CN116435394A - 一种轻柔光伏电池及其制造方法和光伏电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种轻柔光伏电池及其制造方法和光伏电池组件，涉及光伏技术领域。轻柔光伏电池包括：前封装层，电池串层和后封装层；前封装层和后封装层分别与电池串组之间设有封装胶膜。前封装层和后封装层均由柔性材料制成，使得轻柔光伏电池可以弯曲较大幅度，电池串层由多个电池连接而成，连接处可以弯折，使得电池串层能随前封装层和后封装层弯折，使得轻柔光伏电池能够安装在平面或者曲面上，适用场景广泛；相比钢化玻璃和金属支架，柔性材料的前封装层和后封装层质量更轻，运输和安装都更方便。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其是涉及一种轻柔光伏电池及其制造方法和光伏电池组件。
背景技术
随着可再生能源的积极推动，光伏产业的发展愈发迅速。光伏设备的核心是太阳能电池板，现有太阳能电池板包括封装前板、封装胶膜、太阳能电池芯片、封装胶膜和背板。
公开号为CN111030563A公开了一种光伏电池及组件，光伏电池板包括钢化玻璃、电池片和背板，电池片位于钢化玻璃和背板之间，钢化玻璃、电池片和背板之间通过透明EVA胶水粘结，光伏电池板的表面固定连接有铝合金边框。光伏电池板的重量较大且不能弯曲，只适用于安装在平面，应用场景窄。
因此，亟需提供一种能安装在平面和曲面，应用场景广的光伏电池。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻柔光伏电池及其制造方法和光伏电池组件，以解决现有技术中光伏电池板的重量较大且不能弯曲，只适用于安装在平面的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种轻柔光伏电池，包括：前封装层，包括柔性的透光基板；透光基板由有机纤维制成；电池串组，由多个电池连接形成，且连接处能弯折；电池串组设置在前封装层的下方；后封装层，其由柔性材料制成；后封装层设置在电池串组的下方；其中，前封装层和后封装层分别与电池串组之间设有封装胶膜。
优选地，上述透光基板的上下表面均设有氟碳涂料层；透光基板上方的氟碳涂料层还外敷有聚偏氟乙烯膜层。
优选地，上述前封装层的上方设有减反射层，减反射层由硅烷聚合物和纳米微球制成。
优选地，上述后封装层由氟塑料胶膜、胶粘剂、氟塑料胶膜助剂熔制而成。
优选地，上述后封装层和前封装层的材料和结构相同。
优选地，上述封装胶膜由EVA、POE、EPE和TPO的其中一种或多种制成。
一种光伏电池组件，包括接线盒；还包括上述的轻柔光伏电池；接线盒与轻柔光伏电池电连接。
一种制造轻柔光伏电池的方法，包括以下步骤：
A1、将前封装层、封装胶膜、电池串组和后封装层由上而下敷设，得到电池预制件，将电池预制件放在层压机的传送机构上；
A2、层压机包括前后依次连接的第一腔室、第二腔室和第三腔室，每个腔室又包括前后设置的上腔体和下腔体；传送机构将电池预制件输送至层压机的第一腔室，对第一腔室的上腔体和下腔体同时抽真空，时间为5-10分钟，温度保持为100-150摄氏度；
A3、对第一腔室的上腔体进行真空度调整，温度保持100-150摄氏度，调整过程按时间分为三段，每段时间对应的真空度不同；
A4、第一腔室层压结束，对第一腔室的上、下腔体进行放气，破除真空；传送机构再将电池预制件输送至第二腔室；
A5、对第二腔室层的上腔体和下腔体同时抽真空，时间为5-10分钟，温度保持为100-150摄氏度；
A6、对第一腔室的上腔体进行真空度调整，温度保持100-150摄氏度，调整过程按时间分为三段，每段时间对应的真空度不同；
A7、第二腔室层压结束，对第二腔室的上、下腔体进行放气，破除真空；
A8、传送机构将电池预制件输送至第三腔室，第三腔室用于对电池预制件进行冷却；冷却时间为4-10分钟；
A9、将电池预制件从第三腔室取出并进行裁剪，然后对电池预制件进行质检。
优选地，上述步骤A1中前封装层的获取，包括以下步骤：
B1、选取透光基板，在透光基板正反两侧分别涂覆碳氟涂料层，得到第一透光基材；
B2、第一透光基材的上方涂敷疏水改性的聚偏氟乙烯铸膜液，聚偏氟乙烯铸膜液经相转化法形成聚偏氟乙烯膜层，得到第二透光基材；
B3、将丙酮、N，N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜按照1:1:2的比例混合得到第一溶剂；
B4、控制环境温度为35摄氏度，将30份聚偏氟乙烯粉末搅拌溶解于100份第一溶剂中，得到铸膜液；
B5、在铸膜液中加入3份气相二氧化硅，然后将铸膜液涂布在第二透光基材上；
B6、将第二透光基材放入水：N，N二甲基甲酰胺＝9:1的凝固浴中沉淀凝固，再把第二透光基材晾干或者高温烘干，得到前封装层。
优选地，上述步骤B1中透光基板的获取，包括以下步骤：
C1、将乙烯-四氟乙烯共聚物、结晶抑制剂、抗氧剂投入高混机中进行混合，将混合的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机的加工温度控制住140-200摄氏度；
C2、将造粒进行烘干，然后置于流延挤出机中熔融挤出成膜，熔融温度控制住130-250摄氏度，得到透光基板。
相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明的一方面提供一种轻柔光伏电池，其前封装层和后封装层均由柔性材料制成，使得轻柔光伏电池可以弯曲较大幅度，电池串层由多个电池连接而成，连接处可以弯折，使得电池串层能随前封装层和后封装层弯折，使得轻柔光伏电池能够安装在平面或者曲面上，适用场景广泛；相比钢化玻璃和金属支架，柔性材料的前封装层和后封装层质量更轻，运输和安装都更方便。
本发明的另一方面提供一种光伏电池组件，其包括接线盒；还包括轻柔光伏电池；接线盒与轻柔光伏电池电连接。
本发明的另一方面提供一种轻柔光伏电池的制造方法，制备工艺简单，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明实施例轻柔光伏电池的结构示意图。
图标：10、前封装层；20、封装胶膜；30、电池串层；40、后封装层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种轻柔光伏电池，参考图1，包括：前封装层10，包括柔性的透光基板；透光基板由有机纤维制成；电池串组，由多个电池连接形成，且连接处能弯折；电池串组设置在前封装层10的下方；后封装层40，其由柔性材料制成；后封装层40设置在电池串组的下方；其中，前封装层10和后封装层40分别与电池串组之间设有封装胶膜20。
在一些实施例中，前封装层10和后封装层40均可由柔性材料制成，前封装层10的透光基板可以由有机纤维制成，例如PET透光基板，使得轻柔光伏电池可以弯曲较大幅度；电池串层30由多个电池连接而成，连接处可以弯折，使得电池串层30能随前封装层10和后封装层40弯折。轻柔光伏电池整体弯折性能较好，使得轻柔光伏电池能够安装在平面或者曲面上，适用场景广泛；相比钢化玻璃和金属支架，柔性材料的前封装层10和后封装层40质量更轻，运输和安装都更方便。
在一些实施例中，透光基板的上下表面均可以设置氟碳涂料层；透光基板上方的氟碳涂料层还外敷有聚偏氟乙烯膜层。详细地，氟碳涂料层和聚偏氟乙烯膜层均可用镀膜机镀在透光基板上。氟碳涂料层含有大量的F-C键，使其耐候性较好，不易粉化和褪色，使用寿命长。聚偏氟乙烯膜层具有抗老化、耐化学药品、耐气候、耐紫外光辐射等优良性能。
在一些实施例中，前封装层10的上方设有减反射层，减反射层由硅烷聚合物和纳米微球制成。详细地，减反射层主要用于提高前封装层10的透光率，减少光线在前封装层10的反射量。减反射镀膜液可由硅烷聚合物(硅溶胶)做成膜物质、纳米微球做模板剂制成，其中，硅溶胶是利用溶胶凝胶法由硅源在酸性催化剂条件下制备。硅溶胶为网状硅氧硅结构，其含有大量羟基等活性基团，能加强膜层与玻璃基材间的结合力，使膜层不易脱落。将减反射镀膜液喷射在前封装层10的上表面，待冷却后便形成减反射层。
在一些实施例中，后封装层40可以由氟塑料胶膜、胶粘剂、氟塑料胶膜助剂熔制而成。氟塑料具有优良的电绝缘性能、高度的耐热性、突出的耐油性、耐溶剂、耐磨性能、良好的耐湿性和耐低温性。
在另一些实施例中，后封装层40和前封装层10的材料和结构相同。即后封装层40也可由透光基板、氟碳涂料层和聚偏氟乙烯膜层制成，其中，透光基板的上下面设有氟碳涂料层，透光基板下方氟碳涂料层的外侧还设有聚偏氟乙烯膜层。
封装胶膜20主要用于：在层压机中，封装胶膜20融化将前封装层10、后封装层40分别和电池串层30连接在一起。在一些实施例中，封装胶膜20可以由EVA、POE、EPE和TPO的其中一种或多种制成。例如，封装胶膜20可以由EVA和POE混合制成。其中，EVA是乙烯-醋酸乙烯共聚物及其制成的橡塑发泡材料；POE分两种，一种是乙烯和丁烯的高聚物，另一种是乙烯和辛烯的高聚物；EPE是可发性聚乙烯,也可以叫作珍珠棉；TPO是热塑性聚烯烃，由橡胶和聚烯烃两组分构成的弹性体材料。
一种光伏电池组件，包括接线盒；还包括轻柔光伏电池；接线盒与轻柔光伏电池电连接。
一种制造轻柔光伏电池的方法，包括以下步骤：
A1、将前封装层10、封装胶膜20、电池串组和后封装层40由上而下敷设，得到电池预制件，将电池预制件放在层压机的传送机构上；
A2、层压机包括前后依次连接的第一腔室、第二腔室和第三腔室，每个腔室又包括前后设置的上腔体和下腔体；传送机构将电池预制件输送至层压机的第一腔室，对第一腔室的上腔体和下腔体同时抽真空，时间为5-10分钟，温度保持为100-150摄氏度；
详细地，电池预制件进入层压机前，可在前封装层10的上方铺设高温布，避免后续步骤中封装胶膜20融化从前封装层10(或后封装层40)和电池串层30之间溢出落至传送机构。层压机的第一腔室和第三腔室设有腔室盖，腔室盖位于传送机构上方并用于抵接传送机构。腔室盖上移，传送机构便能输送；腔室盖下移便能抵接传送机构，此时传送机构不能输送作业。第一腔室的上腔体和下腔体同时抽真空的时间可以为6分钟，温度可以为120摄氏度。
A3、对第一腔室的上腔体进行真空度调整，温度保持100-150摄氏度，调整过程按时间分为三段，每段时间对应的真空度不同；详细地，温度可以保持120摄氏度，真空度调整可以包括：
a1、一段，将真空度调整到-60Kpa，时间为6分钟；
a2、二段，将真空度调整到-40Kpa，时间为2分钟；
a3、三段，将真空度调整到-20Kpa，时间为2分钟。
A4、第一腔室层压结束，对第一腔室的上、下腔体进行放气，破除真空；传送机构再将电池预制件输送至第二腔室；详细地，第一腔室放气破真空后，腔室盖上移，此时传送机构将电池预制件输送至第二腔室，然后腔室盖下移。
A5、对第二腔室层的上腔体和下腔体同时抽真空，时间为5-10分钟，温度保持为100-150摄氏度；详细地，抽真空时间可以为6分钟，温度可以为140摄氏度。
A6、对第一腔室的上腔体进行真空度调整，温度保持100-150摄氏度，调整过程按时间分为三段，每段时间对应的真空度不同；详细地，温度可以保持140摄氏度，真空度调整可以包括：
b1、一段，将真空度调整到-55Kpa，时间为6分钟；
b2、二段，将真空度调整到-35Kpa，时间为2分钟；
b3、三段，将真空度调整到-15Kpa，时间为2分钟。
A7、第二腔室层压结束，对第二腔室的上、下腔体进行放气，破除真空；
A8、传送机构将电池预制件输送至第三腔室，第三腔室用于对电池预制件进行冷却；冷却时间为4-10分钟；详细地，冷却时间可以为5分钟，使第三腔室内温度从140摄氏度下降至75摄氏度。
A9、将电池预制件从第三腔室取出并进行裁剪，然后对电池预制件进行质检。详细地，质检参数可以包括轻柔光伏电池的功率、电压和电流，将质检合格的轻柔光伏电池与接线盒进行安装，待接线盒固化后，再对光伏电池组件进行IV以及EL检测。IV检测是指：检测电池组件的污渍和灰尘遮挡损失、光伏阵列温升损失、电池组件功率衰降、阻串内电池组件的串联失配损失、多个阻串并联的失配损失、多个汇流箱并联的失配损失、各阻串到阻串逆变器的并联失配。EL，Electro Luminescence,即电致发光，也可以叫电子发光检测。通过利用晶体硅的电致发光原理，配合高分辨率的红外相机拍摄晶体硅的近红外图像，通过图像软件对获取成像图像进行分析处理检测太阳能电池组件有无隐裂、碎片、虚焊、断栅和不同转换效率单片电池异常现象。
详细地，步骤A1中前封装层10的获取，包括以下步骤：
B1、选取透光基板，在透光基板正反两侧分别涂覆碳氟涂料层，得到第一透光基材；在一些实施例中，透光基板的厚度可以为200-400μm，透光基板上方的碳氟涂料层厚度可以为1-5μm，透光基板下方的碳氟涂料层厚度可以为2-20μm。
B2、第一透光基材的上方涂敷疏水改性的聚偏氟乙烯铸膜液，聚偏氟乙烯铸膜液经相转化法形成聚偏氟乙烯膜层，得到第二透光基材；在一些实施例中，聚偏氟乙烯膜层厚度可以为5-30μm。
B3、将丙酮、N，N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜按照1:1:2的比例混合得到第一溶剂；
B4、控制环境温度为35摄氏度，将30份聚偏氟乙烯粉末搅拌溶解于100份第一溶剂中，得到铸膜液；
B5、在铸膜液中加入3份气相二氧化硅，然后将铸膜液涂布在第二透光基材上；
B6、将第二透光基材放入水：N，N二甲基甲酰胺＝9:1的凝固浴中沉淀凝固，再把第二透光基材晾干或者高温烘干，得到前封装层10。
详细地，步骤B1中透光基板的获取，包括以下步骤：
C1、将乙烯-四氟乙烯共聚物、结晶抑制剂、抗氧剂投入高混机中进行混合，将混合的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机的加工温度控制住140-200摄氏度；在一些实施例中，乙烯-四氟乙烯共聚物可以为5-9份；结晶抑制剂可以为聚乙基丙烯酸全氟丙基甲酯，份数可以为1-5份；抗氧剂可以为甲基羟基叔丁基苯基丁烷、二叔丁基苯基(亚磷酸酯、萘基)对苯二胺、双环氧环己烷基、甲基己二酸酯中的一种，份数可以为0.5-3份。
C2、将造粒进行烘干，然后置于流延挤出机中熔融挤出成膜，熔融温度控制住130-250摄氏度，得到透光基板。在一些实施例中，双螺杆挤出造粒机的长径比可以为10：80，螺杆压缩比可以为1：2，挤出加工温度可以为140-200摄氏度。混合制造好的原料烘干后置于流延挤出机中熔融挤出成膜，其熔体温度可以为130-250摄氏度，流延挤出机的冷却辊直径可以为1100mm，冷却辊温度可以为20-70摄氏度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种轻柔光伏电池，其特征在于，包括：
前封装层，包括柔性的透光基板；所述透光基板由有机纤维制成；
电池串组，由多个电池连接形成，且连接处能弯折；所述电池串组设置在所述前封装层的下方；
后封装层，其由柔性材料制成；所述后封装层设置在所述电池串组的下方；其中，
所述前封装层和所述后封装层分别与所述电池串组之间设有封装胶膜。
2.根据权利要求1所述的轻柔光伏电池，其特征在于，所述透光基板的上下表面均设有氟碳涂料层；所述透光基板上方的所述氟碳涂料层还外敷有聚偏氟乙烯膜层。
3.根据权利要求1所述的轻柔光伏电池，其特征在于，所述前封装层的上方设有减反射层，所述减反射层由硅烷聚合物和纳米微球制成。
4.根据权利要求1所述的轻柔光伏电池，其特征在于，所述后封装层由氟塑料胶膜、胶粘剂、氟塑料胶膜助剂熔制而成。
5.根据权利要求1所述的轻柔光伏电池，其特征在于，所述后封装层和所述前封装层的材料和结构相同。
6.根据权利要求1所述的轻柔光伏电池，其特征在于，所述封装胶膜由EVA、POE、EPE和TPO的其中一种或多种制成。
7.一种光伏电池组件，其特征在于，包括接线盒；还包括如权利要求1-6任一项所述的轻柔光伏电池；所述接线盒与所述轻柔光伏电池电连接。
8.一种制造轻柔光伏电池的方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、将前封装层、封装胶膜、电池串组和后封装层由上而下敷设，得到电池预制件，将电池预制件放在层压机的传送机构上；
A2、层压机包括前后依次连接的第一腔室、第二腔室和第三腔室，每个腔室又包括前后设置的上腔体和下腔体；传送机构将电池预制件输送至层压机的第一腔室，对第一腔室的上腔体和下腔体同时抽真空，时间为5-10分钟，温度保持为100-150摄氏度；
A3、对第一腔室的上腔体进行真空度调整，温度保持100-150摄氏度，调整过程按时间分为三段，每段时间对应的真空度不同；
A4、第一腔室层压结束，对第一腔室的上、下腔体进行放气，破除真空；传送机构再将电池预制件输送至第二腔室；
A5、对第二腔室层的上腔体和下腔体同时抽真空，时间为5-10分钟，温度保持为100-150摄氏度；
A6、对第一腔室的上腔体进行真空度调整，温度保持100-150摄氏度，调整过程按时间分为三段，每段时间对应的真空度不同；
A7、第二腔室层压结束，对第二腔室的上、下腔体进行放气，破除真空；
A8、传送机构将电池预制件输送至第三腔室，第三腔室用于对电池预制件进行冷却；冷却时间为4-10分钟；
A9、将电池预制件从第三腔室取出并进行裁剪，然后对电池预制件进行质检。
9.根据权利要求8所述的轻柔光伏电池的方法，其特征在于，步骤A1中前封装层的获取，包括以下步骤：
B1、选取透光基板，在透光基板正反两侧分别涂覆碳氟涂料层，得到第一透光基材；
B2、第一透光基材的上方涂敷疏水改性的聚偏氟乙烯铸膜液，聚偏氟乙烯铸膜液经相转化法形成聚偏氟乙烯膜层，得到第二透光基材；
B3、将丙酮、N，N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜按照1:1:2的比例混合得到第一溶剂；
B4、控制环境温度为35摄氏度，将30份聚偏氟乙烯粉末搅拌溶解于100份第一溶剂中，得到铸膜液；
B5、在铸膜液中加入3份气相二氧化硅，然后将铸膜液涂布在第二透光基材上；
B6、将第二透光基材放入水：N，N二甲基甲酰胺＝9:1的凝固浴中沉淀凝固，再把第二透光基材晾干或者高温烘干，得到前封装层。
10.根据权利要求9所述的制造轻柔光伏电池的方法，其特征在于，步骤B1中透光基板的获取，包括以下步骤：
C1、将乙烯-四氟乙烯共聚物、结晶抑制剂、抗氧剂投入高混机中进行混合，将混合的物料放入双螺杆挤出机中进行挤出造粒，双螺杆挤出机的加工温度控制住140-200摄氏度；
C2、将造粒进行烘干，然后置于流延挤出机中熔融挤出成膜，熔融温度控制住130-250摄氏度，得到透光基板。
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