CN116525700B - 一种柔性光伏组件和光伏遮阳篷 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性光伏组件和光伏遮阳篷。该柔性光伏组件用于系统电压小于或等于300V的光伏发电系统中，该柔性光伏组件包括前板、太阳能电池和背板；前板包括层叠设置的高分子膜、第一PET膜层和第一粘结层；背板包括层叠设置的第二粘结层和第二PET膜层；其中，第一PET膜层和第二PET膜层的厚度之和小于或等于150微米；第一粘结层和第二粘结层的厚度之和小于或等于200微米。本发明提供的柔性光伏组件满足系统电压小于或等于300V的光伏发电系统的电气绝缘和湿气阻隔要求，提高了柔性光伏组件的柔性、可弯曲性以及小曲率半径卷绕性。
Description
技术领域
本发明涉及光伏组件技术领域，尤其涉及一种柔性光伏组件和光伏遮阳篷。
背景技术
随着新能源的快速发展，太阳能光伏组件得到了广泛应用。目前来说，大多数的光伏组件是基于玻璃的刚性太阳能电池板，如双玻晶硅太阳能电池。尽管也存在柔性或可弯曲的太阳能电池模组(如薄膜太阳能电池模组)，但基于这类太阳能电池模组开发的光伏组件，对于许多的应用场景来说仍是不够灵活的。主要原因在于，大多数光伏组件是针对用于较高的系统电压(如600V、1,000V甚至1,500V)的应用场景而设计的，因此使用了大量的聚合物薄膜以及粘合层来满足这些产品对机械和电气绝缘的要求。
但是，对于系统电压小于或等于300V的光伏发电系统，电气绝缘要求被大大降低，反而对于一些特定应用场景来说柔性和可弯曲性的要求被大幅提升，例如，将柔性光伏组件应用于需要进行小曲率半径的卷曲/弯折产品(如遮阳篷、天幕等)中时，现有的光伏组件的刚性仍然是太大而无法满足这类应用场景的要求。因此，如何解决现有光伏组件较硬无法弯曲，使得光伏组件的安装场地和应用场景受限的问题，成为了一个有挑战性的研究课题。
发明内容
本发明提供了一种柔性光伏组件和光伏遮阳篷，以解决光伏组件的柔性无法满足特殊应用场景的问题。
作为本发明的一个方面，提供了一种柔性光伏组件，所述柔性光伏组件用于系统电压小于或等于300V的光伏发电系统中，所述柔性光伏组件包括层叠设置的前板、太阳能电池和背板；所述太阳能电池位于所述前板与所述背板之间；
所述前板包括层叠设置的高分子膜、第一PET膜层和第一粘结层；所述第一粘结层设置于所述太阳能电池的第一表面，所述第一PET膜层通过所述第一粘结层与所述太阳能电池粘结；
所述背板包括层叠设置的第二粘结层和第二PET膜层；所述第二粘结层位于所述太阳能电池的第二表面与所述第二PET膜层之间，所述第二粘结层用于将所述第二PET膜层与所述太阳能电池粘结固定；
其中，所述第一PET膜层和所述第二PET膜层的厚度之和小于或等于150微米；所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度之和小于或等于200微米。
可选地，所述柔性光伏组件还包括织物；
所述织物位于所述背板远离所述太阳能电池的一侧，所述织物与所述背板粘结固定。
可选地，所述织物远离所述背板的表面设置有电绝缘涂层；
所述织物的材料包括无机纤维或有机纤维。
可选地，柔性光伏组件还包括第一密封层和第二密封层；
所述第一密封层位于所述太阳能电池与所述前板之间；
所述第二密封层位于所述太阳能电池与所述背板之间。
可选地，所述第一密封层和所述第二密封层的熔点大于100℃；
所述第一密封层和所述第二密封层的材料包括聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氟树脂、硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。
可选地，所述第一粘结层、所述第二粘结层、所述第一密封层和所述第二密封层的厚度之和小于或等于200微米。
可选地，所述背板还包括金属层和第三PET膜层；
所述金属层位于所述第二PET膜层远离所述太阳能电池的表面；
所述第三PET膜层位于所述金属层远离所述第二PET膜层的表面；
所述第一PET膜层、所述第二PET膜层和所述第三PET膜层的厚度小于或等于150微米。
可选地，所述第一PET膜层、所述第二PET膜层与所述第三PET膜层的厚度为20～50微米。
可选地，所述金属层包括铝箔；
所述铝箔的厚度为5～50微米。
可选地，所述织物的厚度为100微米～10毫米。
作为本发明的另一个方面，提供了一种光伏遮阳篷，所述光伏遮阳篷包括：卷轴、支架和如本发明的一个方面所提供的所述柔性光伏组件，所述柔性光伏组件的至少一部分卷绕在所述卷轴表面，所述支架用于驱动所述卷轴运动以展开或收回所述柔性光伏组件。
本发明实施例的技术方案，通过设置前板中的第一PET膜层和背板中的第二PET膜层的厚度之和小于或等于150微米，即厚度较小，满足系统电压小于或等于300V的光伏发电系统的电气绝缘和湿气阻隔，使得柔性光伏组件适用于低压光伏发电系统。第一PET膜层和第二PET膜层的厚度较小，第一粘结层和第二粘结层的厚度较小，可以增加柔性光伏组件的柔性，避免PET基材较厚或粘结层较厚导致光伏组件无法弯曲，从而使得柔性光伏组件可以应用于柔性遮阳篷、房车的天幕等柔性产品上，提高了柔性光伏组件的适用性，有利于提升用户体验。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例提供的一种柔性光伏组件的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的又一种柔性光伏组件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的又一种柔性光伏组件的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的又一种柔性光伏组件的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种光伏遮阳篷的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的又一种光伏遮阳篷的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
正如背景技术中提到的，现有的光伏组件为了满足电气绝缘性而采用了较厚的聚合物薄膜以及大量粘合层，使得光伏组件的柔性和可弯曲性受到影响，无法应用在遮阳篷、房车的天幕等柔性产品上，更无法实现小曲率半径地弯曲或卷绕，导致光伏组件的安装场地和应用场景受限。
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种柔性光伏组件，该柔性光伏组件用于系统电压小于或等于300V的光伏发电系统中，优选地，本实施例提供的柔性光伏组件应用于系统电压小于或等于100V、更优选为小于或等于60V、进一步优选为小于或等于48V的光伏发电系统中。图1是本发明实施例提供的一种柔性光伏组件的结构示意图，参考图1，柔性光伏组件包括层叠设置的前板101、太阳能电池102和背板103；太阳能电池102位于前板101与背板103之间；前板101包括层叠设置的高分子膜1011、第一PET膜层1012和第一粘结层1013；第一PET膜层1012设置于太阳能电池102的第一表面，第一PET膜层1012通过第一粘结层1013与太阳能电池102粘结；背板103包括层叠设置的第二粘结层1031和第二PET膜层1032；第二粘结层1031设置于太阳能电池102的第二表面和第二PET膜层1032之间，第二粘结层1031用于将第二PET膜层1032与太阳能电池102粘结固定；其中，第一PET膜层1012和第二PET膜层1032的厚度之和小于或等于150微米；第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度之和小于或等于200微米。
其中，前板101例如具有较强的透光性，透光率例如大于85％、优选为大于90％、更优选为大于95％、进一步优选为大于98％，便于太阳能电池102接收光线，将太阳能转换为电能。前板101还具有保护太阳能电池102的作用，避免太阳能电池102因气候变化而损坏，例如避免高温、低温或雨水等对太阳能电池102造成损坏，还可以保护太阳能电池102不会因为碰撞等造成损坏。
高分子膜1011具有较好的抗切割性和防刮性，可以达到保护太阳能电池102的效果，避免太阳能电池102因磕碰而损坏。典型地，高分子膜1011可以为以有机高分子聚合物为材料制成的薄膜，优选地，高分子膜1011可以采用乙烯基共聚物，更优选地，高分子膜1011可以采用聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride,PVDF)或者乙烯-四氟乙烯共聚物(Ethylene-terafluoroethlene,ETFE)。高分子膜1011的厚度例如为25～200微米，优选地，高分子膜1011的厚度为150微米。
第一PET膜层1012具有较强的透光性，便于太阳能电池102接收光线；第一PET膜层1012具有电绝缘的效果；并且第一PET膜层1012的表面例如涂覆有阻隔层，阻隔层例如为金属膜层或氧化硅等形成的无机膜层，阻隔层具有阻水性，可以避免空气中的湿气对太阳能电池102造成损坏，达到进一步保护太阳能电池102的效果，有利于提高柔性光伏组件的可靠性。
太阳能电池102例如包括太阳能电池元件和走线，走线可以将太阳能电池元件的电极(阳极和阴极)与外部用电设备(例如为照明设备或显示设备等)连接。太阳能电池元件例如为非晶硅类太阳能电池元件、有机太阳能电池元件或化合物半导体类太阳能电池元件等，太阳能电池元件例如为阳极、空穴提取层、光电转换层、电子提取层和阴极的层结构，光电转换层可以将光子转换为电能，从而可以将太阳能转换为电能，以为用电设备供电。太阳能电池元件中的阳极和阴极例如为透明或半透明，便于光线透过，使得光电转换层吸收较多的光子。太阳能电池102例如为柔性太阳能电池，使得太阳能电池102可以弯曲，从而提升柔性光伏组件的柔性和可弯曲性。太阳能电池102包括相对的第一表面和第二表面，太阳能电池102的第一表面例如为与前板101接触的表面，太阳能电池102的第二表面例如为与背板103接触的表面。
背板103对太阳能电池102具有支撑和保护的作用，可以通过将背板103固定在支撑基材上，使得柔性光伏组件可以适用于不同产品形态、不同应用场景中。第二粘结层1031将背板103与太阳能电池102粘结在一起，第二PET膜层1032具有电绝缘和高耐候性的效果，并且第二PET膜层1032的表面镀有阻隔层，阻隔层例如为金属膜层或氧化硅等形成的无机膜层，阻隔层具有阻水性，可以避免空气中的湿气对太阳能电池102造成损坏。进一步地，第一PET膜层1012和第二PET膜层1032具有电绝缘性，但是若设置第一PET膜层1012和第二PET膜层1032的厚度过大，则光伏组件的电绝缘性过高，适用于高压光伏发光系统，而不适用于低压光伏发电系统。并且若设置第一PET膜层1012和第二PET膜层1032不易弯曲，使得光伏组件的柔性较小。优选地，第一PET膜层1012和第二PET膜层1032的厚度之和小于或等于120微米。更优选地，第一PET膜层1012和第二PET膜层1032的厚度之和小于或等于100微米。进一步优选地，第一PET膜层1012和第二PET膜层1032的厚度之和小于或等于80微米。
进一步地，第一粘结层1013和第二粘结层1031分别用于将前板101和背板103与太阳能电池102粘结，并且第一粘结层1013和第二粘结层1031可以采用相同或不同的材料构成。可选地，第一粘结层1013和第二粘结层1031的材料为聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氟树脂、硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。发明人发现，除了PET膜层外，粘结层对光伏组件的柔性和可弯曲性也有严重的影响，因此，本实施例中，第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度之和小于或等于200微米，优选地，第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度之和小于或等于150微米，进一步优选地，第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度之和小于或等于100微米。由此，通过将第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度之和降低，在满足机械强度的基础上能够进一步提升光伏组件的柔性和可弯曲性。
由此，第一PET膜层1012、和第二PET膜层1032的厚度之和较小，且第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度之和小于200微米，即PET膜层和粘结层的厚度较小，可以提高柔性光伏组件的柔性，避免PET基材或粘结层较厚导致光伏组件无法弯曲的问题，从而使得柔性光伏组件可以以更小的曲率半径进行弯曲卷绕。典型地，本实施例公开的柔性光伏组件可以固定安装在柔性遮阳篷、房车的天幕等柔性产品上，提高了柔性光伏组件的适用性，有利于提升用户体验。本实施例的技术方案通过设置第一PET膜层1012与第二PET膜层1032的厚度之和小于或等于150微米，第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度之和小于或等于200微米，且第一PET膜层1012、第二PET膜层1032、第一粘结层1013和第二粘结层1031的厚度均大于0，使得第一PET膜层1012和第二PET膜层1032的总厚度以及第一粘结层1013和第二粘结层1031的总厚度较小，满足系统电压小于或等于300V的低压光伏发电系统的电气绝缘、湿气阻隔和机械强度的要求的前提下，为光伏组件提供了更好的柔性和可弯曲性，使得柔性光伏组件可以以更小的曲率半径(1～10cm)进行弯曲卷绕。
本实施例的技术方案，通过设置前板中的第一PET膜层和背板中的第二PET膜层的厚度之和小于或等于150微米，以及第一粘结层和第二粘结层的厚度之和小于或等于200微米，即厚度较小，在满足系统电压小于或等于300V的光伏发电系统的电气绝缘和湿气阻隔要求的情况下，使得柔性光伏组件的柔性和可弯曲性被大幅提升。第一PET膜层和第二PET膜层的厚度较小，第一粘结层和第二粘结层的厚度也同样较小，可以增加柔性光伏组件的柔性，避免各功能膜层较厚导致光伏组件无法弯曲，使得柔性光伏组件可以以更小的曲率半径(1～10cm)进行弯曲卷绕，从而使得柔性光伏组件可以应用于柔性遮阳篷、房车的天幕等柔性产品上，提高了柔性光伏组件的适用性，有利于提升用户体验。
在上述技术方案的基础上，图2是本发明实施例提供的又一种柔性光伏组件的结构示意图，可选地，如图2所示，柔性光伏组件还包括织物104；织物104位于背板103远离太阳能电池102的一侧，织物104与背板103粘结固定。
具体地，织物104是由细小柔性长物通过交叉、绕结、连接构成的平软片块物，织物104例如为毡布、平纹布或斜纹布。织物104的柔性较大，通过在背板103上集成织物104，可以调整整个柔性光伏组件的中性层(neutral layer)的位置，避免弯曲时应力集中在太阳能电池102处，进一步提高了柔性光伏组件的柔性和可靠性。并且通过将织物104和柔性光伏组件集成，拓宽了产品的应用场景，例如，集成有织物104的柔性光伏组件可以直接作为柔性遮阳篷、房车天幕的遮阳布。以房车天幕为例，在天幕展开时，天幕上集成的柔性光伏组件可以发电以为用电设备提供电能或者为储能电池进行充电，当房车在移动时，柔性光伏组件可以卷绕收纳在房车的车身侧。由此，集成有织物的柔性光伏组件可以方便地展开和收纳，使得柔性光伏组件的适用性和用户体验得到了提升。
在一些实施方式中，织物104可以通过粘结层与背板103固定在一起。在其他一些实施方式中，织物104可以与背板103进行加热熔合，例如通过热焊接的方式进行加热熔合，从而将织物104与背板103进行粘结固定，减小了柔性光伏组件的厚度，减小了柔性光伏组件的重量和刚度，简化了光伏组件的制程工艺。优选的，织物104与背板103加热熔合而固定在一起，有利于进一步提升柔性光伏组件的柔韧性，便于柔性光伏组件的弯曲；并且减少了材料的使用，降低了柔性光伏组件的制备成本；并且使用热焊接的方式将织物104与背板103固定在一起，可以使得织物104与背板103的连接更加牢固，可以避免在使用过程中织物104与背板103剥离的问题，也可以避免在温度较高时粘结层熔化而使织物104掉落的问题，有利于进一步提升柔性光伏组件的可靠性，有利于提升用户体验。
在上述技术方案的基础上，图3是本发明实施例提供的又一种柔性光伏组件的结构示意图，可选地，如图3所示，织物104远离背板103的表面设置有电绝缘涂层1041；织物104的材料包括无机纤维或有机纤维。
具体地，在一些实施方式中，织物104的材料包括无机纤维，无机纤维例如为玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维或陶瓷纤维；在另一些实施方式中，织物104的材料也可以包括有机纤维，有机纤维例如为涤纶、腈纶、锦纶或丙纶。电绝缘涂层1041例如用电绝缘聚合物涂覆或浸渍在织物104远离背板103的表面。电绝缘涂层1041例如为乙烯基涂层，乙烯基涂层具有耐候性较好、耐化学腐蚀性较好、耐水性较好、绝缘性较好、防霉性较好、柔韧性较好的特点，不仅可以起到电绝缘的效果，还可以提升柔性光伏组件的柔性，并达到保护太阳能电池102的效果。通过在织物104上设置电绝缘涂层1041，可以进一步提高柔性光伏组件的电绝缘性能，满足系统电压小于或等于300V的光伏发电系统的电绝缘要求。
在其他一些实施方式中，电绝缘涂层1041也可以位于织物104远离背板103的表面，本实施例并不进行限定。
需要说明的是，电绝缘涂层1041的设置为可选设置，当柔性光伏组件的电绝缘性满足光伏发电系统的需求时，可以无需设置电绝缘涂层1041，当需要提升柔性光伏组件的电绝缘性时，可以在织物104上设置电绝缘涂层1041，本实施例并不进行限定。
在上述各技术方案的基础上，图4是本发明实施例提供的又一种柔性光伏组件的结构示意图，可选地，如图4所示，柔性光伏组件还包括第一密封层105和第二密封层106；第一密封层105位于太阳能电池102与前板101之间；第二密封层106位于太阳能电池102与背板103之间。
具体地，第一密封层105和第二密封层106可以避免太阳能电池102受到碰撞而损坏，并且可以耐高温，防止太阳能电池102受到高温冲击而损坏。第一密封层105和第二密封层106可以防止空气中的湿气进入，具有较好的阻水性，防止太阳能电池102受潮或泡水而损坏。通过将第一密封层105设置在太阳能电池102与前板101之间，第一密封层105可以在太阳能电池102靠近前板101的一侧保护太阳能电池；第二密封层106设置在太阳能电池102与背板103之间，使得第二密封层106在太阳能电池102远离前板101的一侧保护太阳能电池102，从而形成对太阳能电池102多方位的保护，使得柔性光伏组件具有更好的耐高温性和防水性，有利于提高柔性光伏组件的可靠性。
可选地，第一密封层105和第二密封层106的熔点大于100℃；第一密封层105和第二密封层106的材料包括聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氟树脂、硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。
具体地，第一密封层105例如通过层压工艺设置在前板101靠近太阳能电池102的表面，将前板101与太阳能电池102粘结固定，并达到保护太阳能电池102的效果。第二密封层106例如通过层压工艺设置在背板103靠近太阳能电池102的表面，将背板103与太阳能电池102粘结固定，并达到保护太阳能电池102的效果。由于太阳能电池102接收太阳光后温度较高，太阳能电池102在产生电能时也会发热，所以设置第一密封层105和第二密封层106的熔点大于100℃，例如为150℃，避免第一密封层105和第二密封层106受热熔化，从而可以更好的保护太阳能电池102，使得柔性光伏组件具有更好的耐高温性。第一密封层105和第二密封层106的材料可以包括聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氟树脂、硅树脂和丙烯酸树脂中的任意一种，也可以包括聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯共聚物、硅树脂和丙烯酸树脂中的至少两种的聚合物，从而提升第一密封层105和第二密封层106的耐高温性能。
可选地，参考图4，第一粘结层1013、第二粘结层1031、第一密封层105和第二密封层106的厚度之和小于或等于200微米。如此设置，第一粘结层1013、第二粘结层1031、第一密封层105和第二密封层106的厚度较小，则第一粘结层1013、第二粘结层1031、第一密封层105和第二密封层106容易弯曲，避免第一密封层105和第二密封层106厚度较大而使柔性光伏组件难以弯曲，从而提高柔性光伏组件的柔性，使得柔性光伏组件可以以更小的曲率半径进行弯曲卷绕。
在其他一些实施方式中，为了增强对太阳能电池102的密封和保护作用，第一密封层105和第二密封层106可以为其他形状，例如为全面包覆太阳能电池102的形状，从而达到对太阳能电池102全方位保护的效果。图4中只是对第一密封层105和第二密封层106的形状进行示例性的示意，但并不进行限定。
作为本实施例进一步的实施方案，在上述各技术方案的基础上，可选地，参考图4，背板103还包括金属层1033和第三PET膜层1034；金属层1033位于第二PET膜层1032远离太阳能电池102的表面；第三PET膜层1034位于金属层1033远离第二PET膜层1032的表面；第一PET膜层1012、第二PET膜层1032和第三PET膜层1034的厚度之和小于或等于150微米。
具体地，金属层1033具有优异的阻水性能，可以进一步避免空气中的湿气对太阳能电池102造成损坏。通过将金属层1033设置在第二PET膜层1032和第三PET膜层之间，可以提高柔性光伏组件的电绝缘性，避免柔性光伏组件漏电，防止电流流失，也可以避免杂散电流对太阳能电池102造成干扰。金属层1033的材料为金属，所以密度较大，因此具有较好的阻水性，避免太阳能电池102被雨水等损坏，达到进一步保护太阳能电池102的效果。金属层1033例如包括铝箔，也可以包括铜箔，也可以包括其他金属箔，此处并不进行限定。通过设置第三PET膜层1034，可以进一步提高柔性光伏组件的电绝缘性能和湿气阻隔性能。
第一PET膜层1012、第二PET膜层1032和第三PET膜层1034的厚度之和小于或等于150微米，优选地，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度之和小于或等于120微米。更优选地，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度之和小于或等于100微米。进一步优选地，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度之和小于或等于80微米。如此，柔性光伏组件的PET基材的总厚度较小，有利于柔性光伏组件实现以更小的曲率半径进行弯曲卷绕。此外，金属层1033的厚度也可以设置较小，使得金属层1033容易弯曲，有利于进一步提高柔性光伏组件的柔性和弯曲性。
进一步地，参考图4，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度为20～50微米。
具体地，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度为20～50微米，若第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度大于50微米，则第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度较大，不易弯曲，使得柔性光伏组件的柔性较小，不利于柔性光伏组件的安装。若第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度小于20微米，则第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度过小，无法满足系统电压小于或等于300V的光伏发电系统的绝缘要求，对太阳能电池102产生的电流产生影响，不利于柔性光伏组件对用电设备进行供电，且厚度过小难以制备。因此，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度为20～50微米，可以在提升柔性光伏组件柔性的同时，达到较好的电绝缘性，有利于提升柔性光伏组件的适用性和可靠性。
在其他一些实施方式中，优选地，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度可以为25～50微米，更优选地，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度可以为25～40微米。如此，避免第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度较小，从而达到较好的绝缘效果，满足系统电压小于或等于300V的光伏发电系统的绝缘要求，使得柔性光伏组件适用于低压光伏发电系统，且便于制备。并且，可以达到较好的阻水和抗切割性的效果，可以更好的保护太阳能电池102。
可选地，参考图4，金属层1033包括铝箔；铝箔的厚度为5～50微米。
具体地，金属层1033例如为铝箔，相对其他金属(铜、铁等)来说，铝箔的柔性较大，较易弯曲，有助于进一步提升柔性光伏组件的柔性。且铝箔的质量较小，使得柔性光伏组件的质量较小，从而柔性光伏组件可以安装在承重能力较小的用电设备上，例如幕布上，进而提升柔性光伏组件的适用性。并且，铝箔的厚度为5～50微米，若铝箔的厚度大于50微米，则铝箔的厚度较大，不易弯曲，使得柔性光伏组件的柔性较小，不利于柔性光伏组件的安装。若铝箔的厚度小于5微米，铝箔的厚度过小，无法达到较好的阻水性。铝箔的厚度优选为5～30微米，更优选为5～20微米，进一步优选为5～10微米，由此，可以在提升柔性光伏组件柔性的同时，达到较好的阻水性，有利于提升柔性光伏组件的适用性和可靠性。
可选地，参考图4，织物104的厚度为100微米～10毫米。
具体地，若织物104的厚度大于10毫米，织物104的厚度过大，不易弯曲，不利于柔性光伏组件的安装。若织物104的厚度小于100微米，织物104的厚度过小，无法牢固的将柔性光伏组件安装在用电设备上。通过设置织物104的厚度为100微米～10毫米，优选地，织物104的厚度为100微米～5毫米，更优选地，织物104的厚度为200微米～5毫米。如此，可以使得织物104较容易弯曲，且可以牢固的将柔性光伏组件安装在支撑基材表面上。进一步地，通过将织物104的厚度设置为100微米～10毫米，使得柔性光伏组件在弯曲或卷绕时，织物104承受了大部分的挤压应力，前板承受了大部分的拉伸应力，而太阳能电池102则处于应力等于或接近零的中性层，可以有效避免柔性光伏组件在反复弯折的过程中太阳能电池102的部分功能层(如：电极、光电转换层)出现隐裂而导致失效的问题。
可选地，第一PET膜层1012的厚度大于或等于第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度之和。具体地，作为一种优选的实施方式，第一PET膜层1012的厚度为50微米，第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度分别为25微米。本实施方式中，由于背板103中采用了双层PET膜和金属箔的配置，使得背板103的电气绝缘性和阻隔湿气的性能得到大幅提升，因此为了进一步提升光伏组件的柔性和可弯曲性，将第一PET膜层1012的厚度设置为大于或等于第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度之和，由此可以在不影响电气绝缘性和阻隔湿气性能的基础上进一步降低背板103的厚度，使得中性层的位置上调，让太阳能电池102位于应力较小的中性层，同时增加了光伏组件的柔性和可靠性，使得柔性光伏组件在应用在柔性遮阳篷或房车天幕产品上时，在反复卷绕或者风吹动组件发生波动时，能够避免太阳能电池出现隐裂而导致产品失效风险，有效延长了产品的寿命。
在另一种实施方式中，第一PET膜层1012的厚度小于第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度之和。例如第一PET膜层、第二PET膜层和第三PET膜层的厚度相同。更具体地，例如第一PET膜层、第二PET膜层和第三PET膜层的厚度均为25微米。则任意一个PET膜层的厚度均较小，有利于进一步提高柔性光伏组件的柔性和弯曲性，更好的实现以小曲率半径(例如2厘米～25厘米)弯曲卷绕。
可选地，参考图4，太阳能电池102可以是薄膜太阳能电池，例如，太阳能电池102可以是铜铟镓硒薄膜太阳能电池或者钙钛矿太阳能电池。
具体地，在一些实施方式中，太阳能电池102的光电转换层包括光吸收层，光吸收层可以吸收光子，便于太阳能电池102将光转换为电。太阳能电池102的光吸收层包括铜、镓和硒元素以1：1：2的比率组成的化合物CuGaSe2，可以提高太阳能电池102的光电转换率。在其他一些实施方式中，太阳能电池102的光吸收层也可以包括铜、铟和硒的化合物CuInSe2，也可以包括CuGaSe2和CuInSe2的混合物。
在另一些实施方式中，太阳能电池102包括柔性基板和位于柔性基板上的钙钛矿电池。太阳能电池102的厚度例如为30微米～5毫米，优选地，太阳能电池102的厚度例如为50微米～4毫米，更优选地，太阳能电池102的厚度例如为100微米～2毫米，进一步优选地，太阳能电池102的厚度例如为500微米～1.5毫米。如此，太阳能电池102的厚度较小，便于实现以较小曲率半径弯曲卷绕。本实施方式中，太阳能电池102的光吸收层包括钙钛矿型的有机金属卤化物半导体，典型的光吸收层材料可以为CH3NH3PbX3(X＝I-,Br-,Cl-)。
综上，本实施例的技术方案通过设置更小的PET膜层和粘结层的厚度，可以在满足系统电压小于或等于300V的低压光伏发电系统的电气绝缘、湿气阻隔和机械强度的要求的前提下，为光伏组件提供了更好的柔性和可弯曲性，使得柔性光伏组件可以以更小的曲率半径(1～10cm)进行弯曲卷绕。并且，设置铝箔的厚度为5～10微米，可以在提升柔性光伏组件柔性的同时，达到较好的阻水性。通过设置织物104，织物104的厚度为100微米～10毫米，可以使得织物104较容易弯曲，且可以实现以较小曲率半径弯曲卷绕。第一粘结层1013、第二粘结层1031、第一密封层105和第二密封层106的厚度较小，从而较易弯曲，从而进一步提高柔性光伏组件的柔性。因此，本发明实施例提供的柔性光伏组件可以满足系统电压小于或等于300V的光伏发电系统的电气绝缘和湿气阻隔要求，使得柔性光伏组件适用于低压光伏发电系统，并且柔性光伏组件的柔性较高，从而使得柔性光伏组件可以安装在柔性产品上，可以实现以较小曲率半径弯曲卷绕，提高了柔性光伏组件的适用性。
以下通过示例的方式而非限制的方式给出本发明的实施例。
实施例
制备本实施例中的柔性光伏组件的材料和结构如下所示：
1.前板：前板包括层叠设置的高分子膜、第一PET膜层和第一粘结层，其中，高分子膜采用厚度为150微米的ETFE薄膜，第一PET膜层的厚度为50微米，第一粘结层采用厚度为100微米的EVA胶膜。
2.背板：背板包括层叠设置的第二粘结层和第二PET膜层，其中，第二PET膜层的厚度为50微米，第二粘结层采用厚度为100微米的EVA胶膜。
3.太阳能电池：本实施例中的太阳能电池由多个太阳能电池模块相互串并联构成，每个太阳能电池模块采用总厚度为330微米的不锈钢衬底CIGS柔性薄膜太阳能电池，太阳能电池模块预置有电路。
制备本实施例中的柔性光伏组件的方法如下所示：
1.分别预制备前板和背板：在真空层压机中分别按照前板和背板的叠层设计层压获得预制备的前板和背板，层压温度为100℃，层压压力为一个标准大气压，层压时间为5分钟。根据柔性光伏组件的尺寸裁剪预制备的前板和背板。
2.按照背板-太阳能电池-前板的层叠顺序在真空层压机中进行层压，层压温度为160℃，层压压力为一个标准大气压，层压时间为6分钟。
实施例
除了采用新的背板替代实施例1中的背板以外，本实施例中的柔性光伏组件的其他材料、结构和制备方法与实施例1保持一致。
本实施例中采用的背板，包括层叠设置的第二粘结层、第二PET膜层、铝箔层和第三PET膜层，其中，第二PET膜层的厚度为50微米，第二粘结层采用厚度为100微米的EVA胶膜，铝箔层的厚度为20微米，第三PET膜层的厚度为50微米。
实施例
除了新增了织物，本实施例中的柔性光伏组件的其他材料、结构和制备方法与实施例2保持一致。
本实施例中采用表面涂覆有乙烯基材料涂层的腈纶作为织物层，并将实施例2中的制备得到的柔性光伏组件通过热焊接的方式与乙烯基材料涂层固定，织物层的厚度为2000微米。
对比例1
除了采用新的前板和背板替代实施例1中的前板和背板以外，本对比例中的柔性光伏组件的其他材料、结构和制备方法与实施例1保持一致。
本对比例中采用的前板，包括层叠设置的高分子膜、第一PET膜层和第一粘结层，其中，高分子膜采用厚度为150微米的ETFE薄膜，第一PET膜层的厚度为150微米，第一粘结层采用厚度为200微米的EVA胶膜。
本对比例中采用的背板，包括层叠设置的第二粘结层和第二PET膜层，其中，第二PET膜层的厚度为150微米，第二粘结层采用厚度为200微米的EVA胶膜。
对比例2
除了采用更厚的第一粘结层和第二粘结层替代实施例1中的前板和背板以外，本对比例中的柔性光伏组件的其他材料、结构和制备方法与实施例1保持一致。
本对比例中，第一粘结层的厚度为200微米，第二粘结层的厚度为200微米。
对比例3
除了采用新的前板和背板替代实施例1中的前板和背板以外，本对比例中的柔性光伏组件的其他材料、结构和制备方法与实施例1保持一致。
本对比例中采用的前板，包括层叠设置的高分子膜、第一PET膜层和第一粘结层，其中，高分子膜采用厚度为150微米的ETFE薄膜，第一PET膜层的厚度为150微米，第一粘结层采用厚度为200微米的EVA胶膜。
本对比例中采用的背板，包括层叠设置的第二粘结层、第二PET膜层、铝箔层和第三PET膜层，其中，第二PET膜层的厚度为50微米，第二粘结层采用厚度为100微米的EVA胶膜，铝箔层的厚度为20微米，第三PET膜层的厚度为50微米。
对比例4
除了采用新的前板和背板替代实施例1中的前板和背板以外，本对比例中的柔性光伏组件的其他材料、结构和制备方法与实施例1保持一致。
本对比例中采用的前板，包括层叠设置的高分子膜、第一PET膜层和第一粘结层，其中，高分子膜采用厚度为150微米的ETFE薄膜，第一PET膜层的厚度为150微米，第一粘结层采用厚度为200微米的EVA胶膜。
本对比例中采用的背板，包括层叠设置的第二粘结层、第二PET膜层、铝箔层和第三PET膜层，其中，第二PET膜层的厚度为150微米，第二粘结层采用厚度为200微米的EVA胶膜，铝箔层的厚度为20微米，第三PET膜层的厚度为150微米。
本对比例中的背板还集成有采用表面涂覆有乙烯基材料涂层的腈纶作为的织物层，织物层的厚度为2000微米，制备方法与实施例3相同。
表1实施例与对比例结果比较示意表
表1为实施例与对比例结果比较示意表，表1中的最小卷绕半径表示在卷绕测试时柔性光伏组件外观出现明显改变时的卷绕半径。由表1所示的评价结果可知以下内容，通过对前板和背板中的PET膜层的总厚度和粘结层的总厚度进行设计，能够为光伏组件提供更好的柔性和可弯曲性，使得柔性光伏组件可以以更小的曲率半径(1～10cm)进行弯曲卷绕，为柔性光伏组件在遮阳篷上的集成应用提供了可行性。
作为本申请的优选实施例，柔性光伏组件由层叠设置的前板101、第一密封层105、太阳能电池102、第二密封层106和背板103组成；太阳能电池102位于前板101与背板103之间；第一密封层105位于太阳能电池102与前板101之间；第二密封层106位于太阳能电池102与背板103之间。前板101由层叠设置的高分子膜1011、第一PET膜层1012和第一粘结层1013；第一粘结层1013设置于太阳能电池102的第一表面，第一PET膜层1012通过第一粘结层1013与太阳能电池102粘结；背板103由层叠设置的第二粘结层1031、第二PET膜层1032、金属层1033和第三PET膜层1034组成；第二粘结层1031设置于太阳能电池102的第二表面与第二PET膜层1032之间，第二粘结层1031用于将第二PET膜层1032与太阳能电池102粘结固定；金属层1033位于第二PET膜层1032远离太阳能电池102的表面；第三PET膜层1034位于金属层1033远离第二PET膜层1032的表面；其中，第一PET膜层1012、第二PET膜层1032与第三PET膜层1034的厚度之和小于或等于150微米；第一粘结层1013、第二粘结层1031、第一密封层105和第二密封层106的厚度之和小于或等于200微米。
如此，柔性光伏组件的PET基材的总厚度较小，有利于柔性光伏组件实现以更小的曲率半径进行弯曲卷绕。第一粘结层1013、第二粘结层1031、第一密封层105和第二密封层106的厚度较小，从而较易弯曲，从而进一步提高柔性光伏组件的柔性，便于对柔性光伏组件进行卷绕。并且，通过设置金属层1033，金属层1033具有优异的阻水性能，可以进一步避免空气中的湿气对太阳能电池102造成损坏。金属层1033的厚度也较小，则柔性光伏组件的整体厚度较小，使得柔性光伏组件便于弯曲和卷绕。柔性光伏组件的整体厚度较小，在将太阳能电池102进行弯曲或卷绕时，其拉伸应力或者挤压应力均较小，不容易剥离，因此仅需厚度更小的粘结层和密封层即可实现可靠的粘结。由此，在提升柔性光伏组件柔性的同时，保证了粘结的可靠性。
本发明实施例还提供了一种光伏遮阳篷，图5是本发明实施例提供的一种光伏遮阳篷的结构示意图，如图5所示，光伏遮阳篷包括：卷轴20、支架30和上述任意实施方案提供的柔性光伏组件10。
具体地，支架30可以被安装在一固定表面，其包括有可伸缩的支撑臂结构，支撑臂的端部连接卷轴20，柔性光伏组件10的至少一部分卷绕在卷轴20的表面。支撑臂可以由机械或电动的方式驱动，使卷轴20在靠近固定表面的第一位置处和远离固定表面的第二位置处之间的区域进行往复运动。当卷轴20向靠近固定表面的第一位置处运动时，卷轴20可以滚动以将柔性光伏组件10卷绕在卷轴20的表面以完成收回柔性光伏组件10的操作；当卷轴20向远离固定表面的第二位置处运动时，卷轴20可以滚动以将柔性光伏组件10从表面不断释放以完成展开柔性光伏组件10的操作。本实施例中，柔性光伏组件10可以为本发明实施例中所披露的柔性光伏组件，其中应用于本实施例光伏遮阳篷的柔性光伏组件10的系统电压小于或等于300V，优选地，柔性光伏组件10的系统电压小于或等于100V，更优选地，柔性光伏组件10的系统电压为48V。
在另一实施方式中，图6是本发明实施例提供的又一种光伏遮阳篷的结构示意图，如图6所示，光伏遮阳篷包括：卷轴20、支架30和上述任意实施方案提供的柔性光伏组件10。
具体地，支架30包括可弯曲的支撑臂结构，支撑臂的两端连接卷轴20，柔性光伏组件10的至少一部分卷绕在卷轴20的表面，其中一个卷轴20只能转动、无法移动，即位置固定，另一个卷轴20可以移动。支撑臂可以由机械或电动的方式驱动，通过控制支架30的支撑臂的弯曲程度，可以控制两个卷轴20之间的距离，从而控制展开的柔性光伏组件10的面积。当支架30的支撑臂的弯曲程度逐渐减小时，即支撑臂逐渐伸展时，带动可以移动的卷轴20移动，将柔性光伏组件10从位置固定的卷轴20的表面不断释放以完成展开柔性光伏组件10的操作。当支架30的支撑臂的弯曲程度逐渐增大时，带动可以移动的卷轴20移动，位置固定的卷轴20转动以将柔性光伏组件10卷绕在位置固定的卷轴20的表面以完成收回柔性光伏组件10的操作。
本发明实施例的技术方案还提供了一种光伏发电系统，该光伏发电系统包括上述任意实施方案提供的柔性光伏组件，光伏发电系统例如包括至少一个柔性光伏组件，柔性光伏组件的具体数量可以根据用电设备的供电需求和一个柔性光伏组件的输出电参数(例如输出功率、输出电压或输出电流等)进行确定。光伏发电系统的形状可以根据安装位置确定，从而适用不同的应用场景，提升光伏发电系统的适用性。因光伏发光系统包括上述任意实施方案提供的柔性光伏组件，因而具有与柔性光伏组件相同的有益效果，此处不再赘述。
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。
Claims (9)
1.一种柔性光伏组件，其特征在于，所述柔性光伏组件用于系统电压小于或等于300V的光伏发电系统中，所述柔性光伏组件包括层叠设置的前板、太阳能电池和背板；所述太阳能电池位于所述前板与所述背板之间；
所述前板包括层叠设置的高分子膜、第一PET膜层和第一粘结层；所述第一粘结层设置于所述太阳能电池的第一表面，所述第一PET膜层通过所述第一粘结层与所述太阳能电池粘结；
所述背板包括层叠设置的第二粘结层和第二PET膜层；所述第二粘结层设置于所述太阳能电池的第二表面与所述第二PET膜层之间，所述第二粘结层用于将所述第二PET膜层与所述太阳能电池粘结固定；所述背板还包括金属层和第三PET膜层；所述金属层位于所述第二PET膜层远离所述太阳能电池的表面；所述第三PET膜层位于所述金属层远离所述第二PET膜层的表面；
其中，所述第一PET膜层、所述第二PET膜层和所述第三PET膜层的厚度之和小于或等于150微米；所述第一粘结层和所述第二粘结层的厚度之和小于或等于200微米。
2.根据权利要求1所述的柔性光伏组件，其特征在于，还包括织物；
所述织物位于所述背板远离所述太阳能电池的一侧，所述织物与所述背板粘结固定。
3.根据权利要求2所述的柔性光伏组件，其特征在于，所述织物远离所述背板的表面设置有电绝缘涂层；
所述织物的材料包括无机纤维或有机纤维。
4.根据权利要求1所述的柔性光伏组件，其特征在于，还包括第一密封层和第二密封层；
所述第一密封层位于所述太阳能电池与所述前板之间；
所述第二密封层位于所述太阳能电池与所述背板之间。
5.根据权利要求4所述的柔性光伏组件，其特征在于，所述第一密封层和所述第二密封层的熔点大于100℃；
所述第一密封层和所述第二密封层的材料包括聚乙烯醇缩丁醛、聚烯烃、乙烯-醋酸乙烯共聚物、氟树脂、硅树脂和丙烯酸树脂中的至少一种。
6.根据权利要求4或5所述的柔性光伏组件，其特征在于，所述第一粘结层、所述第二粘结层、所述第一密封层和所述第二密封层的厚度之和小于或等于200微米。
7.根据权利要求1所述的柔性光伏组件，其特征在于，
所述第一PET膜层、所述第二PET膜层与所述第三PET膜层的厚度为20～50微米；
所述金属层包括铝箔，所述铝箔的厚度为5～50微米。
8.根据权利要求2所述的柔性光伏组件，其特征在于，所述织物的厚度为100微米～10毫米。
9.一种光伏遮阳篷，其特征在于，所述光伏遮阳篷包括：卷轴、支架和如权利要求1-8任一项所述的柔性光伏组件，所述柔性光伏组件的至少一部分卷绕在所述卷轴表面，所述支架用于驱动所述卷轴运动以展开或收回所述柔性光伏组件。
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