CN204834641U - 曲面太阳能汽车天窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及具有太阳能发电功能的汽车天窗结构，具体是一种曲面太阳能汽车天窗。它包括有曲面形状的单层或双层天窗玻璃，在单层天窗玻璃内侧或双层天窗玻璃之间复合有太阳能电池片，所述太阳能电池片包括有一层曲面形状与天窗玻璃相同或相近的超薄玻璃衬底，在超薄玻璃衬底上依次镀有第一电极、光电转换层和第二电极；太阳能电池片通过粘合层与天窗玻璃粘合。本实用新型在合片过程中可以大大减少因为应力导致的生产过程中裂片破损等问题，提高了良品率，降低了制造成本。

Description

曲面太阳能汽车天窗

技术领域

本实用新型涉及具有太阳能发电功能的汽车天窗结构，具体是一种曲面太阳能汽车天窗。

背景技术

太阳能车顶系统是太阳能发电技术与汽车工业结合的产物。将太阳能电池或者太阳能组件内嵌到汽车顶上接受太阳光照的区域，能够将太阳光转化成电能，用来支持在发动机停止工作时，仍然需要电能支撑的一些功能，例如高温天气的车内通风，污染环境下的车内空气净化，汽车安防系统，车载冰箱等，从而减少这些功能对蓄电池的依赖，降低蓄电池的损耗。随着电动汽车的兴起，以及太阳能技术的发展，将太阳能车顶系统产生的电量用作汽车动力也已经变成现实。太阳能车顶系统不仅提高了汽车的舒适性，而且能够带来明显的电能和燃油的节省，减少二氧化碳的排放。

汽车太阳能天窗制作最大的难点在于天窗的外形大多为曲面设计，而太阳能电池片或者太阳能组件多为平面结构，要使平面材料贴合到曲面的外表面或者内表面，通常要使平面材料发生一定的塑性形变，如授权公告号为CN100361318C的中国发明专利提出了采用弧面层压模具将通过串联/并联形成的太阳能组件层压到太阳能汽车天窗上形成一体化结构。太阳能电池所采用的单晶硅片，多晶硅片，以及以玻璃为衬底的非晶硅，碲化镉和CIGS等多为脆性材料，这种塑性形变产生的应力使得脆性材料容易在生产过程中破损，导致产品的良品率低下，是太阳能汽车天窗无法大规模推广的原因之一。授权公告号为CN101192630B的中国发明专利提出了能够防止太阳能电池在弧形层压过程中破碎和相对于天窗玻璃移位的太阳能电池天窗及其制造方法，该方法采用了制作工艺难度很大成本很高的带弧度的多平面玻璃，即将天窗玻璃一侧的圆弧磨成多边形，每条边对应一个平面。上述方法对于拱形（一维弯曲）的天窗具有一定的意义，对于穹顶型（二维弯曲）天窗来说，此方法无法同时弥补两个方向的弯曲，而现实上，大多数汽车天窗都是穹顶型的。专利公开号CN103296114A的中国发明专利提出了薄膜太阳能电池与汽车天窗结合的结构和制作方法。薄膜电池先沉积在超薄的玻璃上，再通过层压实现与汽车天窗的结合。厚度在1mm以下的超薄玻璃具有可弯曲性，因此在合片的过程中超薄玻璃可以贴合到汽车天窗玻璃的弯曲表面。此方法适用于弯曲程度不高的汽车天窗，当汽车天窗尺寸越来越大，特别是穹顶型天窗的出现，使得天窗玻璃的弯曲程度大大增加，仍然采用上述方法将超薄玻璃与天窗玻璃贴合会导致薄玻璃边缘受到很大的应力而破裂，或者导致天窗的中央部分玻璃与玻璃结合不充分，引起气泡或者空鼓。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能够提高太阳能电池与汽车天窗玻璃复合的良品率、制造工艺简单、制造成本低的曲面太阳能汽车天窗。

本实用新型的曲面太阳能汽车天窗包括有曲面形状的单层或双层天窗玻璃，在单层天窗玻璃内侧或双层天窗玻璃之间复合有太阳能电池片，所述太阳能电池片包括有一层曲面形状与天窗玻璃相同或相近的超薄玻璃衬底，在超薄玻璃衬底上依次镀有第一电极、光电转换层和第二电极；太阳能电池片通过粘合层与天窗玻璃粘合。

所述超薄玻璃衬底的材料为未强化的钠钙玻璃，或者经过化学强化的钠钙玻璃，或者经过化学强化的铝硅酸盐玻璃，或者是硼硅酸盐玻璃。

所述第一电极和第二电极为透明导电氧化物薄膜或金属薄膜。

所述太阳能电池片上具有将部分镀层去除形成的透光线，透光线的宽度为30~100um，线与线之间的距离为60~1000um。

本实用新型将光电转化层和导电层沉积在与天窗玻璃具有相同或相近曲面形状的超薄玻璃衬底上，表面弯曲的预先引入减少了天窗玻璃和太阳能电池在合片过程中由于弧度的差异引起的边缘应力，可以大大减少因为应力导致的生产过程中裂片破损等问题，提高了良品率，降低了制造成本。在一般情况下，预先引入的弯曲程度较小，薄膜沉积设备通常无须进行改造，可直接使用常见的平板镀膜设备，通过适当调整镀膜工艺，如延长衬底预热时间等，可以实现较均匀镀膜，对电池效率的负面影响可忽略。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的截面结构示意图；

图2是本实用新型实施例二的截面结构示意图；

图3是本实用新型实施例三的截面结构示意图。

具体实施方式

实施例一：制造不透光单层天窗玻璃的太阳能天窗。

汽车天窗玻璃具有跟车顶相一致的表面弧度，天窗玻璃的厚度在4mm，为钢化玻璃；

将0.7mm厚的钠钙（Sodalime）玻璃切割成汽车天窗的尺寸，边缘略比汽车天窗玻璃缩进3~5mm；

对上述玻璃进行磨边处理，将处理后的玻璃放置于加热模具中，加热到550~650度使玻璃软化，等待玻璃与模具完全贴合，开始冷却直到室温；

取出成型的薄玻璃，在镀膜设备里面进行第一电极透明导电薄膜掺硼氧化锌的沉积，沉积厚度在1500~2500nm，方块电阻在8~15ohm/sq；为了实现在有一定弧度的玻璃上均匀镀膜，通常将玻璃预热时间延长1倍以上（与平板玻璃镀膜相比），保证玻璃均匀地升高到预设温度；在第一电极之上进行光电转化层的沉积，沉积的结构依次是N型非晶硅30~40nm，本征非晶硅200~350nm，P型非晶硅10~20nm；在P型非晶硅之上进行第二电极透明导电薄膜掺硼氧化锌的沉积，沉积厚度在1500~2500nm，方块电阻在10~20ohm/sq；并通过激光划线将薄膜分隔成若干子电池并实现所有电池之间的串联，在电池的正负极铺设汇流带，以引出到天窗的外部，至此完成太阳能电池结构。

将薄玻璃的镀膜面朝向汽车天窗玻璃的内侧，中间夹一层厚度为0.3~0.8mm的PVB胶膜作为粘合层材料，通过层压将太阳能电池与汽车天窗玻璃粘合在一起，具体的，加热到160度使PVB融化将太阳能电池与天窗玻璃粘合，加热的过程中同时抽真空，排除电池与玻璃之间的空气。层压完毕后再通过高压釜加压到10个大气压，升温到120度左右，将残余的气泡消除，形成颜色均匀的太阳能天窗。

制成的太阳能天窗截面结构如图1所示，其结构由外至内依次为天窗玻璃1、粘合层2、第二电极3、光电转化层4、第一电极5、超薄玻璃衬底6。

实施例二：透光的单层天窗玻璃，如图2所示，其与实施例一的结构相似，均包括由外至内的天窗玻璃1、粘合层2、第二电极3、光电转化层4、第一电极5、超薄玻璃衬底6，但在超薄玻璃衬底上的镀层具有透光线7。

实施例三：制造夹层太阳能天窗。

汽车天窗玻璃具有跟车顶相一致的表面弧度，天窗玻璃有两块，天窗为夹层玻璃结构，两块玻璃的厚度都为2.1mm，为半钢化玻璃；

将0.4mm厚的钠钙（Sodalime）玻璃切割成汽车天窗的尺寸，边缘略比汽车天窗玻璃缩进3~5mm；

对上述玻璃进行磨边处理，将处理后的玻璃放置于加热模具中，加热到550~650度使玻璃软化，等待玻璃与模具完全贴合，开始冷却直到室温；

取出成型的薄玻璃，在镀膜设备里面进行第一电极透明导电薄膜掺硼氧化锌的沉积，沉积厚度在1500~2500nm，方块电阻在10~20ohm/sq；为了实现在有一定弧度的玻璃上均匀镀膜，通常将玻璃预热时间延长1倍以上（与平板玻璃镀膜相比），保证玻璃均匀地升高到预设温度；在第一电极之上进行光电转化层的沉积，沉积的结构依次是P型非晶硅10~20nm，本征非晶硅200~350nm，N型非晶硅30~40nm；在N型非晶硅之上进行第二电极透明导电薄膜掺硼氧化锌的沉积，沉积厚度在1500~2500nm，方块电阻在8~15ohm/sq；并通过激光划线将薄膜分隔成若干子电池并实现所有电池之间的串联；

为了实现天窗的透光效果，通过激光刻蚀的方式去除部分光电转化层和光电转化层之上的第二电极。具体的方法是选取非晶硅吸收强烈的绿光激光器，采用脉冲烧蚀的方法，通过高能量的激光将非晶硅气化，同时带走非晶硅上方的掺硼氧化锌材料。每隔300um距离刻蚀一条60um宽的沟道露出下面的透明导电薄膜，可以实现20%的透光率；

在电池的正负极铺设汇流带，以引出到天窗的外部，以完成电池结构；

此实施例中的天窗为夹层天窗，因此需要将太阳能电池通过前后各一张PVB胶膜与前后各一块天窗玻璃粘合在一起。具体的采用0.3~0.8mm的PVB胶膜，通过层压将太阳能电池与汽车天窗玻璃粘合在一起，即加热到160度使PVB融化将太阳能电池与天窗玻璃粘合，加热的过程中同时抽真空，排除电池与玻璃之间的空气。层压完毕后再通过高压釜加压到10个大气压，升温到120度左右，将残余的气泡消除，形成颜色均匀的太阳能天窗。

制成的太阳能天窗截面结构如图3所示，其结构由外至内依次为天窗玻璃1、粘合层2、超薄玻璃衬底6、第一电极5、光电转化层4、第二电极3、粘合层2、天窗玻璃1。

Claims (3)

1.一种曲面太阳能汽车天窗，包括有曲面形状的单层或双层天窗玻璃，在单层天窗玻璃内侧或双层天窗玻璃之间复合有太阳能电池片，其特征是：所述太阳能电池片包括有一层曲面形状与天窗玻璃相同或相近的超薄玻璃衬底，在超薄玻璃衬底上依次镀有第一电极、光电转换层和第二电极；太阳能电池片通过粘合层与天窗玻璃粘合；所述太阳能电池片上具有将部分镀层去除形成的透光线，透光线的宽度为30～100um，线与线之间的距离为60～1000um。

2.根据权利要求1所述的曲面太阳能汽车天窗，其特征是：所述超薄玻璃衬底的材料为未强化的钠钙玻璃，或者经过化学强化的钠钙玻璃，或者经过化学强化的铝硅酸盐玻璃。

3.根据权利要求1所述的曲面太阳能汽车天窗，其特征是：所述第一电极和第二电极为透明导电氧化物薄膜或金属薄膜。