CN202549866U - 一种晶硅电池的半柔性光伏组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶硅电池的半柔性光伏组件，所述的半柔性光伏组件为层状结构，包括自下而上的布、利用柔软导电材料连通的多块单元模块和在与单元模块对应处开设有透光窗口的窗口布，在所述的布与单元模块间和单元模块与窗口布间分别设置有将相邻两层固定连接的封装材料，所述的单元模块为层状结构，包括刚性背板，利用封装材料固定在刚性背板上的光电发电单元，利用封装材料固定连接在光电发电单元之上的透明前板材料，所述的光电发电单元为单个电池片或者按照设定的电路设计连接在一起的多个电池片。本实用新型的产品具备可靠性高、密封性好、外观美观的特点，使产品的性能、可靠性与寿命等得到大幅提高。

Description

一种晶硅电池的半柔性光伏组件

技术领域

本实用新型涉及晶硅光伏产品领域，具体地说是涉及一种以晶体硅，包括单晶硅和多晶硅的电池片封装成半柔性可折叠的光伏组件。

背景技术

太阳能电池广泛应用于通信卫星供电、离网发电系统、并网发电系统等领域，主要包括晶体硅电池、薄膜电池和其他新型电池。用于太阳能发电的晶体硅电池组件是把晶体硅太阳能电池按照一定的形式排列起来并进行电的连接，然后利用玻璃、密封剂、背板等封装材料层压在一起而成的一种光伏发电产品。这种组件产品质量比较重，面积大，不便于携带。

在某些使用便携电子设备(如野外勘探设备、野外通讯设备、野外侦查设备、野外娱乐设备等)的情况下，需要一种便携式的光伏电源随时随地为其供电，这种光伏产品应该质量轻、体积小、携带方便。然而，众所周知，晶硅电池片弯曲率很小且易碎，不能做成柔性产品。

目前市场上的光伏便携组件产品主要利用沉积在柔性衬底上的非晶硅及CIGS薄膜电池封装而成。由于电池本身就是柔性的，所以封装技术难度不大，容易实现。这些适用于柔性薄膜电池的设计和封装方法不适用于刚性不可弯曲的晶硅电池片。

有人利用“布基封装”的方式，把预先制成的小单元模块用粘结胶粘结布上，形成可以折叠的晶硅电池板柔性组件。但是这种工艺方法制成的组件密封效果不好，产品在受到湿气或者高压侵蚀时，粘结胶容易开裂使组件脱层，从而易发生危险和失效，大大影响产品的可靠性和寿命，外观不平整美观。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服已有技术的缺点，提供一种利用不可折叠的刚性晶硅电池片制成可折叠的半柔性可折叠晶硅光伏组件。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种晶硅电池的半柔性光伏组件，所述的半柔性光伏组件为层状结构，包括自下而上的布、利用柔软导电材料连通的多块单元模块和在与单元模块对应处开设有透光窗口的窗口布，在所述的布与单元模块间和单元模块与窗口布间分别设置有将相邻两层固定连接的封装材料，所述的单元模块为层状结构，包括刚性背板，利用封装材料固定在刚性背板上的光电发电单元，利用封装材料固定连接在光电发电单元之上的透明前板材料，所述的光电发电单元为单个电池片或者按照设定的电路设计连接在一起的多个电池片。

其中布的窗口裁切方式即决定了折叠方式，一般为方形单元模块和方形窗口，在存储时可直接折叠，当然可以设计复杂的折叠方式，只需将窗口位置和形状以及单元模块的形状进行设计即可，即本实用新型中窗口部的窗口位置、形状大小可按折叠和使用需求任意设计。

优选地，所述的窗口尺寸比单元模块的尺寸要小但比单元模块上的光电发电单元部分的尺寸略大以免遮挡电池片，所述的窗口和单元模块的形状相匹配即可，可以为任意设计形状。

优选地，所述的单元模块包括多块间隔设置的刚性背板，设置在多块刚性模板之上并可全覆盖的封装材料，设置在封装材料之上并与每块刚性背板对应且之间设置有预定电连接的光电发电单元，以及设置在光电发电单元之上由封装材料将其与之固定连接的透明前板材料。在具体制备时，首先将刚性背板按预定间隔和规律排布，然后在其上铺设可覆盖所有刚性背板的封装材料，在封装材料之上与每块刚性背板对应地放置光电发电单元，将光电发电单元进行预定电连接后，在其上依次铺设封装材料和透明的前板材料，之后利用层压工艺把层叠件层压形成单元模块。把单元模块进行子单元化，这多个子单元之间利用柔软透明的封装材料和前板材料连接，并用柔软的导电材料按预定电路进行电连接，这个改进能够使单元模块本身具有一定的柔性，从而提高整个单元模块的机械柔韧性。

优选地，所述的前板材料为柔性透明薄膜材料，其包括透明PET、FEP、ETFE等任何柔性透明薄膜材料。

优选地，所述的封装材料为EVA、有机硅胶(Silicone)或PVB，根据晶硅电池片的特性和加工方法可选择的不同的封装材料。

优选地，所述的刚性背板为环氧板、玻璃或具有预定电路图形的敷铜PCB板，背板采用采用刚性材料，其主要目的是保护光电发电单元，防止其折叠或使用时引起其破损。

优选地，所述的电池片可以是5寸单晶硅电池片，6寸单晶硅电池片，6寸多晶硅电池片，也可以是它们按照任何形式分割切片而成；电池片可以是正负电极分别在电池片两面的普通电池片，也可以是正负电极均在背面的高效背接触电池片，单元模块间、单元模块的子模块间及各单元模块上的电池之间可以是串联、并联连接或串并混连，每个单元模块的电池片的数量、间距以及单元模块的形状可按设计需求任意设置。

优选地，所述的布为带有防水涂层的部、不带防水涂层布、迷彩布或花布。

要利用晶硅电池做成便携电源，唯一的方法就是把产品设计成可折叠的产品，这样，折叠起来之后，产品的体积变小，而且由于晶硅电池的光电转换效率较高，所以制成的产品重量也较轻(即单位功率的重量较轻)。

本实用新型将一定数量的晶硅电池片作为单元，封装成硬衬的小单元模块，再将这些单元模块用柔软的布、封装材料、和柔软的导线封装成一体，柔软的封装材料可以折叠，硬性衬底也可以保护电池片。利用这种技术制成的产品的特点是：可折叠、半柔性(晶硅电池片易碎，电池片所在的部分不可做成柔性)、质量轻、体积小和携带方便。

本实用新型利用刚性的晶硅电池片，通过先把电池片封装成为刚性的单元模块，利用单元模块和柔性封装材料，通过设置合理布局和间隔制备成半柔性可折叠组件，其中包括采用低温层压工艺封装的产品比普通的利用粘结胶把单元模块粘接在布上的方法制备的产品具备可靠性高、密封性好、外观美观的特点，使产品的性能、可靠性与寿命等得到大幅提高；本实用新型的半柔性可折叠光伏组件产品，填补了晶硅光伏产品领域的技术与产品的空白。这种产品可以具有不同的功率、不同的尺寸和外观。

附图说明

图1所示为本实用新型第一实施例的单元模块结构示意图；

图2所示为本实用新型第一实施例的单元模块结构截面示意图；

图3所示为本实用新型第一实施例的半柔性光伏组件结构示意图；

图4所示为本实用新型第二实施例的单元模块结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

第一实施例：

图1-3所示为本实用新型一种55W的晶硅电池的半柔性光伏组件，其为层状结构，包括自下而上的设置的布6，EVA5，单元模块3和EVA2以及开设有窗口的布1，其中，所述的EVA5将布6和单元模块3固定连接，所述的EVA2将单元模块和带有窗口的布1固定连接。所述的窗口布1在与单元模块对应处开设有通孔以便光通过使单元模块受光发电。所述的单元模块间由镀锡的编织铜线4进行电连接。

所述的单元模块包括环氧板(PCB板)33、EVA32、光电发光组件30、EVA32和前板材料ETFE31，所述的EVA32将环氧板(PCB板)33和光电发光组件固定连接，所述的EVA32将光电发光组件30和前板材料ETFE31固定连接，即将光电发光组件封装。

下面将通过对具体的加工方法进一步阐释本实用新型的结构：

1、单元模块层压：选用2.78W的5寸单晶硅电池片，利用激光划片将每块电池片平均分为两块经过颜色分选和检验，挑选出合格的电池片，利用镀锡铜带串联连接起来构成光电发电单元30，然后如图1和图2所示，按照顺序从下到上铺设：环氧板(PCB板)33、EVA32、受光面朝上的光电发电单元30、EVA32、作为前板材料的ETFE31，然后在层压温度142摄氏度下将其层压成制成的单元模块3，尺寸为273mm×283mm。

2、EL测试：检查单元模块是否有裂片、隐裂、黑斑、错位、层错等缺陷。

3、组件铺设准备：裁剪两块1790mm×360mm的迷彩布。在其中一块布上按照图3所示设计裁剪出5个窗口，窗口尺寸为263mm×258mm。将窗口布1和EVA2在层压温度90摄氏度下低温层压在一起，切去窗口部分的EVA2，再将单元模块3放在窗口位置，再次低温层压在一起，然后将单元模块用柔软的镀锡的编织铜线串联起来，测试连接线是否连接好。

4、组件铺设：从下到上的顺序是：花型面朝下的布6、EVA5、步骤3中的粘有单元模块的复合件。

5、组件层压：穿出引出线，最终层压。

6、组件切边：用美工刀，按照要求的尺寸切去边缘。

7、EL测试：检查层压好的组件电池片是否有裂片、隐裂等缺陷。

8、功率测试：测试组件前先用标片标定，达到标片的校准值后，继续测量5次看仪器的稳定性，5次测量值之差≤0.2W。组件同样测试5次，取平均值，5次测量值之差≤0.2W。

9、安装接线盒：在组件接线盒位置打孔，焊接稳压模块，安装上接线盒，清洁组件，制备完成。

第二实施例

本实施例同为一种55w的晶硅电池的半柔性光伏组件，其为层状结构，包括自下而上的设置的布，EVA，单元模块和EVA以及开设有窗口的布，其中，所述的EVA将布和单元模块固定连接，所述的EVA将单元模块和带有窗口的布固定连接。所述的设有窗口的布在与单元模块对应处开设有通孔以便光通过使单元模块受光发电。所述的单元模块间由镀锡的编织铜线进行电连接。

所述的单元模块包括四块间隔地整齐排列的环氧板300、EVA、光电发光组件、EVA和前板材料ETFE，所述的EVA将四块环氧板(PCB板)全部覆盖并将其和光电发光组件固定连接，所述的EVA将对应放置的四块光电发光组件全部覆盖并和前板材料ETFE31固定连接，即将光电发光组件封装。所述的分别设置在环氧板上的四块光电发光组件间由镀锡的编织铜线进行电连接。

下面将通过对具体的加工方法进一步阐释本实用新型的结构：

1、单元模块层压：选用2.78W的5寸单晶硅电池片，利用激光划片将每块电池片平均分为两块经过颜色分选和检验，挑选出合格的电池片，利用镀锡铜带串联连接起来构成光电发电单元，如图4所示，按照顺序从下到上铺设：四块间隔地整齐排列的环氧板300、可覆盖四块环氧板的有机硅胶片状薄膜以及分别与所述的四块环氧板300上下对应且受光面朝上的四块光电发电单元330，然后将所述四块电光发电单元330串联连接，并在其上继续铺设有机硅胶胶片状薄膜和作为前板材料的PET，然后在层压温度155摄氏度下将其层压成制成的单元模块，尺寸为283mm×293mm。

2、EL测试：检查单元模块是否有裂片、隐裂、黑斑、错位、层错等缺陷。

3、组件铺设准备：裁剪两块1790mm×360mm的花布。在其中一块布上按照设计裁剪出5个窗口，窗口尺寸为273mm×268mm。将窗口布和有机硅胶依次叠放并切去窗口部分的有机硅胶，再将单元模块受光面朝下放在窗口位置，然后将单元模块用柔软的镀锡的编织铜线串联起来，测试连接线是否连接好。

4、组件铺设：连接完毕后在单元模块之上依次铺设有机硅胶和花型面朝上的布。

5、组件层压：穿出引出线，最终层压。

6、组件切边：用美工刀，按照要求的尺寸切去边缘。

7、EL测试：检查层压好的组件电池片是否有裂片、隐裂等缺陷。

8、功率测试：测试组件前先用标片标定，达到标片的校准值后，继续测量5次看仪器的稳定性，5次测量值之差≤0.2W。组件同样测试5次，取平均值，5次测量值之差≤0.2W。

9、安装接线盒：在组件接线盒位置打孔，焊接稳压模块，安装上接线盒，清洁组件，制备完成。

用本实用新型的光伏组件，经过400h的高温高湿实验，功率衰退仅为1.3％，组件没有脱色变黄，没有分层；经过168h的紫外老化试验，功率衰退2.83％，组件没有脱色变黄现象；干绝缘测试：1.5KV，1min，漏电流4.5μA。实验证明，利用其制作的组件符合使用标准。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，如迷彩布窗口的形状改进，或者刚性衬底材料的改进，换成质量轻的刚性衬底，使组件更便携，或者改进前板材料，使组件单位面积功率提高，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的半柔性光伏组件为层状结构，包括自下而上的布、利用柔软导电材料连通的多块单元模块和在与单元模块对应处开设有透光窗口的窗口布，在所述的布与单元模块间和单元模块与窗口布间分别设置有将相邻两层固定连接的封装材料，所述的单元模块为层状结构，包括刚性背板，利用封装材料固定在刚性背板上的光电发电单元，利用封装材料固定连接在光电发电单元之上的透明前板材料，所述的光电发电单元为单个电池片或者按照设定的电路设计连接在一起的多个电池片。

2.如权利要求1所述晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的窗口尺寸比单元模块的尺寸要小但比单元模块上的光电发电单元部分的尺寸略大以免遮挡电池片。

3.如权利要求1所述晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的单元模块包括多块间隔设置的刚性背板，设置在多块刚性背板之上并可全覆盖的封装材料，设置在封装材料之上并与每块刚性背板对应且之间设置有预定电连接的光电发电单元，以及设置在光电发电单元之上由封装材料将其与之固定连接的透明前板材料。

4.如权利要求1-3任一项所述晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的封装材料为热熔性材料，为EVA、有机硅胶或PVB。

5.如权利要求1-3任一项所述晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的刚性背板为环氧板、玻璃或具有预定电路图形的敷铜PCB板。

6.如权利要求1-3任一项所述晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的电池片为串联连接、并联连接或串并混联连接。

7.如权利要求1-3任一项所述晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的布为带有防水涂层的布、不带防水涂层布、迷彩布或花布。

8.如权利要求1-3任一项所述晶硅电池的半柔性光伏组件，其特征在于：所述的光电发电元件可以是5寸单晶硅电池片、6寸单晶硅电池片、6寸多晶硅电池片或按不同的比例激光切割或者机械切割制备的更小的片。

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