CN111446316A - 一种柱状太阳能发电装置的制作方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种柱状太阳能发电装置的制作方法。该柱状太阳能发电装置的制作方法包括以下步骤：选取柱状基体，并在所述柱状基体的表面贴附太阳能组件；使所述太阳能组件沿所述柱状基体的周向方向预留预设尺寸的缝隙；通过夹具对所述太阳能组件进行预紧，使所述缝隙沿周向方向的尺寸逐渐减小。本申请提供的柱状太阳能发电装置的制作方法通过使太阳能组件沿柱状基体的周向方向预留预设尺寸的缝隙，当对太阳能组件进行预紧时，能够使缝隙沿周向方向的尺寸逐渐减小，从而解决了对太阳能组件在其封装的过程中可能出现褶皱或折痕的问题。

Description

一种柱状太阳能发电装置的制作方法

技术领域

本申请涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及一种柱状太阳能发电装置的制作方法。

背景技术

现有的太阳能组件的封装，无论刚性组件还是柔性组件，大多是采用平面层压机进行封装，先进行电池芯片的串焊，形成电池阵列，然后用封装材料进行铺设后放进层压机进行抽真空，加热加压后进行封装。

然而，在柱状基体的表面对太阳能组件进行封装时，可能使太阳能组件出现褶皱或折痕，如此会导致太阳能组件的封装质量不良。

因此，目前亟待需要一种新型柱状太阳能发电装置的制作方法来解决上述问题。

发明内容

本申请提供了一种柱状太阳能发电装置的制作方法，以解决太阳能组件在其封装的过程中可能出现褶皱或折痕的问题。

本申请实施例提供了一种柱状太阳能发电装置的制作方法，包括以下步骤：

选取柱状基体，并在所述柱状基体的表面贴附太阳能组件；

使所述太阳能组件沿所述柱状基体的周向方向预留预设尺寸的缝隙；

通过夹具对所述太阳能组件进行预紧，使所述缝隙沿周向方向的尺寸逐渐减小。

在一种可能的设计中，所述太阳能组件由内向外依次包括第一胶膜层、芯片组、第二胶膜层和封装层，步骤所述使所述太阳能组件沿所述柱状基体的周向方向预留预设尺寸的缝隙包括：

使所述封装层沿所述柱状基体的周向方向预留预设尺寸的缝隙。

在一种可能的设计中，所述太阳能组件还包括绝缘层，所述绝缘层设置于所述柱状基体和所述第一胶膜层之间。

在一种可能的设计中，所述封装层包括能够透光的ETFE、PET和亚克力中的至少一种。

在一种可能的设计中，步骤所述对所述太阳能组件进行预紧包括：

通过夹具对所述太阳能组件进行预紧。

在一种可能的设计中，所述夹具包括第一夹具和第二夹具，步骤所述通过夹具对所述太阳能组件进行预紧包括：

将第一夹具和第二夹具包覆在所述太阳能组件的外部并进行固定，以对所述太阳能组件进行预紧；

其中，所述第一夹具和所述第二夹具与所述太阳能组件相对的一侧设置有缓冲层，所述缓冲层由包括特氟龙材料制成。

在一种可能的设计中，在所述第一夹具和所述第二夹具之间设置弹性结构。

在一种可能的设计中，所述第一夹具具有第一平面支撑板，所述第二夹具具有第二平面支撑板，在步骤所述将第一夹具和第二夹具包覆在所述太阳能组件的外部并进行固定之后，还包括：

对所述第一平面支撑板和所述第二平面支撑板施加压力，以对所述太阳能组件进行层压。

在一种可能的设计中，在步骤所述通过夹具对所述太阳能组件进行预紧之后，还包括：

将所述柱状基体、所述太阳能组件和所述夹具放入真空袋中，并对所述真空袋抽真空。

在一种可能的设计中，所述预设尺寸为所述柱状基体的横截面直径的1％-10％。

可见，在以上各个方面，本申请提供的柱状太阳能发电装置的制作方法通过使太阳能组件沿柱状基体的周向方向预留预设尺寸的缝隙，当对太阳能组件进行预紧时，能够使缝隙沿周向方向的尺寸逐渐减小，从而解决了对太阳能组件在其封装的过程中可能出现褶皱或折痕的问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的柱状太阳能发电装置的制作方法的流程图；

图2为本申请实施例提供的柱状太阳能发电装置和夹具的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的柱状太阳能发电装置在对太阳能组件预紧前的剖面示意图；

图4为本申请实施例提供的柱状太阳能发电装置在对太阳能组件预紧后的剖面示意图；

图5为本申请一个实施例提供的柱状太阳能发电装置的剖面示意图；

图6为本申请另一个实施例提供的柱状太阳能发电装置的剖面示意图；

图7为本申请实施例提供的太阳能组件的平面展开示意图；

图8为本申请实施例提供的太阳能组件的控制电路示意图。

附图标记：

H-预设尺寸；

D-横截面直径；

1-柱状基体；

11-中空腔体；

12-储能电池；

13-控制器；

14-防反二极管；

2-太阳能组件；

20-缝隙；

21-绝缘层；

22-第一胶膜层；

23-芯片组；

231-电极；

232-旁路二极管；

24-第二胶膜层；

25-封装层；

26-间隙；

3-夹具；

31-第一夹具；

311-第一平面支撑板；

32-第二夹具；

321-第二平面支撑板；

33-缓冲层；

34-弹性结构；

35-卡扣。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

以下结合附图及实施例，对本申请进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

现有的太阳能组件的封装，无论刚性组件还是柔性组件，大多是采用平面层压机进行封装，先进行电池芯片的串焊，形成电池阵列，然后用封装材料进行铺设后放进层压机进行抽真空，加热加压后进行封装。

然而，在柱状基体的表面对太阳能组件进行封装时，可能使太阳能组件出现褶皱或折痕，如此会导致太阳能组件的封装质量不良。

为解决上述问题，本申请提供了一种新型柱状太阳能发电装置的制作方法来解决上述问题。

如图1所示，其为本申请一个实施例提供的柱状太阳能发电装置的制作方法的流程图。该柱状太阳能发电装置的制作方法包括以下步骤：

S1、选取柱状基体1，并在柱状基体1的表面贴附太阳能组件2；

如图2所示，其为本申请实施例提供的柱状太阳能发电装置和夹具的结构示意图。该柱状太阳能发电装置包括柱状基体1和太阳能组件2，柱状基体1具有沿周向设置的周向表面，太阳能组件2包括多组沿柱状基体1的轴向延伸的芯片组23，每一组芯片组23均匀地设置于周向表面上，例如通过胶膜贴附在周向表面上。如此设置，可降低柱状太阳能发电装置的风阻，而且可以使得太阳能组件2的发电功率不再受阳光角度的限制，不管阳光从哪一个方向入射，总会有相应的芯片组23得到垂直入射，从而增大了太阳能组件2的发电功率。

S2、使太阳能组件2沿柱状基体1的周向方向预留预设尺寸H的缝隙20；

如图3所示，其为本申请实施例提供的柱状太阳能发电装置在对太阳能组件预紧前的剖面示意图。在柱状基体1的周向表面上缠绕一周太阳能组件2后会产生一个接口，如果该接口重合或者接口的尺寸较小，即该接口不存在缝隙20或缝隙20的尺寸较小，那么后续对太阳能组件2进行层压封装时，太阳能组件2在受到外界的压力下，例如真空环境和外部环境之间产生的压力差和/或由夹具3产生的压力，太阳能组件2会逐渐收缩，从而导致缝隙20逐渐变小直至缝隙20消除。如果缝隙20消除时，可能造成太阳能组件2出现褶皱或折痕等缺陷，如此会导致太阳能组件2的封装质量不良。所以，在对柱状基体1的周向表面铺设太阳能组件2时，在太阳能组件2的接口处需要预留预设尺寸H的缝隙20。

S21、使封装层25沿柱状基体1的周向方向预留预设尺寸H的缝隙20；

如图5所示，其为本申请一个实施例提供的柱状太阳能发电装置的剖面示意图。太阳能组件2由内向外依次包括第一胶膜层22、芯片组23、第二胶膜层24和封装层25，例如具体的成型步骤可以是：1)选择一定厚度的胶膜，铺设在柱状基体1的周向表面上，以形成第一胶膜层22，第一胶膜层22的底部可以用双面胶先进行局部固定；2)在第一胶膜层22上放置多个芯片组23，例如可以采用沿轴向间隔地放置方式(可参见图7)，把芯片组23的电极231做好绝缘并从柱状基体1的中空腔体11内穿出，然后可以使用胶带对芯片组23和底部的第一胶膜层22进行固定；3)选择一定厚度的胶膜紧贴在芯片组23的表面，形成第二胶膜层24，然后可以将第一胶膜层22和第二胶膜层24的底部进行固定，从而起到包覆和固定芯片组23的作用；4)将封装材料贴附在第二胶膜层24的表面，形成封装层25，同时使封装层25的接口处预留预设尺寸H的缝隙20。

在一些实现方案中，封装层25包括能够透光的ETFE、PET和亚克力中的至少一种，当然也可以包括其它具有透光、耐高温和防水性能好的材料。通过使用透光率好、耐高温和防水性能好的材料制备封装层25，以使封装层25更好地保护芯片组23，同时也能防止后续对太阳能组件2进行层压时，封装层25可能发生熔化。需要说明的是，在此实施方式中，可以不用考虑第一胶膜层22和第二胶膜层24在接口处是否预留缝隙20，这是因为当后续层压时，第一胶膜层22和第二胶膜层24的材料会发生熔化，从而产生更大的粘性，且在封装的过程中一般不会出现褶皱或折痕。因此，在对太阳能组件2进行封装时，可以只考虑在封装层25的接口处预留预设尺寸H的缝隙20。

如图6所示，其为本申请另一个实施例提供的柱状太阳能发电装置的剖面示意图。太阳能组件2还包括绝缘层21，绝缘层21设置于柱状基体1和第一胶膜层22之间。需要说明的是，在柱状基体1的表面封装太阳能组件2时，如果柱状基体1采用绝缘材料制成，则太阳能组件2和柱状基体1之间可以不设置绝缘层21。相反，如果柱状基体1采用非绝缘材料制成，例如导电金属材料，需要在太阳能组件2和柱状基体1之间增设绝缘层21。这是因为，虽然太阳能组件2的第一胶膜层22的材料也可能具有绝缘特性，但封装时胶膜在高温条件下是处于软化或熔化的状态，因此如果未设置绝缘层21，太阳能组件2的导电件(例如汇流条)很容易透过胶膜和采用非绝缘材料制成的柱状基体1接触而造成太阳能组件2的短路。

在一些实现方案中，绝缘层21可以采用TPT、TPE、PET和EVA、POE中的至少一种材料制成，第一胶膜层22和第二胶膜层24可以采用EVA、POE、DNP和PVB中的至少一种材料制成。其中，绝缘层21、第一胶膜层22和第二胶膜层24可以实现颜色的改变或搭配，例如可以选用白色、黑色、灰色或彩色的材料，从而可以更加丰富太阳能组件2的外观效果。

S3、通过夹具3对太阳能组件2进行预紧；

在探索本申请的发明构思时，发明人发现通过夹具3对太阳能组件2进行封装时，太阳能组件2在其封装的过程中可能出现褶皱或折痕，如此会导致太阳能组件2的封装质量不良。因此，本申请通过使太阳能组件2沿柱状基体1的周向方向预留预设尺寸H的缝隙20，当对太阳能组件2进行预紧时，能够使缝隙20沿周向方向的尺寸逐渐减小，从而解决了对太阳能组件2在其封装的过程中可能出现褶皱或折痕的问题。

如图4所示，其为本申请实施例提供的柱状太阳能发电装置在对太阳能组件预紧后的剖面示意图。对太阳能组件2进行封装时，太阳能组件2受到外界的压力，太阳能组件2的材料会沿周向方向逐渐向接口处靠拢，以使接口处的缝隙20沿周向方向的尺寸逐渐减小，甚至缝隙20消除，从而解决了对太阳能组件2在其封装的过程中可能出现褶皱或折痕的问题。需要说明的是，如果缝隙20预留的尺寸如果太大，即远大于预设尺寸H，那么可能造成封装后还会存在较大的缝隙20，如此不利于对柱状基体1的周向表面的良好利用。因此，可以根据形成太阳能组件2的材料特性(例如收缩率)、厚度和外界压力，合理地设置预设尺寸H的大小。在一些实现方案中，当柱状基体1的横截面为圆形时，预设尺寸H可以为柱状基体1的横截面直径D的1％-10％，再配合夹具3可以得到良好的封装质量。

S31、将第一夹具31和第二夹具32包覆在太阳能组件2的外部并进行固定；

夹具3包括第一夹具31和第二夹具32，采用分体组装的方式形成夹具3，方便夹具3对柱状太阳能发电装置的夹紧，从而方便实现对太阳能组件2的预紧。当然，夹具3也可以包括三个及以上的模块组成，只要能够通过拼接的方式形成夹具3即可。

在一些实施方式中，在第一夹具31和第二夹具32与太阳能组件2相对的一侧设置缓冲层33，缓冲层33由包括特氟龙材料制成，选用特氟龙材料制成，可以保证缓冲层33与封装层25之间不会产生粘性，如此更利于夹具3封装太阳能组件2后取下。通过缓冲层33与封装层25的紧密接触，不仅能把外界的压力传递到太阳能组件2的表面，而且还能保护太阳能组件2，使其不受到刚性的压力而产生损伤，进而可实现封装后的太阳能组件2的表面更加平整光滑。

在一些实施方式中，为保证夹具3对太阳能组件2的紧固效果，可以在第一夹具31和第二夹具32上分别设置卡扣35。此外，在第一夹具31和第二夹具32之间设置弹性结构34，如此会使夹具3受到外部的压力(例如真空环境和外部环境之间产生的压力差)而被压缩，从而可以有效地把夹具3内表面的压力传递至太阳能组件2的表面，进而可以提高对太阳能组件2的封装质量。在一些实现方案中，弹性结构34例如可以采用橡胶、硅胶等材料制成。

S32、对第一平面支撑板311和第二平面支撑板321施加压力，以对太阳能组件2进行层压；

第一夹具31具有第一平面支撑板311，第二夹具32具有第二平面支撑板321，通过设置第一平面支撑板311和第二平面支撑板321，可使得夹具3能够稳定地放置在层压机上，从而方便层压机的层压块分别与第一平面支撑板311和第二平面支撑板321接触后施加压力，以对太阳能组件2进行层压。可以理解的是，在层压时，需要使层压环境处于高温条件，从而利于第一胶膜层22和第二胶膜层24的熔化。

S4、将柱状基体1、太阳能组件2和夹具3放入真空袋中，并对真空袋抽真空；

在一些实施方式中，对太阳能组件2的层压可以不通过层压机，也就是说，可以将柱状基体1、太阳能组件2和夹具3放入真空袋(图中未示出)中，并对真空袋抽真空，从而利用真空环境和外部环境之间产生的压力差对太阳能组件3进行层压。可以理解的是，在层压时，需要使层压环境处于高温条件，从而利于第一胶膜层22和第二胶膜层24的熔化。

综上所述，通过执行上述步骤后，可以直接将太阳能组件2封装在柱状基体1的周向表面上，封装后的太阳能组件2和柱状基体1融为一体并形成柱状太阳能发电装置。

如图7所示，其为本申请实施例提供的太阳能组件的平面展开示意图。相邻的两组芯片组23之间具有间隙26，如此不仅可以安装柔性不足的芯片组23，还可以降低每一组芯片组23的光线辐照的差异性，从而可以避免不必要的热斑现象发生。太阳能组件2还包括旁路二极管232，例如每隔一定数量的芯片组23反向并联一个旁路二极管232，旁路二极管232与芯片组23可以一同封装于第一胶膜层22和第二胶膜层24之间。当太阳能组件2受到遮挡时，由于芯片组23的内阻升高而激发旁路二极管232工作，从而可以保护遮挡部分不会因发热而造成损伤，即防止热斑效应。

在一些实现方案中，芯片组23可以采用晶体硅、非晶硅、铜铟镓硒、砷化镓、碲化镉和钙钛矿等太阳能电池芯片，这些芯片组23进行串并联后形成太阳能组件2。

在一些实现方案中，柱状基体1的横截面的形状可以是圆形，也可以是多边形，在此不进行具体限定。

在一些实施方式中，柱状基体1的横截面为圆形，每一组芯片组23沿周向表面周向延伸的尺寸(可以理解为芯片组23的宽度)不超过柱状基体1的半径的四分之一。需要说明的是，当柱状基体1的横截面为圆形时，如果弧度小于一定数值时，可以将弦长近似等于弧长(即芯片组23的宽度)，根据公式：芯片组23的宽度＝弦长＝弧长＝半径(R)*弧度(θ)，在此θ＝0.25可以选为临界弧度，即芯片组23的实际安装弧度不超过该临界弧度时，一般的刚性的芯片组23即可完成刚装，如此可使芯片组23不用受限于其柔性是否足够的条件。因此，当芯片组23的宽度不超过柱状基体1的半径的四分之一时，制成的柱状太阳能发电装置不仅可以安装柔性不足的芯片组23，还可以降低每一组芯片组23的光线辐照的差异性，从而可以避免不必要的热斑现象发生。

可以理解的是，通过控制每一组芯片组23的宽度，还可以进一步避免芯片组23的宽度太大而产生阴影，特别是受光区域和背光区域的交界处，从而可以进一步减少热斑现象的发生。此外，每一组芯片组23均是沿柱状基体1的轴向延伸，当阳光照射在处于受光区域的芯片组23上时，该受光区域内的每一组芯片组23接收到的光照强度大致相同，同理背光区域内的每一组芯片组23接收到的光照强度大致相同，从而可以更方便地对每一组芯片组23的串并联的连接方式进行合理分配。

如图8所示，其为本申请实施例提供的太阳能组件的控制电路示意图。柱状基体1的内部设置有中空腔体11，中空腔体11用于容纳储能电池12和控制器13，储能电池12用于将太阳能组件2产生的电能进行储存，控制器13可以用于控制太阳能组件2对储能电池12的输入策略以及可以用于控制储能电池12的输出策略，在此本申请对其不进行赘述。

在一些实施方式中，太阳能组件2和控制器13之间设置有防反二极管14，当太阳能组件2的发电电压大于充电电压或者储能电池12的电压时，太阳能组件2产生的电流可以通过控制器13传输给储能电池12进行充电；当太阳能组件2的发电电压小于充电电压或者储能电池12的电压时，由于防反二极管14的特性，此时太阳能组件2不会给储能电池12进行充电，因此储能电池12的电量也不会因倒流而受到损失。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种柱状太阳能发电装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

选取柱状基体(1)，并在所述柱状基体(1)的表面贴附太阳能组件(2)；

使所述太阳能组件(2)沿所述柱状基体(1)的周向方向预留预设尺寸(H)的缝隙(20)；

通过夹具(3)对所述太阳能组件(2)进行预紧，使所述缝隙(20)沿周向方向的尺寸逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述太阳能组件(2)由内向外依次包括第一胶膜层(22)、芯片组(23)、第二胶膜层(24)和封装层(25)，步骤所述使所述太阳能组件(2)沿所述柱状基体(1)的周向方向预留预设尺寸(H)的缝隙(20)包括：

使所述封装层(25)沿所述柱状基体(1)的周向方向预留预设尺寸(H)的缝隙(20)。

3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述太阳能组件(2)还包括绝缘层(21)，所述绝缘层(21)设置于所述柱状基体(1)和所述第一胶膜层(22)之间。

4.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述封装层(25)包括能够透光的ETFE、PET和亚克力中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述夹具(3)包括第一夹具(31)和第二夹具(32)，步骤所述通过夹具(3)对所述太阳能组件(2)进行预紧包括：

将第一夹具(31)和第二夹具(32)包覆在所述太阳能组件(2)的外部并进行固定，以对所述太阳能组件(2)进行预紧。

6.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在所述第一夹具(31)和所述第二夹具(32)与所述太阳能组件(2)相对的一侧设置缓冲层(33)，所述缓冲层(33)由包括特氟龙材料制成。

7.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，在所述第一夹具(31)和所述第二夹具(32)之间设置弹性结构(34)。

8.根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述第一夹具(31)具有第一平面支撑板(311)，所述第二夹具(32)具有第二平面支撑板(321)，在步骤所述将第一夹具(31)和第二夹具(32)包覆在所述太阳能组件(2)的外部并进行固定之后，还包括：

对所述第一平面支撑板(311)和所述第二平面支撑板(321)施加压力，以对所述太阳能组件(2)进行层压。

9.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在步骤所述通过夹具(3)对所述太阳能组件(2)进行预紧之后，还包括：

将所述柱状基体(1)、所述太阳能组件(2)和所述夹具(3)放入真空袋中，并对所述真空袋抽真空。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述预设尺寸(H)为所述柱状基体(1)的横截面直径(D)的1％-10％。

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