CN117855341A - 一种曲面薄膜光伏组件及其制备方法 - Google Patents

一种曲面薄膜光伏组件及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种曲面薄膜光伏组件及其制备方法,其中,一种曲面薄膜光伏组件的制备方法,包括:进行薄膜光伏组件制备,在薄膜光伏组件制备工艺过程中增加化学或物理强化工序,在强化后的半成品上继续进行薄膜光伏组件的后续制备工艺并完成薄膜光伏组件的制备,最后对薄膜光伏组件进行冷弯制备出双曲的曲面薄膜光伏组件。本发明实现了强化工艺提升玻璃基板强度和实现冷弯双曲的同时,降低或消除了强化工艺对薄膜光伏组件及组成材料的破坏,提供了一种同时具备双曲外观和光伏发电性能的曲面薄膜光伏组件及其制备方法。

Description

一种曲面薄膜光伏组件及其制备方法
技术领域
本发明涉及电池领域,具体涉及一种曲面薄膜光伏组件及其制备方法。
背景技术
目前光伏组件产品多为应用于地面电站的平面结构,缺少应用汽车和建筑的曲面组件,各研究单位和企业单位都在积极研发,相应提出了一些方法能够实现曲面组件,包括:1)在柔性衬底上制备光伏组件,然后采用曲面玻璃封装,如汉能集团曾经宣传的应用于汽车的GaAs柔性组件;然而,柔性组件制备难度大、设备和工艺复杂、成本高,难以形成规模化生产和应用;2)在超薄玻璃衬底(1mm及以下)制备薄膜组件,然后采用曲面玻璃封装,如非晶硅薄膜厂家;然而,大面积超薄玻璃制备组件难度大、组件效率低、封装过程中破碎率高,使得类似超薄非晶硅薄膜曲面组件产品尚未真正出现在市场上;3)热弯工艺,对光伏组件进行高温热弯形成曲面;然而,热弯高温对电池和组件具有严重的破坏作用,使得光伏组件不能发电;4)冷弯工艺,对光伏组件进行冷弯;缺点是冷弯曲率半径过大(弯曲量小)、易破片、仅能单曲。
就冷弯工艺而言,根据玻璃加工的经验,提高玻璃基板强度能够改善冷弯效果和实现冷弯双曲玻璃的制备;现有技术中也公开了可以通过化学或物理强化处理,以提高玻璃强度和应力,抵消冷弯过程中产生的应力的方式。然而,现有技术中公开的方式仅仅只针对玻璃本身,并不适合薄膜光伏组件产品。对于薄膜光伏组件,由于其在玻璃基板上依次沉积了透明导电层、窗口层、吸收层、背接触和背金属层等功能性薄膜材料,直接对薄膜光伏组件样品进行化学或物理强化处理,处理过程中的高温、氧气和化学试剂均会对薄膜组件中的功能性材料产生破坏性的作用,导致光伏组件失去发电性能。
发明内容
因此,本发明要解决的技术问题在于,如何采用化学或物理强化处理工艺实现薄膜光伏组件中玻璃基板强度的提升和冷弯双曲组件的制备,同时又能够降低或消除强化工艺对薄膜光伏组件及组成材料的破坏;从而提供解决上述问题的一种同时具备双曲外观和光伏发电性能的曲面薄膜光伏组件及其制备方法。
一种曲面薄膜光伏组件的制备方法,包括:
进行薄膜光伏组件制备,在薄膜光伏组件制备工艺过程中增加化学或物理强化工序,在强化后的半成品上继续进行薄膜光伏组件的后续制备工艺并完成薄膜光伏组件的制备,最后对薄膜光伏组件进行冷弯制备出双曲的曲面薄膜光伏组件。
所述薄膜光伏组件制备工艺包括:
提供玻璃基板,在玻璃基板上依次沉积透明导电层、窗口层、吸收层、背接触层和背金属层,最后进行组件层压和封装。
所述化学或物理强化工序的增加时机为:
在提供玻璃基板/透明导电层的样品后,或玻璃基板/透明导电层/窗口层的样品后,或玻璃基板/透明导电层/窗口层/吸收层的样品后。
化学强化的处理条件为:采用浓度为5-30%的KNO3溶液为处理溶液,在400-500℃下处理时间1-5h。
物理强化的处理条件为:在一定的真空度和惰性气体保护下,加热到560-700℃处理1-30min。
样品进行化学强化处理时,仅对暴露在空气中的玻璃基板一侧表面进行浸泡,成膜的另一面进行保护以避免溶液接触。
成膜的另一面进行保护措施为:将待化学强化的半成品制备成半成品/真空/玻璃的真空low-e玻璃结构,进行化学强化,然后拆除真空low-e玻璃结构。
样品进行物理强化时,在保护气氛下进行加热处理,且加热后在保护气氛下急冷强化。
所述保护气氛为惰性气体;
所述物理强化的过程为:依次进行抽真空,充惰性气体,加热,在惰性气体气氛下急冷强化。
化学或物理强化工序处理后,玻璃外表面形成50-500 Mpa的应力。
薄膜光伏组件制备完成后、冷弯前,玻璃外表面形成10-100 Mpa的应力。
一种曲面薄膜光伏组件,采用上述的制备方法制备得到。
本发明技术方案,具有如下优点:
1、本发明提供的一种曲面薄膜光伏组件的制备方法,包括:在薄膜光伏组件制备工艺过程中增加化学或物理强化工序,在强化后的半成品上继续进行薄膜光伏组件的后续制备工艺并完成薄膜光伏组件的制备,最后对薄膜光伏组件进行冷弯制备出双曲的曲面薄膜光伏组件。其中,本发明通过对半成品的薄膜光伏组件进行化学强化或物理强化,即在成品光伏组件的制备过程中进行化学强化或物理强化处理,能有效避免强化处理中高温和化学试剂对组件发电性能的影响,避免对成品光伏组件的电性能造成显著影响,有效维持成品光伏组件的电性能;同时,本发明有效验证了,即使在强化处理后进行了光伏组件后续层的若干的处理操作,其也能保留强化处理后增大的玻璃应力,进而增强玻璃基板强度,减小组件冷弯过程中的应力值,避免组件冷弯过程中破碎,实现成品光伏组件的双曲制备。
2、本发明提供的一种曲面薄膜光伏组件的制备方法,在吸收层制备完成后进行物理强化处理时,强化过程设置在一定的真空度和惰性气体保护下,例如:在氮气下进行,采用均匀急冷的降温方式,可以保证组件的外观颜色一致性,同时进一步保持组件高的发电性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式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,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,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为本发明中实施例1的流程示意图;
图2为本发明中实施例2的流程示意图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明,并不局限于所述最佳实施方式,不对本发明的内容和保护范围构成限制,任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品,均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者,按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
实施例1
一种曲面薄膜光伏组件的制备方法,如图1所示,包括:
步骤1)准备玻璃基板/透明导电层样品,对透明导电层的一面进行保护,对玻璃基板/透明导电层样品进行化学强化处理;化学强化的过程为:将样品玻璃面浸泡在浓度为20%的KNO3溶液中,加热至450℃处理3h;
步骤2)在化学强化处理后的玻璃基板/透明导电层上分别沉积100 nm CdS窗口层、3um CdTe吸收层,进行400oC和20min空气气氛下CdCl2处理,并用2%稀盐酸进行表面腐蚀;
步骤3)在吸收层上制备背接触层,具体的,在吸收层上制备20 nm ZnTe:Cu和20nm MoNx,进行250℃和25min退火处理;
步骤4)进行第一道激光刻划(P1);
步骤5)进行P1槽绝缘材料填充;
步骤6)进行第二道激化刻划(P2);
步骤7)在背接触层上制备背金属层,具体的,在背接触层上制备厚度150nm的Mo/Al/Cr背电极;
步骤8)进行第三道激光刻划(P3),以及激光去边(P4)和激光透光(P5);
步骤9)对电池片进行双玻封装,制备出成品光伏组件;
步骤10)对成品光伏组件进行冷弯,制备出双曲组件。
实施例2
一种曲面薄膜光伏组件的制备方法,如图2所示,包括:
步骤1)准备玻璃基板/透明导电层/窗口层/吸收层的样品,具体的,在玻璃基板上依次沉积500nm SnO2:F透明导电层、100 nm CdSe窗口层、3um CdTe吸收层;
步骤2)进行物理强化,强化过程为:样品进入强化设备的进片室,抽真空至10 pa以下,通入20 slm氮气使气压达到600 Torr;打开进样室和加热室之间的阀门,样品进入加热室,600oC下加热2min;打开加热室和出片室之间阀门,样品进入出片室,通入氮气对样品进行冷却;
步骤3)进行400oC和20min空气气氛下CdCl2处理,并用2%稀盐酸进行表面腐蚀;
步骤4)在吸收层上制备背接触层,具体的,在吸收层上制备20 nm ZnTe:Cu和20nm MoNx,进行250℃和25min退火处理;
步骤5)进行第一道激光刻划(P1);
步骤6)进行P1槽绝缘材料填充;
步骤7)进行第二道激化刻划(P2);
步骤8)在背接触层上制备背金属层,具体的,在背接触层上制备厚度150nm的Mo/Al/Cr背电极;
步骤9)进行第三道激光刻划(P3),以及激光去边(P4)和激光透光(P5);
步骤10)对电池片进行双玻封装,制备出成品光伏组件;
步骤11)对成品光伏组件进行冷弯,制备出双曲组件。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于,化学强化处理设置在成品光伏组件之后,其它流程和条件相同。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于,物理强化处理设置在成品光伏组件之后,其它流程和条件相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于,不进行任何强化处理,其它流程和条件相同。
采用实施例和对比例制备得到的组件,在一个标准太阳光下采用I-V测试吸收进行电池转化效率的检测,检测结果如下表1所示。
表1
上述表1中的标准光伏组件即为实施例1中不进行任何强化处理的成品光伏组件,通过上述表1中数据可知:本发明在实现标准光伏组件的双曲制备的同时,有效明显减小化学强化或物理强化对标准光伏组件的电性能的影响。
同时,本发明还验证了不同化学强化的处理参数(即采用浓度为5-30%的KNO3溶液为处理溶液,在400-500℃下处理时间1-5h)和不同物理强化的处理参数(加热到560-700℃处理1-30min)下制备得到的双曲组件的电性能,其电性能与实施例1和2的电性能并没有显著性差异。
显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种曲面薄膜光伏组件的制备方法,其特征在于,包括:
进行薄膜光伏组件制备,在薄膜光伏组件制备工艺过程中增加化学或物理强化工序,在强化后的半成品上继续进行薄膜光伏组件的后续制备工艺并完成薄膜光伏组件的制备,最后对薄膜光伏组件进行冷弯制备出双曲的曲面薄膜光伏组件。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,所述薄膜光伏组件制备工艺包括:
提供玻璃基板,在玻璃基板上依次沉积透明导电层、窗口层、吸收层、背接触层和背金属层,最后进行双玻封装。
3.根据权利要求2所述的制备方法,其特征在于,所述化学或物理强化工序的增加时机为:
在提供玻璃基板/透明导电层的样品后,或玻璃基板/透明导电层/窗口层的样品后,或玻璃基板/透明导电层/窗口层/吸收层的样品后。
4.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,样品进行化学强化处理时,仅对暴露在空气中的玻璃基板一侧表面进行浸泡,成膜的另一面进行保护以避免溶液接触。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,成膜的另一面进行保护措施为:将待化学强化的半成品制备成半成品/真空/玻璃的真空low-e玻璃结构,进行化学强化,然后拆除真空low-e玻璃结构。
6.根据权利要求3所述的制备方法,其特征在于,样品进行物理强化时,在保护气氛下进行加热处理,且加热后在保护气氛下急冷强化。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述保护气氛为惰性气体;
所述物理强化的过程为:依次进行抽真空,充惰性气体,加热,在惰性气体气氛下急冷强化。
8. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,化学或物理强化工序处理后,玻璃外表面形成50-500 Mpa的应力。
9. 根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于,薄膜光伏组件制备完成后、冷弯前,玻璃外表面形成10-100 Mpa的应力。
10.一种曲面薄膜光伏组件,其特征在于,采用权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。
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