CN202940252U - 一种柔性薄膜太阳能电池组件 - Google Patents

一种柔性薄膜太阳能电池组件 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种柔性太阳能电池组件，该组件可任意扩展，属于太阳能光伏技术领域。柔性薄膜太阳能电池组件，包括封装层、柔性太阳能电池，其主要技术特点是柔性太阳能电池的周边设有柔性边框，该柔性边框有一部分嵌入到电池组件的两层封装胶膜之间，与柔性太阳能电池封装成一体。柔性边框的一部分区域封装在柔性太阳能电池的周边，另一部分外露，外露的柔性边框将多个电池组件热熔焊接成一体，构成柔性太阳能电池阵列。积极效果是电池阵列可以折叠，可以根据需要任意扩充组件数量和面积，如果阵列中出现一片或几片电池组件的性能下降或者损坏时，可以将有问题的电池组件切割下来进行更换。

Description

一种柔性薄膜太阳能电池组件
技术领域
本实用新型涉及一种柔性太阳能电池组件，该组件可任意扩展，属于太阳能光伏技术领域。 
背景技术
柔性太阳能电池组件和传统的以玻璃衬底的电池组件相比，柔性太阳能电池组件最大优势是重量轻，常规的双玻璃结构晶硅太阳能电池组件连同安装结构的单位面积的总重量达到25-30Kg/m2，柔性太阳能电池组件单位面积的总重量为3-6Kg/m2，极其轻便的负荷使得柔性太阳能电池组件可以很好地适应移动应用，越来越被广泛地应用到移动电源上，可折叠、便于携带。 
柔性太阳能电池组件通常有一定的尺寸规格，为了达到用电器的功耗和电压需求，必须配合使用一定尺寸的太阳能电池组件，这些组件一般会是多片的电池组件，当用电功率较大时组件的面积将十分巨大，为了便于户外活动的运输、携带、使用方便通常会将单独的多片电池组件通过某种方式组合成一个整体，使其形成一个阵列，经过组合后的阵列可以进行折叠等类似操作以缩小携带体积，中国专利200720006991.X《柔性太阳能电池组件连接方式》将多个太阳能电池单元封装在柔性材料上，通过内置软性导电线材将太阳能电池单元进行串并联，实现折叠和便携，但仍然存在如下缺陷：将多个太阳能电池单元通过内置的柔性导线连接，然后再由一整块封装材料将多个电池单元及其内置柔性导线封装成一体，受到加工设备中加工尺寸的限制，不能够实现任意的大面积的大功率电池组件的模块化扩展，而且不便于维修，如果其中一块电池单元损坏或失效后，无法进行维修和单独更换某一块，必须要对整个组件进行更换，造成浪费。 
发明内容：
针对现有技术存在的缺陷，本实用新型设计一种大面积的阵列式的柔性太阳能电池组件，该组件可以根据需要任意扩充组件数量和面积，使得组件功率能够满足移动电源发电量的需要，可随意更换其中的太阳能电池组件单元，可折叠，携带方便，安装简单、快速。
为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案：一种柔性薄膜太阳能电池组件，包括封装层、柔性太阳能电池，其主要技术特点是柔性太阳能电池的周边设有柔性边框，该柔性边框有一部分嵌入到电池组件的两层封装胶膜之间，与柔性太阳能电池封装成一体。 
柔性边框由一整块热塑性高分子材料或多块热塑性高分子材料相互拼接制成。柔性边框是由多块横向和/或纵向拼接而成的空心框。 
柔性边框中横向和纵向上的热塑性高分子材料是一体式或分体式。柔性边框的一部分区域封装在柔性太阳能电池的周边，另一部分外露，且外露部分的边缘处设有安装固定孔。 
外露的柔性边框将多个电池组件热熔焊接成一体，构成柔性太阳能电池阵列。 
本实用新型还提供一种柔性薄膜太阳能电池阵列，由多个柔性太阳能电池组件串并联构成，其特征在于每个电池组件的边缘装有柔性边框，该柔性边框的一部分区域与柔性太阳能电池封装成一体；柔性边框的另一部分区域外露，将多个电池组件连接在一起，构成柔性太阳能电池阵列。 
柔性边框热塑性高分子材料制成，多个电池组件通过柔性边框在横向和/或纵向上连接成一体，构成柔性太阳能电池阵列。 
柔性太阳能电池由封装胶膜包覆，柔性边框的一部分区域嵌入到电池组件的封装胶膜内，与柔性太阳能电池封装成一体。柔性边框的边缘处设有固定孔。 
一种阵列式柔性太阳能电池组件，其特征在于：组件包括太阳能电池组件单元和柔性边框，柔性边框将太阳能电池组件单元连接在一起。 
柔性边框由可热熔的高分子材料，如热塑性聚烯烃（TPO）制成。 
柔性边框横向上的热塑性高分子材料简称为横条，柔性边框纵向上的热塑性高分子材料简称为竖条。柔性边框可以单独将竖条封装在太阳能电池组件单元边缘，也可以将横条和竖条同时封装在太阳能电池组件单元边缘。 
所述的柔性边框的横条和/或竖条位于太阳能电池组件的两层封装胶膜中间。柔性边框横向和/或纵向拼接。柔性边框边缘处的固定孔可以为鸡眼孔等。 
本实用新型产生的积极效果： 
由于本实用新型采用了可热熔焊接的柔性边框，因此实现了太阳能电池组件的任意扩展和连接，形成光伏阵列，满足负载对电能的要求，柔性边框可任意折叠，携带方便，同时柔性边框的可焊接性，如果光伏阵列中某一块电池组件损坏了，可以非常方便的更换电池组件，操作简单，成本低。
附图说明
图1：本实用新型的结构示意图。 
图2：图1的剖面结构示意图。 
图3：实施例一的示意图。 
图4：实施例三的示意图。 
图中：101、前板，102、胶膜，103、柔性薄膜电池，104、背板，201、竖条，202、横条，3、固定环，4、拉绳。 
具体实施方式
柔性太阳能电池组件主要由柔性太阳能电池和柔性边框组成，在柔性边框上安装有固定环3，柔性太阳能电池组件包括前板101、胶膜102、薄膜电池103和背板104、，柔性边框包括竖条201和横条202，相邻太阳能电池组件单元之间留有一定间隙。 
竖条201和横条202材料为热塑性聚烯烃（TPO），与胶膜102间的粘接力大于20N/cm，有足够的拉伸破坏强度、撕裂强度、耐穿刺强度，能够抵御超过10级风的破坏，满足折叠2000以上的可靠性，厚度与柔性太阳能电池组件厚度相当， TPO厚度为1.0-1.5mm，竖条201和横条202的宽度为30-60mm。 
前板101还可选用透明的含氟聚合物薄膜，如乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、全氟乙烯-丙烯共聚物（FEP）、聚偏氟乙烯（PVDF）等，在使用含氟聚合物薄膜时的一个表面或者两个表面必须进行等离子体或者电晕放电处理，使其表面得到改性处理，使得含氟聚合物薄膜与封装胶膜间的粘接强大于40N/cm，对含氟聚合物薄膜进行表面处理同时是为了满足在其表面安装接线盒的粘接强度要求，含氟聚合物薄膜可以在一个表面做磨砂处理，减少表面反光以达到哑光效果。 
胶膜102选用热固性的乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）胶膜或者热塑性的聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶膜或者热塑性的有机硅薄膜，胶膜粘接力在180°剥离时的粘接力>40N/cm，日光透过率超过85%。 
薄膜电池103为非晶硅电池或其它薄膜电池。 
背板104为改性聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）薄膜，可以是透明或者半透明或者不透明的，例如可以是钛白色或者黑色，PET薄膜的厚度可以是0.025-0.15mm，PET薄膜的水汽透过率应该<2g/d/m2（克每天每平方米），及每平方米面积的柔性太阳能电池组件每天的水汽透过量不能多于2g，PET薄膜的一个表面或者两个表面需要进行等离子体或者电晕放电处理或者化学处理，提高PET薄膜与封装胶膜间的粘接强度，保证柔性太阳能电池组件的可靠性，同时满足PET薄膜表面安装接线盒的粘接强度要求。 
背板104还可选用含氟聚合物薄膜可以选用乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）、全氟乙烯-丙烯共聚物（FEP）、聚偏氟乙烯（PVDF）等，在使用含氟聚合物薄膜时一个表面或者两个表面必须进行等离子体或者电晕放电处理，使其表面得到改性处理与胶膜进行可靠的粘接同时保证接线盒的安装可靠性，含氟聚合物薄膜可以在一个表面做磨砂处理，减少表面反光以达到哑光效果。 
在使用过程中，当发现阵列式柔性太阳能电池组件内的任意一个或几个太阳能电池组件单元如果损坏或失效，可以将该单元从柔性边框上用刀具切割下来，将损坏或失效的单元取出更换新的单元，并使用热风焊接机将新的太阳能电池组件单元焊接在阵列式柔性太阳能电池组件相应位置即可。 
实施例一
本实施例的柔性边框的横条202和竖条201为分开式，横条202为一整条，竖条201放置在太阳能电池组件的边缘，竖条201的宽度的一半位于太阳能电池组件内，与薄膜电池103的间距为20mm，竖条201的两头伸出到太阳能电池组件单元外部54mm。
本实施例的前板101和和背板104尺寸为464mmX882mm的乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）薄膜，厚度为50μm，单面或者双面有表面处理；胶膜102为乙烯醋酸乙烯酯共聚物（EVA）薄膜，尺寸为464mmX882mm，厚度为0.5mm；薄膜电池103尺寸为414mmX832mm的非晶硅薄膜电池， 竖条201尺寸为40mmX940mm，横条202尺寸为40mmX2300mm，厚度1.13mm。 
本实施例的太阳能电池组件为四个横向拼接，组件之间的间距为40mm，该阵列式柔性太阳能电池组件单位面积重量低于5Kg/m2，四片结构的阵列式柔性太阳能电池组件展开后的面积约为2m2，折叠后的面积可以小于0.5m2，极大的提高了便携性。 
本实施例应用在帐篷顶上，通过拉绳4穿过固定环3固定在帐篷的横梁上。 
实施例二：
本实施例的柔性边框的横条202和竖条201为一体式，竖条201放置在太阳能电池组件单元的边缘，竖条201的宽度的一半位于太阳能电池组件单元内，与薄膜电池103的间距为20mm，横条202与太阳能电池组件单元边距为20mm，横条202的两头长出竖条外部54mm。
本实施例为四个太阳能电池组件单元进行横向拼接。 
实施例三：
本实施例的柔性边框的横条202和竖条201为一体式，横条202和竖条201均放置在太阳能电池组件单元的边缘，宽度的一半位于太阳能电池组件单元内，与薄膜电池103的间距为20mm，竖条201和横条202两头分别长出外部54mm。
本实施例为四个太阳能电池组件单元进行横向拼接后，再进行纵向两排的拼接。 
本实用新型不局限于以上实施例及实施方式，横向和纵向（竖向）是个相对概念，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改变，这些变型和改变也在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1. 一种柔性薄膜太阳能电池组件，包括封装层、柔性太阳能电池，其特征在于所述柔性太阳能电池的周边设有柔性边框，该柔性边框有一部分嵌入到电池组件的两层封装胶膜之间，与柔性太阳能电池封装成一体。
2. 根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述柔性边框由一整块热塑性高分子材料或多块热塑性高分子材料相互拼接制成。
3. 根据权利要求2所述的柔性薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述柔性边框是由多块横向和/或纵向拼接而成的空心框。
4. 根据权利要求3所述的柔性薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述柔性边框中横向和纵向上的热塑性高分子材料是一体式或分体式。
5. 根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池组件，其特征在于所述柔性边框的一部分区域封装在柔性太阳能电池的周边，另一部分外露，且外露部分的边缘处设有安装固定孔。
6. 根据权利要求5所述的柔性薄膜太阳能电池组件，其特征在于外露的柔性边框将多个电池组件热熔焊接成一体，构成柔性太阳能电池阵列。
7. 一种柔性薄膜太阳能电池阵列，由多个柔性太阳能电池组件串并联构成，其特征在于每个电池组件的边缘装有柔性边框，该柔性边框的一部分区域与柔性太阳能电池封装成一体；柔性边框的另一部分区域外露，将多个电池组件连接在一起，构成柔性太阳能电池阵列。
8. 根据权利要求7所述的柔性薄膜太阳能电池阵列，其特征在于所述柔性边框热塑性高分子材料制成，多个电池组件通过柔性边框在横向和/或纵向上连接成一体，构成柔性太阳能电池阵列。
9. 根据权利要求7所述的柔性薄膜太阳能电池阵列，其特征在于所述柔性太阳能电池由封装胶膜包覆，柔性边框的一部分区域嵌入到电池组件的封装胶膜内，与柔性太阳能电池封装成一体。
10. 根据权利要求7所述的柔性薄膜太阳能电池阵列，其特征在于所述柔性边框的边缘处设有固定孔。
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