CN112310235B - 一种曲面光伏组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种曲面光伏组件及其制备方法，所述制备方法采用两步法进行，先将曲面光伏组件放置在真空密封腔体内进行升温，抽真空，在真空密封腔体中，不给曲面光伏组件施加压力或者施加一个很小的压力，使胶膜在硅基太阳能电池芯片周围包裹形成一层保护膜，然后将其转移至加压密封腔体中，加热，再通过通入气体至加压密封腔体对曲面光伏组件进行加压，使曲面光伏组件受力均匀，进而避免了硅基太阳能电池芯片破裂，提高曲面光伏组件的良率。
Description
技术领域
本申请涉及光伏电池技术领域，尤其涉及以一种曲面光伏组件及其制备方法。
背景技术
光伏组件是实现太阳能转化为电能的核心部件，目前市场上的光伏组件大多是平板光伏组件，但是，平板光伏组件不能直接应用到波浪形结构的传统屋瓦建筑上，因此，曲面光伏组件随之产生，曲面光伏组件的整体呈波浪形结构，可与传统屋瓦建筑紧密结合，实现光伏建筑一体化。
曲面光伏组件的结构包括：电池片、保护件和粘合剂，其中，电池片为柔性薄膜太阳能芯片或硅基太阳能电池芯片；曲面光伏组件的制备工艺为：将保护件、粘合剂和电池片依次按顺序叠放，并置于真空袋中，通过对真空袋抽真空并加热加压，使电池片和保护件通过粘合剂固定连接，冷却后从真空袋中取出曲面光伏组件。
但是，发明人在本申请的研究过程中发现，当电池片为硅基太阳能电池芯片时，由于硅基底类芯片非常脆，因此，在制备曲面光伏组件时，直接施加压力给曲面光伏组件，会出现硅基底芯片裂片的问题，进而导致曲面光伏组件的良率低。
发明内容
本申请提供了一种曲面光伏组件及其制备方法，以解决在制备曲面光伏组件时，直接施加压力给曲面光伏组件，会出现硅基底芯片裂片，进而导致曲面光伏组件的良率低这一问题。
第一方面，本申请实施例提供一种曲面光伏组件，包括：从上至下依次叠合固定的第一保护层、硅基太阳能电池芯片和第二保护层；
所述第一保护层、硅基太阳能电池芯片和第二保护层均为波浪状结构，且所述第一保护层与所述硅基太阳能电池芯片，以及所述硅基太阳能电池芯片与所述第二保护层之间相互贴合；
所述第一保护层为硬质透明材料；
所述第二保护层为硬质材料，所述第二保护层用于保护所述硅基太阳能电池芯片，以及便于将曲面光伏组件安装在建筑上；
所述第一保护层与硅基太阳能电池芯片之间，以及，所述硅基太阳能电池芯片与第二保护层之间均设置有胶膜，所述胶膜为EVA、POE、TPO或PVB胶膜，所述胶膜用于在受热条件下发生变形，贴合于所述硅基太阳能电池片的表面，缓解所述第一保护层和/或所述第二保护层对所述硅基太阳能电池片的挤压作用；所述胶膜还用于将所述第一保护层和/或所述第二保护层固定于所述硅基太阳能电池芯片的表面。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述第一保护层与第二保护层的间距小于或等于0.6mm。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述第一保护层为透明玻璃；第二保护层的材质为玻璃或玻璃钢。
第二方面，本申请实施例部分提供了一种曲面光伏组件的制备方法，所述制备方法用于制备第一方面任一项所述的曲面光伏组件，所述制备方法包括：
步骤S1，将第一保护层、硅基太阳能电池芯片和第二保护层按顺序依次叠合，在硅基太阳能电池芯片的上下表面均放置胶膜，形成叠合的曲面光伏组件，其中，所述胶膜的厚度大于或等于0.3mm；
步骤S2，将叠合的曲面光伏组件置于真空密封腔体中，在真空度小于或等于60pa的条件下，加热所述真空密封腔体至90-170℃，温度保持10-15min；
步骤S3，在温度保持10-15min后，对所述第一保护层和第二保护层施加0-0.15kg/cm2的压力，压力保持5-15min后，形成初步固定的曲面光伏组件；
步骤S4，从所述真空密封腔体中取出初步固定的曲面光伏组件，放置于加压密封腔体，向所述加压密封腔体中通入气体，使所述加压密封腔体的压力大于或等于0.05Mpa，加热所述加压密封腔体至90-170℃，压力和温度保持10-60min；
步骤S5，压力和温度保持10-60min后，保持压力的同时降温，待曲面光伏组件冷却至胶膜熔点温度后泄压，取出，即获得曲面光伏组件。
结合第二方面，在一种实现方式中，步骤S2中，所述真空密封腔体的加热温度为160℃。
结合第二方面，在一种实现方式中，步骤S3中，对所述第一保护层和第二保护层施加的压力为0.03kg/cm2。
结合第二方面，在一种实现方式中，步骤S3中，所述压力保持的时间为10min。
结合第二方面，在一种实现方式中，步骤S4中，所述加压密封腔体的加热温度为135℃。
结合第二方面，在一种实现方式中，步骤S4中，压力和温度保持的时间为30min。
本申请公开的一种曲面光伏组件及其制备方法，所述制备方法采用两步法进行，先将曲面光伏组件放置在真空密封腔体内进行升温，抽真空，在真空密封腔体中，不给曲面光伏组件施加压力或者施加一个很小的压力，使得胶膜在硅基太阳能电池芯片周围包裹形成一层保护膜，然后将其转移至加压密封腔体中，加热，再通过通入气体至加压密封腔体对曲面光伏组件进行加压，使曲面光伏组件受力均匀，进而避免了硅基太阳能电池芯片破裂，提高曲面光伏组件的良率。
进一步地，本申请的制备工艺中不需要使用大量的真空袋，降低成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种曲面光伏组件的结构示意图；
图2是本申请实施例提供的一种曲面光伏组件的制备方法的流程示意图。
其中，101-第一保护层；102-硅基太阳能电池芯片；103-第二保护层；104-胶膜。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
本申请公开一种曲面光伏组件及其制备方法，以解决在制备曲面光伏组件时，直接施加压力给曲面光伏组件，会出现硅基底芯片裂片，进而导致曲面光伏组件的良率低这一问题。
参照图1，示出了一种曲面光伏组件，包括从上至下依次叠合固定的第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103；
所述第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103均为波浪状结构，且所述第一保护层101与所述硅基太阳能电池芯片102，以及所述硅基太阳能电池芯片102与所述第二保护层103之间相互贴合；
其中，所述第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103叠放时相互贴合，且其起伏弧度一致，保证了吻合度，提高曲面光伏组件的良率。
所述第一保护层101为硬质透明材料；
可选地，所述第一保护层101为透明玻璃，也可以是其他材质的硬质透明材料，本申请不做具体限定。
该结构中，所述第一保护层101也称为前保护层，设置在整个组件的最外侧，其需要具良好的透光性，以便于太阳能可以透过第一保护层101照射到硅基太阳能电池芯片102上，所述第一保护层101还需要具有一定的刚性，以保护硅基太阳能电池芯片102，避免其被破坏。
所述第二保护层103为硬质材料，所述第二保护层103用于保护所述硅基太阳能电池芯片102，以及便于将曲面光伏组件安装在建筑上；
可选地，所述第二保护层103的材质为玻璃钢，也可以是玻璃或其他树脂材料，本申请不做具体限定。
该结构中，所述第二保护层103也称为后保护层，设置在所述第一保护层101的相对面，也就是说，所述硅基太阳能电池芯片102夹设在所述第一保护层101和第二保护层103之间，所述第二保护层103的作用一方面是保护所述硅基太阳能电池芯片102，另一方面是便于将曲面光伏组件安装在建筑上。
另外，由于光伏组件需在室外使用，因此，所述第一保护层101和第二保护层103还需要具备耐候性等特点，以延长曲面光伏组件长期在户外的使用寿命。
所述第一保护层101与硅基太阳能电池芯片102之间，以及，所述硅基太阳能电池芯片102与第二保护层103之间均设置有胶膜104，所述胶膜104为EVA、POE、TPO或PVB胶膜104，所述胶膜104用于在受热条件下发生变形，贴合于所述硅基太阳能电池片的表面，缓解所述第一保护层101和/或所述第二保护层103对所述硅基太阳能电池片的挤压作用；所述胶膜104还用于将所述第一保护层101和/或所述第二保护层103固定于所述硅基太阳能电池芯片102的表面。
该方案中，所述第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103之间设置有胶膜104，所述胶膜104在受热时融化，融化后的胶膜104贴合固定第一保护层101与硅基太阳能电池芯片102，以及硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103，同时，胶膜104还可以缓解缓解所述第一保护层101和/或所述第二保护层103对所述硅基太阳能电池片的挤压作用，以保护硅基太阳能电池片，防止其破裂。
可选地，所述胶膜104为EVA、POE、TPO或PVB胶膜，所选胶膜104在高温高压下不进行化学反应，当然所述胶膜104还可以是其他类型的胶膜，本申请不做具体限定。
可选地，所述第一保护层101与第二保护层103的间距小于或等于0.6mm。
本发明中对第一保护层101与第二保护层103的吻合度做了小于0.6mm的要求，确保良率。
本申请实施例公开的一种曲面光伏组件，包括：从上至下依次叠合固定的第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103，所述第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103均为相互贴合的波浪状结构，所述第一保护层101与硅基太阳能电池芯片102之间，以及，所述硅基太阳能电池芯片102与第二保护层103之间均设置有胶膜104，胶膜104在受热条件下发生变形，缓解所述第一保护层101和/或所述第二保护层103对所述硅基太阳能电池片的挤压作用，进而减少硅基太阳能电池芯片102的破裂。
参照图2，示出了一种曲面光伏组件的制备方法，所述制备方法用于制备前述的曲面光伏组件，所述制备方法包括：
步骤S1，将第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103按顺序依次叠合，在硅基太阳能电池芯片102的上下表面均放置胶膜104，形成叠合的曲面光伏组件，其中，所述胶膜104的厚度大于或等于0.3mm；
该步骤中，所述胶膜104的厚度大于或等于0.3mm，可以保证胶膜104完全覆盖硅基太阳能电池芯片102，加热后，胶膜104形成一层保护膜覆盖硅基太阳能电池芯片102，当硅基太阳能电池芯片102受到外力后，不易破裂。
步骤S2，将叠合的曲面光伏组件置于真空密封腔体中，在真空度小于或等于60pa的条件下，加热所述真空密封腔体至90-170℃，温度保持10-15min；
该步骤中，将真空密封腔体的压力降到60pa以下，同时将所述真空密封腔体加热至设定的温度范围：90-170℃，其中，温度过高胶膜104会失效或者产生过多的气泡，温度过低，胶膜104不能完全融化，同时，保证胶膜104在该温度下不进行化学反应，温度保持10-15min，以保证胶膜104完全融化，将硅基太阳能电池芯片102完全保护在胶膜104中。
步骤S3，在温度保持10-15min后，对所述第一保护层101和第二保护层103施加0-0.15kg/cm2的压力，压力保持5-15min后，形成初步固定的曲面光伏组件；
本步骤中，在步骤S2之后，通过第一保护层101的自重或者对第一保护层101和第二保护层103施加一个很小的压力(0.01kg/cm2-0.15kg/cm2)，再配合抽真空，将曲面光伏组件中的气体抽出，减少胶膜104中的气泡，此步骤中的压力不能过大，过大的压力会直接导致硅基太阳能电池芯片102的破裂。
步骤S4，冷却后，从所述真空密封腔体中取出初步固定的曲面光伏组件，放置于加压密封腔体，向所述加压密封腔体中通入气体，使所述加压密封腔体的压力大于或等于0.05Mpa，加热所述加压密封腔体至90-170℃，压力和温度保持10-60min；
本步骤中，将步骤S3中初步固定的曲面光伏组件转移至加压密封腔体，向所述加压密封腔体中通入气体，该气体可为惰性气体，使所述加压密封腔体的压力达到0.05Mpa以上，同时，将加压密封腔体内加热至设定温度90-170℃，保持10min-60min，此步骤中，通过气体对曲面光伏组件进行加压，将步骤S3中未除掉的气泡彻底清除，使用该方法，曲面光伏组件受理更均匀，减少硅基太阳能电池芯片102破裂，提高良率，同时，压力大于0.05Mpa可以使胶膜104、第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102以及第二保护层103之间的粘接力更大，提高了曲面光伏组件的寿命。
步骤S5，压力和温度保持10-60min后，保持压力的同时降温，待曲面光伏组件冷却至胶膜104熔点温度后泄压，取出，即获得曲面光伏组件。
该步骤中，在步骤3中的压力和温度保持10-60min后，保持压力的同时降温，在温度降至胶膜104的熔点温度以下，即可卸除加压密封腔体中的压力，取出曲面光伏组件。在降温的同时保持压力，可以将胶膜104中的气泡彻底清除。
本申请实施例公开的制备方法，采用两步法进行，先将曲面光伏组件放置在真空密封腔体内进行升温，抽真空，在真空密封腔体中，不给曲面光伏组件施加压力或者施加一个很小的压力，使得胶膜在硅基太阳能电池芯片102周围包裹形成一层保护膜，然后将其转移至加压密封腔体中，加热，再通过通入气体至加压密封腔体对曲面光伏组件进行加压，使曲面光伏组件受力均匀，进而避免了硅基太阳能电池芯片102破裂，提高曲面光伏组件的良率。
进一步地，本申请的制备工艺中不需要使用大量的真空袋，有效降低成本。
可选地，步骤S2中，所述真空密封腔体的加热温度为160℃。
可选地，步骤S3中，对所述第一保护层101和第二保护层103施加的压力为0.03kg/cm2；所述压力保持的时间为10min。
可选地，步骤S4中，所述加压密封腔体的加热温度为135℃；压力和温度保持的时间为30min。
下面通过一具体实施例对上述制备方法做进一步说明：
a、将第一保护层101、硅基太阳能电池芯片102和第二保护层103按图1的顺序依次叠合，在硅基太阳能电池芯片102的上下表面均放置0.3mm厚的胶膜104，形成叠合的曲面光伏组件；
b、将叠合的曲面光伏组件置于真空密封腔体中，关闭真空密封腔体，真空密封腔体的加热温度设置为160℃，抽真空至60pa以下，保持15min；
c、对所述第一保护层101和第二保护层103施加0.03kg/cm2的压力，压力保持10min后，形成初步固定的曲面光伏组件；
d、从所述真空密封腔体中取出初步固定的曲面光伏组件，放置于加压密封腔体；
e、向所述加压密封腔体中通入1atm气体，25min压力上升至4atm，在30min内温度由室温上升至135℃；
f、保持压力，同时温度下降至室温，卸去压力，取出，即获得曲面光伏组件。
采用上述实施例公开的制备方法制备的曲面光伏组件的产品良率在99％以上，可见，本申请公开的制备方法，可以有效避免制备过程中硅基太阳能电池芯片102的破裂，提高产品良率。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种曲面光伏组件，其特征在于，包括从上至下依次叠合固定的第一保护层、硅基太阳能电池芯片和第二保护层；
所述第一保护层、硅基太阳能电池芯片和第二保护层均为波浪状结构，且所述第一保护层与所述硅基太阳能电池芯片，以及所述硅基太阳能电池芯片与所述第二保护层之间相互贴合；
所述第一保护层为硬质透明材料；
所述第二保护层为硬质材料，所述第二保护层用于保护所述硅基太阳能电池芯片，以及便于将曲面光伏组件安装在建筑上；
所述第一保护层与第二保护层的间距小于或等于0.6mm；
所述第一保护层与硅基太阳能电池芯片之间，以及，所述硅基太阳能电池芯片与第二保护层之间均设置有胶膜，所述胶膜为EVA、POE、TPO或PVB胶膜，所述胶膜用于在受热条件下发生变形，贴合于所述硅基太阳能电池芯片的表面，缓解所述第一保护层和/或所述第二保护层对所述硅基太阳能电池芯 片的挤压作用；所述胶膜还用于将所述第一保护层和/或所述第二保护层固定于所述硅基太阳能电池芯片的表面；
制备所述曲面光伏组件的方法包括：
步骤S1，将第一保护层、硅基太阳能电池芯片和第二保护层按顺序依次叠合，在硅基太阳能电池芯片的上下表面均放置胶膜，形成叠合的曲面光伏组件，其中，所述胶膜的厚度大于或等于0.3mm；
步骤S2，将叠合的曲面光伏组件置于真空密封腔体中，在真空度小于或等于60pa的条件下，加热所述真空密封腔体至90-170℃，温度保持10-15min；
步骤S3，在温度保持10-15min后，对所述第一保护层和第二保护层施加0-0.15kg/cm2的压力，压力保持5-15min后，形成初步固定的曲面光伏组件；
步骤S4，从所述真空密封腔体中取出初步固定的曲面光伏组件，放置于加压密封腔体，向所述加压密封腔体中通入气体，使所述加压密封腔体的压力大于或等于0.05Mpa，加热所述加压密封腔体至90-170℃，压力和温度保持10-60min；
步骤S5，压力和温度保持10-60min后，保持压力的同时降温，待曲面光伏组件冷却至胶膜熔点温度后泄压，取出，即获得曲面光伏组件。
2.根据权利要求1所述的曲面光伏组件，其特征在于，所述第一保护层为透明玻璃；所述第二保护层的材质为玻璃。
3.根据权利要求1所述的曲面光伏组件，其特征在于，所述第二保护层的材质为玻璃钢。
4.根据权利要求1所述的曲面光伏组件，其特征在于，步骤S2中，所述真空密封腔体的加热温度为160℃。
5.根据权利要求1所述的曲面光伏组件，其特征在于，步骤S3中，对所述第一保护层和第二保护层施加的压力为0.03kg/cm2。
6.根据权利要求1所述的曲面光伏组件，其特征在于，步骤S3中，所述压力保持的时间为10min。
7.根据权利要求1所述的曲面光伏组件，其特征在于，步骤S4中，所述加压密封腔体的加热温度为135℃。
8.根据权利要求1所述的曲面光伏组件，其特征在于，步骤S4中，压力和温度保持的时间为30min。
9.一种曲面光伏组件的制备方法，其特征在于，所述制备方法用于制备权利要求1-8中任一项所述的曲面光伏组件。
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