CN112018202A - 一种柔性太阳能组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种柔性太阳能组件，所述柔性太阳能组件自上而下依次包括前板、第一胶膜层、芯片、第二胶膜层和背板；所述前板包括柔性透光基板和设置在所述柔性透光基板上表面和下表面的膜层。本发明提供的柔性太阳能组件的前板防水、耐划、耐磨、耐污，不必额外封装保护层、阻水膜和磨砂有机前板，减少了柔性太阳能组件的封装层数，提高了组件封装效率的同时，也起到保护组件外观、延长组件使用寿命、节约组件生产成本的作用；且组件外观不再单一，能够满足用户对柔性太阳能组件丰富多彩的颜色需求，实现多彩装饰效果。

Description

一种柔性太阳能组件
技术领域
本发明涉及太阳能生产技术领域，特别是涉及一种柔性太阳能组件。
背景技术
太阳能，是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。太阳能是一种可再生、清洁无污染、不受地域资源限制的新兴能源，正在逐渐的、被大范围的广泛应用。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。
太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。太阳能光伏发电在21世纪会占据世界能源消费的重要席位，预计到2030年，太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到21世纪末，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。
随着科技与经济的发展，柔性太阳能组件相对于玻璃基太阳能组件具有重量轻，组件薄及自身的柔韧性，可适用于较多的应用场景。在未来新能源行业，柔性太阳能电池组件的研究与应用场景更加广阔。同时，随着新型柔性屏电子产品不断冲击人类感官，柔性太阳能电池组件在消费类电子行业上的应用也越来越广。
现有太阳能组件包括前板、胶膜、阻水膜、胶膜、太阳能发电芯片、胶膜和背板。其中，前板大多为磨砂PET前板(在前板表面封装一层磨砂PET)或ETFE前板；胶膜大多为POE或EVA等胶膜；太阳能发电芯片主要为铜铟镓硒、砷化镓、钙钛矿等太阳能电池芯片；背板主要为PET、阻水膜或含铝PET复合背板。
现有太阳能组件的封装及制备步骤为：1.将太阳能电池芯片按所需尺寸进行合理裁切，或将芯片串接成合适的大小，备用；2.将所需封装的各层材料，从下至上依次叠好，待层压；3.将待层压的叠好的组件结构，放入层压机层压成太阳能组件(一次层压或两次层压)；4.将压好的太阳能组件进行修边、检测(包括外观和功率、电压以及电流)后，将合格的太阳能组件包装入库。
现有太阳能组件大多外观单一，色彩单调；组件封装结构中含多层POE胶膜、需额外使用阻水膜，且，组件外观反射较强，导致光污染较严重，为减少眩光污染，需要额外再封装一层磨砂PET做前板。其中，POE胶膜以及阻水膜成本高昂，造成封装层数较多，增加封装工序的同时，也大大增加了太阳能组件的生产成本，降低了封装效率和量产产能。此外，现有太阳能组件表面不耐指纹，油污等，一旦被弄脏，不易清洁，很难恢复如新，且，组件表面不耐划，极易造成组件表面被划破等现象。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种柔性太阳能组件。
具体技术方案如下：
一种柔性太阳能组件，所述柔性太阳能组件自上而下依次包括前板、第一胶膜层、芯片、第二胶膜层和背板；所述前板包括柔性透光基板和设置在所述柔性透光基板上表面和下表面的膜层。
可选地，所述膜层包括防污镀膜层、防眩光镀膜层以及减反镀膜层。
可选地，所述前板自上而下依次包括所述防污镀膜层、所述防眩光镀膜层、所述柔性透光基板、所述防眩光镀膜层以及所述减反镀膜层。
可选地，所述前板自上而下依次包括所述防污镀膜层、所述防眩光镀膜层、所述柔性透光基板以及所述减反镀膜层。
可选地，所述防污镀膜层为纳米有机氟化物。
可选地，述防眩光镀膜层为主要成分为纳米PMMA的喷涂液。
可选地，所述减反镀膜层为介质膜。
可选地，所述介质膜包括至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜，所述高折射率材料的折射率高于所述柔性透光基板的折射率，所述低折射率材料的折射率低于所述柔性透光基板的折射率，当含有所述低折射率材料膜时，所述至少一层高折射率材料膜和所述至少一层低折射率材料膜交替设置在所述柔性透光基板上。
可选地，所述高折射率材料为SiNx；所述低折射率材料为SiO2或Al2O3。
可选地，所述减反镀膜层为彩色。
下面以黄色减反(AR)膜层为例进行彩色减反镀膜层的膜系结构的说明：
上述黄色减反(AR)膜层的膜系结构可以包括5层介质膜，其膜系结构可以为：Sub/H(1)/L(2)/H(3)/L(4)/H(5)/Air；
其中，H(1)的厚度为98.35nm±10nm，例如，厚度值为98.35nm；
L(2)的厚度为39.83nm±8nm，优选厚度值为39.83nm；
H(3)的厚度为99.15nm±10nm，优选厚度值为99.15nm；
L(4)的厚度为39.40nm±8nm，优选厚度值为39.40nm；
H(5)的厚度为99.31nm±10nm，优选厚度值为99.31nm。
其中，H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，Sub代表透光基板，Air为大气。H(1)代表透光基板上的第一层为高折射率材料，L(2)代表第二层为低折射率材料，以此类推。
其中，高折射率材料H为SiNx；
低折射率材料L为SiO2或Al2O3；
透光基板Sub为PET、PC或ETFE。
膜系层数和每层的厚度可以根据不同的H镀膜材料、L镀膜材料以及柔性透光基板Sub材料通过对指定颜色的光谱进行调整而优化增减，也就是说，每种颜色的减反(AR)膜的膜系层数和每层的厚度都不是固定且唯一的。
可选地，在柔性透光基板上镀减反镀膜层的镀膜方法为ALD原子层沉积法或磁控溅射法进行成膜，其中，磁控溅射法包括卷绕式磁控溅射法和片材式磁控溅射法。采用卷绕式磁控溅射法镀膜的具体步骤如下:
将需要镀膜的柔性透光基板放置于真空镀膜设备内；
真空镀膜设备抽真空(本底真空度抽至高于8.0×10-3Pa)；
向真空溅射室内通入工作气体Ar(高纯氩气，纯度高于99.999％)，至溅射室内工作气压为3.0×10-2Pa，先小功率开启靶材电源，待辉光放电正常后，逐步加大至正常溅射功率。通入反应气体N2(高纯氮气，纯度高于99.999％)或O2(高纯氧气，纯度高于99.999％)，至靶材正常工作的功率及气体流量；
导入需要镀膜的成膜膜系；
将卷绕式柔性透光基板，通过放卷引流设备，传送至溅射室进行真空镀膜；
镀膜结束后，基板冷却，破真空，将镀膜后的柔性透光基板卷材通过卷绕机构将其卷成一整卷，移出腔体外；
对镀膜后的柔性透光基板进行检测，合格的产品进行包装，入库。
可选地，若所述第一胶膜层和所述第二胶膜层为EVA，则含有所述前板的柔性太阳能组件的封装及层压工艺步骤如下：
第一步：将所述前板、第一胶膜层、芯片、第二胶膜层和背板自上而下依次进行层叠组装(层叠组装好后的组件周围可以用高温胶带纸做临时固定，也可以不固定)，得到本实施例柔性太阳能组件的组装结构；
第二步：打开层压机，层压机下腔室加热温度设定为110～130℃，优选温度为120℃，直至温度恒定；
第三步：在层压机入口侧，从下至上依次铺上高温布、高温垫、柔性太阳能组件的组装结构、高温垫、高温布；
第四步：打开层压机上腔室盖，将步骤3叠放好的待层压样品依靠传动机构传送入层压机内；
第五步：关闭层压机上腔室盖，按设定的工艺参数进行层压，详细工艺步骤及参数设置如下：
1.对上腔体和下腔体同时抽真空，设定上述步骤的时间为5～8分钟，优选时间为6分钟，温度保持110～130℃；
2.对上腔体进行分段真空度调整，温度保持110～130℃包括：
一段真空度调整：将上腔体真空度调整到-60～-30Kpa，优选真空度为-50Kpa；同时对下腔体抽真空，设定上述步骤的时间为5～8分钟，优选时间为6分钟，温度保持110～130℃；
二段真空度调整：将上腔体真空度调整到-40～-25Kpa，优选真空度为-30Kpa，同时对下腔体抽真空，设定上述步骤的时间为5～8分钟，优选时间为6分钟，温度保持110～130℃；
3.层压结束，对上下腔室放气破真空，上腔室盖升起，层压后的样品靠传动机构传输出层压机外。设定上述步骤的时间为2～5分钟，优选时间为3分钟；
4.进行冷却。时间3～5分钟，温度从110～130℃下降到70～80℃。
第六步：取出层压好的样品，关闭层压机加热系统，关闭层压机；
第七步：将层压后边缘溢出的胶膜，或多出的前板、背板等，经修边处理至所需合适尺寸；
第八步：测试层压后样品的外观、功率、电压和电流等数据是否正常，将质量合格的柔性太阳能组件进行接线盒的安装，待接线盒固化后，可包装入库待用。
至此，本发明提供的一种柔性太阳能组件前板及包含本发明柔性太阳能组件前板的柔性太阳能组件制备完成。
可选地，若所述第一胶膜层和所述第二胶膜层为POE，则含有所述前板的柔性太阳能组件的封装及层压工艺步骤如下：
第一步：将所述前板、第一胶膜层、芯片、第二胶膜层和背板自上而下依次进行层叠组装(层叠组装好后的组件周围可以用高温胶带纸做临时固定，也可以不固定)，得到本实施例柔性太阳能组件的组装结构；
第二步：打开层压机，层压机下腔室加热温度设定为160～175℃，优选温度为165℃，直至温度恒定。
第三步：在层压机入口侧，从下至上依次铺上高温布、高温垫、柔性太阳能组件的组装结构、高温垫、高温布；
第四步：打开层压机上腔室盖，将步骤3叠放好的待层压样品依靠传动机构传送入层压机内；
第五步：关闭层压机上腔室盖，按设定的工艺参数进行层压，详细工艺步骤及参数设置如下：
1.对上腔体和下腔体同时抽真空，设定上述步骤的时间为7～10分钟，优选时间为8分钟，温度保持160～175℃；
2.对上腔体进行分段真空度调整，温度保持160～175℃包括：
一段真空度调整：将上腔体真空度调整到-60～-30Kpa，优选真空度为-50Kpa；设定上述步骤的时间为25～40分钟，优选时间为30分钟，温度保持160～175℃；
二段真空度调整：将上腔体真空度调整到-40～-25Kpa，优选真空度为-30Kpa，设定上述步骤的时间为25～35分钟，优选时间为30分钟，温度保持160～175℃；
三段真空度调整：将上腔体真空度调整到-30～-15Kpa，优选真空度为-20Kpa，设定上述步骤的时间为10～14分钟，优选时间为12分钟，温度保持160～175℃；
3.层压结束，对上下腔室放气破真空，上腔室盖升起，层压后的样品靠传动机构传输出层压机外。设定上述步骤的时间为2～5分钟，优选时间为3分钟；
4.自然冷却。时间3～5分钟，温度从160～175℃下降到70～80℃。
第六步：取出层压好的样品，关闭层压机加热系统，关闭层压机；
第七步：将层压后边缘溢出的胶膜，或多出的前板、背板等，经修边处理至所需合适尺寸；
第八步：测试层压后样品的外观、功率、电压、电流等数据是否正常，将质量合格的柔性太阳能组件进行接线盒的安装，待接线盒固化后，可包装入库待用。
至此，本发明提供的一种柔性太阳能组件前板及包含本发明柔性太阳能组件前板的柔性太阳能组件制备完成。
本发明提供的柔性太阳能组件的有益效果是：
1.组件前板多功能(防水、耐划、耐磨、耐污、易清洁等)，不必额外给组件前板表面增加保护层，简化了封装工序的同时，也起到保护组件外观、延长组件使用寿命的作用；
2.不必额外封装阻水膜和磨砂有机前板，减少了柔性太阳能组件的封装层数，简化了组件制备工艺(层压一次即可)，提高组件封装效率和组件量产产能的同时，大大节约了生产成本；
3.组件前板为彩色，组件外观不再单一，能够满足用户对柔性太阳能组件丰富多彩的颜色需求，实现多彩装饰效果。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为本发明实施例一的柔性太阳能组件前板的结构示意图；
图2为本发明实施例二的柔性太阳能组件前板的结构示意图；
图3为本发明的有无防眩光处理的基板透过率曲线对比；
图4为本发明实施例三的柔性太阳能组件的结构示意图；
图5为本发明实施例四的柔性太阳能组件的结构示意图；
图6为本发明实施例五的柔性太阳能组件的结构示意图。
图中：1、芯片，11、第一胶膜层，12、第二胶膜层，13、前板，14、背板，130、柔性透光基板，131、防眩光镀膜层，132、防污镀膜层，133、减反镀膜层，2、接线盒，a、单面AG处理，b、无AG处理，c、双面AG处理。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：在本发明的描述中，需要说明的是，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
本发明提供一种柔性太阳能组件，如图4～图6所示，柔性太阳能组件自上而下依次包括前板13、第一胶膜层11、芯片1、第二胶膜层12和背板14。背板14的下方或一侧设置有与芯片1电连接的接线盒2。
本发明提供的柔性太阳能组件前板包括柔性透光基板和设置在柔性透光基板上表面和下表面的膜层。
由于对柔性太阳能组件前板的柔性要求较高，因此，柔性透光基板的厚度在0.05mm～0.5mm之间较佳，优选为0.08mm～0.125mm之间。本发明柔性太阳能组件前板的柔性透光基板为透光空白塑胶类基板，包括透光PET、ETFE或PC等柔性材料基板，优选为廉价的透光PET柔性基板，可与封装层完美贴合，封装工艺基本无需太大调整，在现有的封装工艺基础上进行微调即可；由于柔性透光基板本身具有强的柔性可弯曲特性，作为太阳能组件的前板，适用于各种形状的太阳能组件，包括平面(规整和不规整)和曲面(规整和不规整)太阳能组件。此外，柔性透光基板也进一步提高了太阳能组件的阻水性能，增强了恶劣环境下太阳能组件的可靠性，使得本发明的柔性太阳能组件无需额外使用阻水膜，进而减少了两层胶膜的使用，减少了柔性太阳能组件的封装层数，简化了封装工序，提高了组件封装效率，进而简化了组件制备工艺(层压一次即可)，提高组件量产产能的同时，大大节约了生产成本。ETFE为乙烯-四氟乙烯共聚物，具有高透光率(可见光透光率在90％以上，且衰减很慢，经使用10～15年，仍可保持在90％以上)和极强的耐候性。因此，可以根据不同的使用场合和要求，例如柔韧性、透光率等要求来选择合适类型的柔性透光基板和柔性透光基板的厚度。
设置在柔性透光基板上表面和下表面的膜层包括防污(AS/AF)镀膜层、防眩光(AG)镀膜层以及减反(AR)镀膜层。防污(AS/AF)镀膜层为纳米有机氟化物，主要是通过真空镀膜技术将纳米有机氟化物沉积到柔性透光基板上，使柔性透光基板表面具有防水、防油、防刮、防指纹、防污染以及易清洁等功能，进而使得柔性太阳能组件的外表面更具有耐划、耐磨、耐污、易清洁等功能，不必再额外制作保护层；防眩光(AG)镀膜层为包括纳米PMMA颗粒(体积分数为90％)，纳米级SiO2颗粒(体积分数为8％)，辅助添加剂(如丙烯酸和聚氨酯等制成的混合溶液)(体积分数为2％)的喷涂液，采用真空涂布或喷涂法，对柔性透光基板进行防眩光(AG)处理，使得基板表面光线更柔和，无眩光污染，组件外观色彩更饱和、更逼真。
减反(AR)镀膜层为介质膜，包括至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜，高折射率材料的折射率高于柔性透光基板的折射率，低折射率材料的折射率低于柔性透光基板的折射率，当含有低折射率材料膜时，至少一层高折射率材料膜和至少一层低折射率材料膜交替设置在所述柔性透光基板上。例如，减反(AR)镀膜层在柔性透光基板上的膜系结构可以依次包括柔性透光基板、高折射率材料膜、低折射率材料膜、高折射率材料膜、低折射率材料膜和高折射率材料膜。需要说明的是，设置于柔性透光基板上方的既可以是高折射率材料膜，也可以是低折射率材料膜。
高折射率材料可以为在550nm波长下的折射率为1.92～2.60的材料；此时可以使上述镀有AR膜层的柔性透光基板在柔性太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率在更大程度上得到提高，从而提高利用该柔性透光基板制备的太阳能组件的发电效果。高折射率材料为SiNx。
低折射率材料可以为在550nm波长下的折射率为1.35～1.75的材料；此时可以使上述镀有AR膜层的柔性透光基板在太阳能组件的发电波长范围内的平均透过率在更大程度上得到提高，从而提高利用该柔性透光基板制备的太阳能组件的发电效果。低折射率材料为SiO2或Al2O3。
本发明柔性太阳能组件前板的减反(AR)镀膜层为采用ALD原子层沉积法或磁控溅射法制得的多层彩色AR膜。阻水膜一般为在柔性基板上镀SiNx、SiO2或Al2O3等材料，一般为无色或乳白色，经层压封装成组件后呈现无色，因此，减反(AR)镀膜层起到阻水膜效果(不必再额外制备和使用阻水膜，起到保护组件外观、延长组件使用寿命的作用)的同时也起到了多彩、增透的效果。因此，本发明提供给的彩色柔性太阳能组件前板能保证在不影响组件正常发电的基础上，使得柔性太阳能组件外观不再单一，用户可根据应用场景随意定制各种所需的彩色柔性太阳能组件，实现多彩装饰效果。
减反(AR)镀膜层在柔性透光基板上的膜系结构可以根据用户的期望颜色，采用膜系设计软件进行设计，在满足不同颜色需求的情况下选择出成本较低、制备工艺较简单的膜系结构。
太阳能组件的第一胶膜层、第二胶膜层以及第三胶膜层各自独立地选自POE、EVA以及TPU等具有粘性的聚合物类材料中的任一种，其可见光透过率大于85％，具有良好的透光性和阻水性。
太阳能组件的芯片为已经连接好汇流带的芯片串，可随意采取并联、串联、串并联并行等方式进行组合，子芯片为薄膜太阳能电池芯片，如铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片、碲化镉薄膜太阳能电池芯片、砷化镓薄膜太阳能电池芯片、有机薄膜太阳能电池芯片以及晶硅太阳能电池芯片中的任一种，芯片可以根据需求任意裁切，具有较高灵活度；其中，对于晶硅太阳能电池芯片，包括单晶硅和多晶硅太阳能电池芯片，为了在镀膜过程中实现良好的曲面效果，可将晶硅太阳能电池芯片微分成尺寸较小(范围为(5mm～15mm)*(5mm～15mm))的子芯片后再进行串接。
由于本发明的柔性太阳能组件前板在铜铟镓硒薄膜太阳能电池或晶硅太阳能电池的发电波长范围380nm～1100nm内的平均透过率尤其高，因此当太阳能电池选择铜铟镓硒薄膜太阳能电池或晶硅太阳能电池时，所述太阳能组件的发电效果尤其好。
为实现柔性可弯曲效果，本发明的柔性太阳能组件采用光伏级别的有机背板或布。有机背板包括含铝PET、TPT以及TPE背板等，其中，含铝PET背板为柔性背板，可与封装层完美贴合，提高了太阳能组件的阻水性能，增强了恶劣环境下太阳能组件的可靠性；布包括100％聚酯纤维面料，如塔丝隆、雪尼尔、桃皮绒等有较高韧性的耐磨耐高温的布料。
以下列举了一些本发明的具体实施例。
特此说明：本发明各实施例在制备柔性太阳能组件前板的过程中，可采用ALD原子层沉积法或磁控溅射法在柔性透光基板上镀减反(AR)膜层。其中，磁控溅射法包括卷绕式磁控溅射法和片材式磁控溅射法。
此处以卷绕式磁控溅射法为例进行镀膜工艺的说明：
将需要镀膜的柔性透光基板放置于真空镀膜设备内；
真空镀膜设备抽真空(本底真空度抽至高于8.0×10-3Pa)；
向真空溅射室内通入工作气体Ar(高纯氩气，纯度高于99.999％)，至溅射室内工作气压为3.0×10-2Pa，先小功率开启靶材电源，待辉光放电正常后，逐步加大至正常溅射功率。通入反应气体N2(高纯氮气，纯度高于99.999％)或O2(高纯氧气，纯度高于99.999％)，至靶材正常工作的功率及气体流量；
导入需要镀膜的成膜膜系；
将卷绕式柔性透光基板，通过放卷引流设备，传送至溅射室进行真空镀膜；
镀膜结束后，基板冷却，破真空，将镀膜后的柔性透光基板卷材通过卷绕机构将其卷成一整卷，移出腔体外；
对镀膜后的柔性透光基板进行检测，合格的产品进行包装，入库。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的黄色柔性太阳能组件前板自上而下依次包括防污镀膜层132、防眩光镀膜层131、柔性透光基板130、防眩光镀膜层131以及减反镀膜层133。
上述黄色柔性太阳能组件前板的制备方法如下：
第一步：将光学级PET(厚度0.008mm～2mm，本实施例PET厚度为0.125mm)基板双面的塑料保护膜撕除；
第二步：在上述空白PET基板双面采用喷涂方式做防眩光AG处理层，所采用的喷涂液为纳米级PMMA颗粒(体积分数为90％)、纳米级SiO2颗粒(体积分数为8％)以及辅助添加剂(如丙烯酸和聚氨酯等制成的混合溶液)(体积分数为2％)，控制其单面雾度值为4％，双面雾度值为8％；
第三步：在上述第二步制得的PET基板的上表面和下表面中的任一表面上使用SiNx和SiO2作为黄色减反(AR)膜的成膜膜系，采用卷绕式磁控溅射法制得减反(AR)膜层(也叫增透膜)；
黄色减反(AR)膜的膜系结构及镀膜方法如下：
黄色减反(AR)膜的膜系结构可以设计为：
Sub/H(1)/L(2)/H(3)/L(4)/H(5)/Air；
其中，H(1)的厚度为98.35nm；
L(2)的厚度为39.83nm；
H(3)的厚度为99.15nm；
L(4)的厚度为39.40nm；
H(5)的厚度为99.31nm。
其中，H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，Air为大气，Sub代表柔性透光基板。H(1)代表柔性透光基板上的第一层为高折射率材料，L(2)代表第二层为低折射率材料，以此类推。
其中，高折射率材料H为SiNx；低折射率材料L为SiO2；透光基板Sub为PET；Air为大气。
本实施例在PET基板上镀黄色减反(AR)膜的方法如下：
将需要镀膜的PET基板放入待镀膜腔体内，将真空镀膜室真空度抽至高于8.0×10-3Pa；
向真空溅射室内通入工作气体Ar(高纯氩气，纯度高于99.999％)，至溅射室内工作气压为3.0×10-2Pa，先小功率开启靶材电源，待辉光放电正常后，逐步加大至正常溅射功率。通入反应气体N2(高纯氮气，纯度高于99.999％)或O2(高纯氧气，纯度高于99.999％)，至靶材正常工作的功率及气体流量；
导入本实施例上述黄色镀膜膜系，采用卷绕式磁控溅射法的镀膜工艺进行黄色膜系成膜；
镀膜结束后，冷却，镀膜室破真空后将镀膜完成的PET基板取出，完成镀膜。
数据测量(如反射率、透过率等数据)、检测等；
合格产品进入下一道工序。
第四步：在上述第三步制得的PET基板的另一表面上通过真空镀膜技术将有机氟化物材料沉积到PET基板上镀制防污(AS/AF)膜(增加硬度的膜层，也叫防刮擦、防油、防指纹等防脏污膜)层，即，使有机氟化物材料在超高真空条件下(真空度高于8.0×10-3Pa)，以大于
Figure BDA0002079065180000141
的沉积速率在上述第三步制得的PET基板上形成致密的AS/AF膜，从而使基材表面具有防水、防油、防刮擦、防指纹、防污染以及易清洁等功能。
上述四步即可完成本实施例的黄色柔性太阳能组件前板的制备。
以下为含有上述黄色柔性太阳能组件前板的柔性太阳能组件封装及层压工艺步骤：
1.将上述制备得到的黄色柔性太阳能组件前板及其他所需结构如图4依次进行层叠组装(层叠组装好后的组件周围可以用高温胶带纸做临时固定，也可以不固定)。其中，第一胶膜层11和第二胶膜层12为EVA胶膜，背板14为TPE背板，芯片1为铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片。得到本实施例黄色柔性太阳能组件的组装结构。
2.打开层压机，层压机下腔室加热温度设定为120℃，直至温度恒定；
3.在层压机入口侧，从下至上依次铺上高温布、高温垫、柔性太阳能组件的组装结构、高温垫、高温布；
4.打开层压机上腔室盖，将步骤3叠放好的待层压样品依靠传动机构传送入层压机内；
5.关闭层压机上腔室盖，按设定的工艺参数进行层压，详细工艺步骤及参数设置如下：
第一步，对上腔体和下腔体同时抽真空，设定上述步骤的时间为6分钟，温度保持120℃；
第二步，对上腔体进行分段真空度调整，温度保持120℃包括：
一段真空度调整：将上腔体真空度调整到-50Kpa；设定上述步骤的时间为6分钟，温度保持120℃；
二段真空度调整：将上腔体真空度调整到-30Kpa，设定上述步骤的时间为10分钟，温度保持120℃；
第三步，层压结束，对上下腔室放气破真空，上腔室盖升起，层压后的样品靠传动机构传输出层压机外。设定上述步骤的时间为3分钟；
最后一步，自然冷却。时间4分钟，温度从120℃下降到75℃。
6.取出层压好的样品，关闭层压机加热系统，关闭层压机；
7.将层压后边缘溢出的胶膜，或多出的前板、背板等，经修边处理至所需合适尺寸；
8.测试层压后样品的外观、功率、电压和电流等数据是否正常，将质量合格的黄色柔性太阳能组件进行安装接线盒2后待接线盒2固化后，可包装入库待用。
至此，本实施例提供的一种黄色柔性太阳能组件前板及包含本实施例黄色柔性太阳能组件前板的黄色柔性太阳能组件制备完成。
实施例二
如图2所示，本实施例提供的红色柔性太阳能组件前板自上而下依次包括防污镀膜层132、防眩光镀膜层131、柔性透光基板130以及减反镀膜层133。
上述红色柔性太阳能组件前板的制备方法如下：
第一步：将光学级PET(厚度0.008mm～2mm，本实施例厚度为0.125mm)基板的双面塑料保护膜中的一面塑料保护膜撕除；
第二步：在上述撕除塑料保护膜的一面空白PET基板采用涂布方式做防眩光AG处理层，所采用的喷涂液为纳米级PMMA颗粒(体积分数为90％)、纳米级SiO2颗粒(体积分数为8％)以及辅助添加剂(如丙烯酸和聚氨酯等制成的混合溶液)(体积分数为2％)，控制其单面雾度值为20％；
第三步：将第二步制得的PET基板的另一表面的塑料保护膜撕除，并在其上使用SiNx和SiO2作为红色减反(AR)膜的成膜膜系，采用卷绕式磁控溅射法制得减反(AR)膜层(也叫增透膜)；
红色减反(AR)膜的膜系结构及镀膜方法如下：
红色减反(AR)膜的膜系设计结构可以为：
Sub/H(1)/L(2)/H(3)/L(4)/H(5)/Air；
其中，H(1)的厚度为129.55nm；
L(2)的厚度为39.82nm；
H(3)的厚度为128.95nm；
L(4)的厚度为54.68nm；
H(5)的厚度为126.19nm。
其中，H代表高折射率材料，L代表低折射率材料，Air为大气，Sub代表柔性透光基板。H(1)代表柔性透光基板上的第一层为高折射率材料，L(2)代表第二层为低折射率材料，以此类推。
其中，高折射率材料H为SiNx；低折射率材料L为SiO2；透光基板Sub为PET；Air为大气。
本实施例在PET基板上镀红色减反(AR)膜的方法如下：
将需要镀膜的PET基板放入待镀膜腔体内，将真空镀膜室真空度抽至高于8.0×10-3Pa；
向真空溅射室内通入工作气体Ar(高纯氩气，纯度高于99.999％)，至溅射室内工作气压为3.0×10-2Pa，先小功率开启靶材电源，待辉光放电正常后，逐步加大至正常溅射功率。通入反应气体N2(高纯氮气，纯度高于99.999％)或O2(高纯氧气，纯度高于99.999％)，至靶材正常工作的功率及气体流量；
导入本实施例上述红色镀膜膜系，采用卷绕式磁控溅射法的镀膜工艺进行红色膜系成膜；
镀膜结束后，冷却，镀膜室破真空后将镀膜完成的PET基板取出，完成镀膜。
数据测量(如反射率、透过率等数据)、检测等；
合格产品进入下一道工序。
第四步：将第二步制得的防眩光AG膜层上通过真空镀膜技术将有机氟化物材料沉积到PET基板上镀制防污(AS/AF)膜(增加硬度的膜层，也叫防刮擦、防油、防指纹等防脏污膜)层，即，使有机氟化物材料在超高真空条件下(真空度高于8.0×10-3Pa)，以大于
Figure BDA0002079065180000171
的沉积速率在上述第三步制得的PET基板上形成致密的AS/AF膜，从而使基材表面具有防水、防油、防刮擦、防指纹、防污染以及易清洁等功能。
上述四步即可完成本实施例的红色柔性太阳能组件前板的制备。
以下为含有上述红色柔性太阳能组件前板的柔性太阳能组件封装及层压工艺步骤：
1.将上述制备得到的红色柔性太阳能组件前板及其他所需结构如图4依次进行层叠组装(层叠组装好后的组件周围可以用高温胶带纸做临时固定，也可以不固定)。其中，第一胶膜层11和第二胶膜层12为POE胶膜，背板14为含铝PET背板，芯片1为碲化镉薄膜太阳能电池芯片。得到本实施例红色柔性太阳能组件的组装结构。
2.打开层压机，层压机下腔室加热温度设定为165℃，直至温度恒定；
3.在层压机入口侧，从下至上依次铺上高温布、高温垫、柔性太阳能组件的组装结构、高温垫、高温布；
4.打开层压机上腔室盖，将步骤3叠放好的待层压样品依靠传动机构传送入层压机内；
5.关闭层压机上腔室盖，按设定的工艺参数进行层压，详细工艺步骤及参数设置如下：
第一步，对上腔体和下腔体同时抽真空，设定上述步骤的时间为8分钟，温度保持165℃；
第二步，对上腔体进行分段真空度调整，温度保持165℃包括：
一段真空度调整：将上腔体真空度调整到-50Kpa；设定上述步骤的时间为30分钟，温度保持165℃；
二段真空度调整：将上腔体真空度调整到-30Kpa，设定上述步骤的时间为30分钟，温度保持165℃；
三段真空度调整：将上腔体真空度调整到-20Kpa，设定上述步骤的时间为12分钟，温度保持165℃；
第三步，层压结束，对上下腔室放气破真空，上腔室盖升起，层压后的样品靠传动机构传输出层压机外。设定上述步骤的时间为3分钟；
最后一步，自然冷却。时间5分钟，温度从165℃下降到75℃。
6.取出层压好的样品，关闭层压机加热系统，关闭层压机；
7.将层压后边缘溢出的胶膜，或多出的前板、背板等，经修边处理至所需合适尺寸；
8.测试层压后样品的外观、功率、电压和电流等数据是否正常，将质量合格的红色柔性太阳能组件进行安装接线盒2后待接线盒2固化后，可包装入库待用。
至此，本实施例提供的一种红色柔性太阳能组件前板及包含本实施例红色柔性太阳能组件前板的红色柔性太阳能组件制备完成。
使用不同的胶膜，可根据不同胶膜的物化特性的不同，在本发明提供的层压工艺参数基础上做适当调整。其余颜色的减反(AR)膜的成膜膜系可按需自定义设计，本发明不再赘述。
特此说明：本发明实施例一和实施例二中的L镀膜材料也可以替换为Al2O3；柔性透光基板Sub也可以替换为ETFE或PC。但是，替换后，由于镀膜材料和基板的折射率发生了改变，因此需要重新优化膜系，如，可以固定镀膜层数，将每一层的膜厚做相应调整；也可以固定每一层的膜厚，将镀膜层数做相应调整。
并且，膜系层数和每层的厚度可以根据不同的L镀膜材料以及柔性透光基板Sub材料通过对指定颜色的光谱进行调整而优化增减，也就是说，膜系层数和每层的厚度都不是固定且唯一的。
由于防污(AS/AF)膜为透明油状喷涂液，其对组件的透光率影响可忽略不计，因此，为了检测防眩光AG处理是否对柔性太阳能组件的透光率有影响，以本发明实施例一第三步(镀黄色减反(AR)膜)得到的PET基板为例，与无防眩光AG处理的镀黄色减反(AR)膜后的PET基板的透过率进行比较，曲线比对如图3所示，具体比对结果如下表：
处理方式 380nm-1100nm平均透过率
双面AG处理 74.5％
单面AG处理 73.7％
无AG处理 73.2％
从图3及上表可以看出，给本发明柔性太阳能组件前板增加防眩光AG处理后，阳光穿透率基本不损失。此外，有防眩光AG处理的组件的防眩光效果优于无防眩光AG处理的组件。本发明实施例一的镀黄色减反(AR)膜后的PET基板进行AG处理后可以实现其雾度值从2％-80％连续变化，光污染减少。
从图3也可看出，本发明实施例一的镀黄色减反(AR)膜后的PET基板的透过率虽然在可见光区域偏低，但在红外光区域的透过率高，从而使得在柔性太阳能组件的发电波长范围内，尤其是在380nm～1100nm波段范围内的平均透过率高。将其作为太阳能组件前板结构，同样会获得较佳的发电效果。
此外，使用同样的高折射率材料和低折射率材料，通过增减镀膜层数及调整(加厚或减薄)每一层膜的厚度，可以制得同样颜色的柔性透光基板。而且，经测试，采用不同膜系结构制备的同样颜色的柔性透光基板的光谱几乎相同。
以下列举了一些柔性太阳能组件的具体实施例。
实施例三
如图4所示，本实施例的柔性太阳能组件自上而下依次包括前板13、第一胶膜层11、芯片1、第二胶膜层12和背板14。背板14的下方或一侧设置有与芯片1电连接的接线盒2。前板13为本发明实施例一中的前板结构。本实施例的柔性太阳能组件为一种规整曲面柔性太阳能组件。
实施例四
如图5所示，本实施例的柔性太阳能组件自上而下依次包括前板13、第一胶膜层11、芯片1、第二胶膜层12和背板14。背板14的下方或一侧设置有与芯片1电连接的接线盒2。前板13为本发明实施例二中的前板结构。本实施例的柔性太阳能组件为一种平面柔性太阳能组件。
实施例五
如图6所示，本实施例的柔性太阳能组件自上而下依次包括前板13、第一胶膜层11、芯片1、第二胶膜层12和背板14。背板14的下方或一侧设置有与芯片1电连接的接线盒2。前板13为本发明实施例一中的前板结构。本实施例的柔性太阳能组件为一种不规整曲面柔性太阳能组件。
虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种柔性太阳能组件，其特征在于，所述柔性太阳能组件自上而下依次包括前板、第一胶膜层、芯片、第二胶膜层和背板；所述前板包括柔性透光基板和设置在所述柔性透光基板上表面和下表面的膜层。
2.根据权利要求1所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述膜层包括防污镀膜层、防眩光镀膜层以及减反镀膜层。
3.根据权利要求2所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述前板自上而下依次包括所述防污镀膜层、所述防眩光镀膜层、所述柔性透光基板、所述防眩光镀膜层以及所述减反镀膜层。
4.根据权利要求2所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述前板自上而下依次包括所述防污镀膜层、所述防眩光镀膜层、所述柔性透光基板以及所述减反镀膜层。
5.根据权利要求3或4所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述防污镀膜层为纳米有机氟化物。
6.根据权利要求3或4所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述防眩光镀膜层为主要成分为纳米PMMA的喷涂液。
7.根据权利要求3或4所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述减反镀膜层为介质膜。
8.根据权利要求7所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述介质膜包括至少一层高折射率材料膜和可选地至少一层低折射率材料膜，所述高折射率材料的折射率高于所述柔性透光基板的折射率，所述低折射率材料的折射率低于所述柔性透光基板的折射率，当含有所述低折射率材料膜时，所述至少一层高折射率材料膜和所述至少一层低折射率材料膜交替设置在所述柔性透光基板上。
9.根据权利要求8所述的柔性太阳能组件，其特征在于，
所述高折射率材料为SiNx；
所述低折射率材料为SiO2或Al2O3。
10.根据权利要求9所述的柔性太阳能组件，其特征在于，所述减反镀膜层为彩色。
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