钟，接着以10-20℃/min降温至室温，保持压力不变的条件下压合5-10分钟，然后停止压合，并将所述金属基板从模具中取出。
作为优选，每个所述凸起的所述顶表面的中心点与相应太阳能电池片的中心点对准设置。
作为优选，每个所述凸起的所述顶表面的边长与相应太阳能电池片的边长的比值为0.7-1。
作为优选，所述层压处理的具体工艺为：将层叠好的太阳能电池组件放置于层压机的下腔体，保持所述下腔体的压强为0.001MPa-0.005MPa，上腔体的压强为0.02-0.05Mpa，以20-30℃/min升温至85-95℃，并保持1-3分钟，接着上腔体的压强下降到0.006-0.015Mpa，并以20-30℃/min升温至110-115℃，保持2-4分钟，接着将上腔体的压强增加至0.06-0.09MPa,并以20-30℃/min升温至140-150℃，并保持8-15分钟。
作为优选，所述第一导热绝缘树脂层和所述第二导热绝缘树脂层的材料包括如下组分：EVA 100份；氧化硅纳米颗粒3-8份；氮化硅纳米颗粒3-8份；碳纤维1-4份。
作为优选，所述第二导热绝缘树脂层的厚度为100-200微米。
本发明还提供了一种散热型太阳能电池组件，所述散热型太阳能电池组件为采用上述方法制备形成的。
本发明的散热型太阳能电池组件中，在金属板上形成多个凸起，并利用凸起承载太阳能电池片，且凸起与太阳能电池片一一对应，通过优化凸起的顶表面的边长与相应底表面的边长的比值，且优化凸起的所述顶表面的面积与相应太阳能电池片的面积的比值，且使得每个所述凸起的所述顶表面的中心点与相应太阳能电池片的中心点对准设置，有效提高了相应高导热光伏电池组件的稳定性和散热性能。同时通过优化第一导热绝缘树脂层以及第二导热绝缘树脂层的具体组分，同时优化第二导热绝缘树脂层的厚度，进而使得层压处理后每个凸起的顶表面与相应太阳能电池片之间的导热绝缘树脂层的厚度较薄，可以确保太阳能电池片在发电过程中产生的热量可以快速通过超薄的EVA胶层传递至金属板上的凸起结构，可以快速散热，且有效避免太阳能电池片破碎，同时凸起的侧表面设置有多个凹坑，可以提高金属基板与第一导热绝缘树脂层之间粘结性能，同时增加了金属基板与第一导热绝缘树脂层之间接触面积，进而有利于热传导。同时在金属基板中每一凸起中设置多个呈阵列排布的散热孔，通过优化散热孔的孔径和每个所述凸起的顶表面与相应散热孔的顶面之间的厚度，进一步提高太阳能电池组件的散热性能。此外，本发明的制备方法与现有技术相比还具有如下有益效果：通过优化热压合处理工艺和层压处理的具体工艺，有效提高了组件各层之间的密封性能以粘结稳固性能，且有利于确保每个凸起的顶表面与相应太阳能电池片之间具有较薄的导热绝缘树脂层，本发明的制备方法简单，易于工业生产。
附图说明
图1为本发明的散热型太阳能电池组件的结构示意图。
图2为本发明的金属基板的俯视结构图。
图3为本发明的金属基板沿图2中A-B方向的截面示意图。
图4为本发明的金属基板的仰视结构图。
具体实施方式
本发明提出的一种散热型太阳能电池组件的制造方法，包括以下步骤：
1)在金属基板的上表面形成多个凸起，每个所述凸起包括底表面以及与所述底表面对应设置的顶表面，所述底表面与所述顶表面均为正方形，所述底表面的边长大于所述顶表面的边长，所述凸起还包括四个倾斜的侧表面，任意相邻凸起之间的相邻底表面共用一条边，并通过激光刻蚀工艺在所述侧表面形成多个凹坑，然后在每个所述凸起中形成多个呈阵列排布的散热孔，每个所述散热孔沿所述金属基板的厚度方向贯穿所述金属基板的下表面且不贯穿所述凸起的顶表面，通过冲压、切割或刻蚀的方式形成所述凸起，所述顶表面的边长与所述底表面的边长之比为0.5-0.8，所述侧表面的形状为等腰梯形，所述散热孔的直径为5-10毫米，多个所述凸起呈阵列分布，每个所述凸起中形成3×3阵列排布的散热孔，每个所述凸起的顶表面与相应的散热孔的顶面之间的厚度为100-200微米；
2)将步骤1得到的金属基板放置于模具中，在相邻凸起之间的间隙中填充导热绝缘树脂，并进行热压合处理，热压合处理的具体工艺为：以8-12℃/min升温至100-110℃，同时以压力增加速率为每分钟增加4-6Kg/cm2的条件将压力增至40-50Kg/cm2，保持10-20分钟，接着以5-10℃/min升温至140-160℃，同时以压力降低速率为每分钟降低3-4Kg/cm2的条件将压力降至15-25Kg/cm2，保持20-30分钟，接着以10-20℃/min降温至室温，保持压力不变的条件下压合5-10分钟，然后停止压合，以在所述金属基板中形成第一导热绝缘树脂层，将所述金属基板从模具中取出，然后去除每个所述凸起的顶表面的导热绝缘树脂层以裸露所述顶表面；
3)然后在所述金属基板的表面依次铺设第二导热绝缘树脂层、太阳能电池片层、第一EVA胶层以及玻璃盖板，其中每个所述凸起支撑一个太阳能电池片，所述凸起与所述太阳能电池片一一对应，然后进行层压处理，以形成所述散热型太阳能电池组件，其中，每个所述凸起的所述顶表面的中心点与相应太阳能电池片的中心点对准设置，每个所述凸起的所述顶表面的边长与相应太阳能电池片的边长的比值为0.7-1。所述层压处理的具体工艺为：将层叠好的太阳能电池组件放置于层压机的下腔体，保持所述下腔体的压强为0.001MPa-0.005MPa，上腔体的压强为0.02-0.05Mpa，以20-30℃/min升温至85-95℃，并保持1-3分钟，接着上腔体的压强下降到0.006-0.015Mpa，并以20-30℃/min升温至110-115℃，保持2-4分钟，接着将上腔体的压强增加至0.06-0.09MPa,并以20-30℃/min升温至140-150℃，并保持8-15分钟。所述第一导热绝缘树脂层和所述第二导热绝缘树脂层的材料包括如下组分：EVA 100份；氧化硅纳米颗粒3-8份；氮化硅纳米颗粒3-8份；碳纤维1-4份，所述第二导热绝缘树脂层的厚度为100-200微米。
本发明还提供了一种散热型太阳能电池组件，所述散热型太阳能电池组件为采用上述方法制备形成的。如图1-4所示，所述散热型太阳能电池组件包括金属基板1、第一导热绝缘树脂层4、第二导热绝缘树脂层5、太阳能电池片6、第一EVA胶层7以及玻璃盖板8，其中，所述金属板1上形成有多个凸起2，每个凸起包括底表面21、顶表面22以及连接所述底表面21和顶表面22的四个倾斜的侧表面23，所述侧表面23上形成有多个凹坑24，在每个所述凸起2中形成多个呈阵列排布的散热孔3，每个所述散热孔3沿所述金属基板1的厚度方向贯穿所述金属基板1的下表面且不贯穿所述凸起2的顶表面22，所述第一导热绝缘树脂层4位于所述金属基板1的相邻凸起2的间隙中。
实施例1：
一种散热型太阳能电池组件的制造方法，包括以下步骤：
1)在金属基板的上表面形成多个凸起，每个所述凸起包括底表面以及与所述底表面对应设置的顶表面，所述底表面与所述顶表面均为正方形，所述底表面的边长大于所述顶表面的边长，所述凸起还包括四个倾斜的侧表面，任意相邻凸起之间的相邻底表面共用一条边，并通过激光刻蚀工艺在所述侧表面形成多个凹坑，然后在每个所述凸起中形成多个呈阵列排布的散热孔，每个所述散热孔沿所述金属基板的厚度方向贯穿所述金属基板的下表面且不贯穿所述凸起的顶表面，通过切割的方式形成所述凸起，所述顶表面的边长与所述底表面的边长之比为0.5，所述侧表面的形状为等腰梯形，所述散热孔的直径为8毫米，多个所述凸起呈阵列分布，每个所述凸起中形成3×3阵列排布的散热孔，每个所述凸起的顶表面与相应的散热孔的顶面之间的厚度为150微米；
2)将步骤1得到的金属基板放置于模具中，在相邻凸起之间的间隙中填充导热绝缘树脂，并进行热压合处理，热压合处理的具体工艺为：以10℃/min升温至100℃，同时以压力增加速率为每分钟增加5Kg/cm2的条件将压力增至45Kg/cm2，保持15分钟，接着以10℃/min升温至150℃，同时以压力降低速率为每分钟降低4Kg/cm2的条件将压力降至20Kg/cm2，保持25分钟，接着以15℃/min降温至室温，保持压力不变的条件下压合7分钟，然后停止压合，以在所述金属基板中形成第一导热绝缘树脂层，将所述金属基板从模具中取出，然后去除每个所述凸起的顶表面的导热绝缘树脂层以裸露所述顶表面；
3)然后在所述金属基板的表面依次铺设第二导热绝缘树脂层、太阳能电池片层、第一EVA胶层以及玻璃盖板，其中每个所述凸起支撑一个太阳能电池片，所述凸起与所述太阳能电池片一一对应，然后进行层压处理，以形成所述散热型太阳能电池组件，其中，每个所述凸起的所述顶表面的中心点与相应太阳能电池片的中心点对准设置，每个所述凸起的所述顶表面的边长与相应太阳能电池片的边长的比值为0.8。所述层压处理的具体工艺为：将层叠好的太阳能电池组件放置于层压机的下腔体，保持所述下腔体的压强为0.004MPa，上腔体的压强为0.03Mpa，以25℃/min升温至90℃，并保持3分钟，接着上腔体的压强下降到0.015Mpa，并以25℃/min升温至115℃，保持3分钟，接着将上腔体的压强增加至0.09MPa,并以25℃/min升温至140℃，并保持15分钟。所述第一导热绝缘树脂层和所述第二导热绝缘树脂层的材料包括如下组分：EVA 100份；氧化硅纳米颗粒6份；氮化硅纳米颗粒4份；碳纤维2份，所述第二导热绝缘树脂层的厚度为150微米。
实施例2：
一种散热型太阳能电池组件的制造方法，包括以下步骤：
1)在金属基板的上表面形成多个凸起，每个所述凸起包括底表面以及与所述底表面对应设置的顶表面，所述底表面与所述顶表面均为正方形，所述底表面的边长大于所述顶表面的边长，所述凸起还包括四个倾斜的侧表面，任意相邻凸起之间的相邻底表面共用一条边，并通过激光刻蚀工艺在所述侧表面形成多个凹坑，然后在每个所述凸起中形成多个呈阵列排布的散热孔，每个所述散热孔沿所述金属基板的厚度方向贯穿所述金属基板的下表面且不贯穿所述凸起的顶表面，通过冲压、切割或刻蚀的方式形成所述凸起，所述顶表面的边长与所述底表面的边长之比为0.8，所述侧表面的形状为等腰梯形，所述散热孔的直径为5毫米，多个所述凸起呈阵列分布，每个所述凸起中形成3×3阵列排布的散热孔，每个所述凸起的顶表面与相应的散热孔的顶面之间的厚度为100微米；
2)将步骤1得到的金属基板放置于模具中，在相邻凸起之间的间隙中填充导热绝缘树脂，并进行热压合处理，热压合处理的具体工艺为：以8℃/min升温至105℃，同时以压力增加速率为每分钟增加6Kg/cm2的条件将压力增至45Kg/cm2，保持10分钟，接着以10℃/min升温至155℃，同时以压力降低速率为每分钟降低3Kg/cm2的条件将压力降至15Kg/cm2，保持20分钟，接着以20℃/min降温至室温，保持压力不变的条件下压合10分钟，然后停止压合，以在所述金属基板中形成第一导热绝缘树脂层，将所述金属基板从模具中取出，然后去除每个所述凸起的顶表面的导热绝缘树脂层以裸露所述顶表面；
3)然后在所述金属基板的表面依次铺设第二导热绝缘树脂层、太阳能电池片层、第一EVA胶层以及玻璃盖板，其中每个所述凸起支撑一个太阳能电池片，所述凸起与所述太阳能电池片一一对应，然后进行层压处理，以形成所述散热型太阳能电池组件，其中，每个所述凸起的所述顶表面的中心点与相应太阳能电池片的中心点对准设置，每个所述凸起的所述顶表面的边长与相应太阳能电池片的边长的比值为1。所述层压处理的具体工艺为：将层叠好的太阳能电池组件放置于层压机的下腔体，保持所述下腔体的压强为0.001MPa，上腔体的压强为0.02Mpa，以20℃/min升温至85℃，并保持3分钟，接着上腔体的压强下降到0.006Mpa，并以20℃/min升温至110℃，保持4分钟，接着将上腔体的压强增加至0.06MPa,并以30℃/min升温至150℃，并保持8分钟。所述第一导热绝缘树脂层和所述第二导热绝缘树脂层的材料包括如下组分：EVA 100份；氧化硅纳米颗粒8份；氮化硅纳米颗粒3份；碳纤维1份，所述第二导热绝缘树脂层的厚度为100微米。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种散热型太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）在金属基板的上表面形成多个凸起，每个所述凸起包括底表面以及与所述底表面对应设置的顶表面，所述底表面与所述顶表面均为正方形，所述底表面的边长大于所述顶表面的边长，所述凸起还包括四个倾斜的侧表面，任意相邻凸起之间的相邻底表面共用一条边，并通过激光刻蚀工艺在所述侧表面形成多个凹坑，然后在每个所述凸起中形成多个呈阵列排布的散热孔，每个所述散热孔沿所述金属基板的厚度方向贯穿所述金属基板的下表面且不贯穿所述凸起的顶表面；
2）将步骤1得到的金属基板放置于模具中，在相邻凸起之间的间隙中填充导热绝缘树脂，并进行热压合处理，以在所述金属基板中形成第一导热绝缘树脂层，将所述金属基板从模具中取出，然后去除每个所述凸起的顶表面的导热绝缘树脂层以裸露所述顶表面；
3）然后在所述金属基板的表面依次铺设第二导热绝缘树脂层、太阳能电池片层、第一EVA胶层以及玻璃盖板，其中每个所述凸起支撑一个太阳能电池片，所述凸起与所述太阳能电池片一一对应，然后进行层压处理，以形成所述散热型太阳能电池组件；
其中，所述步骤1）中，通过冲压、切割或刻蚀的方式形成所述凸起，所述顶表面的边长与所述底表面的边长之比为0.5-0.8，所述侧表面的形状为等腰梯形，所述散热孔的直径为5-10毫米，每个所述凸起的所述顶表面的中心点与相应太阳能电池片的中心点对准设置，每个所述凸起的所述顶表面的边长与相应太阳能电池片的边长的比值为0.7-1；
其中，所述步骤2）中热压合处理的具体工艺为：以8-12℃/min升温至100-110℃，同时以压力增加速率为每分钟增加4-6Kg/cm2的条件将压力增至40-50Kg/cm2，保持10-20分钟，接着以5-10℃/min升温至140-160℃，同时以压力降低速率为每分钟降低3-4Kg/cm2的条件将压力降至15-25Kg/cm2，保持20-30分钟，接着以10-20℃/min降温至室温，保持压力不变的条件下压合5-10分钟，然后停止压合，并将所述金属基板从模具中取出。
2.根据权利要求1所述的散热型太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：多个所述凸起呈阵列分布，每个所述凸起中形成3×3阵列排布的散热孔，每个所述凸起的顶表面与相应的散热孔的顶面之间的厚度为100-200微米。
3.根据权利要求1所述的散热型太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：所述层压处理的具体工艺为：将层叠好的太阳能电池组件放置于层压机的下腔体，保持所述下腔体的压强为0.001MPa-0.005MPa，上腔体的压强为0.02-0.05Mpa，以20-30℃/min升温至85-95℃，并保持1-3分钟，接着上腔体的压强下降到0.006-0.015Mpa，并以20-30℃/min升温至110-115℃，保持2-4分钟，接着将上腔体的压强增加至0.06-0.09MPa, 并以20-30℃/min升温至140-150℃，并保持8-15分钟。
4.根据权利要求1所述的散热型太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：所述第一导热绝缘树脂层和所述第二导热绝缘树脂层的材料包括如下组分：EVA 100份；氧化硅纳米颗粒3-8份；氮化硅纳米颗粒3-8份；碳纤维1-4份。
5.根据权利要求1所述的散热型太阳能电池组件的制造方法，其特征在于：所述第二导热绝缘树脂层的厚度为100-200微米。
6.一种散热型太阳能电池组件，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的方法制备形成的。
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