CN113707745B - 一种光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种光伏组件，包括：基底、电池串以及封装部，所述封装部的底部具有封装槽，所述基底与所述电池串设置于所述封装槽内，所述电池串设于所述基底的顶面，所述基底的侧面与所述封装槽的侧面之间形成有封装间隙，所述封装间隙内设有第一封装层，所述第一封装层用于密封所述封装间隙。与现有技术相比，本申请使用具备吸收水氧能力的第一封装层填充在电池串的侧面与所述封装槽的侧面之间来阻挡外界水氧的侵入，同时也能防止与电池串表面的接触。
Description
技术领域
本申请涉及太阳能技术领域，特别是一种光伏组件。
背景技术
光伏组件是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。光伏组件包括硅基光伏组件、砷化镓光伏组件、钙钛矿光伏组件等类型。钙钛矿光伏组件作为第三代太阳能电池中最具发展潜力的光伏电池，在短短十年内其能量转化效率得到极大的提升，而且由于其低廉的制造成本，有望在能源领域发挥巨大的作用。
封装技术能够将光伏组件中的电池串与外界环境隔离，防止各种杂质的污染和腐蚀，是一种提高精密电子元器件使用寿命的方法。但是，由于钙钛矿光伏组件中的材料对空气中的水蒸气、氧气、压力等比较敏感，现目前封装技术无法满足需要，光伏组件的使用寿命仍然有待提高。
目前封装电池所用的封装盖板均为平面的玻璃，全面封装的形式容易导致粘合剂与钙钛矿电池反应，封边式封装则对水氧的阻挡能力略弱。
发明内容
本申请的目的是提供一种光伏组件，以解决现有技术中的技术问题，能够在阻挡外界水氧的侵入的同时也能防止电池串表面被污染。
本申请提供了一种光伏组件，包括：基底、电池串以及封装部，所述封装部的底部具有封装槽，所述基底与所述电池串设置于所述封装槽内，所述电池串设于所述基底的顶面，所述基底的侧面与所述封装槽的侧面之间形成有封装间隙，所述封装间隙内设有第一封装层，所述第一封装层用于密封所述封装间隙。
本申请实施例的技术方案中，于基底的侧面与所述封装槽的侧面之间填充具备吸收水氧能力的第一封装层，在阻挡外界水氧的侵入的同时也能防止第一封装层与电池串表面的接触。
在一些实施例中，所述封装间隙内还设有第二封装层，所述第二封装层较所述第一封装层靠近所述封装槽的开口侧。
在一些实施例中，所述封装间隙包括自上而下依次连通的第一间隙段和第二间隙段，所述第一封装层用于密封所述第一间隙段，所述第二封装层用于密封所述第二间隙段，所述第一间隙段的侧面较所述第二间隙段的侧面更远离所述基底。
在一些实施例中，所述第一间隙段的横截面包括方形、楔形或圆弧形结构。
在一些实施例中，所述第一封装层包括干燥剂或/和除氧剂。
在一些实施例中，所述第一封装层的材料包括还原铁粉、亚硫酸盐、抗坏血酸、油酸、氧化钙或硫酸钠中的一种或多种。
在一些实施例中，所述第二封装层的材料包括POE胶膜、EVA胶膜、PIB胶膜、UV胶膜或AB胶膜。
在一些实施例中，所述电池串的侧面与所述基底的侧面平齐，所述电池串的顶面与所述封装槽的顶面贴合。
在一些实施例中，所述基底包括导电玻璃，所述电池串包括钙钛矿电池或钙钛矿-晶硅叠层电池。
在一些实施例中，所述封装部为玻璃或透明塑料材质。
在一些实施例中，所述基底的侧面与所述封装槽的侧面之间的间距相等。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：
图1是本申请一些实施例的整体结构的俯视图；
图2是本申请一些实施例的整体结构的剖视图；
图3是本申请一些实施例的第一间隙段为方形时的剖视图；
图4是本申请一些实施例的第一间隙段为楔形时的剖视图；
图5是本申请一些实施例的第一间隙段为1/4圆形时的剖视图。
具体实施方式中的附图标号如下：
1-基底，2-电池串，3-封装部，4-封装槽，5-封装间隙，51-第一间隙段，52-第二间隙段,6-第一封装层，7-第二封装层。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。
在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。
在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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实施例中的具体含义。
钙钛矿太阳能电池因其具有很高的光电转换效率、可低成本溶液加工以及资源丰富等特点，引起了学术界的高度关注,目前效率世界记录为25.5％。与晶硅电池、CdTe电池和铜铟镓硒(CIGS)电池处于同一水平。因其重大的科学意义与巨大的发展前景，钙钛矿电池被Science杂志评为2013年十大科学突破之一。
然而，申请人注意到粘合剂会在封装高温过程及冷却后和钙钛矿电池发生腐蚀反应，并导致钙钛矿电池芯板的电性能参数在短时间内发生衰减，留下严重的不良隐患，极大降低钙钛矿太阳能电池组件的使用寿命。
基于以上考虑，为了解决全面封装的形式容易导致粘合剂与钙钛矿电池反应，封边式封装则对水氧的阻挡能力略弱的技术问题，本申请提供了一种新型光伏组件封装方式，通过在基底1的侧面与所述封装槽4的侧面之间填充具备吸收水氧能力的第一封装层6，在阻挡外界水氧的侵入的同时也能防止第一封装层6与电池串2表面的接触。
根据本申请的一些实施例，参照图1和图2所示，本申请提供了一种光伏组件，包括：基底1、电池串2以及封装部3，由于现有的钙钛矿太阳能电池往往对湿气、氧气的稳定性较差，在大气环境中钙钛矿层极易分解失效，所以利用封装部3用于对电池串2及基底1进行封装，以达到隔绝外界水氧入侵的目的，本实施例中，封装部3为玻璃或透明塑料材质，以隔绝外界杂质同时，利于光线通过，封装部3的底部具有封装槽4，在光伏组件安装完毕，正常使用过程中，封装部3的底部较封装部3的顶部更远离太阳光的照射，封装部3的底部通常是与建筑的墙面相贴近，封装槽4由封装部3的底面凹设形成，所述基底1与所述电池串2设置于所述封装槽4内，封装槽4为形成于封装部3内部的一个空腔，以容纳基底1和电池串2，基底1和电池串2完整的被收容于封装槽4内。
所述电池串2设于所述基底1的顶面，本实施例中，基底1优选为导电材质的基底1，电池串2包括钙钛矿电池。即本实施例中基底1不仅能承载电池串2，还能够作为阳极，收集电池串2在光照后产生的电子。优选的是基底1可以为掺杂氟的氧化锡导电玻璃或氧化铟锡导电玻璃。
本实施例中，电池串2包括钙钛矿电池，多个钙钛矿电池串联和/或并联形成所述电池串2。在一些实施例中，钙钛矿电池包括：电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层及金属电极等结构。在接受太阳光照射时，钙钛矿层首先吸收光子产生电子-空穴对。未复合的电子和空穴分别被电子传输层和空穴传输层收集，即电子从钙钛矿层传输到电子传输层，最终被基底1收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最终被金属电极收集。最后，通过连接基底1和金属电极的电路而产生光电流。由于钙钛矿材料具有较低的载流子复合几率和较高的载流子迁移率，载流子的扩散距离和寿命较长，因此，钙钛矿电池膜层具有较高的光电转换效率。
在其他实施例中，电池串2还可以包括钙钛矿-晶硅叠层电池。
钙钛矿-晶硅叠层电池可以有效地利用太阳光谱，宽带隙的钙钛矿吸收太阳光短波部分从而降低热电子损失，窄带隙的晶硅吸收长波部分从而扩展太阳电池的光谱响应降低长波损失。钙钛矿-晶硅叠层电池既拓宽了电池的光谱响应范围，提高了太阳能电池效率，又降低了制备成本。为达到阻隔外界水氧入侵以及防止电池串2被污染的目的，所述基底1的侧面与所述封装槽4的侧面之间形成有封装间隙5，所述封装间隙5内填充有第一封装层6，所述第一封装层6用于密封所述封装间隙5，第一封装层6的外轮廓面与封装间隙5的内轮廓面相匹配，以将封装间隙5填充密闭，形成隔离段，隔绝水氧自下往上侵入到电池串2上。同时，由于第一封装层6是位于基底1的侧面的，其与电池串2之间不发生接触，从而避免对电池串2造成污染。
根据本申请的一些实施例，可选地，参照图1所示，为进一步阻隔水氧的入侵，同时将基底1稳定固定于封装槽4内，所述封装间隙5内还设有第二封装层7，第二封装层7主要起到的粘结作用，来将基底1与封装部3粘结形成一个整体，以便于光伏组件安装，所述第二封装层7较所述第一封装层6靠近所述封装槽4的开口侧，第二封装层7也可以起到阻止第一封装层6逸出的作用，保障隔绝水氧功能。
根据本申请的一些实施例，可选地，参照图3至图5所示，所述封装间隙5包括自上而下依次连通的第一间隙段51和第二间隙段52，第一间隙段51更靠近电池串2，也就是封装槽4的内壁面不是一个立面，而是在靠近电池串2处凹设有槽体，槽体的内壁面与基底1的侧面之间形成第一间隙段51，而封装槽4的内壁面与基底1的侧面之间形成第二间隙段52，第一间隙段51内填充第一封装层6，所述第一封装层6用于密封所述第一间隙段51，第二间隙段52内填充第二封装层7，所述第二封装层7用于密封所述第二间隙段52，于水平方向上，所述第一间隙段51的尺寸大于所述第二间隙段52的尺寸，也就是，所述第一间隙段51的侧面较所述第二间隙段52的侧面更远离所述基底1，具体地，所述第一间隙段51的横截面包括方形、楔形或圆弧形结构，其中圆弧形优选为1/4圆形结构，以上形状的所述第一间隙段51都具备较大的空间，以填充更多的第一封装层6材料，阻隔水氧入侵的作用有效期加长，经久耐用，且由于第一间隙段51的高度恒定，在往第一间隙段51内填充第一封装层6材料时候，能更加精准的控制第一封装层6的高度，同时由于加大了第一封装层6与水氧的接触面积，从而使得第一封装层6吸收水氧的效率也更高，本领域的技术人员可以知晓，第一间隙段51的结构不仅限于以上举例的几种，还可以有更多的槽体结构，只要能达到增大填充量的效果即可。
根据本申请的一些实施例，可选地，所述第一封装层6的材料包括干燥剂或/和除氧剂，可以仅仅设置干燥剂或除氧剂，也可以两者一起搭配使用，以提高隔绝水氧性能，还原铁粉、亚硫酸盐、抗坏血酸、油酸、氧化钙或硫酸钠中的一种或多种，此类材料具有能与水氧反应的作用，以阻隔水氧的入侵，其中，抗坏血酸、油酸作为除氧剂，氧化钙、硫酸钠作为干燥剂，还原铁粉和亚硫酸盐可以与水氧反应，同时作为干燥剂和除氧剂使用，本领域的技术人员可以知晓，第一封装层6的材料不限于举例的一种或多种的混合，还可以有其他更多的能阻隔水氧的材料，在此不做限定。
第一封装层6的高度为3mm-20mm之间，需要说明的是，若第一封装层6高度过小，容易出现封装不严的问题；若宽度过大，则会增加光伏组件的高度。因此第一封装层6的高度在3mm-20mm内能够避免上述两种问题。
根据本申请的一些实施例，可选地，所述第二封装层7的材料包括POE胶膜、EVA胶膜、PIB胶膜、UV胶膜或AB胶膜，本领域的技术人员可以知晓，第二封装层7的材料不限于以上举例内容，还可以是其他更多的能起到粘结固定作业的材料，在此不做限定，在其他实施例中，第二封装层7的材料可以与第一封装层6的材料相同。
第二封装层7的高度为3mm-20mm之间。需要说明的是，若第二封装层7高度过小，容易出现封装不严的问题；若宽度过大，则会增加光伏组件的高度。因此第二封装层7的高度在3mm-20mm内能够避免上述两种问题。
根据本申请的一些实施例，可选地，所述电池串2的侧面与所述基底1的侧面平齐，也就是电池串2的外轮廓面与基底1的外轮廓面相一致，本实施例中，均为同等尺寸的方体结构，以方便成型加工，所述电池串2的顶面与所述封装槽4的顶面贴合，基底1的顶面与封装槽4的顶面一起贴合于电池串2的上下两侧，从而将电池串2夹持固定，便于光伏组件的安装以及防止电池串2的窜动造成零部件作业失效。
根据本申请的一些实施例，可选地，参照图1和图2所示，所述封装槽4的内轮廓面与所述基底1的外轮廓面相适配，使得所述基底1的侧面与所述封装槽4的侧面之间的间距相等，本实施例中，基底1为方体结构，封装槽4也同为方形槽，这样基底1四周的封装间隙5保持一致，便于定量填充，防止出现局部填充过多导致侵蚀电池串2，或者局部填充过少，阻隔水氧能力变弱。本领域的技术人员可以知晓，基底1的结构可以做出其他变形方式，封装槽4的形状也会随之改变，使得基底1四周的封装间隙5保持一致即可，在此不做限定。
与现有技术相比，本申请使用具备吸收水氧能力的第一封装层6填充在电池串2的侧面与所述封装槽4的侧面之间来阻挡外界水氧的侵入，延长光伏组件寿命。第一封装层6填充在玻璃基底1的侧面而不是电池串2的表面，在阻挡水氧的同时也能防止与电池串2表面的接触。这种填充方式增加了水氧在从外界到电池串2表面的扩散路程，并使用第一封装层6进一步阻碍水氧的侵入。
以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (9)
1.一种光伏组件，其特征在于，包括：基底、电池串以及封装部，所述封装部的底部具有封装槽，所述基底与所述电池串设置于所述封装槽内，所述电池串设于所述基底的顶面，所述基底的侧面与所述封装槽的侧面之间形成有封装间隙，所述封装间隙内设有第一封装层，所述第一封装层用于密封所述封装间隙，所述封装部的底部较所述封装部的顶部更远离太阳光的照射，所述基底可以为掺杂氟的氧化锡导电玻璃或氧化铟锡导电玻璃，所述第一封装层是位于所述基底的侧面的，其与所述电池串之间不发生接触；
所述封装间隙内还设有第二封装层，所述第二封装层较所述第一封装层靠近所述封装槽的开口侧；
所述封装间隙包括自上而下依次连通的第一间隙段和第二间隙段，所述第一封装层用于密封所述第一间隙段，所述第二封装层用于密封所述第二间隙段，所述第一间隙段的侧面较所述第二间隙段的侧面更远离所述基底；
所述第一封装层的高度为3mm-20mm之间，所述第二封装层的高度为3mm-20mm之间。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述第一间隙段的横截面包括方形、楔形或圆弧形结构。
3.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述第一封装层包括干燥剂或/和除氧剂。
4.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于：所述第一封装层的材料包括还原铁粉、亚硫酸盐、抗坏血酸、油酸、氧化钙或硫酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述第二封装层的材料包括POE胶膜、EVA胶膜、PIB胶膜、UV胶膜或AB胶膜。
6.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述电池串的侧面与所述基底的侧面平齐，所述电池串的顶面与所述封装槽的顶面贴合。
7.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述电池串包括钙钛矿电池或钙钛矿-晶硅叠层电池。
8.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述封装部为玻璃或透明塑料材质。
9.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于：所述基底的侧面与所述封装槽的侧面之间的间距相等。
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