CN110534620A - 一种节能型光伏组件制作工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种节能型光伏组件制作工艺，所述制作工艺包括制备氧化钨纳米颗粒、醇类混合溶液以及纳米膜层溶液，再通过在线制作工艺或现场制作工艺进行处理；在线制作工艺包括：面板玻璃上料、纳米膜层制备、热成型、材料敷设、热压复合、成品检查及入库；现场制作工艺包括：光伏组件成品上料、表面清洁、纳米膜层制备、热成型、安装。本发明解决了紫外线缩短光伏组件寿命，红外线导致温度升高、转换效率降低的问题，提高了光伏电池对吸收光线的转换率、达到了延长光伏产品使用寿命、节能环保的目的，具有适用面广、操作简单的优点。
Description
技术领域
本发明涉及光伏新能源技术领域，更具体涉及一种节能型光伏组件制作工艺。
背景技术
近几年，光伏发电作为绿色无污染的新能源技术，发展十分迅速，受到各国政府的高度关注，甚至上升到能源战略的高度。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。光伏发电应用于地面电站，光伏建筑一体化等领域，为城市提供清洁能源电力。目前市场上应用最广泛的光伏电池技术是晶体硅光伏电池。
但是晶硅光伏电池在使用过程中，由于晶体硅光伏电池的光谱响应特性，可吸收转换的光波长范围为从300nm到1100nm，主要集中在可见光区域范围内，转换的电能主要来自于可见光部分。紫外线和红外线光线大部分不能被晶硅电池转化为电能。
紫外线具有较短波长和较高能量，对光伏组件的封装材料有很强的破坏性，例如光伏组件使用的封装胶膜EVA、背板等，这些高分子材料在户外紫外线作用下，对光伏组件的封装材料有很强的破坏性，会加速老化，造成光伏组件失效，导致使用寿命缩短。此外，紫外线通过光伏玻璃后到达室内，会加速室内的装饰材料、家具，电器等材料的老化，还会对人体造成一定的损伤。
红外线具有很高的热量，红外线辐射提高了光伏电池温度，导致光伏电池温度升高，大大降低了光伏电池转换效率。光伏组件作为透光采光建筑构件，红外线透过室内，也会增加室内温度，增加建筑的制冷能耗负担，导致光伏发电反而不能达到节能的目的。
光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。光伏组件作为建筑采光窗构件时，不仅要满足光伏发电的功能要求，同时还要兼顾建筑的基本功能要求，例如采光、节能保温等。因此，光伏组件作为采光构件如果能屏蔽紫外线，不仅能降低封装材料的老化，还可减少对室内材料和人体的伤害；降低红外线的透过率，会降低组件温度同时，也降低室内温度，节约制冷费用，达到节能降耗的效果。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种节能型光伏组件制作工艺，以解决现有的光伏组件无法利用紫外线和红外线，而紫外线会加速光伏组件材料老化、造成产品失效，红外线会导致光伏组件温度升高，降低转换效率的问题；以增加光伏组件使用寿命，提高光伏组件转换效率，达到环保节能的效果。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种节能型光伏组件制作工艺，具体制作步骤如下：
A.制备纳米膜层溶液；
A1.通过精细研磨制备氧化钨纳米颗粒：使用高效分散研磨机对氧化钨固体颗粒表面产生高剪切力，进行力学破坏，然后借助研磨珠之间的撞击和挤压力将氧化钨固体颗粒磨碎，将团聚物分散并破碎至纳米级并进行稳定，最终将氧化钨固体颗粒分散研磨至180-220nm；
A2.制备醇类混合溶液：将乙醇与水按1∶(0.1～0.6)的体积比预混组成混合溶液，再加入水解抑制剂混合均匀；
A3.将氧化钨纳米颗粒与醇类混合溶液进行均匀混合，形成具有红外遮蔽和紫外阻隔性能的纳米膜层溶液，氧化钨纳米颗粒的质量百分含量为30％-60％；
B.将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷涂设备均匀喷涂到面板玻璃上，形成纳米膜层，再通过在线制备工艺将面板玻璃、上层粘接材料、光伏电池、下层粘接材料和背板材料进行工艺处理，形成节能型光伏组件；
或将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷涂设备均匀喷涂到工厂制作完成的光伏组件成品或已安装好的光伏建筑一体组件面向室外的一面上，形成纳米膜层，再通过现场制备工艺进行工艺处理，形成节能型光伏组件。
进一步优化技术方案，所述步骤B中，在线制备工艺的具体工艺流程如下：
B1.将面板玻璃远离光伏电池的一面朝上放置在设有工装模板的物料台上；
B2.用酒精对面板玻璃表面进行清洁、去除污渍后，进行5分钟预热。；将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷枪喷涂在面板玻璃的上表面，由面板玻璃表面的热量加速纳米膜层溶液表面结晶固化，形成纳米膜层；
B3.将经步骤B2处理后表面结晶固化的半成品放置于红外烤灯下，利用红外线的热效应加速纳米膜层内部的结晶固化；再通过风扇对纳米膜层进行快速冷却降温，形成玻璃纳米膜层；
B4.用软硅胶膜片对步骤B3制得的纳米膜层进行保护，将玻璃纳米膜层向下放置，避免接触尖锐物品；再依次敷设上层粘接材料、光伏电池、下层粘接材料、背板材料；背板材料上设置有导线引出孔，将光伏电池上的导线均引出，敷设完毕；
B5.将经步骤B4敷设完毕后的光伏组件在负压和高温下进行热压复合；
B6.将经步骤B5热压复合后的光伏组件进行冷却，检查外观是否完好，测定无问题后进行导线盒安装，再进行入库。
进一步优化技术方案，所述步骤B3中，利用红外烤灯加速固化的工艺时间为15-25分钟，使得纳米膜层的固化程度达到90％。
进一步优化技术方案，所述步骤B5中，在进行热压复合前，将经步骤B4敷设完毕后的光伏组件进行红外烤灯的红外测试，检查有无材料缺陷，检查完毕后，将合格的光伏组件进行热压复合。
进一步优化技术方案，所述步骤B5中，热压复合的工艺温度为80-140℃，工艺时间为10-15分钟。
进一步优化技术方案，所述步骤B中，所述现场制备工艺的具体工艺流程如下：
BI.将工厂制作完成的光伏组件成品面向室外的一面向上放置于喷涂台上；
BII.用酒精将光伏组件的面板玻璃的表面清洁干净；
BIII.将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷枪喷涂在面板玻璃的表面，喷涂的厚度为5-15um，在面板玻璃的表面形成纳米膜层；
BIV.对经步骤BIII处理后的光伏组件进行结晶固化，形成节能型光伏组件；
BV.将经步骤BIV处理后的节能型光伏组件冷却后，进行正常安装。
进一步优化技术方案，所述步骤BII中，在对光伏组件的面板玻璃的表面清洁干净后，使用压缩空气将光伏组件的面板玻璃的表面快速风干。
进一步优化技术方案，所述步骤BIV中，用红外烤灯控制经步骤BIII处理后的光伏组件温度，加速纳米膜层的结晶固化；控制光伏组件的表面温度为40-50℃，控制工艺时间为5-10分钟。
进一步优化技术方案，所述步骤B中，现场制备工艺的具体工艺流程如下：
先用酒精对建筑外墙面上裸露的面板玻璃进行清洁，无酒精残余后，使用喷枪均匀喷涂5-15um的纳米膜层，将其静置，采用常温结晶固化的方式对光伏组件进行结晶固化。
进一步优化技术方案，所述步骤B4中，背板材料采用用于起到支撑结构和透过光线作用的高强度钢化玻璃或高分子膜材料。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明采用的氧化钨类化合物的纳米颗粒，其主要成分是铯钨青铜，分子式为：CsxWO3，氧化钨类化合物的纳米颗粒是经过特殊精细研磨后制成纳米颗粒。将氧化钨类化合物的纳米颗粒与醇类组成混合溶液，通过设备喷涂在面板玻璃表面后，经过高温工艺形成纳米膜层，附着在玻璃表面，有效吸收紫外线和红外线，同时使可见光透过到达光伏电池表面，提高了光伏电池吸收光线转换利用率。
本发明制作的一种可选择性透过波长的节能型光伏组件，所用纳米膜层直接在玻璃表面结晶固化，具有很强的附着力，无需粘结剂和塑料高分子衬底，比普通隔热膜寿命更长。另外，纳米膜层位于光伏组件表面，在光伏封装玻璃外侧，使得光伏电池基本只受到可见光的辐射，不仅延长光伏组件寿命，还降低光伏电池温度，也降低室内温度，节约制冷费用，达到节能降耗的效果。
附图说明
图1为本发明节能型光伏组件的结构示意图；
图2为本发明节能型光伏组件的透光示意图；
图3为实施例1节能型光伏组件制作工艺流程图；
图4为实施例2节能型光伏组件制作工艺流程图。
其中：1、纳米膜层，2、面板玻璃，3、上层粘接材料，4、光伏电池，6、背板材料，7、下层粘接材料。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种节能型光伏组件制作工艺，其中节能型光伏组件的结构结合图1和图2所示，节能型光伏组件为多层一体化结构，包括从上而下依次设置的纳米膜层1、面板玻璃2、上层粘接材料3、光伏电池4、下层粘接材料7和背板材料6。
面板玻璃2具有透过光线，保护光伏电池4的作用。
纳米膜层1为氧化钨纳米颗粒与醇类混合溶液进行均匀混合后的溶液喷涂到面板玻璃2上，再结晶固化后制得，具有阻隔红外线、屏蔽紫外线、选择透过可见光的功能，纳米膜层可以屏蔽99％紫外线，阻隔86％红外线，对延缓材料老化，延长产品寿命，改善光伏组件温度和室内温度具有很大的帮助，对能源的节约有很好效果。
纳米膜层1能够选择透过可见光，光伏电池吸收光线转换利用率提高。纳米膜层1能够屏蔽紫外线，延缓了光伏封装材料的老化速率，延长了光伏组件产品的使用寿命；降低了室内材料的老化速率，同时减少了对室内人员的伤害。纳米膜层1能够阻隔红外线，降低光伏电池工作温度，提高转换效率，增加发电量；降低了入射进室内的热量，降低了室内能耗，具有节能效果。
本发明的纳米膜层1含有金属氧化物，硬度高、耐高温，可在产线批量生产，也可以在现场进行喷涂，适应面广。
纳米膜层1在被太阳光照射时，吸收足够能量的光子使电子激发，越过禁带跃迁入空的导带，而在价带留下一个空穴，形成电子—空穴对，产生电子—空穴对的现象称为本征吸收，纳米膜层1对紫外线和红外线具有较好的吸光度，表现出良好的紫外吸收和红外吸收性能，吸收后的能量转化为热量，热量在室外空气对流作用下被带走。而可见光则透过面板玻璃2到达光伏电池4表面，在光生伏特效应作用下被转化为电力。
纳米膜层直接在面板玻璃2表面结晶固化，附着力更强，无需粘接剂和塑料高分子膜衬底，比普通隔热膜寿命更长。
上层粘接材料3用于将面板玻璃2和光伏电池4粘结在一起，下层粘接材料7用于将光伏电池4和背板材料6粘结在一起。上层粘接材料3和下层粘接材料7为高分子功能材料EVA、POE或PVB中的一种，在80-150摄氏度高温下热熔，常温时同时具有透明特征，可透过光线。
光伏电池4为将太阳能转化为电能的芯片。
背板材料6采用用于起到支撑结构和透过光线作用的高强度钢化玻璃，可以视使用环境，更换为其他高分子膜材料，高分子膜材料为PVDF或PVF中的一种，背板材料6也可以采用福斯特TPC/CPC透明背板。
本实施例中节能型光伏组件的具体制作步骤如下：
A.制备纳米膜层溶液；
A1.通过精细研磨制备氧化钨纳米颗粒：使用高效分散研磨机对氧化钨固体颗粒表面产生高剪切力，进行力学破坏，然后借助研磨珠之间的撞击和挤压力将氧化钨固体颗粒磨碎，将团聚物分散并破碎至纳米级并进行稳定，最终将氧化钨固体颗粒分散研磨至180-220nm，制得氧化钨纳米颗粒。
A2.制备醇类混合溶液：将乙醇与水按1∶(0.1～0.6)的体积比预混组成混合溶液，再加入水解抑制剂混合均匀，制得醇类混合溶液。
其中，水解抑制剂选自醋酸、丙烯酸、二乙醇胺的一种或二种的组合。
A3.将氧化钨纳米颗粒与醇类混合溶液均匀混合制得纳米膜层溶液，具有能阻隔86％的红外线，屏蔽99％的紫外线，透过100％可见光的功能；纳米膜层溶液中氧化钨纳米颗粒的质量百分含量为30％-60％。
B.将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷涂设备均匀喷涂到面板玻璃2上，形成纳米膜层1，再通过在线制备工艺将面板玻璃2、上层粘接材料3、光伏电池4、下层粘接材料7和背板材料6进行工艺处理，形成节能型光伏组件。
在线制备工艺适用于流水线生产，可大批量生产，在线制备工艺的具体工艺流程如下：
B1.面板玻璃上料：将面板玻璃2远离光伏电池4的一面朝上放置在物料台上，物料台上设有工装模板，用于对面板玻璃2进行定位。
B2.纳米膜层制备：用酒精对面板玻璃2表面进行清洁、去除污渍，将面板玻璃2进行5分钟预热，然后将制备的纳米膜层溶液通过喷枪喷涂在面板玻璃2的上表面，喷涂厚度为5-15um，由于面板玻璃2表面具有一定的热量，涂层表面会迅速结晶固化形成纳米膜层1。
B3.热成型：将经步骤B2处理后表面结晶固化的半成品放置于红外烤灯下，利用红外线的热效应加速纳米膜层1内部的结晶固化。15-25分钟后，纳米膜层1固化程度达到90％，再通过风扇对纳米膜层1进行快速冷却降温，形成玻璃纳米膜层。
B4.材料敷设：降温结束后，先用软硅胶膜片保护好纳米膜层1，然后把制得的玻璃纳米膜层向下放置，同时要避免接触尖锐物品，此时面板玻璃2朝上，在面板玻璃2上依次敷设上层粘接材料3、光伏电池4、下层粘接材料7、背板材料6，再将光伏电池4上的导线通过背板材料6上设置的导线引出孔引出，敷设完毕。
B5.热压复合：将敷设完毕后的光伏组件进行红外烤灯的红外测试，检查有无材料缺陷，检查完毕后，将合格的光伏组件在负压和高温80-140℃下进行热压复合，热压复合的为10-15分钟。
B6.成品检查及入库：热压复合后进行冷却，然后检查外观是否完好，测定无问题后安装导线盒，再进行入库。
实施例2
基于实施例1的基础上，本实施例与实施例1的区别在于节能型光伏组件的具体制作步骤中步骤B不同。
本实施例中将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷涂设备均匀喷涂到工厂制作完成的光伏组件成品面向室外的一面上，形成纳米膜层1，再通过现场制备工艺进行工艺处理，形成节能型光伏组件。
现场制备工艺的具体工艺流程如下：
BI.光伏组件成品上料：将工厂制作完成的光伏组件成品面向室外的一面向上，放置于喷涂台上。
BII.表面清洁：用酒精对面板玻璃2表面进行清洁，使用压缩空气快速风干残余酒精。
BIII.纳米膜层制备：将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷枪喷涂在面板玻璃2表面，涂层厚度的厚度控制在5-15um范围内，在面板玻璃2的表面形成纳米膜层1。
BIV.热成型：对经步骤BIII处理后的光伏组件进行结晶固化，即转移产品至红外烤灯下，控制光伏组件表面温度为40-50℃，加工时间为5-10分钟，加速纳米膜层1固化。
BV.安装：将经步骤BIV处理后的节能型光伏组件冷却后，进行正常安装。
实施例3
基于实施例1的基础上，本实施例与实施例1的区别在于节能型光伏组件的具体制作步骤中步骤B不同，本实施例针已对安装好的光伏一体化组件。
本实施例中将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷涂设备均匀喷涂到已对安装好的光伏一体化组件面向室外的一面上，形成纳米膜层1，再通过现场制备工艺进行工艺处理，形成节能型光伏组件。
现场制备工艺的具体工艺流程如下：
先用酒精对外墙面上裸露的面板玻璃2进行清洁，无酒精残余后，使用喷枪均匀喷涂5-15um的纳米膜层1，将其静置，采用常温结晶固化的方式对光伏组件进行结晶固化。即常温20分钟后纳米膜层1表面结晶固化，一周后可完全固化。
Claims (10)
1.一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于，包括以下具体制作步骤：
A.制备纳米膜层溶液；
A1.通过精细研磨制备氧化钨纳米颗粒：使用高效分散研磨机对氧化钨固体颗粒表面产生高剪切力，进行力学破坏，然后借助研磨珠之间的撞击和挤压力将氧化钨固体颗粒磨碎，将团聚物分散并破碎至纳米级并进行稳定，最终将氧化钨固体颗粒分散研磨至180-220nm；
A2.制备醇类混合溶液：将乙醇与水按1∶(0.1～0.6)的体积比预混组成混合溶液，再加入水解抑制剂混合均匀；
A3.将氧化钨纳米颗粒与醇类混合溶液进行均匀混合，形成具有红外遮蔽和紫外阻隔性能的纳米膜层溶液，氧化钨纳米颗粒的质量百分含量为30％-60％；
B.将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷涂设备均匀喷涂到面板玻璃(2)上，形成纳米膜层(1)，再通过在线制备工艺将面板玻璃(2)、上层粘接材料(3)、光伏电池(4)、下层粘接材料(7)和背板材料(6)进行工艺处理，形成节能型光伏组件；
或将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷涂设备均匀喷涂到工厂制作完成的光伏组件成品或已安装好的光伏建筑一体组件面向室外的一面上，形成纳米膜层(1)，再通过现场制备工艺进行工艺处理，形成节能型光伏组件。
2.根据权利要求1所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤B中，在线制备工艺的具体工艺流程如下：
B1.将面板玻璃(2)远离光伏电池(4)的一面朝上放置在设有工装模板的物料台上；
B2.用酒精对面板玻璃(2)表面进行清洁、去除污渍后，进行5分钟预热；将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷枪喷涂在面板玻璃(2)的上表面，由面板玻璃(2)表面的热量加速纳米膜层溶液表面结晶固化，形成纳米膜层(1)；
B3.将经步骤B2处理后表面结晶固化的半成品放置于红外烤灯下，利用红外线的热效应加速纳米膜层(1)内部的结晶固化；再通过风扇对纳米膜层(1)进行快速冷却降温，形成玻璃纳米膜层；
B4.用软硅胶膜片对步骤B3制得的纳米膜层(1)进行保护，将玻璃纳米膜层向下放置，避免接触尖锐物品；再依次敷设上层粘接材料(3)、光伏电池(4)、下层粘接材料(7)、背板材料(6)；背板材料(6)上设置有导线引出孔，将光伏电池(4)上的导线均引出，敷设完毕；
B5.将经步骤B4敷设完毕后的光伏组件在负压和高温下进行热压复合；
B6.将经步骤B5热压复合后的光伏组件进行冷却，检查外观是否完好，测定无问题后进行导线盒安装，再进行入库。
3.根据权利要求2所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤B3中，利用红外烤灯加速固化的工艺时间为15-25分钟，使得纳米膜层(1)的固化程度达到90％。
4.根据权利要求2所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤B5中，在进行热压复合前，将经步骤B4敷设完毕后的光伏组件进行红外烤灯的红外测试，检查有无材料缺陷，检查完毕后，将合格的光伏组件进行热压复合。
5.根据权利要求2或4所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤B5中，热压复合的工艺温度为80-140℃，工艺时间为10-15分钟。
6.根据权利要求1所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤B中，所述现场制备工艺的具体工艺流程如下：
BI.将工厂制作完成的光伏组件成品面向室外的一面向上放置于喷涂台上；
BII.用酒精将光伏组件的面板玻璃(2)的表面清洁干净；
BIII.将经步骤A制备的纳米膜层溶液通过喷枪喷涂在面板玻璃(2)的表面，喷涂的厚度为5-15um，在面板玻璃(2)的表面形成纳米膜层(1)；
BIV.对经步骤BIII处理后的光伏组件进行结晶固化，形成节能型光伏组件；
BV.将经步骤BIV处理后的节能型光伏组件冷却后，进行正常安装。
7.根据权利要求6所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤BII中，在对光伏组件的面板玻璃(2)的表面清洁干净后，使用压缩空气将光伏组件的面板玻璃(2)的表面快速风干。
8.根据权利要求6所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤BIV中，用红外烤灯控制经步骤BIII处理后的光伏组件温度，加速纳米膜层(1)的结晶固化；控制光伏组件的表面温度为40-50℃，控制工艺时间为5-10分钟。
9.根据权利要求6所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤B中，现场制备工艺的具体工艺流程如下：
先用酒精对建筑外墙面上裸露的面板玻璃(2)进行清洁，无酒精残余后，使用喷枪均匀喷涂5-15um的纳米膜层(1)，将其静置，采用常温结晶固化的方式对光伏组件进行结晶固化。
10.根据权利要求2所述的一种节能型光伏组件制作工艺，其特征在于：所述步骤B4中，背板材料(6)采用用于起到支撑结构和透过光线作用的高强度钢化玻璃或高分子膜材料。
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