CN208028074U - 一种曲面光伏瓦 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种曲面光伏瓦，该曲面光伏瓦包括透光刚性面板；光伏电池模组，通过第一粘接层连接于所述透光刚性面板；及柔性背板，通过第二粘接层连接于所述光伏电池模组；其中，所述透光刚性面板、第一粘接层、光伏电池模组、第二粘接层及柔性背板均为曲面状，且连接面的起伏弧度一致。该曲面光伏瓦解决了现有双玻璃结构的材料匹配性问题并大大降低了原材料成本。

Description

一种曲面光伏瓦
技术领域
本实用新型涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种曲面光伏瓦。
背景技术
现有技术中的曲面光伏瓦包括前板玻璃、背板玻璃和设置于两者之间的夹胶片、光伏电池模组等多层复合结构。其制备方法的核心工艺是将完成敷设的多层复合结构放入层压机预压后，再送入高压釜完成压制。
然而，前述曲面光伏瓦的结构往往存在以下缺陷：首先，结构采用前板玻璃+背板玻璃的双玻璃结构，双层玻璃重量大，且双玻璃结构对于两层玻璃的吻合度要求极高(吻合缝隙不大于0.1mm)，导致玻璃良率低下，进而导致玻璃原材料产能低下、采购成本居高不下，成为制约曲面光伏瓦成本降低的因素之一；其次，由于双玻璃结构对吻合度的要求极高，因此必须采用热弯成型，且不能钢化处理，因此导致曲面光伏瓦的表面硬度只有钢化玻璃的30％，强度极差。
因此，亟需提供一种新的曲面光伏瓦，以解决本领域中存在的上述种种问题。
需注意的是，前述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种曲面光伏瓦，该曲面光伏瓦代替现有技术的双玻璃结构，采用柔性背板、柔性薄膜太阳能电池契合刚性面板的曲面形状，在满足机械性能的同时，解决了现有双玻璃结构的材料匹配性问题并大大降低了原材料成本。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型提供一种曲面光伏瓦，包括：
透光刚性面板，
光伏电池模组，通过第一粘接层连接于所述透光刚性面板；及
柔性背板，通过第二粘接层连接于所述光伏电池模组；
其中，所述透光刚性面板、第一粘接层、光伏电池模组、第二粘接层及柔性背板均为曲面状，且连接面的起伏弧度一致。
根据本实用新型的一个实施方式，所述光伏电池模组包括：柔性薄膜太阳能电池和布置在所述柔性薄膜太阳能电池一侧的二极管。
根据本实用新型的一个实施方式，所述柔性背板设有水汽阻隔层。
根据本实用新型的一个实施方式，所述透光刚性面板与所述柔性背板间设有封装胶圈。
根据本实用新型的一个实施方式，所述柔性背板的外侧设有耐候高分子材料层。
根据本实用新型的一个实施方式，所述透光刚性面板、第一粘接层、光伏电池模组、第二粘接层及柔性背板均为波浪状。
根据本实用新型的一个实施方式，所述波浪的数量为2～5个。
根据本实用新型的一个实施方式，所述波浪的数量为4～5个。
根据本实用新型的一个实施方式，所述波浪的峰谷和峰底的起伏范围为25mm～100mm。
根据本实用新型的一个实施方式，所述波浪的峰谷和峰底的起伏范围为40mm～100mm。
根据上述技术方案的描述可知，本实用新型的有益效果在于：
本实用新型通过采用透光刚性面板与柔性背板的复合结构替代现有技术曲面光伏瓦中的双玻璃结构，使得柔性背板能够契合透光刚性面板，从而根本上解决了材料匹配性的问题，极大程度的放宽了透光刚性面板原材料的尺寸公差，大大降低了生产中的原材料成本。
附图说明
为了让本实用新型实施例能更容易理解，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件未必按照比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。
图1为本实用新型一个实施方式的曲面光伏瓦的结构示意图；
图2为本实用新型一个实施方式制备曲面光伏瓦的工艺流程图。
附图标记：
1：透光刚性面板
2：光伏电池模组
3：柔性背板
4：第一粘接层
5：第二粘接层
21：柔性薄膜太阳能电池
22：二极管
具体实施方式
以下内容提供了许多不同实施例或范例，以实现本实用新型实施例的不同部件。以下描述组件和配置方式的具体范例，以简化本实用新型实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本实用新型实施例。本实用新型实施例可在各个范例中重复参考标号和/或字母。此重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。
在本实用新型实施例中形成一部件在另一部件上、连接至另一部件、和/或耦接至另一部件，其可包含形成此部件直接接触另一部件的实施例，并且也可包含形成额外的部件介于这些部件之间，使得这些部件不直接接触的实施例。再者，为了容易描述本实用新型实施例的一个部件与另一部件之间的关系，在此可以使用空间相关用语，举例而言，“较低”、“较高”、“水平”、“垂直”、“在…上方”、”之上”、“在…下方”、“在…底下”、”向上”、”向下”、”顶部”、”底部”等衍生的空间相关用语(例如“水平地”、“垂直地”、”向上地”、”向下地”等)。这些空间相关用语意欲涵盖包含这些部件的装置的不同方位。
图1为本实用新型一个实施方式的曲面光伏瓦的结构示意图。
如图1所示，曲面光伏瓦包括：透光刚性面板1、光伏电池模组2和柔性背板3，光伏电池模组2通过第一粘接层4连接于透光刚性面板1，柔性背板3通过第二粘接层5连接于所述光伏电池模组。其中，所述透光刚性面板1、第一粘接层4、光伏电池模组2、第二粘接层5及柔性背板3均为曲面状，且连接面的起伏弧度一致。
透光刚性面板1和柔性背板3构成最外层的保护层，以保护内部的光伏电池模组2。第一粘接层4和第二粘接层5分别用于将透光刚性面板1、光伏电池模组2、柔性背板3予以粘接固定，使得三者形成稳定可靠的结构。
透光刚性面板1包括受光面和背光面，其具有良好的透光性。透光刚性面板1作为曲面光伏瓦的前面板，太阳光通过透光刚性面板1的受光面照射到光伏电池模组2。在一些实施例中，所述的透光刚性面板为曲面钢化玻璃，优选为超白曲面钢化玻璃，但不限于此。相对于普通玻璃，钢化玻璃的强度更高，可使曲面光伏瓦的表面强度更强。
光伏电池模组2为薄膜结构，是光伏电池的核心发电部分。在一些实施例中，光伏电池模组2包括：柔性薄膜太阳能电池21和布置于柔性薄膜太阳能电池21的一侧的二极管22。其中，柔性薄膜太阳能电池21由多个柔性薄膜太阳能电池21互联、排布成所需规格；二极管22为旁路二极管，其反向并联于柔性薄膜太阳能电池21的两端，能够有效地防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损。
本实施例中，二极管22也可以布置于柔性薄膜太阳能电池21的两侧。
柔性背板3为曲面光伏瓦的最外层结构。在一些实施例中，柔性背板3具有经过特殊处理的高分子材料层。优选地，高分子材料层设置在柔性背板的外侧。经过特殊处理指的是耐候性处理(例如耐光照性、耐冷热性、耐风雨性、耐腐蚀性、耐细菌性等)，本实施例进一步的有益效果是通过在柔性背板3的外侧增设高分子材料层，增强了柔性背板的耐候性，有效保证了曲面光伏瓦的使用寿命。所述的高分子材料层包括但不限于聚氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物等。
在一些实施例中，柔性背板3还设有水汽阻隔层，优选地，设置在柔性背板内部。该水汽阻隔层包括但不限于铝结构层。通过增设水汽阻隔层，改良了柔性背板的水汽透过率，使曲面光伏瓦具有极低的水汽透过。
光伏电池模组2通过第一粘接层4连接于透光刚性面板1，柔性背板3通过第二粘接层5连接于所述光伏电池模组。在一些实施例中，第一粘粘层和第二粘粘层的材料分别选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA,ethylene-vinyl acetate copolymer)、聚烯烃弹性体(POE,Polyolefin elastomer)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB,polyvinyl butyral)和2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO,2,4,6-trimethylbenzoyldiphenyl phosphine oxide)中的一种。所述聚烯烃弹性体优选为乙烯和丁烯的高聚物或乙烯和辛烯的高聚物。
在一些实施例中，曲面光伏瓦还包括封装胶圈，该封装胶圈设置在透光刚性面板1与柔性背板3之间的外围，用于将透光刚性面板1与柔性背板3之间的各组件(如光伏电池模组2等)封装在其中。该封装胶圈具有极高的水汽阻隔功能，可防止各组件边缘的水汽渗透。优选地，所述的封装胶圈采用丁基胶，但不限于此。
在一些实施例中，组成曲面光伏瓦的各组件：透光刚性面板1、光伏电池模组2、柔性背板3、第一粘接层4、第二粘接层5均为曲面状，优选为波浪状。通过充分利用光伏电池模组及柔性背板的柔软特性，使所有的柔性材料能够很容易契合前板透光刚性面板的形状，从而根本上解决了材料匹配性的问题。其中，各组件与所述波浪的延伸方向平行的纵向截面形状均为正弦曲线；所述波浪的数量为2至5个，优选为4～5个；所述波浪的峰谷和峰底的起伏范围为25～100mm，优选为40～100mm。所述的各组件保持起伏弧度一致互相贴合。更高的起伏范围和更多波浪数能有效提高产品的外观视觉和降低成本，如果通过本领域常规技术手段会增加制造技术难度提高生产成本。本实用新型还提供一种制备曲面光伏瓦的方法，该方法利用柔性材料契合刚性材料的形状，可进行一步层压处理，工艺简单、节约成本，同时又能达到良好而增益效果。
具体地，图2为本实用新型一个实施方式的制备曲面光伏瓦的工艺流程图。如图2所示，曲面光伏瓦的制备方法包括如下步骤：
提供一透光刚性面板，
于透光刚性面板的一侧依次铺设第一粘接层、光伏电池模组、第二粘接层及柔性背板，形成预层压组件；及
将预层压组件置于柔性密封袋中持续抽真空并加热，进行层压处理，得到曲面光伏瓦；
其中，所述透光刚性面板、第一粘接层、光伏电池模组、第二粘接层及柔性背板均为曲面状，并铺设为起伏弧度一致。
具体地，将清洁后的透光刚性面板1的受光面朝下放置在作业台面上，从背光面一侧依次铺设第一粘接层4、光伏电池模组2、第二粘接层5及柔性背板3，使各层结构均贴合透光刚性面板1的曲面形状，保持起伏弧度一致。然后，用胶纸或胶带固定透光刚性面板1和柔性背板3的波峰、波谷以及两个短边，形成预层压组件。
所述柔性密封袋为软质的硅胶袋或橡胶袋。将柔性密封袋的上层打开，在所述柔性密封袋的下层网布上码放好预层压组件，合上柔性密封袋的上层，压合柔性密封袋边沿，形成柔性密封袋的密闭空间。将放好预层压组件的柔性密封袋放到层压台面上送入加热腔室内，并在所述柔性密封袋内接上内部真空管。关闭加热腔室门，打开加热开关，同时打开抽真空阀门对所述柔性密封袋持续抽真空，预层压组件在真空高温条件下进行层压处理，第一粘结层4和第二粘结层5在高温下使各层之间紧密粘结。
在一些实施例中，在铺设形成预层压组件之前，还包括组装光伏电池模组的步骤，具体包括：排布柔性薄膜太阳能电池21；在排布好的柔性薄膜太阳能电池21上布置二极管22和电极引出线。其中，排布柔性薄膜太阳能电池21具体包括：按照设计规格将多个柔性薄膜太阳能电池21互联。在排布好的柔性薄膜太阳能电池21上布置二极管22和电极引出线包括：按照设计要求，在排布好的柔性薄膜太阳能电池21上组串布置二极管以及正负极引出线，形成光伏电池模组。
在一些实施例中，所述真空环境的真空度为-85kPa～-100kPa，优选地，真空度为-90kPa～-100kPa。
在一些实施例中，将所述预层压组件置于柔性密封袋中之后、所述持续抽真空并加热之前，还包括：对所述柔性密封袋进行预抽真空，优选为真空冷抽。具体地，在柔性密封袋送入加热腔室前，使其接上外部真空管，在室温下对柔性密封袋进行真空冷抽，使柔性密封袋内的真空度预先达到-85kPa～-100kPa，优选地，达到-90kPa～-100kPa。预抽真空可以避免在加热层压过程中，由于温度的迅速升高，尚未达到真空度要求的柔性密封袋内的剩余气体膨胀而对层压过程产生影响。此外，还可防止当内部真空度还未达到要求值时，但预层压组件四周的封装胶圈与上下封装层实现粘接，导致内部过早形成密闭空间，内部气体未完全排除，形成外观气泡等不良，对产品可靠性造成影响。
在一些实施例中，还包括在所述加热腔室中对所述柔性密封袋外围制造热风强制对流。所述热风强制对流通过加热腔室的热风强制对流风扇实现。其中，热风强制对流的作用为实现均匀加热，以使各层之间更好的粘接，进一步达到较佳的贴合效果。此外，还可对柔性密封袋进行电红外加热、导热油加热等其它导热方式，以更有利于加热效果。
在一些实施例中，所述层压处理过程中的加热温度控制在70℃～160℃之间。在一些实施例中，层压处理的加热方式为：
第一时间段：将所述预层压组件在70℃～100℃下，加热5～10分钟；
第二时间段：升温至120℃～130℃，加热5～10分钟；
第三时间段：升温至140℃～150℃，加热5～10分钟；及
第四时间段：升温至150℃～160℃，加热20～70分钟。
通过上述层压处理的加热方式，可以有效控制气泡及粘结不良，提高产品一致性和良率。
具体地，在所述预层压组件放入加热腔室前预设各时间段及相应的温度和时间进行加热，例如：
第一时间段：温度100℃，时间5至10分钟；
第二时间段：温度130℃，时间5至10分钟；
第三时间段：温度150℃，时间5至10分钟；
第四时间段：温度160℃，时间20至70分钟。
在一些实施例中，真空加热层压处理结束后，依次关闭强制对流风扇、加热开关及抽真空阀门，将柔性密封袋取出送入冷却区，打开冷却风扇，直至柔性密封袋表面温度降至预设温度。其中，所述预设温度为50℃-70℃。优选地，预定温度为55℃-65℃，进一步优选地，预定温度为58℃-62℃。通过设定该降温预设温度，可以保证生产作业安全，避免柔性密封袋过高温度造成工作人员接触的烫伤风险；此外，预设温度也不能设定过低，以避免温度过高未固化的粘接胶的粘接力较差，产品背部的柔性背板有脱层风险。
在一些实施例中，打开上述降温后的柔性密封袋的上层，对层压处理后的组件进行质检、测试和装配。具体地：
将层压处理后得到的曲面光伏瓦搬运至外观检查台面，进行质检；
对曲面光伏瓦的外型进行修整，具体地，用热切刀除去边缘溢胶；
对曲面光伏瓦进行IV测试。其中，I表示电流，V表示电压；
对曲面光伏瓦进行绝缘耐压测试；
对曲面光伏瓦装配接线盒。
通过上面的实施方式可知，本实用新型代替现有技术的双玻璃结构，采用柔性背板、柔性薄膜太阳能电池契合刚性面板构造曲面光伏瓦，解决了材料匹配性的问题，同时极大程度的放宽透光刚性面板原材料的尺寸公差(适应公差放大10-15倍)，降低了原材料成本；由于不必考虑匹配性、吻合度的苛刻要求，因此透光刚性面板可以采用钢化玻璃，使得曲面光伏瓦具有较高的表面强度。
本实用新型已以数个实施例公开如上，以利本领域普通技术人员理解本实用新型。本领域普通技术人员可采用本实用新型为基础，设计或调整其他工艺与结构，用以实施实施例的相同目的，和/或达到实施例的相同优点。本领域普通技术人员应理解上述等效置换并未偏离本实用新型的构思与范畴，并可在未偏离本实用新型的构思与范畴下进行这些不同的改变、置换、与调整。

Claims (10)

1.一种曲面光伏瓦，其特征在于，包括：
透光刚性面板，
光伏电池模组，通过第一粘接层连接于所述透光刚性面板；及
柔性背板，通过第二粘接层连接于所述光伏电池模组；
其中，所述透光刚性面板、第一粘接层、光伏电池模组、第二粘接层及柔性背板均为曲面状，且连接面的起伏弧度一致。
2.根据权利要求1所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述光伏电池模组包括：柔性薄膜太阳能电池和布置在所述柔性薄膜太阳能电池一侧的二极管。
3.根据权利要求1所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述柔性背板设有水汽阻隔层。
4.根据权利要求1所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述透光刚性面板与所述柔性背板间设有封装胶圈。
5.根据权利要求1所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述柔性背板的外侧设有耐候高分子材料层。
6.根据权利要求1所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述透光刚性面板、第一粘接层、光伏电池模组、第二粘接层及柔性背板均为波浪状。
7.根据权利要求6所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述波浪的数量为2～5个。
8.根据权利要求7所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述波浪的数量为4～5个。
9.根据权利要求6所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述波浪的峰谷和峰底的起伏范围为25mm～100mm。
10.根据权利要求9所述的曲面光伏瓦，其特征在于，所述波浪的峰谷和峰底的起伏范围为40mm～100mm。
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