CN117334768A - 一种光伏组件及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及光伏领域，公开了一种光伏组件及其封装方法，方法包括：制作光伏电池串，光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池；提供用于保护光伏电池串的第一保护基板和第二保护基板，在第一保护基板的表面涂布有机硅胶；将光伏电池串敷设在位于第一保护基板的有机硅胶的表面；在密封体和第一保护基板形成的空间内涂布有机硅胶，将光伏电池串覆盖；盖上第二保护基板，第二保护基板与有机硅胶和密封体接触；固化有机硅胶，形成有机硅胶层；层压，使焊带与光伏电池中的电池片形成欧姆接触，得到光伏组件。使用有机硅胶层进行封装，可避免因焊带偏移导致的虚焊问题，且可以延长组件使用寿命；有机硅胶的热导率更高，有助于组件散热。
Description
技术领域
本申请涉及光伏领域，特别是涉及一种光伏组件及其封装方法。
背景技术
目前光伏发电组件作为清洁能源受到人们的欢迎。在过去，光伏电池需要成本较高的主栅用于汇集电流。基于成本考量，有必要开发一种基于无主栅电池制作的光伏组件。
在将无主栅电池封装形成光伏组件时，先将无主栅电池制作成电池串，然后使用POE(Poly(ethylene-1-octene)，乙烯-丁烯共聚物)或EVA(ethylene-vinyl acetatecopolymer，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)高分子膜封装无主栅电池串。
由于POE或EVA的流动性较大，导致层压过程中焊带容易偏移，高分子膜进而流进焊带与电池片之间产生绝缘，进而导致虚焊的问题，虚焊严重影响光伏组件的质量和效率，导致光伏组件寿命短，功率下降。目前可以采用加压提高高分子膜的粘结强度以及使用更高质量的封装胶膜来解决产生虚焊问题，但是虚焊的问题仍然无法完全避免。并且，POE和EVA高分子膜的导热率比较低，不利于光伏组件内部热量传递至光伏组件表面，从而使得光伏组件在运行过程中温度偏高，不利光伏组件运行功率的提高。
因此，如何解决上述技术问题应是本领域技术人员重点关注的。
发明内容
本申请的目的是提供一种光伏组件及其封装方法，以避免出现虚焊，同时保证光伏组件可靠性，提升光伏组件的发电量。
为解决上述技术问题，本申请提供一种光伏组件封装方法，包括：
制作光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池；
提供用于保护所述光伏电池串的第一保护基板和第二保护基板，在所述第一保护基板的表面涂布有机硅胶；
将所述光伏电池串敷设在位于所述第一保护基板的有机硅胶的表面；
在所述密封体和所述第一保护基板形成的空间内涂布有机硅胶，将所述光伏电池串覆盖；
盖上第二保护基板，所述第二保护基板与有机硅胶和密封体接触；
固化有机硅胶，形成有机硅胶层；
层压，使所述焊带与所述光伏电池中的电池片形成欧姆接触，得到光伏组件。
可选的，在所述第一保护基板的表面涂布有机硅胶之前，还包括：
在所述第一保护基板四周的端部制作密封体。
可选的，所述有机硅胶为掺有固化剂的有机硅胶。
可选的，固化有机硅胶包括：
使用光照射或加热有机硅胶，使有机硅胶固化。
可选的，固化有机硅胶包括：
加热有机硅胶，其中，加热温度在120℃以上，加热时间为5min～8min。
可选的，制作光伏电池串包括：
所述光伏电池包括第一极性区域和第二极性区域；对相邻两片所述光伏电池，使用所述焊带将一个所述光伏电池的第一极性区域与另一个所述光伏电池的第二极性区域连接；
在所述光伏电池的表面敷设所述预固定胶膜层，固定所述焊带。
可选的，所述第一保护基板的表面涂布的有机硅胶的厚度范围为2mm～5mm。
本申请还提供一种光伏组件，包括：第一保护基板、第二保护基板、电池组件层、有机硅胶层；
所述电池组件层包括光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池，所述焊带连接相邻两片所述光伏电池，所述预固定胶膜层用于将所述焊带固定在所述光伏电池的表面；
所述有机硅胶层填充于所述第一保护基板和所述第二保护基板之间的缝隙。
可选的，所述第一保护基板四周端部设置有密封体，所述电池组件层、所述密封体、所述有机硅胶层均设置于所述第一保护基板和所述第二保护基板之间。
可选的，所述密封体包括硅胶密封体、PET密封体、丁基胶密封体中的一种或多种。
可选的，所述焊带包括带有镀层的铜丝，其中，所述镀层包括SnBiPb合金层和/或SnBiAg合金层。
可选的，所述预固定胶膜层包括经过预交联处理的高分子膜层。
可选的，所述预固定胶膜层的厚度范围为80μm～120μm。
可选的，位于所述第二保护基板与所述电池组件层之间的所述有机硅胶层的厚度大于或者等于位于所述第一保护基板与所述电池组件层之间的所述有机硅胶层的厚度。
本申请所提供的光伏组件封装方法，包括：制作光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池；提供用于保护所述光伏电池串的第一保护基板和第二保护基板，在所述第一保护基板的表面涂布有机硅胶；将所述光伏电池串敷设在位于所述第一保护基板的有机硅胶的表面；在所述密封体和所述第一保护基板形成的空间内涂布有机硅胶，将所述光伏电池串覆盖；盖上第二保护基板，所述第二保护基板与有机硅胶和密封体接触；固化有机硅胶，形成有机硅胶层；层压，使所述焊带与所述光伏电池中的电池片形成欧姆接触，得到光伏组件。
可见，本申请光伏组件封装过程中使用有机硅胶层进行封装，有机硅胶的流动性低，避免在封装时出现因焊带偏移导致的虚焊问题，从而提升光伏组件的效率，延长使用寿命；有机硅胶与玻璃基板的黏性更强，使得封装后的光伏组件更难分层，从而延长光伏组件的使用寿命。并且，有机硅胶比传统封装胶膜的热导率更高，有助于将光伏组件内部的热量传递至光伏组件表面，从而使光伏组件的运行温度降低，提高光伏组件的运行时的功率，从而提高发电量。有机硅胶封装的缺陷在于其水汽透过率较高，而在光伏电池的表面设置有预固定胶膜层，可以抵抗水汽，从而避免光伏电池被水汽侵蚀，保证光伏组件的可靠性。
此外，本申请还提供一种具有上述优点的封装方法。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例或现有技术的技术方案，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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例所提供的一种光伏组件的结构示意图；
图2为本申请实施例所提供的一种光伏电池互联的结构示意图；
图3为本申请实施例所提供的一种光伏电池的示意图；
图4为本申请实施例所提供的一种光伏组件封装方法流程图；
图5至图8为本申请实施例所提供的一种光伏组件封装工艺流程图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
正如背景技术部分所述，光伏组件在封装时使用POE或EVA，由于POE或EVA的流动性较大，导致焊带容易偏移，高分子膜进而流进焊带与电池片之间产生绝缘，进而导致虚焊的问题。但是目前无法解决虚焊这一问题，并且，POE和EVA高分子膜的导热率比较低，不利于光伏组件内部热量散失。
有鉴于此，本申请提供了一种光伏组件，请参考图1，包括：第一保护基板1、第二保护基板2、电池组件层、有机硅胶层4；
所述电池组件层包括光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带7、预固定胶膜层5和至少两片光伏电池6，所述焊带7连接相邻两片所述光伏电池6，所述预固定胶膜层5用于将所述焊带7固定在所述光伏电池6的表面；
所述有机硅胶层4填充于所述第一保护基板1和所述第二保护基板2之间的缝隙。
第一保护基板1为玻璃基板，第二保护基板2可以为玻璃基板，使得光伏组件为双玻组件，第二保护基板2还可以为其他种类的基板，例如TPT结构板、TPE结构板等，其中，T表示聚氟乙烯薄膜，P表示聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜，E指EVA薄膜。
有机硅胶层4的材料为有机硅胶，有机硅胶分为加成型硅胶和缩合型硅胶，一般使用加成型有机硅胶，主要成分为烃基等官能团修饰的硅氧烷，具有良好的耐候性和粘附性，且流动性低。
固化后光伏组件内有机硅胶层4平均厚度略小于敷设时第一保护基板1、第二保护基板2之间有机硅胶的厚度之和，厚度差小于0.5mm。
本申请中对电池组件层中光伏电池串的数量不做限定，视情况而定。
光伏电池串中相邻两片光伏电池6互联的示意图如图2所示，焊带7将一个光伏电池6的正面与另一个光伏电池6的背面连接，从而实现光伏电池串中所有光伏电池串联起来。
作为一种可实施方式，光伏组件中在所述第一保护基板四周端部设置有密封体3，所述电池组件层、所述密封体3、所述有机硅胶层4均设置于所述第一保护基板1和所述第二保护基板2之间；所述密封体3设置在所述第一保护基板1和所述第二保护基板2四周的端部。
作为一种可实施方式，所述焊带7包括带有镀层的铜丝，其中，所述镀层包括SnBiPb合金层、SnBiAg合金层。SnBiPb合金层、SnBiAg合金层的熔点较SnPb合金的熔点更低，可以降低层压时的温度，降低封装难度。镀层包括SnBiPb合金层和/或SnBiAg合金层的焊带，熔点大于90℃，且小于150℃，直径范围为0.18mm～0.26mm。
预固定胶膜层5将焊带7固定在光伏电池6的正面和背面，预固定胶膜层5与光伏电池6之间存在数条焊带7。预固定胶膜层5为可以抗水汽的高分子材料层，预固定胶膜层5的材料可以为UV胶，POE或者其他聚烯烃材料。
所述预固定胶膜层的厚度范围可以为80μm～120μm。
可选的，所述预固定胶膜层在同一平面层相互分离地覆盖于电池串和焊带表面；优选地，所述预固定胶膜层与组成电池串的每片电池片一一对应。
虽然有机硅胶具有较高的水汽透过率，但是由于光伏电池6表面设有可以抗水汽的预固定胶膜层5，可以避免光伏电池6被水汽侵蚀，保证光伏组件的可靠性，同时避免直接使用有机硅胶层4封装导致的光伏组件抗湿热性能下降，从而避免光伏组件在长期运行中功率大幅下降。
为了降低预固定胶膜层5的流动性，所述预固定胶膜层5包括经过预交联处理的高分子膜层。
所述预固定胶膜层至少在同一平面层相互分离地覆盖于电池串和焊带表面，即预固定胶膜在电池串正面或背面是不连续的胶膜；优选地，所述预固定胶膜层与组成电池串的每片电池片一一对应，每片电池片正面和背面均对应覆盖单张预固定胶膜，这有利于封装制造过程中的简便。
光伏电池6的示意图如图3所示，包括电池片61和位于电池片61表面的细栅线62，焊带7与细栅线62连接。
密封体3围绕设置在第一保护基板1和第二保护基板2的四周，作用是避免有机硅胶在固化过程中溢出第一保护基板1、第二保护基板2，导致边缘缺胶，同时阻隔水汽。
作为一种可实施方式，所述密封体3包括但不限于硅胶密封体3、PET(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)密封体3，其中，硅胶密封体3、PET密封体3粘度在105数量级。
常规技术手段中密封体3通常使用丁基胶带，丁基胶带的价格比较昂贵，本申请中由于设有预固定胶膜层5，密封体3可以使用硅胶密封体、PET密封体、丁基胶密封体中的一种或多种，从而可以降低光伏组件的制作成本。
位于第一保护基板1与电池组件层之间的有机硅胶层4的厚度可以为2mm～5mm，有机硅胶层4的厚度过厚会导致成本升高，有机硅胶层4的厚度过薄可能导致焊带与第一保护基板1接触，产生应力破坏电池片。
作为一种可实施方式，位于所述第二保护基板2与所述电池组件层之间的所述有机硅胶层4的厚度大于或者等于位于所述第一保护基板1与所述电池组件层之间的所述有机硅胶层4的厚度。
光伏电池6具有一定的厚度，通过使第二保护基板2与电池组件层之间的有机硅胶层4的厚度大于或者等于位于第一保护基板1与电池组件层之间的有机硅胶层4的厚度，从而使得光伏组件的中心在正中间，在进行载荷测试时受力在正中间，使得受到的应力最小。
本实施例光伏组件中使用有机硅胶层4进行封装，有机硅胶层4的流动性低，避免在封装时出现因焊带7偏移导致的虚焊问题，从而提升光伏组件的效率，延长使用寿命；有机硅胶与玻璃基板的黏性更强，使得封装后的光伏组件更难分层，从而延长光伏组件的使用寿命。并且，有机硅胶比传统封装胶膜的热导率更高，有助于将光伏组件内部的热量传递至光伏组件表面，从而使光伏组件的运行温度降低，提高光伏组件的运行时的功率，从而提高发电量。有机硅胶封装的缺陷在于其水汽透过率较高，而在光伏电池6的表面设置有预固定胶膜层5，可以抵抗水汽，从而避免光伏电池6被水汽侵蚀，保证光伏组件的可靠性。
本申请还提供一种光伏组件封装方法，包括：
步骤S101：制作光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池。
作为一种可实施方式，制作光伏电池串包括：
所述光伏电池包括第一极性区域和第二极性区域；对相邻两片所述光伏电池，使用所述焊带将一个所述光伏电池的第一极性区域与另一个所述光伏电池的第二极性区域连接；
在所述光伏电池的表面敷设所述预固定胶膜层，固定所述焊带。其中，预固定胶膜层的厚度范围可以为80μm～120μm。
步骤S102：提供用于保护所述光伏电池串的第一保护基板和第二保护基板，在所述第一保护基板的表面涂布有机硅胶。
在第一保护基板上涂布有机硅胶，使有机硅胶均匀地分布在第一保护基板表面，保持各处的有机硅胶高度接近一致，为后续的敷设光伏电池串做好准备。
本申请中先在第一保护基板上涂布有机硅胶，后放置第二保护基板的原因是，第二保护基板上有通孔，若先在第二保护基板上涂布，有机硅胶会通过通孔漏出。
步骤S103：将所述光伏电池串敷设在位于所述第一保护基板的有机硅胶的表面。
步骤S104：在所述密封体和所述第一保护基板形成的空间内涂布有机硅胶，将所述光伏电池串覆盖。
步骤S105：盖上第二保护基板，所述第二保护基板与有机硅胶和密封体接触。
步骤S106：固化有机硅胶，形成有机硅胶层。
有机硅胶固化后，光伏组件的光伏电池被完全封装在有机硅胶层中，由于硅胶流动性低从而解决了传统封装胶膜在封装光伏电池串时容易产生焊带偏移导致虚焊问题。
固化后光伏组件内有机硅胶层4平均厚度略小于敷设时第一保护基板1、第二保护基板2之间有机硅胶的厚度之和，厚度差小于0.5mm。
需要指出的是，本申请中对有机硅胶的固化方式不做限定，视情况而定。
例如，作为一种可实施方式，所述有机硅胶为掺有固化剂的有机硅胶。或者，在其他实施方式中，固化有机硅胶包括：使用光照射有机硅胶，使有机硅胶固化。或者，采用高温固化的方式，即加热有机硅胶，使有机硅胶固化。
当有机硅胶为掺有固化剂的有机硅胶时，固化剂所占比例范围一般为0.1％～1％，固化剂用量过少，固化速度过慢，固化剂用量过大会导致固化不均匀。对于双组分有机硅胶，固化剂通过搅拌预先分散在其中一个组分中，现场使用时将有机硅胶的两个组分混合，使两个组分发生缩合或加成反应，实现有机硅胶的固化。
当有机硅胶为掺有固化剂的有机硅胶时，固化有机硅胶包括：加热有机硅胶，其中，加热温度在120℃以上，加热时间为5min～8min。或者，在常温下进行固化，常温固化一般需要24h以上实现完全固化。
步骤S107：层压，使所述焊带与所述光伏电池中的电池片形成欧姆接触，得到光伏组件。
使用层压机加热组件至温度高于焊带镀层的熔点，使镀层与光伏电池片上的细栅浸润，从而形成欧姆接触。
请参考图4，在上述实施例的基础上，在本申请的一个实施例中，光伏组件封装方法包括：
步骤S201：制作光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池。
步骤S202：提供用于保护所述光伏电池串的第一保护基板和第二保护基板，在第一保护基板的四周的端部制作密封体。
如图5所示，密封体3位于第一保护基板1的四周边缘。
步骤S203：在所述第一保护基板的表面涂布有机硅胶。
步骤S204：将所述光伏电池串敷设在位于所述第一保护基板的有机硅胶的表面。
如图6所示，将焊接了汇流条的光伏电池串敷设在涂布有机硅胶8的第一保护基板1表面上，使光伏电池串与有机硅胶8充分接触，并保持合适的间距。
步骤S205：在所述密封体和所述第一保护基板形成的空间内涂布有机硅胶，将所述光伏电池串覆盖。
如图7所示，再次涂布的有机硅胶8充分覆盖整个光伏电池串。
步骤S206：盖上第二保护基板，所述第二保护基板与有机硅胶和密封体接触。
如图8所示，第二保护基板2盖在光伏电池串上方，并与有机硅胶8充分接触。
步骤S207：固化有机硅胶，形成有机硅胶层。
步骤S208：层压，使所述焊带与所述光伏电池中的电池片形成欧姆接触，得到光伏组件。
下面介绍两个光伏组件封装的过程。
例1
步骤1：将光伏电池制作成光伏电池串，使用预固定胶膜层将焊带固定在光伏电池的表面；
步骤2：先在正面玻璃基板四周边缘设置密封体，然后在正面玻璃基板上涂布有机硅胶；有机硅胶中加入有使其固化的固化剂；
步骤3：敷设光伏电池串，并再次涂布有机硅胶；
步骤4：将背面玻璃基板盖在有机硅胶上；
步骤5：固化；
步骤6：层压，在一定温度和压力下使光伏电池串的焊带与细栅形成欧姆接触。
在该实施例中，有机硅胶的使用可以有效解决传统EVA或POE等封装胶膜易产生焊带偏移导致虚焊的问题，提高光伏组件的稳定性和耐用性。同时，该实施例中的封装方法简单易行，生产效率高，适用于大规模生产。
例2
步骤1：将光伏电池制作成光伏电池串，使用预固定胶膜层将焊带固定在光伏电池的表面；
步骤2：先在正面玻璃基板四周边缘设置密封体，然后在正面玻璃基板上涂布有机硅胶；
步骤3：敷设光伏电池串，并再次涂布有机硅胶；
步骤4：将背面玻璃基板盖在有机硅胶上；
步骤6：层压，在一定温度和压力下使光伏电池串的焊带与细栅形成欧姆接触，同时使有机硅胶固化。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的光伏组件及其封装方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。
Claims (14)
1.一种光伏组件封装方法，其特征在于，包括：
制作光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池；
提供用于保护所述光伏电池串的第一保护基板和第二保护基板，在所述第一保护基板的表面涂布有机硅胶；
将所述光伏电池串敷设在位于所述第一保护基板的有机硅胶的表面；
在所述密封体和所述第一保护基板形成的空间内涂布有机硅胶，将所述光伏电池串覆盖；
盖上第二保护基板，所述第二保护基板与有机硅胶和密封体接触；
固化有机硅胶，形成有机硅胶层；
层压，使所述焊带与所述光伏电池中的电池片形成欧姆接触，得到光伏组件。
2.如权利要求1所述的光伏组件封装方法，其特征在于，在所述第一保护基板的表面涂布有机硅胶之前，还包括：
在所述第一保护基板四周的端部制作密封体。
3.如权利要求1所述的光伏组件封装方法，其特征在于，所述有机硅胶为掺有固化剂的有机硅胶。
4.如权利要求1所述的光伏组件封装方法，其特征在于，固化有机硅胶包括：
使用光照射或加热有机硅胶，使有机硅胶固化。
5.如权利要求3所述的光伏组件封装方法，其特征在于，固化有机硅胶包括：
加热有机硅胶，其中，加热温度在120℃以上，加热时间为5min～8min。
6.如权利要求1至5任一项所述的光伏组件封装方法，其特征在于，制作光伏电池串包括：
所述光伏电池包括第一极性区域和第二极性区域；对相邻两片所述光伏电池，使用所述焊带将一个所述光伏电池的第一极性区域与另一个所述光伏电池的第二极性区域连接；
在所述光伏电池的表面敷设所述预固定胶膜层，固定所述焊带。
7.如权利要求6所述的光伏组件封装方法，其特征在于，所述第一保护基板的表面涂布的有机硅胶的厚度范围为2mm～5mm。
8.一种光伏组件，其特征在于，包括：第一保护基板、第二保护基板、电池组件层、有机硅胶层；
所述电池组件层包括光伏电池串，所述光伏电池串包括焊带、预固定胶膜层和至少两片光伏电池，所述焊带连接相邻两片所述光伏电池，所述预固定胶膜层用于将所述焊带固定在所述光伏电池的表面；
所述有机硅胶层填充于所述第一保护基板和所述第二保护基板之间的缝隙。
9.如权利要求8所述的光伏组件，其特征在于，所述第一保护基板四周端部设置有密封体，所述电池组件层、所述密封体、所述有机硅胶层均设置于所述第一保护基板和所述第二保护基板之间。
10.如权利要求9所述的光伏组件，其特征在于，所述密封体包括硅胶密封体、PET密封体、丁基胶密封体中的一种或多种。
11.如权利要求7所述的光伏组件，其特征在于，所述焊带包括带有镀层的铜丝，其中，所述镀层包括SnBiPb合金层和/或SnBiAg合金层。
12.如权利要求7所述的光伏组件，其特征在于，所述预固定胶膜层包括经过预交联处理的高分子膜层。
13.如权利要求7所述的光伏组件，其特征在于，所述预固定胶膜层的厚度范围为80μm～120μm。
14.如权利要求8至13任一项所述的光伏组件，其特征在于，位于所述第二保护基板与所述电池组件层之间的所述有机硅胶层的厚度大于或者等于位于所述第一保护基板与所述电池组件层之间的所述有机硅胶层的厚度。
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