CN1953215A - 中空玻璃太阳电池组件的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明为中空玻璃太阳电池组件的制作方法，包括有顶面底面玻璃的加工、底面玻璃用磁控溅射法镀复合金属膜或用丝网印刷法刷银膜并烧结、金属膜上焊锡点、制作太阳电池、极光焊接太阳电池于底面玻璃金属膜上、将底面、顶面玻璃合压成中空玻璃涂胶及光电测试等工序，本发明为一种前所未有的制造方法，它是将多种已有技术巧妙地组合并创造出具有自己特有的工艺参数的新的制造方法，它为新的太阳电池组件的制作创造了新途径，制出好新产品。

Description

中空玻璃太阳电池组件的制作方法

技术领域：

本发明为中空玻璃太阳电池组件的制作方法，涉及光伏组件技术领域。

背景技术：

目前公知的太阳电池组件是由玻璃(1)、太阳能电池(2)、设于太阳能电池(2)顶面底面的顶面EVA(乙烯——醋酸乙烯共聚物)塑料膜(11)、底面EVA塑料膜(12)及设于底面EVA塑料膜底面的TPT底膜(13)(耐候性复合氟塑料膜)层压固化的叠层体和设于该叠层体四周的密封胶(或带)层(6)和密封胶层外的铝边框(3)所组成(参见图1)，这种太阳电池组件因在太阳能电池底顶部设有了EVA塑料膜，又在底部设了一个TPT塑料膜，在温度为50～80℃左右时，太阳电池组件工作正常，但当此电池组件上一旦有部分遮挡物时，就会产生热斑效应，致使电池组件的表面温度可达到200℃左右，此时EVA膜表面就会变质而发黄，而导致太阳电池组件的转换效率低，甚至寿命终结；另外塑料膜使用一段时间后有可能被水分解，它可导致单体电池短路而使电池组件寿命受影响。

发明内容：

本发明人为了解决上述这些弊病，设计了一个将太阳能电池(2)密封于由顶面玻璃(1)、底面玻璃(4)、间隔条框(5)、密封胶层(6)、(7)所组成的中空玻璃腔体(8)内(参见图2)的中空玻璃太阳电池组件技术方案(图2中的9为金属膜层，10为互连条)。这种新结构的太阳电池组件由于取消了EVA塑料膜、TPT塑料膜，就从根本上解决了因塑料变质发黄、被水分解所造成的弊病，从而为太阳能转换成电能提供了一种转换效率高、使用寿命长、节能效果好、清洁、无污染、价廉的太阳电池组件，从而为人们创造了一种经济效益好、环境卫生好的新的太阳电池组件。经数年的潜心研制和改进，终于制出了性能完好的产品，本发明就是这种新能源产品的制作方法。

一、中空玻璃太阳电池组件制作方法1

(一)玻璃加工

这是常用的加工方法，具体操作为：

1.将底面、顶面玻璃切割成所需尺寸并磨边，在底面玻璃上打电池组件正、负电极引出孔，

2、将顶面、底面玻璃用钢化设备进行钢化处理并清洗干净

(二)底面玻璃上镀膜

用磁控溅射镀膜法对底面玻璃镀复合金属膜

经过很多次的试验，在采用一般的镀膜方法在底面玻璃上镀铜膜(或银膜)，其所镀铜(或银)膜和玻璃之间的粘结力不高，使产品的使用期较短。为此，我们进行了不懈的研究、试验，采用了磁控溅射镀膜法并将镀膜改为复合金属膜，使得玻璃与复合膜的粘结力极强，这是本发明的重要工序，它为太阳电池组能牢靠地固设于底面玻璃上提供一个重要的实施技术，此种技术的具体方法是：

1.用磁控溅射法将其压强控制在0.3～0.5Pa(泊)，在底面玻璃上镀一层氮化铝或氧化铝膜层，膜层厚度为5～30nm(纳米)，

2.用磁控溅射法，在氮化铝膜层或氧化铝膜层上再镀1-2层金属膜，其厚度为5～200nm，镀时压强为0.1～0.5Pa(泊)，且此金属膜中的上层膜为铜膜。

(三)刻蚀复合金属膜层

用常用的激光刻蚀设备对底面玻璃上的复合金属膜层进行刻蚀，或用中空玻璃的除膜设备进行局部除膜，其刻蚀线或除膜线的宽度可尽量宽，一般不得小于0.2mm；

此工序是为了使设置于玻璃底面上的太阳电池的单体电池之间不需要联接的部分互相绝缘，以防止电联接的误接、误通。

(四)底面玻璃自动点锡

本工序是本发明中的又一重要工序，按一般的直接焊接，欲将太阳能电池的焊脚直接焊于玻璃的复合金属膜上是甚为困难的，本发明巧妙地用在复合金属膜上先点锡(即焊接锡点)、后将太阳电池的互连条作为太阳电池焊脚而与牢焊于玻璃复合金属膜上锡点相焊接的间接焊接方法来达到太阳电池固设于底面玻璃上的目的。

另外为了使点锡的锡点其位置能精确地与太阳电池上的(焊脚)位置相对应，应采用自动(数控)点焊设备在镀膜上点锡，它不仅比手工焊质量有保证，速度快，而且定位正确度高。我们现采用常用的点胶机改装并设一数控装置，效果很好。

本工序的主要工艺参数为：

1.用含铅的焊锡，点锡温度为200～400℃，点锡时间为不大于10秒

用无铅的焊锡，点锡温度为200～500℃，点锡时间为不大于10秒

2.锡点直径为1～10mm，锡点厚度为不小于0.01mm。

(五)制作太阳能电池

将太阳电池切割成单体电池，然后对单体电池的电性能进行测试、分选，再用互连条将多个单体电池串并联焊接组成所需容量的太阳能电池互连条即可为太阳电池的焊脚(上述太阳电池可用单晶硅或多晶硅太阳电池)；

(六)底面玻璃上装引线柱

将太阳电池组件的正负极引出线用引线柱导出，引线柱密封于底面玻璃的引出孔上；

(七)太阳电池焊接于底面玻璃上

将太阳电池上的排列有序的焊脚与底面玻璃上相应的点锡相焊接，

1.焊接的技术参数为：

焊接温度为300～500℃，焊接时间为不大于10秒；

2.可采用带有多个激光射头的数控激光焊接机来进行焊接，与手工焊相比它可一次连结多个焊脚，从而加快焊接的速度并用数控保证移位的精确，以提高产品的质量。

(八)对太阳电池电性能检测

(九)制作中空玻璃间隔框

常用的办法有二种：(1)可用铝间隔条或高强度耐高温的塑料间隔条制成间隔框，并在间隔条两侧面(与底面、顶面玻璃相贴合的面)涂丁基胶；(2)用内部带有柔性支撑框的胶条制成间隔框；

上述间隔框的尺寸与底、顶面玻璃相对应；

(十)中空玻璃的合片压合

将底面玻璃(其上固接太阳电池)上放带有胶的间隔框，再将顶面玻璃放于间隔框上，用热压机压合成一体；

(十一)涂胶上边框

将中空玻璃太阳能组件四周再涂一层胶，它可用结构强度高的硅铜胶、聚琉胶等胶，胶干后装上边框；

上述九、十、十一虽是中空玻璃制作的常规工艺，本发明采用它，使本发明的太阳电池设置于一个密闭的中空腔体内，既干净，又不被外界污染，且玻璃良好的绝缘性能，使本发明的太阳能电池还少受外界干扰，而使其具有性能好、使用寿命长等优点。

(十二)在上述组件上装一接线盒；

接线盒与太阳电池组件的正、负极引出线相联接，并设有输出接头；

(十三)清理组件；

(十四)测试中空玻璃太阳组件的光电性能，然后将合格产品包装入库。

由于本发明的制作方法是本发明人巧妙地将现有技术进行了创造性的组合，并对有些工序进行了长期的研究，探索了其中特有的技术参数，从而创造了一种前所未有的新方法，它使中空玻璃的太阳电池组件的技术方案能得以实施，且所制的产品质量好，光电性能完善，使用寿命长。

附图说明：

图1为已有太阳电池组件的结构示意图

图2为新发明的中空玻璃太阳电池组件的结构示意图

图3为本发明的中空玻璃太阳电池组件制作方法一的工艺流程图

图4为本发明的中空玻璃太阳电池组件制作方法二的工艺流程图

具体实施方式：

实施例1：

本实施例1的制作方法与上述的制作方法1相同，其实施中有更具体的佳处为：

1.第(二)工序用磁控溅射镀膜法对底面玻璃镀复合金属膜中的复合金属膜为二层，第一层为氮化铝膜层，膜层厚度为5～30nm，压强为0.3～0.4Pa，第二层为铜膜，膜层厚度为50～200nm，压强为0.12～0.2Pa。

2.第(二)工序中所镀的复合金属膜为三层，其第一层为氮化铝膜层，膜层厚度为5～30nm，压强为0.3～0.4Pa；第二层为不锈钢膜层，膜层厚度为5～30nm，压强为0.3～0.4Pa；第三层为铜膜层，膜层厚度为80～150nm，压强为0.12～0.2Pa；

用此工艺参数所镀的复合膜，其与底面玻璃的粘接力极强，可≥100kg/cm²。

3.第(四)工序在底面玻璃镀膜上点锡(焊锡点)中

用含铅焊锡其温度为240～250℃

用无铅焊锡其温度为340～400℃

锡点厚度为0.1～0.5mm

二、中空玻璃太阳电池组件制作方法2

(一)玻璃加工

(1)将底面、顶面玻璃切割成所需尺寸、磨边、在底面玻璃上打电池组件的正负极引出孔；

(2)a.将底面、顶面玻璃钢化处理并洗净，或b.顶面玻璃钢化处理、冼净，底面玻璃不钢化处理、洗净；

(二)丝网印刷银浆

在底面玻璃上丝网印刷银浆

(1)对钢化的底面玻璃

将研磨细度≤7.5um的银浆充分搅拌用250～300目的印刷丝网在钢化底面玻璃上印刷银浆膜，膜层厚度不小于1um，然后用≤200℃的温度将其烘干；

(2)对未钢化的底面玻璃。

将研磨细度≤7.5um的银浆充分搅拌，用195～305目的印刷丝网在未钢化的底面玻璃上印刷银浆膜，膜层厚度不小于1um，然后用≤200℃的温度将其烘干；

(三)烧结银浆膜

(1)对钢化底面玻璃

用中温烧结，其加热周期时间为30～40分，峰值温度为500～550℃并保温5～8分钟。

(2)对未钢化底面玻璃

用高温烧结并同时将底面玻璃钢化了，其加热周期与玻璃钢化周期相同，峰值温度为600～700℃并保温10分钟；

采用上述的丝网印刷、烧结的方法，使银浆与底面玻璃间的粘结力很强，可≥1200g/mm²；

(四)底面玻璃自动点锡

同上述制造方法1(四)；

(五)制作太阳能电池

同上述制造方法1中(五)；

(六)底面玻璃上装引线柱

同上述制造方法1中(六)；

(七)太阳电池焊接于底面玻璃上

同上述制造方法1中(七)；

(八)太阳电池电性能检测

同上述制造方法1中(八)；

(九)制中空玻璃间隔框

同上述制造方法1中(九)；

(十)中空玻璃的合片压合

同上述制造方法1中(十)；

(十一)涂胶上边框

同上述制造方法1中(十一)；

(十二)在组件上装一接线盒

同上述制造方法1中(十二)；

(十三)清理组件

同上述制造方法1中(十三)；

(十四)测试中空玻璃太阳组件的光电性能，而后包装入库

同上述制造方法1中(十四)。

本制作方法2用丝网印刷银膜并烧结的办法，将底面玻璃与银膜间具有很强的粘结力，并且与工艺方法1一样用点锡和激光焊接的办法，巧妙地将太阳电池牢靠地焊接于底面玻璃上，再用制作中空玻璃的方法，将太阳电池安置于由底、顶面压合成的中空玻璃腔内，从而使我们又创造了一条制作不受外界环境污染、干扰、具有高质量光电性能、使用寿命长的太阳电池组件产品的新途径，从而使本发明具有新颖性、创造性、实用性。

在上述制造方法1、2中的第(十)中空玻璃的合片压合工序中，设一抽真空或充惰性气体的工步，此工步在间隔框上设置一小型针型阀，用常用的抽真空设备或充气设备对中空玻璃腔体抽真空或充惰性气体，以使中空玻璃的质量更完美。所用的小型针型阀可由(十一)工序中的结构胶层将其密封于其内。

Claims (7)

1.一种中空玻璃太阳电池组件的制作方法1，其工序为：

(一)玻璃加工

(1)将玻璃切割成底面、顶面玻璃所需的尺寸、磨边，并在底面玻璃上打电池组件正、负电极引出孔，

(2)将底、顶面玻璃用玻璃钢化设备进行钢化处理并洗净；

(二)底面玻璃上镀膜

用磁控溅射镀膜法对底面玻璃镀复合金属膜

(1)先在底面玻璃上镀一层氮化铝或氧化铝，其压强控制在0.3～0.5Pa(泊)，其厚度为5～30nm(纳米)；

(2)在氮化铝或氧化铝膜层上再镀1～2层金属膜，其压强控制在0.1～0.5Pa(泊)，其厚度为5～200nm(纳米)，且复合金属膜的上层膜为铜膜；

(三)复合金属膜层刻蚀

用激光刻蚀设备对复合金属膜进行刻蚀，或用中空玻璃除膜设备对其局部除膜，其刻蚀线或除膜线的宽度不得小于0.2nm；

(四)底面玻璃自动点锡

用自动点锡设备在底面玻璃镀膜上点锡

(1)先将设备的锡点位置调整与太阳电池上的焊脚位置相对应；

(2)控制点锡的温度、时间、直径、厚度的参数值在镀膜上进行点锡

用含铅锡料      温度为200～400℃    时间为8～12秒

用不含铅锡料    温度为200～500℃    时间为8～12秒

直径为1～10mm

厚度不小于0.01mm；

(五)制作太阳电池

将太阳电池切割成单体电池，测各单体电池的电性能并分选，将选好的多个单体电池用互连条对其串并联焊接，此互连条即为排列有序的焊脚；

(六)底面玻璃上装引线柱

将电池组的正负电极用引线柱导出，并将引线柱密封于底面玻璃的引出孔上；

(七)太阳能电池焊接于底面玻璃上

用数控激光焊接机，将太阳电池组上多个排列有序焊脚与底面玻璃上所设的相应锡点相焊接，焊接的工艺参数为：

焊接温度300～500℃    焊接时间应不大于10秒；

(八)太阳能电池电性能检测；

(九)用内装柔性支撑框的胶条或涂丁基胶铝条制作间隔框；

(十)中空玻璃的合片压合

将固接有太阳电池的底面玻璃、间隔框、顶面玻璃按次序放平并热压成一体而成中空玻璃

(十一)涂胶上边框

将(十)中的中空玻璃太阳电池组件的四周再涂设一层聚硫胶、硅铜胶等结构强度胶，胶干后装上边框，中空玻璃太阳组件已组成；

(十二)在组件上装一接线盒；

(十三)清理组件；

(十四)测试中空玻璃太阳组件的光电性能，而后包装入库。

2.按权利要求1所述的中空玻璃太阳电池的制作方法，其特征在于用磁控溅射法对底面玻璃所镀的金属复合膜为三层膜，其第一层为氮化铝膜，膜层厚度为5～30um，压强为0.3～0.4Pa，第二层为不锈钢膜，膜层厚度为5～30um，压强为0.3～0.4Pa，第三层为铜膜，膜层厚度为80～150nm，压强为0.12～0.2Pa。

3.按权利要求1所述的中空玻璃太阳电池的制作方法，其特征在于用磁控溅射法在底面玻璃上所镀的金属复合膜为二层膜，其第一层为氮化铝膜，膜层厚度为5～30um，压强为0.3～0.4Pa，第二层膜为铜膜，膜层厚度为80～150um，压强为0.12～0.2Pa。

4.按权利要求1所述的中空玻璃太阳电池的制作方法，其特征在于底面玻璃镀膜上焊锡点的温度是：用含铅焊锡其温度为240～250℃，用无铅焊锡其温度为340～400℃，锡点的厚度为0.1～0.5mm。

5.按权利要求1或2或3或4所述的中空玻璃太阳能组件，其特征在于在中空玻璃的合片压合工序中，设有一抽真空或充惰性气体的工步。

6.一种中空玻璃太阳电池组件的制造方法2，其工序为：

(一)玻璃加工

(1)将底面、顶面玻璃切割成所需尺寸、磨边、打电池组件的正负极引出孔；

(2)a.将底面、顶面玻璃钢化处理并洗净，或b.顶面玻璃钢化处理、冼净，底面玻璃不钢化处理、洗净；

(二)丝网印刷银浆

在底面玻璃上丝网印刷银浆

(1)对钢化的底面玻璃

将研磨细度≤7.5um的银浆充分搅拌，用250～300目的印刷丝网在钢化底面玻璃上印刷银浆膜，膜层厚度不小于1um，然后用≤200℃的温度将其烘干；

(2)对未钢化的底面玻璃。

将研磨细度≤7.5um的银浆充分搅拌，用195～305目的印刷丝网在未钢化的底面玻璃上印刷银浆膜，膜层厚度不小于1um，然后用≤200℃的温度将其烘干；

(三)烧结银浆膜

(1)对钢化底面玻璃

用中温烧结，其加热周期时间为30～40分，峰值温度为500～550℃并保温5～8分钟。

(2)对未钢化底面玻璃

用高温烧结并同时将底面玻璃钢化了，其加热周期与玻璃钢化周期相同，峰值温度为600～700℃并保温10分钟。

(四)、(五)、(六)、(七)、(八)、(九)、(十)、(十一)、(十二)、(十三)、(十四)与权利要求1中的(四)、(五)、(六)、(七)、(八)、(九)、(十)、(十一)、(十二)、(十三)、(十四)相同。

7.按权利要求6所述的中空玻璃太阳组件，其特征在于在中空玻璃的合片压合工序中，设有一抽真空或充惰性气体的工步。

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