CN114103455A - 一种光伏组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种光伏组件及其制备方法，该方法包括如下步骤：1)对玻璃基体表面进行粗糙化处理，得到粗糙层；2)对所述粗糙层清洁处理后，采用UV喷墨的方式在粗糙层表面打印透明油墨层；3)采用UV喷墨的方式在透明油墨层表面打印彩色油墨层，所述彩色油墨层中包括透明油墨及彩色油墨。本发明采用UV喷墨打印技术制备出了透光率和结合强度更高的BIPV光伏组件，解决了UV喷墨打印技术在BIPV领域应用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，具体而言，涉及一种光伏组件及其制备方法。
背景技术
随着建筑光伏一体化(BIPV)的发展，具有彩色化图案的光伏组件已成为兼具发电和适应建筑的节能产品。UV喷墨打印技术作为印刷领域成熟的彩色化图案制备技术，具有成本低、易操作、可制备复杂图案等特点，已被光伏应用于包装、广告等领域。
应用UV喷墨打印技术在BIPV组件前板玻璃制备彩色化玻璃制备彩色化图案技术相对较少。发明专利CN104167455A提出了一种采用彩色打印技术制备BIPV组件彩色化图案前板玻璃的方法，利用传统的彩色打印技术制备出了具有彩色化图案的前板玻璃。然而，光伏组件需在户外25年的环境下具有较高的光电转换效率，传统的彩色打印技术存在如下不足，会影响BIPV组件的发电效率和外观：1)由于彩色化油墨会大量吸收太阳光，导致到达电池片的光强变弱，从而组件的光电转换效率严重降低；2)彩色化油墨主要为有机溶剂，与前板玻璃间的结合强度相对较低，长时间使用会产生脱落等现象。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种光伏组件及其制备方法，其为解决以上问题将通过特殊的油墨分布和对玻璃基板的特殊处理，采用UV喷墨打印技术制备出了透光率和结合强度更高的BIPV光伏组件，解决了UV喷墨打印技术在BIPV领域应用的问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种光伏组件的制备方法，包括如下步骤：
1)对玻璃基体表面进行粗糙化处理，得到粗糙层；
2)对所述粗糙层清洁处理后，采用UV喷墨的方式在粗糙层表面打印透明油墨层；
3)采用UV喷墨的方式在透明油墨层表面打印彩色油墨层，所述彩色油墨层中包括透明油墨及彩色油墨。
根据本发明的方法，所述玻璃基体为前板玻璃，如超白玻璃或其它有机玻璃材质。
根据本发明的方法，步骤1)中，所述粗糙层为在玻璃表面产生的0.05-0.5μm的高低起伏，以增加玻璃表面粗糙纹理。优选地，具有这种粗糙表面的玻璃较普通超白玻璃表面粗糙度高100-1000倍。
根据本发明的方法，步骤1)中，所述粗糙化处理可采用化学腐蚀或喷砂的方式。
根据本发明的方法，步骤2)中，所述清洁处理包括：对粗糙层表面采用去离子水及毛刷对表面进行清洗，清除表面油污等杂质，获得粗糙洁净的表面。
根据本发明的方法，步骤2)中，优选地，在沉积透明油墨层之前，可在洁净粗糙玻璃表面采用UV喷墨的方式喷涂得到二氧化硅层，其中包括易挥发的有机溶剂以及与其混合的纳米至微米级粒径的二氧化硅颗粒，有机溶剂需均匀涂抹整个玻璃表面，待有机溶剂挥发后形成二氧化硅层，以提升玻璃与透明油墨层间的结合强度，例如可在玻璃表面生成厚度在0.1-0.3微米均匀覆盖的玻璃表面的二氧化硅层。因此，由于粗糙表面和二氧化硅层的存在，透明油墨层能够更加牢固的与玻璃结合。但同时应注意的是，若在基体粗糙表面直接沉积彩色油墨，由于粗糙表面起伏，UV打印喷头喷出油墨会在起伏表面不均匀分布，导致图案会发生扭曲、失真，影响图案整体美观以及同时存在油墨吸光的缺陷。
根据本发明的方法，步骤2)中，所述透明油墨层厚度为0.5-2μm，透明油墨层能够填充玻璃表面的高低起伏粗糙层，能够获得一个较为平滑的表面，且能够牢固的与玻璃结合；优选地，透明油墨层厚度大于玻璃表面粗糙度，由于透明油墨层的覆盖，透明油墨层能够有效降低玻璃表面的粗糙程度。
根据本发明的方法，步骤3)中，所述彩色油墨层的厚度为0.2-2μm，优选地，透明油墨在彩色油墨层中的表面积占比为50％以上，例如50％-80％；这样即可显示彩色化图案，还具有大量透光通道，使整体显现一种符合视觉美观的图案，从而起到美观和高透光的效果。
本发明另一方面提供了由上述方法制备的光伏组件，包括玻璃基体，以及在玻璃基体表面依次层叠设置的粗糙层、透明油墨层及彩色油墨层。
根据本发明的组件，优选地，在所述粗糙层与透明油墨层之间还设置二氧化硅层，其中包括易挥发的有机溶剂以及纳米至微米级粒径的二氧化硅颗粒。
根据本发明的组件，优选地，所述玻璃基体厚度为1-5mm，所述粗糙层厚度为0.05-0.5μm，所述透明油墨层厚度为0.5-2μm，所述彩色油墨层厚度为0.2-2μm；和/或，彩色油墨层中包括表面积占比为50％以上的透明油墨。
本发明另一方面还提供了一种BIPV组件，通过PVB或EVA材料将由上述方法制备的光伏组件与下层电池功能层通过其彩色油墨层相结合，得到BIPV组件。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
(1)本发明通过对玻璃基体进行粗糙化处理，使玻璃表面产生0.05-0.5μm的高低起伏，增加了玻璃表面的表面积；然后在粗糙表面首先制备一层高透光率的透明油墨层，由于玻璃表面具有粗糙层，因此能够起到钉扎透明油墨层作用，使透明油墨层与玻璃表面的结合强度更高，不易脱落；且透明油墨层能够填充玻璃表面的高低起伏，能够获得一个较为平滑的表面，同时克服了基底粗糙之后图案失真及油墨吸光的缺陷；最后，在较为平滑的透明油墨层表面制备具有图案的彩色油墨层，两层油墨层由于材质相同，可牢固的结合。
(2)具有图案的彩色油墨层制备前通过图案设计，使整体图案中分散显色油墨材料，其他区域主要喷涂50％以上的透明油墨材料，这样即可显示彩色化图案，还具有大量透光通道，使整体显现一种符合视觉美观的图案，从而起到美观和高透光的效果，并使图案能够更加适合建筑一体化的需求。
(3)本发明还可在洁净玻璃粗糙表面采用UV喷墨技术喷涂二氧化硅层，提升玻璃与油墨层间的结合强度，由于粗糙表面和二氧化硅层的存在，透明油墨层能够更加牢固的与玻璃结合，另外，透明油墨层厚度还可大于玻璃表面粗糙度，由于透明油墨层的覆盖，制备有透明油墨层能够有效降低玻璃表面的粗糙程度。
综上，本发明创新性的提出了一种应用UV喷墨打印技术在BIPV组件前板玻璃制备彩色化玻璃制备彩色化图案的思路，解决了UV喷墨打印技术在BIPV领域应用的缺陷。
附图说明
图1为本发明一种实施方式中的UV打印机原理示意图；
图2为本发明一种实施方式中的制备方法流程示意图。
图3为图2形成的透明油墨与彩色油墨区域示意图。
图4本发明一种实施方式中的BIPV组件结构示意图。
图中标记如下，1-透明油墨，2-彩色油墨，3-古铜色介质膜堆，4-玻璃基体(具有粗糙层)，5-玻璃粗糙层，6-透明油墨层，7-彩色油墨层，8-透明油墨区域，9-彩色油墨区域，10-第二胶膜层；11-电池片；12-第一胶膜层；13-背板玻璃。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；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发明中的具体含义。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
图1-3示意了本发明实施例一种光伏组件的制备方法，包括如下步骤：
S1：对玻璃基体4表面进行粗糙化处理，得到粗糙层5；
S2：对所述粗糙层5清洁处理后，采用UV喷墨透明油墨1的方式在粗糙层表面打印透明油墨层6；
S3：采用UV喷墨透明油墨1及彩色油墨2的方式在透明油墨层6表面打印彩色油墨层7，最后在组件表面形成透明油墨区域8及彩色油墨区域9。
较佳地，在沉积透明油墨层6之前，可在洁净粗糙玻璃表面采用UV喷墨的方式喷涂得到二氧化硅层，即设置于粗糙层5和透明油墨层6之间；其中包括易挥发的有机溶剂以及纳米至微米级粒径的二氧化硅颗粒。
较佳地，玻璃基体4厚度为1-5mm，粗糙层5厚度为0.05-0.5μm，透明油墨层6厚度为0.5-2μm，彩色油墨层7厚度为0.2-2μm；彩色油墨层7中包括表面积占比为50％以上的透明油墨。
如图4所示，本发明实施例还提供了一种BIPV组件，通过PVB或EVA材料将由上述方法制备的光伏组件与下层电池功能层通过其彩色油墨层相结合，得到BIPV组件。例如图4所示在玻璃基体4表面依次层叠设置的玻璃粗糙层5，透明油墨层6，彩色油墨层7，第二胶膜层10，电池片11，第一胶膜层12以及背板玻璃13。
为了便于理解，下面示例说明本发明的制备方法及组件结构，不应理解为本发明技术方案仅局限于此：
实施例1：
采用喷砂的方式对厚度为5mm的超白玻璃表面进行粗糙化处理，玻璃表面粗糙度为0.3微米，采用毛刷和去离子水对粗糙玻璃表面进行清洗，去除表面杂质和油污，然后通过UV喷墨打印的方式制备厚度约为1.5微米透明油墨层，再通过UV喷墨打印的方式制备透明油墨约占总面积70％的表面，红色和绿色油墨占比30％的彩色油墨层，彩色油墨层厚度约为2微米，通过EVB材料与黑色晶硅电池封装后制备BIPV组件，组件最终呈现具有红色、绿色和电池片色彩的特殊图案。经百格涂层结合力实验后，本实施例涂层未出现明显脱落，彩色油墨与玻璃间具有较强的结合强度，该试验采用BYK-5125型百格刀，使用膜层厚度小于50微米的涂层。
实施例2：
采用酸蚀的方式对厚度为3mm的超白玻璃表面进行粗糙化处理，玻璃表面粗糙度约为0.05μm，采用毛刷和去离子水对粗糙玻璃表面进行清洗，去除表面杂质和油污，通过UV喷墨打印的方式均匀喷涂一层增加玻璃和油墨结合强度的二氧化硅溶胶，均匀涂抹后有机溶剂(作为稀释剂)挥发，最终在玻璃表面生成一层厚度在0.2微米均匀覆盖的玻璃表面的二氧化硅层，然后通过UV喷墨打印的方式制备厚度约为0.5微米透明油墨层，再制备透明油墨约占总面积50％的表面，黄色和橙色油墨占比50％的彩色油墨层，彩色油墨层厚度为2微米，通过EVB材料与黑色晶硅电池封装后制备BIPV组件，组件最终呈现具有黄色、橙色和电池片色彩的特殊图案。经百格涂层结合力实验后，本实施例涂层未出现明显脱落，彩色油墨与玻璃间具有较强的结合强度。
本发明实施例采用传统的UV喷墨打印机，本领域技术人员根据其功能即可获悉其具体结构，不再赘述。
本领域技术人员可以理解，在本说明书的教导之下，可对本发明做出一些修改或调整。这些修改或调整也应当在本发明权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种光伏组件的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
1)对玻璃基体表面进行粗糙化处理，得到粗糙层；
2)对所述粗糙层清洁处理后，采用UV喷墨的方式在粗糙层表面打印透明油墨层；
3)采用UV喷墨的方式在透明油墨层表面打印彩色油墨层，所述彩色油墨层中包括透明油墨及彩色油墨。
2.根据权利要求1所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述粗糙层为在玻璃表面产生的0.05-0.5μm的高低起伏，以增加玻璃表面粗糙纹理。
3.根据权利要求1或2所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：步骤1)中，所述粗糙化处理采用化学腐蚀或喷砂的方式。
4.根据权利要求1所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述清洁处理包括：对粗糙层表面采用去离子水及毛刷对表面进行清洗，清除表面油污杂质，获得粗糙洁净的表面。
5.根据权利要求1-4任一项所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：步骤2)中，在沉积透明油墨层之前，在洁净粗糙玻璃表面采用UV喷墨的方式喷涂得到二氧化硅层，其中包括易挥发的有机溶剂以及纳米至微米级粒径的二氧化硅颗粒。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光伏组件的制备方法，其特征在于：步骤2)中，所述透明油墨层厚度为0.5-2μm，步骤3)中，所述彩色油墨层的厚度为0.2-2μm，优选地，透明油墨在彩色油墨层中的表面积占比为50％以上。
7.由权利要求1-6任一项所述方法制备的光伏组件，其特征在于：包括玻璃基体，以及在玻璃基体表面依次层叠设置的粗糙层、透明油墨层及彩色油墨层。
8.根据权利要求7所述的光伏组件，其特征在于：在所述粗糙层与透明油墨层之间还设置二氧化硅层，其中包括易挥发的有机溶剂以及纳米至微米级粒径的二氧化硅颗粒。
9.根据权利要求7或8所述的光伏组件，其特征在于：所述玻璃基体厚度为1-5mm，所述粗糙层厚度为0.05-0.5μm，所述透明油墨层厚度为0.5-2μm，所述彩色油墨层厚度为0.2-2μm；和/或，彩色油墨层中包括表面积占比为50％以上的透明油墨。
10.一种BIPV组件，通过PVB或EVA材料将由权利要求1-6任一项所述方法制备的或权利要求7-9任一项所述的光伏组件与下层电池功能层通过光伏组件的彩色油墨层相结合，得到BIPV组件。
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