CN108630775A - 一种涂料封装的薄膜太阳能电池及其成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种涂料封装的薄膜太阳能电池，包括薄膜太阳能电池层，所述薄膜太阳能电池自上而下依次为涂料封装层、散光层、薄膜太阳能电池层、散光层和涂料封装层。本发明具有工艺简单、成本低、产品性能好的优点。

Description

一种涂料封装的薄膜太阳能电池及其成型方法
技术领域
本发明属于薄膜太阳能电池领域，具体涉及一种涂料封装的薄膜太阳能电池及其成型方法。
背景技术
薄膜太阳能电池作为新一代太阳能电池，其应用越来越广。而太阳能电池的工作环境一般在室外，因此需要对电池进行封装处理。传统的封装技术是采用真空层压工艺，将胶层(EVA)和保护材料(玻璃或透明聚合物)封装在太阳能电池的表面。虽然此工艺已十分成熟，但EVA本身较差的耐候性和抗老化性限制了太阳能电池的使用寿命，并且此工艺只能生产平板式组件，生产效率也不高。
如中国专利公开号CN101626039A公开了一种耐湿热紫外光老化太阳能电池封装用EVA胶膜，由以下质量份数的原料组成：乙烯醋酸乙烯的共聚物100份，交联固化剂0.8-1.4份，交联固化促进剂0.05-0.15份，增粘剂0.2-0.6份，抗氧剂0.1-0.5份，紫外光稳定剂0.05-0.25份，紫外光吸收剂0.1-0.3份。所述交联固化剂为叔丁基过氧化2－乙基己基碳酸酯；交联固化促进剂为三烯丙基异氰脲酸酯；所述增粘剂为r-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；所述抗氧剂为二(2,4-二枯基苯基)季戊四醇二亚磷酸酯，二硬酯基季戊四醇二亚磷酸酯，三(壬基苯基)亚磷酸酯和三(2,4－二叔丁基苯基)亚磷酸酯中的一种或二种；所述紫外光吸收剂为气相二氧化硅。该发明采用改进配方的方式来提高EVA的老化性能。不足之处是配方的选择过于复杂，成分之间相容性差，成本高。
又如中国专利公告号CN203883022U公开了一种柔性晶硅太阳能电池组件。该组件由上至下依次由透明面膜层I、晶硅电池层、透明面膜层II和背膜层组成；所述透明面膜层I和透明面膜层II均为乙烯-四氟乙烯共聚物层，所述背膜层为聚偏二氟乙烯层。不足之处是实际使用中因为乙烯-四氟乙烯共聚物膜不具有热封性能，必须借助于胶实现封装的目的。
此外，在太阳能电池中引入陷光结构是提高电池效率的有效手段之一，其原理是通过反射、折射和散射来增加光在太阳能电池中的光程，从而增加光的吸收。目前，硅基太阳能电池的制备中，常采用制绒或沉积减反射膜技术来引入陷光结构，但是这些方法都存在着明显的缺陷，如技术要求较高、过程复杂、成本和环保等问题。因此，陷光结构的研究仍然十分重要。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种工艺简单、成本低、产品性能好的涂料封装的薄膜太阳能电池及其成型方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种涂料封装的薄膜太阳能电池，包括薄膜太阳能电池层，所述薄膜太阳能电池自上而下依次为涂料封装层、散光层、薄膜太阳能电池层、散光层和涂料封装层。
作为本发明的优选实施方式，所述涂料封装层优选为乙烯和四氟乙烯共聚物层。
作为本发明的优选实施方式，所述散光层优选由基体材料和散光粒子组成，所述的基体材料与散光粒子的质量比优选为9～99:1。
作为本发明的优选实施方式，所述基体材料优选为乙烯和四氟乙烯共聚物(ETFE)。
作为本发明的优选实施方式，所述散光粒子优选为聚四氟乙烯(PTFE)或全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)。
作为本发明的优选实施方式，所述的薄膜太阳能电池层优选为硅基薄膜太阳能电池层。
作为本发明的优选实施方式，所述的涂料封装层厚度优选为50～100微米。
作为本发明的优选实施方式，所述的散光层厚度优选为10～30微米。
本发明还提供上述涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，包括以下步骤：
(1)采用静电喷涂工艺将乙烯和四氟乙烯共聚物与含氟聚合物的混合粉末喷涂在薄膜太阳能电池上，然后在250～300℃下塑化，得到表面带有散光层的太阳能电池；
(2)采用静电喷涂工艺将乙烯和四氟乙烯共聚物粉末喷涂在步骤(1)得到的表面带有散光层的太阳能电池上，然后经250～300℃下烘烤后冷却得到涂料封装的薄膜太阳能电池。
作为本发明的优选实施方式，步骤(1)中所述的含氟聚合物优选为聚四氟乙烯或全氟乙烯丙烯共聚物。
本发明中使用的乙烯和四氟乙烯共聚物与含氟聚合物的混合粉末可以ETFE乳液和含氟聚合物乳液为原料，采用本领域常规的乳液共凝聚得到。
乙烯和四氟乙烯共聚物(ETFE)是一类热塑性树脂，是氟塑料中最强韧的一种，在保持了聚四氟乙烯(PTFE)良好的耐热性能、耐化学药品性能和电绝缘性能的同时，它的耐辐射、力学性能、光学性能和粘接性能有很大程度的改善。因此，ETFE兼具了胶层和保护层的性能要求。
静电喷涂工艺是利用高压静电使聚合物粉末能够快速均匀地吸附到工件表面，具有生产效率高、污染少、成本低等优点，并且对工件的外形和尺寸要求并不严格，特别适合成批或大批量生产，在汽车、化工、建筑等多个行业得到广泛的应用。其中层压技术是太阳能电池的常用成型技术，但是此技术对工件的尺寸要求较高，并且过程复杂费时，而静电喷涂技术正好能解决这两大难题，尤其在柔性太阳能电池领域，可以同时解决工件尺寸要求高和工作效率低的问题。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、产品性能好，ETFE作为薄膜太阳能电池封装材料，不仅能够与薄膜电池之间形成良好的界面结合力，还能赋予封装材料良好的光学性能、耐候性能和力学性能。
2、光的转化效率高，采用PTFE或FEP作为散光粒子，不仅能够解决界面相容性差的问题，还引入了陷光结构，提高了光的转化效率，本发明制得的薄膜太阳能电池光的转化效率在17％以上。
3、成型方法工艺简单，效率高，采用静电喷涂技术，不仅能够实现快速有效的封装过程，还能保证ETFE与薄膜电池之间的粘接强度，剥离强度在23(N/cm)以上。
附图说明
图1是本发明的涂料封装的薄膜太阳能电池的结构示意图。
其中，1是封装层，2是散光层，3是薄膜太阳能电池层。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的内容进行详细说明，但本发明并不限于以下这些实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1
涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，包括以下步骤：
(1)将ETFE和PTFE的混合粉末(ETFE和PTFE的质量比为99:1)采用静电喷涂工艺喷涂在多晶硅薄膜太阳能电池上，然后放入250℃的烘箱中塑化，得到表面带有散光层的太阳能电池；
(2)采用静电喷涂工艺将ETFE粉末喷涂在步骤(1)得到的表面带有散光层的太阳能电池上，然后经过250℃烘烤后冷却得到涂料封装的薄膜太阳能电池。
结果：制得的涂料封装的薄膜太阳能电池产品封装层厚度为50微米，散光层厚度为10微米。性能见表1。
实施例2
涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，包括以下步骤：
(1)将ETFE和FEP的混合粉末(其中ETFE和FEP的质量比为95:5)采用静电喷涂工艺喷涂在多晶硅薄膜太阳能电池上，然后放入270℃的烘箱中塑化，得到表面带有散光层的太阳能电池；
(2)采用静电喷涂工艺将ETFE粉末喷涂在步骤(1)得到的表面带有散光层的太阳能电池上，然后经过270℃烘烤后冷却得到涂料封装的薄膜太阳能电池。
结果：制得的涂料封装的薄膜太阳能电池产品封装层厚度为80微米，散光层厚度为20微米。性能见表1。
实施例3
涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，包括以下步骤：
(1)ETFE和FEP的混合粉末(其中ETFE和FEP的质量比为90:10)采用静电喷涂工艺喷涂在多晶硅薄膜太阳能电池上，然后放入300℃的烘箱中塑化，得到表面带有散光层的太阳能电池；
(2)采用静电喷涂工艺将ETFE粉末喷涂在步骤(1)得到的表面带有散光层的太阳能电池上，然后经过300℃烘烤后冷却得到涂料封装的薄膜太阳能电池。
结果：制得的涂料封装的薄膜太阳能电池产品封装层厚度为100微米，散光层厚度为30微米。性能见表1。
实施例4
涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，包括以下步骤：
(1)ETFE和FEP的混合粉末(其中ETFE和FEP的质量比为98:2)采用静电喷涂工艺喷涂在多晶硅薄膜太阳能电池上，然后放入270℃的烘箱中塑化，得到表面带有散光层的太阳能电池；
(2)采用静电喷涂工艺将ETFE粉末喷涂在步骤(1)得到的表面带有散光层的太阳能电池上，然后经过290℃烘烤后冷却得到涂料封装的薄膜太阳能电池。
结果：制得的涂料封装的薄膜太阳能电池产品封装层厚度为100微米，散光层厚度为10微米。性能见表1。
实施例5
涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，包括以下步骤：
(1)ETFE和FEP的混合粉末(其中ETFE和FEP的质量比为98:2)采用静电喷涂工艺喷涂在多晶硅薄膜太阳能电池上，然后放入290℃的烘箱中塑化，得到表面带有散光层的太阳能电池；
(2)采用静电喷涂工艺将ETFE粉末喷涂在步骤(1)得到的表面带有散光层的太阳能电池上，然后经过270℃烘烤后冷却得到涂料封装的薄膜太阳能电池。
结果：制得的涂料封装的薄膜太阳能电池产品封装层厚度为100微米，散光层厚度为20微米。性能见表1。
对比例
中国专利公告号CN203883022U的柔性晶硅太阳能电池组件产品。
表1实施例1-5及对比例的太阳能电池的性能
其中：光转化效率测试采用常规的太阳能组件测试仪进行测量，按照GB/T9535-1998《地面用晶体硅光伏组件设计鉴定和类型》执行。
剥离强度测试采用常规的剥离强度测试仪进行测量，按照GB/T 8808-1988《软质复合塑料材料剥离试验方法》执行。

Claims (10)

1.一种涂料封装的薄膜太阳能电池，包括薄膜太阳能电池层，其特征在于，所述薄膜太阳能电池自上而下依次为涂料封装层、散光层、薄膜太阳能电池层、散光层和涂料封装层。
2.根据权利要求1所述的涂料封装的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述涂料封装层为乙烯和四氟乙烯共聚物层。
3.根据权利要求1所述的涂料封装的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述散光层由基体材料和散光粒子组成，所述的基体材料与散光粒子的质量比为9～99:1。
4.根据权利要求3所述的涂料封装的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述基体材料为乙烯和四氟乙烯共聚物。
5.根据权利要求3所述的涂料封装的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述散光粒子为聚四氟乙烯或全氟乙烯丙烯共聚物。
6.根据权利要求1所述的涂料封装的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的薄膜太阳能电池层为硅基薄膜太阳能电池层。
7.根据权利要求1所述的涂料封装的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的涂料封装层厚度为50～100微米。
8.根据权利要求1所述的涂料封装的薄膜太阳能电池，其特征在于，所述的散光层厚度为10～30微米。
9.权利要求1所述的涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用静电喷涂工艺将乙烯和四氟乙烯共聚物与含氟聚合物的混合粉末喷涂在薄膜太阳能电池上，然后在250～300℃下塑化，得到表面带有散光层的太阳能电池；
(2)采用静电喷涂工艺将乙烯和四氟乙烯共聚物粉末喷涂在步骤(1)得到的表面带有散光层的太阳能电池上，然后经250～300℃下烘烤后冷却得到涂料封装的薄膜太阳能电池。
10.根据权利要求9所述的涂料封装的薄膜太阳能电池的成型方法，其特征在于，步骤(1)中所述的含氟聚合物为聚四氟乙烯或全氟乙烯丙烯共聚物。
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