CN112786727A - 无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，包括复合膜本体和铜丝线，复合膜本体包括基材层和胶膜层，胶膜层设于基材层上，铜丝线具有若干根，沿着胶膜层平行嵌设在胶膜层上；其制备方法包括将铜丝线排列绷直，将一整片复合膜本体或将其切割成切片薄膜后胶面朝上放在压合工装加热平台上，用一半铜丝线压住复合膜本体或切片薄膜，将另一整片复合膜本体或将其切割成切片薄膜后胶面朝下放置在另一半铜丝线上，合上压合工装，调整压合压力和压合时间，将铜丝线与复合膜本体压合在一起制作成所需的复合膜并取出冷却。本发明的复合膜制作流程简单，能够提高生产效率，成本低且结构多样，使用效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜及其制备方法。
背景技术
晶体硅异质结太阳电池具有转换效率高、双面率利用率高、无光衰、温度系数低、弱光响应高、工艺步骤少、结构对称等优点，但是由于技术门槛和材料成本高，特别是电极银浆成本制约了异质结的迅速发展，其电极金属化采用的是低温银浆，由于低温银浆固化后体积电阻率高，必须印刷足够的银浆以降低栅线内阻，银浆耗量高，是普通晶硅电池的好几倍。
现有国外先进的无主栅电池互联技术有通过表面涂敷有低温合金的圆形铜线将电池片进行互联。铜线预排布在聚合物薄膜上，然后铜线和聚合物薄膜一起铺设于电池片上进行层压。铜线表面的低温合金在层压过程中熔化，使铜线粘结在电池片上。由于该方法采用层压互联工艺，其配套封装材料以及相关设备价格昂贵，因此目前该方法制造成本相对较高。
公布号CN106847968A的发明专利《一种双面晶体硅异质结无主栅太阳能电池片的封装方法》，通过将热压敏胶或光敏胶沿铜丝方向覆盖在铜丝和电池片上后，将胶体固化或预先在铜丝与栅线结点处点上圆形图案的固化导电浆或黏贴上导电胶带的方式封装，该方法由于需要在铜丝与栅线结点粘附导电浆/导电胶带，当接触点比较多时，该方法操作复杂，生产效率低，制作成本较高。
无主栅晶体硅异质结太阳能电池组件作为一个新的研究方向，受到业内普遍关注。其一，无主栅焊带的直径小，遮光面积大幅度降低；其二，无主栅焊带与电池细栅线的焊接不再使用红外加热的方式，而是通过普通层压工艺来实现，产生虚焊和漏焊的可能性减小。
公布号CN107057598A的发明专利《用于无主栅太阳能电池组件的复合膜及其制备方法》，通过将上粘结层的原料组分熔融后流延在基底膜上，经过牵伸、冷却后形成复合膜，然后用镀锡铜丝镶嵌在复合膜的表面上，但该方法制作流程复杂，需要二次熔融流延工艺，制作成本高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，旨在解决现有技术中传统复合膜需采用二次熔融流延工艺，制作流程复杂，成本高且结构形式单一，导致生产效率低及使用效果不尽人意的技术问题。
本发明的技术方案是：一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，包括复合膜本体和铜丝线，所述复合膜本体包括基材层和胶膜层，所述胶膜层设于基材层上，所述铜丝线具有若干根，沿着胶膜层平行嵌设在胶膜层上。
进一步的，本发明中所述基材层为PP、PC、PET、PE、PMMA、PS、PVF或PVDF薄膜。
进一步的，本发明中所述基材层的厚度为0.01～0.2mm。
进一步的，本发明中所述基材层为具有镂空结构的镂空薄膜。
进一步的，本发明中所述胶膜层为聚氨酯、EVA、PUR、TPO、TPU或PA胶膜。
进一步的，本发明中所述胶膜层的厚度为0.01～0.2mm。
进一步的，本发明中所述铜丝线的直径为0.05～0.5mm。
进一步的，本发明中所述铜丝线的表面镀有金属或合金材料。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜的制备方法，包括以下步骤：
1)采用绕线工装将长度长于2倍电池片宽度的铜丝线均匀水平的排列在工装上绷直，相邻两根铜丝线之间的平行间距范围为2-20mm，铜丝线排的整体宽度小于电池片宽度；
2)在80-150℃的压合工装加热平台上，将一整片不大于电池片大小的复合膜本体胶面朝上放在加热平台上，或者将复合膜本体切割成N片1/N复合膜本体大小的切片薄膜后取1/N切片薄膜胶面朝上放在加热平台上，然后将一半铜丝线压住整片复合膜本体或1/N切片薄膜；
3)将另一整片不大于电池片大小的复合膜本体胶面朝下放置在另一半铜丝线上，或者将该复合膜本体切割成N片1/N复合膜本体大小的切片薄膜后取1/N切片薄膜胶面朝下放置在另一半铜丝线上；
4)合上压合工装，调整压合压力为10-100N，将铜丝线与复合膜本体压合在一起制作成所需的复合膜并取出冷却，压合时间为1-10s。
进一步的，本发明中所述复合膜本体具有镂空结构。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1)本发明的复合膜用于无主栅太阳能电池片互联的正面和背面，适用于单晶、多晶太阳能电池，复合膜的制作无需使用二次熔融流延工艺，制作流程简单，可提高生产效率，复合膜使用的材料具有耐高温、高透特性，能够耐80-180℃温度，基材层可以采用整片或切片薄膜，也可以设计圆形镂空、方格镂空或网格结构，从而使得层压后透光率能够达到90％以上，进而保证层压后的电池组件的光电转化功率高，使用效果更好。
2)本发明中，铜丝线的排列数量增加，可以平行排列5-100根铜丝线，由于铜丝线的密集分布，使用时可缩短电池片细栅线之间电流的传输距离，进而使组件电流收集能力增加，使功率提升。
3)本发明中，由于采用具有一定硬度的基材，在层压过程中复合膜不会出现收缩、翘曲等现象，同时对铜丝线施加更大压力，使铜丝线能够与电池片细栅线形成更好的接触，减少接触电阻损失，使功率得到提升。
4)本发明中，由于复合膜具有多条密集铜丝线结构，电池片银浆金属化工艺中无需印刷主栅，无需二次印刷，电池片上银用量降低，能够降低整体成本。
5)本发明的复合膜使用时因为不需要目前主流的红外焊接，避免了电池片冷热收缩应力，可以大大减少碎片率，同时因为铜丝线数量多，即使电池片有隐裂或破损，仍能确保较高的组件效率。
6)本发明的方法同样适用于普通N/P型单面电池片，普通N型双面电池，材料、工艺均一致。
附图说明
图1为本发明的复合膜结构示意图；
图2为本发明实施例一中复合膜本体与铜丝线的排布示意图；
图3为本发明实施例二中复合膜本体与铜丝线的排布示意图；
图4为本发明实施例三中复合膜本体与铜丝线的排布示意图。
其中：1、基材层；2、胶膜层；3、铜丝线。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式做具体说明。
实施例一：
结合图1、图2所示为本发明一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜及其制备方法的第一种具体实施方式，所述复合膜包括复合膜本体和铜丝线3，复合膜本体包括基材层1和胶膜层2，胶膜层2设于基材层1上，铜丝线3具有若干根，沿着胶膜层2平行嵌设在胶膜层2上。
本实施例中，基材层1为0.01～0.2mm厚度的PVDF薄膜。PVDF薄膜中包含相关添加剂，如光稳定剂、抗紫外剂等。
本实施例中，胶膜层2为0.01～0.2mm厚度的PUR胶膜。PUR胶膜中还包含三丙烯异聚氰酸酯、过氧化二苯甲基酰、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和紫外光稳定剂。
本实施例中，铜丝线3的直径为0.05～0.5mm，铜丝线3的表面镀有金属或合金材料。
结合图2所示，本实施例复合膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1)，采用绕线工装将长度长于2倍电池片宽度的铜丝线3均匀水平的排列在工装上绷直，相邻两根铜丝线3之间的平行间距范围为2-20mm，铜丝线3排的整体宽度小于电池片宽度；
步骤2)，在120℃的压合工装加热平台上，将一整片小于电池片大小的复合膜本体胶面朝上放在加热平台上，将一半铜丝线3压住整片复合膜本体；
步骤3)，将另一整片小于电池片大小的复合膜本体胶面朝下放置在另一半铜丝线3上；
步骤4)，合上压合工装，调整压合压力为50N，压合5s后将铜丝线3与复合膜本体压合在一起制作成所需的复合膜并取出冷却。
实施例二：
本实施例的复合膜与实施例一的不同之处在于，所述基材层1为0.01～0.2mm厚度的具有镂空结构的圆形镂空PVF薄膜，PVF薄膜中包含相关添加剂，如光稳定剂、抗紫外剂等。胶膜层2为0.01～0.2mm厚度的EVA胶膜，EVA胶膜中还包含三丙烯异聚氰酸酯、过氧化二苯甲基酰、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和紫外光稳定剂。
结合图3所示，本实施例复合膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1)，采用绕线工装将长度长于2倍电池片宽度的铜丝线3均匀水平的排列在工装上绷直，相邻两根铜丝线3之间的平行间距范围为2-20mm，铜丝线3排的整体宽度小于电池片宽度；
步骤2)，在110℃的压合工装加热平台上，将一整片小于电池片大小的具有圆形镂空结构的复合膜本体胶面朝上放在加热平台上，将一半铜丝线3压住整片复合膜本体；
步骤3)，将另一整片小于电池片大小的具有圆形镂空结构的复合膜本体胶面朝下放置在另一半铜丝线3上；
步骤4)，合上压合工装，调整压合压力为60N，压合8s后将铜丝线3与复合膜本体压合在一起制作成厚度0.18mm的复合膜，取出冷却。
实施例三：
本实施例的复合膜与实施例一的不同之处在于，所述基材层1为0.01～0.2mm厚度的PET薄膜，PET薄膜中包含相关添加剂，如光稳定剂、抗紫外剂等。胶膜层2为0.01～0.2mm厚度的TPU胶膜，TPU胶膜中还包含三丙烯异聚氰酸酯、过氧化二苯甲基酰、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和紫外光稳定剂。
结合图4所示，本实施例复合膜的制备方法包括以下步骤：
步骤1)，采用绕线工装将长度长于2倍电池片宽度的铜丝线3均匀水平的排列在工装上绷直，相邻两根铜丝线3之间的平行间距范围为2-20mm，铜丝线3排的整体宽度小于电池片宽度；
步骤2)，在100℃的压合工装加热平台上，压合前先将一整片不大于电池片大小的复合膜本体进行切割，切割成2片1/2复合膜本体大小的切片薄膜后取1/2切片薄膜胶面朝上放在加热平台上，将一半铜丝线3压住1/2切片薄膜；
步骤3)，将另一1/2切片薄膜胶面朝下放置在另一半铜丝线3上，两片切片薄膜间隔布置；
步骤4)，合上压合工装，调整压合压力为40N，压合4s后将复合膜取出冷却，得到电池片互联用复合膜。
通过分别对以上三个实施例的复合膜进行透光率和相关的环境测试，各个实施例制得的复合膜的透光率均在90％以上，光学性能符合无主栅异质结太阳能电池组件的生产要求，并且力学性能完全满足光伏组件的使用需求。
当然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。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：包括复合膜本体和铜丝线(3)，所述复合膜本体包括基材层(1)和胶膜层(2)，所述胶膜层(2)设于基材层(1)上，所述铜丝线(3)具有若干根，沿着胶膜层(2)平行嵌设在胶膜层(2)上。
2.根据权利要求1所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：所述基材层(1)为PP、PC、PET、PE、PMMA、PS、PVF或PVDF薄膜。
3.根据权利要求1所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：所述基材层(1)的厚度为0.01～0.2mm。
4.根据权利要求2所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：所述基材层(1)为具有镂空结构的镂空薄膜。
5.根据权利要求1所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：所述胶膜层(2)为聚氨酯、EVA、PUR、TPO、TPU或PA胶膜。
6.根据权利要求1所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：所述胶膜层(2)的厚度为0.01～0.2mm。
7.根据权利要求1所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：所述铜丝线(3)的直径为0.05～0.5mm。
8.根据权利要求1所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜，其特征在于：所述铜丝线(3)的表面镀有金属或合金材料。
9.一种无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用绕线工装将长度长于2倍电池片宽度的铜丝线(3)均匀水平的排列在工装上绷直，相邻两根铜丝线(3)之间的平行间距范围为2-20mm，铜丝线(3)排的整体宽度小于电池片宽度；
2)在80-150℃的压合工装加热平台上，将一整片不大于电池片大小的复合膜本体胶面朝上放在加热平台上，或者将复合膜本体切割成N片1/N复合膜本体大小的切片薄膜后取1/N切片薄膜胶面朝上放在加热平台上，然后将一半铜丝线(3)压住整片复合膜本体或1/N切片薄膜；
3)将另一整片不大于电池片大小的复合膜本体胶面朝下放置在另一半铜丝线(3)上，或者将该复合膜本体切割成N片1/N复合膜本体大小的切片薄膜后取1/N切片薄膜胶面朝下放置在另一半铜丝线(3)上；
4)合上压合工装，调整压合压力为10-100N，将铜丝线(3)与复合膜本体压合在一起制作成所需的复合膜并取出冷却，压合时间为1-10s。
10.根据权利要求9所述的无主栅异质结太阳能电池组件互联用复合膜的制备方法，其特征在于：所述复合膜本体具有镂空结构。
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