CN202930406U

CN202930406U - 一种具有保护层的柔性太阳能电池组件

Info

Publication number: CN202930406U
Application number: CN 201220609654
Authority: CN
Inventors: 李刚; 李毅; 欧阳田; 郭权发; 罗亚雄
Original assignee: Shenzhen Trony Technology Development Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Trony Technology Development Co Ltd
Priority date: 2012-11-19
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2022-11-19

Abstract

本实用新型涉及一种柔性太阳能电池组件，特别是一种具有保护层的柔性太阳能电池组件，属于太阳能光伏技术领域。解决如何使柔性太阳能电池芯板能够承受较大的垂直弯曲应力以及横向的拉伸应力等技术问题，具有保护层的柔性太阳能电池组件，柔性太阳能电池芯板由多层材料依序层叠封装，其主要技术特点是柔性太阳能电池芯板的受光面和背光面上均层压具有叠片结构的保护材料，该保护材料的尺寸大于或等于柔性太阳能电池芯板，且电池芯板的周边封装有密封胶膜。本实用新型能否有效保护柔性太阳能电池芯板的硅层和硅层之间的串联位置不受外界应力而被破坏，增加柔性太阳能电池组件产品的可靠性。

Description

一种具有保护层的柔性太阳能电池组件

技术领域

本实用新型涉及一种柔性太阳能电池组件，特别是一种具有保护层的柔性太阳能电池组件，属于太阳能光伏技术领域。

背景技术

随着太阳能光伏技术的应用越来越广泛，针对不同的市场，太阳能光伏组件的形式也越来越多样化。随着柔性太阳能电池技术的发展和市场的开拓，柔性电池用于消费品和工程项目也日渐增长，但是柔性太阳能电池在运输、携带的过程中，特别是弯折、挤压动作，很容易导致发电的硅层断裂或者每节太阳能电池串联线路断裂，使柔性太阳能电池电压降低，功率下降，从而导致柔性太阳能电池不能满足负载的要求，传统的柔性太阳能电池组件的封装结构是前板材料+胶膜+柔性太阳能电池+胶膜+背板材料结构，如中国专利ZL201120099703.6《便携式柔性薄膜非晶硅硅光伏组件》采用软性前板和背板材料对柔性太阳能电池进行保护，前板和背板的强度不够，导致柔性太阳能电池很易受损。另一中国专利ZL201220282681.1《一种增强型柔性太阳能电池组件》，在组件结构中增加了具有增强作用的纤维织物，使结构变为前板材料+胶膜+柔性太阳能电池+胶膜+纤维织物+胶膜+背板材料，由于增加了纤维织物使得组件强度增加，但由于纤维织物将会影响到透光率，因此只能将纤维织物放置在背光面，并且柔性纤维织物只能增加太阳能拉伸强度，增大太阳能组件内在拉伸强度，但对于太阳能光伏组件在过大弯曲造成对太阳能电池的硅层破坏时，增加纤维物起不到良好的保护作用，而经过试验发现，当柔性太阳能电池向内受到挤压和卷绕时，电池功率损失更严重，因此在受光面增加柔性太阳能电池的保护显得更为重要，而通过单纯增加前板材料厚度并不能获得消除损害的结果。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷，本实用新型主要提供柔性一种柔性太阳能电池芯板的保护层，解决如何使柔性太阳能电池芯板能够承受较大的垂直弯曲应力以及横向的拉伸应力等技术问题，保护柔性太阳能电池芯板的硅层和硅层之间的串联位置不受外界应力而被破坏，增加柔性太阳能电池组件产品的可靠性。

柔性太阳能电池组件受到挤压或卷绕时，特别是向内挤压或卷绕时，太阳能电池由于弯曲挠度导致的硅层断裂或者每节太阳能电池串联线路断裂，从而导致电池功率减少或失效，柔性太阳能电池组件受到多个方向外力而引起电池遭到破坏的原因在于：当柔性太阳能电池组件受到外力时，其最大弯曲应力为

，其中：

为柔性太阳能电池组件弯曲应力；

为柔性太阳能电池组件截面力矩；

为柔性太阳能电池组件抗弯截面模量；

b为柔性太阳能电池组件宽度；

h为柔性太阳能电池组件厚度；

由公式可知，当外界力矩不变的情况下，若柔性太阳能电池组件宽度不变，增加柔性太阳能电池组件的厚度可以大幅度减小柔性太阳能电池组件弯曲应力，由于柔性太阳能电池组件在使用过程中，受光面及背光面都有可能受到外力，因此，在柔性太阳能电池的受光面及背光面同时增加两层保护材料，增加电池厚度，减小柔性电池弯曲应力从而减轻柔性太阳能电池硅层的弯曲应力，减小硅层因为受外力而遭到破坏，不仅保护材料的自身厚度增加后可以减小柔性太阳能电池弯曲应力，保护材料自身材料的硬度及强度，都有助于减少柔性太阳能电池的弯曲应力。

为实现以上目的，本实用新型给出解决问题的技术方案是：设计一种具有保护层的柔性太阳能电池组件，柔性太阳能电池芯板由多层材料依序层叠封装，其主要技术特点是柔性太阳能电池芯板的受光面和背光面上均层压具有叠片结构的保护材料，该保护材料的尺寸大于或等于柔性太阳能电池芯板，且电池芯板的周边封装有密封胶膜。

柔性太阳能电池芯板的受光面上依序层叠有胶膜、聚对苯二甲酸已二醇酯（PET）、胶膜和乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)，构成电池芯板受光面的保护层。

电池芯板受光面的保护层中的胶膜为乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）或者聚乙烯（PE）。

电池芯板的保护材料由乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、胶膜和透明热塑性材料相互叠加而成，该保护材料层压在电池芯板的受光面和/或背光面上。

柔性太阳能电池芯板的背光面上依序层叠有胶膜、玻璃纤维织物、胶膜和背板，构成电池芯板背光面的保护层。

保护材料中的透明热塑性材料为硅橡胶或聚乙烯膜（PE）。

背板为耐候、耐腐蚀、耐高温的布、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)或聚对苯二甲酸已二醇酯（PET）。

电池芯板周边的密封胶膜为乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）。

柔性太阳能电池芯板为非晶硅单结薄膜电池、非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜、非晶硅锗三结叠层薄膜或非晶硅/微晶硅双结叠层薄膜。

柔性太阳能电池芯板包括多块串并联连接的电池芯片，每块电池芯片的受光面和背光面均铺设有保护材料，由胶膜封装成一体。

本实用新型产生的积极效果是：

由于在柔性太阳能电池芯板的受光面和背光面均增加了保护材料，使其强度得到大幅增加，在运输、使用过程中不会因挤压、弯折等损伤柔性太阳能电池的内部结构，防止电池功率下降和电池的失效。

对于预先将柔性太阳能电池进行滚压封装，更加有效地对柔性太阳能电池进行了预保护，减少了柔性太阳能电池的损坏和功率下降。

经过试验验证，未采用本实用新型保护结构的柔性太阳能电池组件一般会有三分之一的功率损失，随着使用，更会达到50%以上的功率损失，而本实用新型采用了保护结构后，在使用过程中，功率损失只是柔性太阳能电池的正常衰减，效果非常显著。

附图说明

图1：实施例一的剖面结构示意图。

图2：实施例二的剖面结构示意图。

图3：实施例三的剖面结构示意图。

图4：实施例四的剖面结构示意图。

图5：实施例五的剖面结构示意图。

图6：实施例六的剖面结构示意图。

图7：实施例七的剖面结构示意图。

图8：实施例八的剖面结构示意图。

图中：1、前板材料，2、胶膜，3、受光面，4、柔性太阳能电池芯板，5、背光面保护层，6、背板材料。

具体实施方式

一种具有保护层的柔性太阳能电池组件，结构为前板材料+胶膜+柔性太阳能电池芯板+胶膜+背板材料依次叠层组成，在柔性太阳能电池芯板上加装有保护层。先将前保护材料、胶膜、柔性太阳能电池、胶膜、背保护材料依次叠层放置后进行热滚压封装成柔性电池芯板，滚压后进行切割，再放置在前保护材料、胶膜以及胶膜、背保护材料的中间进行高温高压层压封装成柔性太阳能电池组件。

保护层为透明高分子材料通过胶膜层压在柔性太阳能电池芯板受光面和/或背光面，高分子材料为拉伸强度高、透光性好、耐高温、耐紫外线的材料如聚对苯二甲酸已二醇酯（PET），胶膜采用光伏胶膜材料，在高温下能产生交联，产生很强的粘结力，如乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）或者聚乙烯（PE）。

保护层还可以为透明热塑性材料热熔在柔性太阳能电池芯板受光面和/或背光面，热塑性材料如：硅橡胶、聚乙烯（PE）膜。保护层尺寸大于等于柔性太阳能电池、小于前板材料和背板材料。

前板材料为含氟材料薄膜，透光率高，耐候性强，耐腐蚀、耐高温、耐脏能力强，如乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)。背板材料为耐候性强、耐腐蚀、耐高温、耐脏能力强的材料，如布、ETFE、PET等。

实施例一：

本实施例结构为前保护材料1、胶膜2、受光面保护层3、胶膜2、柔性太阳能电池芯板4、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，受光面保护层3为PET，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅单结薄膜电池，背板材料6为ETFE。受光面保护层3 PET膜的尺寸大于柔性太阳能电池芯板。依次按顺序将前保护材料1、胶膜2、受光面保护层3、胶膜2、柔性太阳能电池芯板4、胶膜2、背板材料6叠层放置后，一起放置在硬质托板上，用密封胶袋套入后，进行预抽真空，然后放入高压釜进行高温高压层压封装。

实施例二：

本实施例结构为前保护材料1、胶膜2、受光面保护层3、柔性太阳能电池芯板4、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，受光面保护层3为PE，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜电池，背板材料6为ETFE。受光面保护层3 PE膜的尺寸等于柔性太阳能电池芯板，且PE膜紧贴在电池芯板的受光面上。

实施例三：

本实施例结构为前保护材料1、胶膜2、柔性太阳能电池芯板4、胶膜2、背光面保护层5、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，背光面保护层5为玻璃纤维织物，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅锗三结叠层薄膜电池，背板材料6为ETFE。背光面保护层5玻璃纤维织物的尺寸大于柔性太阳能电池芯板。各层材料层叠后，一起放置在硬质托板上，用密封胶袋套入后，进行预抽真空，然后放入高压釜进行高温高压层压封装。

实施例四：

本实施例结构为前保护材料1、胶膜2、柔性太阳能电池芯板4、背光面保护层5、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，背光面保护层5为硅橡胶，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅/微晶硅双结叠层薄膜电池，背板材料6为ETFE。背光面保护层3 硅橡胶膜的尺寸等于柔性太阳能电池芯板，且硅橡胶膜紧贴在电池芯板的背光面上。

实施例五：

本实施例结构为前保护材料1、胶膜2、受光面保护层3、胶膜2、柔性太阳能电池芯板4、胶膜2、背光面保护层5、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，受光面保护层3为PET，背光面保护层5为玻璃纤维织物，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜电池，背板材料6为ETFE。受光面保护层3 PET膜和背光面保护层5玻璃纤维织物的尺寸都大于柔性太阳能电池芯板。

实施例六：

本实施例保护层位于柔性太阳能电池芯板的受光面和背光面，受光面保护层为透明高分子材料通过胶膜层压在柔性太阳能电池芯板受光面，高分子材料为拉伸强度高、透光性好、耐高温、耐紫外线的材料如聚对苯二甲酸已二醇酯（PET），胶膜采用光伏胶膜材料，在高温下能产生交联，产生很强的粘结力，如乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）或者聚乙烯（PE），背光面保护层为塑熔性材料热熔在柔性太阳能电池芯板背光面，热塑性材料如：硅橡胶、聚乙烯（PE）膜。太阳能电池组件的结构为前保护材料1、胶膜2、受光面保护层3、胶膜2、柔性太阳能电池芯板4、背光面保护层5、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，受光面保护层3为PET，背光面保护层5为PE或硅橡胶，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜电池，背板材料6为ETFE。受光面保护层3 PET膜的尺寸都大于柔性太阳能电池芯板，背光面保护层5 PE膜的尺寸等于柔性太阳能电池芯板。

实施例七：

本实施例保护层位于柔性太阳能电池芯板的受光面和背光面，受光面保护层为透明热塑性材料热熔在柔性太阳能电池芯板受光面，热塑性材料如：硅橡胶、聚乙烯（PE）膜，背光面保护层为高分子材料通过胶膜层压在柔性太阳能电池芯板受光面，高分子材料为拉伸强度高、耐高温的材料，如聚对苯二甲酸已二醇酯（PET）、玻璃纤维织物，胶膜采用光伏胶膜材料，在高温下能产生交联，产生很强的粘结力，如乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）或者聚乙烯（PE）。柔性太阳能电池组件的结构为前保护材料1、胶膜2、受光面保护层3、柔性太阳能电池芯板4、胶膜2、背光面保护层5、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，受光面保护层3为PE或硅橡胶，背光面保护层5为玻璃纤维织物，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜电池，背板材料6为ETFE。与电池芯片尺寸相同的PE膜贴紧在电池芯板的受光面上，背光面保护层5玻璃纤维织物的尺寸都大于柔性太阳能电池芯板。

实施例八：

本实施例结构为前保护材料1、胶膜2、受光面保护层3、柔性太阳能电池芯板4、背光面保护层5、胶膜2、背板材料6依次叠层，其中：前板材料1为ETFE，胶膜2为EVA，受光面保护层3为PE，背光面保护层5为 PE，柔性太阳能电池芯板4为非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜电池，背板材料6为ETFE。太阳能电池芯板4的受光面和背光面都贴有与电池芯板尺寸相同的PE膜。

Claims

1.一种具有保护层的柔性太阳能电池组件，柔性太阳能电池芯板由多层材料依序层叠封装，其特征在于所述柔性太阳能电池芯板的受光面和背光面上均层压具有叠片结构的保护材料，该保护材料的尺寸大于或等于柔性太阳能电池芯板，且电池芯板的周边封装有密封胶膜。

2.根据权利要求1所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述柔性太阳能电池芯板的受光面上依序层叠有胶膜、聚对苯二甲酸已二醇酯、胶膜和乙烯-四氟乙烯共聚物，构成电池芯板受光面的保护层。

3.根据权利要求2所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述电池芯板受光面的保护层中的胶膜为乙烯醋酸乙烯共聚物或者聚乙烯。

4.根据权利要求1所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述保护材料由乙烯-四氟乙烯共聚物、胶膜和透明热塑性材料相互叠加而成，该保护材料层压在电池芯板的受光面和/或背光面上。

5.根据权利要求4所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述透明热塑性材料为硅橡胶或聚乙烯膜。

6.根据权利要求1所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述柔性太阳能电池芯板的背光面上依序层叠有胶膜、玻璃纤维织物、胶膜和背板，构成电池芯板背光面的保护层。

7.根据权利要求6所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述背板为耐候、耐腐蚀、耐高温的布、乙烯-四氟乙烯共聚物或聚对苯二甲酸已二醇酯。

8.根据权利要求1所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述电池芯板周边的密封胶膜为乙烯醋酸乙烯共聚物。

9.根据权利要求1所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述柔性太阳能电池芯板为非晶硅单结薄膜电池、非晶硅锗/非晶硅双结叠层薄膜、非晶硅锗三结叠层薄膜或非晶硅/微晶硅双结叠层薄膜。

10.根据权利要求1所述的具有保护层的柔性太阳能电池组件，其特征在于所述柔性太阳能电池芯板包括多块串并联连接的电池芯片，每块电池芯片的受光面和背光面均铺设有保护材料，由胶膜封装成一体。