CN109192801A - 一种轻量化光伏组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻量化光伏组件及其制备方法，轻量化光伏组件包括依次层叠设置的透明前膜、加强板、第一胶膜层、太阳能电池片、第二胶膜层、第一基板层、第三胶膜层、蜂窝芯层、第四胶膜层和第二基板层。本发明的轻量化光伏组件采用一步层压工艺，在制作过程中无需先制成背板，而是在层压温度120℃‑180℃，压力30kpa‑100kpa条件下，层压4‑30min后冷却即可使组件成型。此方法制成的光伏组件由于减少了玻璃层，实现了发电的同时大大的减轻了组件的重量，而一步法的制成工艺减少了工艺步骤，节省了组件的生产成本，并降低了背板在层压过程中可能出现的不良现象。
Description
技术领域
本发明属于太阳能电池领域，涉及一种轻量化光伏组件及其制备方法。
背景技术
随着人类对环境保护的重视性越来越高，化石燃料由于储存量有限和对环境的严重污染问题使得人类不得不寻求更加清洁的能源。太阳能是一种取之不尽用之不竭的可再生的清洁能源，不产生任何的环境污染。晶体硅太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电转换反应把光能转化为电能的装置。
目前常规的太阳能组件由于具有刚化的玻璃层和铝合金边框导致组件的质量较大，大约在20Kg左右，这严重限制了光伏组件在农村承重能力较弱的屋顶上的使用。目前业内已经开发了轻量化组件，但其制作工艺跟传统组件相同，均采用先制成强化背板层后进行叠合组件层压的两步工艺特性，由于工艺步骤复杂导致组件生产成本较高，并且工艺步骤多导致组件出现不良的几率增大。因此，开发一款既满足质量较轻的要求，又能最大程度上减少工艺步骤，生产成本较低的轻量化组件迫在眉睫。
发明内容
本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种重量轻的轻量化光伏组件及其制备方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：
本发明的一个目的是提供一种轻量化光伏组件，包括依次层叠设置的第一胶膜层、太阳能电池片、第二胶膜层和背板，所述的轻量化光伏组件还包括透明前膜、设置在所述的透明前膜和所述的第一胶膜层之间的加强板，所述的背板包括依次层叠设置的第一基板层、第三胶膜层、蜂窝芯层、第四胶膜层和第二基板层。
本发明中的加强板的作用为增强组件前板的机械性能、阻水性能和抗冲击性能。
优选地，所述的轻量化光伏组件还包括设置在所述的第二胶膜层和所述的第一基板层之间的绝缘层。
优选地，所述的透明前膜的材质为透明PVDF、透明ETFE、透明PCTFE、透明PVF或者其他的耐候性透明薄膜中的一种或几种。
优选地，所述的加强板的材质为透明无纺布、透明PP、透明PET、透明PC、透明玻璃纤维、透明PMMA中的一种或几种。
优选地，所述的第一胶膜层、所述的第二胶膜层、所述的第三胶膜层和所述的第四胶膜层的材质独立地为EVA、POE、TPO、TPU、PVB、surlyn或其他聚烯烃胶膜的一种或几种。
优选地，所述的第一基板层和所述的第二基板层的材质独立地为铝、铝合金、不锈钢、绝缘树脂或其他金属。
优选地，所述的轻量化光伏组件通过一步法层压制得。
进一步优选地，进行所述的一步层压的温度为120～180℃，时间为4～30min，压力30kpa～100kpa。
进一步优选地，在抽真空的环境下进行所述的一步层压。
进一步优选地，层压的设备为单腔层压机或双腔层压机。
进一步优选地，所述的轻量化光伏组件层压后进行冷却，冷却时在冷却层压机中进行。
本发明中的蜂窝芯层可以直接市购获得。本发明中的绝缘层为绝缘涂层或绝缘薄膜层，当所述绝缘层为绝缘薄膜层时，所述绝缘薄膜层与所述第一基板层之间采用胶粘剂粘接。
本发明中轻量化光伏组件各层的厚度可以采用本领域的常规厚度。
本发明的另一个目的是提供一种所述的轻量化光伏组件的制备方法，包括如下步骤：
(1)、将所述的轻量化光伏组件的各层依次叠合并放入层压机中；
(2)、控制抽真空的温度为120～180℃，抽真空4～15min；
(3)、控制层压温度为120～180℃，层压时间为4～30min，压力30kpa～100kpa制得所述的轻量化光伏组件。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
本发明的背板可以给轻量化组件提供足够的支撑强度，加强板具有很好的透光性和强度，给轻量化前板提供足够的抗冲击强度，区别于传统的光伏组件先制作背板后进行组件叠合进行层压的两道工艺特征，本发明中的轻量化光伏组件在制作过程中无需先制成背板，而是在120℃-180℃条件下，层压4-30min后冷却即可使组件成型，一步层压法制成轻量化光伏组件。此方法制成的光伏组件由于减少了玻璃层，实现了发电的同时大大的减轻了组件的重量，一步法的制成工艺减少了工艺步骤，节省了组件的生产成本，并降低了背板板在层压过程中可能出现的不良现象。
附图说明
图1为本发明的轻量化光伏组件的结构示意图。
图2为实施例1制得的轻量化光伏组件的外观照片；
图3为对比例1制得的轻量化光伏组件的局部外观照片；
图4为对比例1制得的轻量化光伏组件的局部外观照片；
图中：1、透明前膜；2、加强板；3、第一胶膜层；4、太阳能电池片；5、第二胶膜层；6、绝缘层；7、第一基板层；8、第三胶膜层；9、蜂窝芯层；10、第四胶膜层；11、第二基板层。
具体实施方式
下面将结合对本发明优选实施方案进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的一种轻量化光伏组件，包括从上而下依次层叠设置的透明前膜1、加强板2、第一胶膜层3、太阳能电池片4、第二胶膜层5、绝缘层6、第一基板层7、第三胶膜层8、蜂窝芯层9、第四胶膜层10和第二基板层11。
制备方法：
(1)将透明前膜1、加强板2、第一胶膜层3、太阳能电池片4、第二胶膜层5、绝缘层6、第一基板层7、第三胶膜层8、蜂窝芯层9、第四胶膜层10和第二基板层11从上而下依次叠放；
(2)抽真空8min，抽真空温度145℃。
(3)层压20min，层压温度145℃，压力50kpa。
本实施例中，透明前膜1为透明ETFE膜，厚度为0.025mm
本实施例中，加强板2为透明玻璃纤维板，厚度为0.1mm
本实施例中，第一胶膜层3为EVA胶膜层，厚度为0.5mm
本实施例中，第二胶膜层5为EVA胶膜层，厚度为0.5mm
本实施例中，绝缘层6为绝缘树脂层，厚度为0.3mm
本实施例中，第一基板层7为铝皮，厚度为0.3mm。
本实施例中，第三胶膜层8为EVA胶膜层，厚度为0.5mm。
本实施例中，蜂窝芯层9为铝质蜂窝芯，高度为10mm
本实施例中，第四胶膜层10为EVA胶膜层，厚度为0.5mm。
本实施例中，第二基板层11为铝皮，厚度为0.3mm。
本实施例制得的轻量化光伏组件的重量为8.0kg，外观光滑、平整，无外观不良现象，参见附图2。
将本实施例制得的轻量化光伏组件按IEC61215 10.16要求测试机械负载测试，如表1所示。
表1
本实施例制得的轻量化光伏组件即使承受了5400pa的压强后，依然外观良好，未出现断裂、脱层现象，功率衰减较小，表明此工艺制成的光伏组件具有很好的抗负载性能，能够有效的保证光伏组件正常运行。
实施例2
与实施例1基本相同，不同之处在于：抽真空4min，抽真空温度180℃；层压4min，层压温度180℃，压力30kpa；透明前膜1为透明PVDF膜；加强板2为透明PC板。
本实施例制得的轻量化光伏组件的重量为8.1kg，外观光滑、平整，无外观不良现象。
实施例3
与实施例1基本相同，不同之处在于：抽真空15min，抽真空温度120℃；层压温度120℃，层压30min,压力100kpa；透明前膜1为透明PCTFE膜；加强板2为透明PMMA板；第一胶膜层3为POE胶膜层；第二胶膜层5为POE胶膜层；第一基板层7为铝合金皮；第三胶膜层8为POE胶膜层；第四胶膜层10为POE胶膜层；第二基板层11为铝合金皮。
本实施例制得的轻量化光伏组件的重量为8.2kg，外观光滑、平整，无外观不良现象。
实施例4
与实施例1基本相同，不同之处在于：抽真空12min；层压25min；透明前膜1为透明PVDF膜；加强板2为透明PMMA板；第一胶膜层3为TPO胶膜层；第二胶膜层5为TPO胶膜层；第三胶膜层8为TPO胶膜层；第四胶膜层10为TPO胶膜层。
本实施例制得的轻量化光伏组件的重量为8.1kg，外观光滑、平整，无外观不良现象。
实施例5
与实施例1基本相同，不同之处在于：抽真空5min，抽真空温度150℃；层压20min，层压温度150℃；透明前膜1为透明PVF膜；加强板2为透明PC板；第一胶膜层3为TPO胶膜层；第二胶膜层5为TPO胶膜层；第三胶膜层8为TPO胶膜层；第四胶膜层10为TPO胶膜层。
本实施例制得的轻量化光伏组件的重量为8.1kg，外观光滑、平整，无外观不良现象。
对比例1
与实施例1基本相同，不同之处在于：本对比例采用传统的两步层压工艺，具体方法如下：
(1)背板固化成型：按顺序叠放第一基板层7、第三胶膜层8、蜂窝芯层9、第四胶膜层10和第二基板层11，将叠合的背板在层压机中145℃下层压20min固化成型，冷却即可得到背板。
(2)轻量化组件成型：按顺序叠放透明前膜1、加强板2、第一胶膜层3、太阳能电池片4串、第二胶膜层5、绝缘层6和背板，将叠合好的组件在层压机中145℃下层压20min固化成型，冷却即可得到轻量化组件。
本对比例制得的轻量化光伏组件的重量为8.0kg，外观出现鼓包、褶皱等不良现象，参见附图3和附图4。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种轻量化光伏组件，包括依次层叠设置的第一胶膜层（3）、太阳能电池片（4）、第二胶膜层（5）和背板，其特征在于：所述的轻量化光伏组件还包括透明前膜（1）、设置在所述的透明前膜（1）和所述的第一胶膜层（3）之间的加强板（2），所述的背板包括依次层叠设置的第一基板层（7）、第三胶膜层（8）、蜂窝芯层（9）、第四胶膜层（10）和第二基板层（11）。
2.根据权利要求1所述的轻量化光伏组件，其特征在于：所述的轻量化光伏组件还包括设置在所述的第二胶膜层（5）和所述的第一基板层（7）之间的绝缘层（6）。
3.根据权利要求1所述的轻量化光伏组件，其特征在于：所述的透明前膜（1）的材质为透明PVDF、透明ETFE、透明PCTFE、透明PVF或者其他的耐候性透明薄膜中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的轻量化光伏组件，其特征在于：所述的加强板（2）的材质为透明无纺布、透明PP、透明PET、透明PC、透明玻璃纤维、透明PMMA中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的轻量化光伏组件，其特征在于：所述的第一胶膜层（3）、所述的第二胶膜层（5）、所述的第三胶膜层（8）和所述的第四胶膜层（10）的材质独立地为EVA、POE、TPO、TPU、PVB、surlyn或其他聚烯烃胶膜的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的轻量化光伏组件，其特征在于：所述的第一基板层（7）和所述的第二基板层（11）的材质独立地为铝、铝合金、不锈钢、绝缘树脂或其他金属。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的轻量化光伏组件，其特征在于：所述的轻量化光伏组件通过一步法层压制得。
8.根据权利要求7所述的轻量化光伏组件，其特征在于：进行所述的一步法层压的温度为120~180℃，时间为4~30min，压力30kpa~100kpa。
9.根据权利要求7所述的轻量化光伏组件，其特征在于：在抽真空的环境下进行所述的层压，层压的设备为单腔层压机或双腔层压机。
10.一种如权利要求1至6中任一项所述的轻量化光伏组件的一步制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）、将所述的轻量化光伏组件的各层依次叠合并放入层压机中；
（2）、控制抽真空的温度为120~180℃，抽真空4~15min；
（3）、控制层压温度为120~180℃，层压时间为4~30min，压力30kpa~100kpa制得所述的轻量化光伏组件。
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