CN208986009U - 用于太阳能电池组件的压合模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于太阳能电池组件的压合模块。所述压合模块包括刚性基体和柔性介质，所述刚性基体的下表面与柔性介质的上表面连接。所述刚性基体包括刚性金属材料或者非金属材料制成，所述柔性介质包括柔性材料，所述柔性材料包括硅胶、海绵、纤维。所述压合模块为一体式设计，压合模块既是上侧组件的承载体，又是下层组件的压力提供体。采用本实用新型所述的用于太阳能电池组件的压合模块，能够提高组件的生产效率，减少能耗，降低生产成本，还可以对成品组件进行二次修复。

Description

用于太阳能电池组件的压合模块

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池组件的制备技术，特别涉及一种用于太阳能电池组件的压合模块。

背景技术

目前，来源于化石燃料的常规能源的持续使用带来了严重的环境问题，例如温室效应、海水酸化、空气污染等，已经成为人类社会面临的重大挑战之一。另一方面，化石燃料的形成动则需要亿万年，对于人类历史来说属于不可再生资源，并且也日益枯竭。因此，寻找可替代的、可再生的、对环境影响小的新能源是我们必须要面对的问题。利用太阳能电池组件将太阳能直接转化为电能是解决上述问题的重要途径之一。

太阳能电池组件通常由太阳能电池阵列、底板、胶膜、背板、边框、接线盒及电源引线组成。现有的太阳能电池组件的制造方法主要包括以下步骤：将若干太阳能电池阵列焊接为一体；自下而上将底板、胶膜、焊接为一体的若干太阳能电池阵列、胶膜、背板叠合在一起，放入层压机；采用真空层压法将层压机上、下腔室抽真空，通过加热加压将上述叠合在一起的底板、胶膜、焊接为一体的若干太阳能电池阵列、胶膜、背板压合成型为一体；加装边框及接线装置，制成太阳能电池组件。

在太阳能电池组件的生产过程中，层压是关键步骤，其是影响太阳能电池组件的使用寿命、光电转换性能及外观的重要因素。现有技术的太阳能电池组件的层压普遍使用真空压力式压合机，使用的压合模块中有两个密封腔室，之间使用一种耐温、柔软、可延展的胶囊进行分隔，但这种胶囊易老化、破损，如图1所示；其对待压合的太能能电池组件的力不均匀，尤其是在带压合的太阳能电池组件的边缘存在受力较大，造成组件变形、不平、波纹等缺陷，使太阳能电池组件的产能降低，成本升高；而且采用双腔室结构，结构复杂、所占空间较大；只能适用于平板形状的太阳能电池板的生产，而不能满足特殊结构和材料的异型太阳能电池组件的制造；只能用于太阳能电池组件的生产，而不能对有缺陷的电池组件成品和已经使用过的太阳能电池组件进行二次修复。

综上所述，目前太阳能电池组件层压过程存在层压模块弹性膜易老化破损、压力不均匀致使组件缺陷、结构复杂、所占空间大、用途单一的问题。因此，需要开发一种对组件的压力均匀、结构简单、用途多样的用于太阳能电池组件的压合模块。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，提供一种用于太阳能电池组件的压合模块，该压合模块结构简单、用途多样，能够对组件产生均匀的压力，提高组件生产的产能、降低生产成本。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种用于太阳能电池组件的压合模块，所述压合模块包括刚性基体和柔性介质，如图2所示，所述刚性基体由刚性材料制成，所述柔性介质由柔性材料制成。

所述刚性基体的下表面与柔性介质的上表面连接。

所述刚性材料包括刚性金属材料、刚性非金属材料，所述刚性金属材料包括钢、铁、铝，所述刚性非金属材料包括尼龙、电木等。

所述柔性材料包括硅胶、海绵、纤维等。所述硅胶包括发泡硅胶等，所述纤维包括玻璃纤维、橡胶纤维、棉丝纤维等。

所述刚性基体上表面的形状可根据待压合太阳能电池组件的形状而定，包括但不限于平面、弧形、波浪形。所述柔性介质下表面的形状与之对应。

图7和图8是使用本实用新型所述压合模块制备波浪形太阳能电池组件的各部件位置关系示意图和一种压合机示意图。图9和图10是使用本实用新型所述压合模块制备弧形太阳能电池组件的各部件位置关系示意图和一种压合机示意图。同样道理，可以根据需要制备的太阳能电池组件的形状对所述压合模块的刚性基体上表面和柔性介质的下表面进行调整，调整后的形状与需要制备的太阳能电池组件相匹配，因此可以达到生产异形太阳能电池组件的目的。

太阳能电池组件产品在运输或者使用过程中有损坏的可能性，但因组件在生产压合后又安装了其他装置，例如安装了金属边框以保护太阳能电池组件，因此使用中的太阳能电池组件的表面可能不是平面，或者某些部位有凸起或者凹陷，现有技术的真空压力式压合机无法对这些损坏的太阳能电池组件进行修复。本实用新型所述压合模块的刚性基体和柔性介质与太阳能电池组件之间的接触面能够根据太阳能电池组件的形状进行调整，使待修复的太阳能电池组件受力均匀，能够实现对其进行修复的目的。

所述刚性基体与柔性介质的连接方式包括粘接、机械卡锁连接、螺栓连接等。

所述粘接采用胶粘剂粘接，所述胶粘剂包括但不限于硅胶水、塑料熔融胶、橡胶融化胶。

所述机械卡锁连接为现有技术的连接方式，图5是所述压合模块刚性基体与柔性介质机械卡锁连接的一个示例的示意图。

所述机械卡锁的分布按照常规方法设置，例如在刚性基体的下表面均匀分布，图6是所述机械卡锁在刚性基体的下表面一种分布方式的示意图。

图3是使用时压合模块与待压合的太阳能电池组件的位置示意图，待压合太阳能电池组件置于刚性基体上，上下相邻的压合模块在外力作用下相互靠近，柔性介质的下表面接触到电池组件的上表面，柔性介质在外力作用下产生形变，压力传导到电池组件，完成电池组件的压合。

刚性基体作为承载和加热的平台，主要起到支撑和加热的作用。柔性介质则作为待压合太阳能电池组件与刚性基体之间的缓冲和过渡的中介，施加于刚性基体的力通过柔性介质作用在待压合的太阳能电池组件上，与现有技术相比，更加柔和、均匀，减小在待压合组件边缘产生造成太阳能电池组件变形、不平、波纹等缺陷的侧压力，还能有效解决因胶板在受到冷热变化、内部气压的变化而产生较大的热胀和冷缩形成变化而产生的形变和波纹等不良现象，因此可有效避免需要人工修复的太阳能电池组件的产生，提高了太阳能电池组件的生产效率。

所述刚性基体具有能够对待压合太阳能电池组件进行加热的结构。所述加热结构采用现有技术中的加热结构，例如在刚性基体内设置孔状结构；或者将刚性基体设计成空腔结构，在空腔中设置导管；或者将刚性基体的上表面设计出沟槽状结构，将导管安装在沟槽中。将含热流体通入所述孔状结构或者导管中，或者将能够产生热量的装置安装在所述孔状结构或者导管中，热量通过热传递传导到待压合太阳能电池组件中，实现对太阳能电池组件的加热。所述含热流体包括但不限于导热油、热水、蒸汽。所述能够产生热量的装置包括但不限于电加热棒。

所述刚性基体还具有对太阳能电池组件进行冷却的作用。将上文所述含热流体更换为冷流体，或者在所述孔状结构或者导管中部分安装产生冷量的装置。所述产生冷量的装置包括但不限于半导体制冷装置。

实用新型人将太阳能电池组件生产过程中对太阳能电池组件压力提供方式由现有技术的压差改进为外力产生的压力，因此压合过程中无需通入空气，不会导致太阳能电池组件因通入温度较低的气体而使其温度下降，缩短了固化时间，提高了生产效率。此外，外力产生的压力范围更宽，不局限于真空与大气压力之间的压差，也更容易控制，可满足不同用途和质量的太阳能电池组件的生产。

本实用新型的压合模块结构简单，没有现有技术的压合构件的胶囊、上腔室、下腔室、密封圈等结构，节省了空间。本实用新型所述的压合模块除最上层压合模块和最下层压合模块外，每个压合模块既是本层电池组件的承载体，又是下一层电池组件压合作用体，如图4所示。使用本实用新型所述的压合模块进行太阳能电池组件的生产，能够提高生产效率，节省能源消耗。

采用本实用新型所述压合模块的制造太阳能电池组件的方法，包括以下步骤：

步骤1)：将待压合太阳能电池组件放置在本实用新型所述压合模块的刚性基体与另一个本实用新型所述压合模块的柔性介质之间，对待压合太阳能电池组件加热并进行真空脱气；

步骤2)：用外力使与待压合太阳能电池组件相邻的压合模块接近并对待压合太阳能电池组件产生作用力，对待压合太阳能电池组件加热，对太阳能电池组件进行封装固化。

步骤2)所述外力包括但不限于由液压装置、气压装置等机械设备对所述压合模块施加作用力。

所述步骤2)还包括在非完全真空条件下对所述太阳能电池组件进行加热及压合。

所述“非完全真空条件”是指将气体通入所述放置待压合太阳能电池组件的封闭空间内，使其内部气压升高，处于较高气压的状态。通常来说，“非完全真空条件”的气压高于“真空条件”的气压。

在非完全真空条件下，因压合环境中有气体存在，热量传导速率较真空条件下更快，可以更加有效地、均匀地对太阳能电池组件加热，使其固化时间缩短，因此可以提高生产效率。

在完成步骤2)后，还包括对太阳能电池组件进行冷却的步骤，以满足流水化生产的需要，更进一步提高生产效率。

所述对待压合太阳能电池组件加热的温度采用现有工艺中要求的温度。对待压合太阳能电池组件的压力采用现有工艺要求的压力。

本实用新型的效果

本实用新型的用于太阳能电池组件的压合模块的好处是：①使用本实用新型所述压合模块的层压机的所有模块均在同一腔体内，处于同一压力状态，避免因压力差不同而导致变形现象，并最终导致压合组件移位和撕裂等问题；②避免现有技术的胶囊易老化、破损的问题，降低组件生产的运行成本，提高产能；③层压模块结构简单，所占空间小，能够提高空间生产率，并能够实现太阳能电池组件层压机的小型化；④可满足特殊结构和材料的异型电池组件的生产需求，特别可用于边缘凸起、新型高标组件的生产和修复；⑤可将现有技术的一次封装工艺进行拆分，分步进行，提高生产速度，缩短真空状态时间，降低成本；⑥太阳能电池组件受热更均匀，层压固化过程中温度较为恒定，可缩短固化时间，节省能耗。

附图说明

图1为现有技术中层压机的压合构件示意图；

图2为本实用新型压合模块示意图；

图3为本实用新型压合模块使用时各部的位置示意图；

图4为使用本实用新型压合模块的一种层压机示意图；

图5为本实用新型一种压合模块刚性基体与柔性介质机械卡锁连接示意图；

图6为本实用新型一种压合模块刚性基体与柔性介质连接机械卡锁分布示意图；

图7为使用本实用新型压合模块制备波浪形太阳能电池组件时各部的位置示意图；

图8为使用本实用新型压合模块制备波浪形太阳能电池组件的一种层压机示意图；

图9为使用本实用新型压合模块制备弧形太阳能电池组件时各部的位置示意图；

图10为使用本实用新型压合模块制备弧形太阳能电池组件的一种层压机示意图；其中：

1、本实用新型的压合模块，2、层压机最上层压合模块，3、层压机最下层压合模块，4、层压机框架，5、待压合的太阳能电池组件；

1-1、刚性基体，1-2、柔性介质，1-3、卡扣；

a、上箱体，b、上腔室，c、层压隔断胶囊，d、下箱体承载平台，e、下腔室，f、密封圈。

具体实施方式

实施例1

使用图2所示太阳能电池组件压合模块，采用图4所示层压机制备平面形太阳能电池组件。刚性基体1-1的材料选择钢质材料，柔性介质1-2的材料选择发泡硅胶，使用塑料熔融胶将刚性基体1-1的下表面与柔性介质1-2的上表面进行粘接。刚性基体1-1内开设有通孔，其中可通入导热油，对待压合的太阳能电池组件进行加热。

按照现有工艺将若干太阳能电池阵列焊接为一体，自下而上将底板、胶膜、焊接为一体的若干太阳能电池阵列、胶膜、背板叠合在一起，组成待压合太阳能电池组件。该太阳能电池组件为目前通用的晶硅电池组件，其中正面一般为玻璃，作为背部保护的背板材料为不锈钢，粘接胶膜为通用的EVA。

步骤1)：将待压合太阳能电池组件按照图3所示放置在两个本实用新型所述压合模块之间，然后放入图4所示的层压机，将导热油通入刚性基体1-1内的通孔，对待压合太阳能电池组件加热，使其温度升高到80-120℃，并将层压机框架4内的气体抽出，使其保持真空，真空度为1000帕，对待压合太阳能电池组件进行真空脱气，保持20分钟；

步骤2)：使用液压机对图4所示层压机最上层压合模块2的上表面和最下层压合模块3的下表面施加作用力，施加作用力大小为1000帕压力，对太阳能电池组件进行压合，期间保持对太阳能电池组件的加热，使其温度维持在100-140℃，并保持层压机框架4内的真空状态，使其真空度维持在1000帕，对太阳能电池组件进行封装固化，保持40分钟。

步骤3)：将冷水通入刚性基体1-1内的通孔中，使太阳能电池组件的温度降低到80℃以下，对完成封装固化的太阳能电池组件进行冷却。

采用上述压合模块及相应的方法得到的太阳能电池组件没有出现组件移位、撕裂、变形、不平、波纹等缺陷，无需再进行人工修复。每个循环生产周期为13分钟，能耗降低约8％。

实施例2

使用图2所示太阳能电池组件压合模块，采用图4所示层压机制备平面形太阳能电池组件。刚性基体1-1的材料选择铁质材料，柔性介质1-2的材料选择海绵，使用如图5和图6所示的机械卡锁将刚性基体1-1与柔性介质1-2进行连接。刚性基体1-1上表面设置沟槽，其中装有电加热棒，对待压合的太阳能电池组件进行加热。

按照现有工艺将若干太阳能电池阵列焊接为一体，自下而上将底板、胶膜、焊接为一体的若干太阳能电池阵列、胶膜、背板叠合在一起，组成待压合太阳能电池组件。该太阳能电池组件为目前通用的晶硅电池组件，其中正面为高寿命的通用地胶，作为背部保护的背板材料为玻璃，粘接胶膜为通用的TUB。

步骤1)：将待压合太阳能电池组件按照图3所示放置在两个本实用新型所述压合模块之间，然后放入图4所示的层压机，开启电加热，对待压合太阳能电池组件加热，使其温度升高到140-200℃，并将层压机框架4内的气体抽出，使其保持真空，真空度为1100帕，对待压合太阳能电池组件进行真空脱气，保持19分钟；

步骤2)：使用液压机对图4所示层压机最上层压合模块2的上表面和最下层压合模块3的下表面施加作用力，对太阳能电池组件进行压合，施加作用力大小为1100帕，期间保持对太阳能电池组件的加热，使其温度维持在140-200℃，并向层压机框架4内通入与太阳能电池组件固化温度相同的热气体，其中气体压力与大气压力相同，对太阳能电池组件进行封装固化，保持39分钟。

采用上述压合模块及相应的方法得到的太阳能电池组件没有出现组件移位、撕裂、变形、不平、波纹等缺陷，无需再进行人工修复。每个循环生产周期为12.6分钟，能耗降低约8.8％。

实施例3

使用图7所示太阳能电池组件压合模块，采用图8所示层压机制备波浪形太阳能电池组件。刚性基体1-1的材料选择铝质材料，柔性介质1-2的材料选择玻璃纤维，使用橡胶融化胶将刚性基体1-1的下表面与柔性介质1-2的上表面进行粘接。刚性基体1-1内部设有通孔，其中可通入蒸汽，对待压合的太阳能电池组件进行加热。

按照现有工艺将若干太阳能电池阵列焊接为一体，自下而上将底板、胶膜、焊接为一体的若干太阳能电池阵列、胶膜、背板叠合在一起，组成波浪形的待压合太阳能电池组件。该太阳能电池组件为目前通用的非晶硅电池组件，其中正面为玻璃，作为背部保护的背板材料为不锈钢，粘接胶膜为通用的EVA。

步骤1)：将待压合太阳能电池组件按照图7所示放置在两个本实用新型所述压合模块之间，然后放入图8所示的层压机，将蒸汽通入刚性基体1-1内部的通孔中，对待压合太阳能电池组件加热，使其温度升高到100-140℃，并将层压机框架4内的气体抽出，使其保持真空，真空度为1200帕，对待压合太阳能电池组件进行真空脱气，保持20分钟；

步骤2)：使用液压机对图8所示层压机最上层压合模块2的上表面和最下层压合模块3的下表面施加作用力，对太阳能电池组件进行压合，施加作用力大小为900帕以上，期间保持对太阳能电池组件的加热，使其温度维持在120-180℃，并向层压机框架4内通入与太阳能电池组件固化温度相同的热气体，使其真空度维持在1000帕，对太阳能电池组件进行封装固化，保持40分钟。

采用上述压合模块及相应的方法得到的太阳能电池组件没有出现组件移位、撕裂、变形、不平、波纹等缺陷，无需再进行人工修复。每个循环生产周期为12.2分钟，能耗降低约9％。

实施例4

使用图9所示太阳能电池组件压合模块，采用图10所示层压机制备弧形太阳能电池组件。刚性基体1-1的材料选择电木材料，柔性介质1-2的材料选择橡胶纤维，使用螺栓将刚性基体1-1与柔性介质1-2进行连接。刚性基体1-1内部设有空腔，其中设置有电加热棒和半导体制冷装置，对待压合的太阳能电池组件进行加热或者冷却。

按照现有工艺将若干太阳能电池阵列焊接为一体，自下而上将底板、胶膜、焊接为一体的若干太阳能电池阵列、胶膜、背板叠合在一起，组成弧形的待压合太阳能电池组件。该太阳能电池组件为目前通用的非晶硅电池组件，其中正面为高寿命的通用地胶，作为背部保护的背板材料为玻璃，粘接胶膜为通用的TUB。

步骤1)：将待压合太阳能电池组件按照图9所示放置在两个本实用新型所述压合模块之间，然后放入图10所示的层压机，开启电加热棒，对待压合太阳能电池组件加热，使其温度升高到140-200℃，并将层压机框架4内的气体抽出，使其保持真空，真空度为1200帕，对待压合太阳能电池组件进行真空脱气，保持18分钟；

步骤2)：使用液压机对图10所示层压机最上层压合模块2的上表面和最下层压合模块3的下表面施加作用力，对太阳能电池组件进行压合，施加作用力大小为1200帕，期间保持对太阳能电池组件的加热，使其温度维持在140-200℃，并向层压机框架4内通入与太阳能电池组件固化温度相同的热气体，对太阳能电池组件进行封装固化，保持40分钟以内。

步骤3)：开启设置在刚性基体1-1内部的半导体冷却装置，对完成封装固化的太阳能电池组件进行冷却。

采用上述压合模块及相应的方法得到的太阳能电池组件没有出现组件移位、撕裂、变形、不平、波纹等缺陷，无需再进行人工修复。每个循环生产周期为12.9分钟，能耗降低约8.1％。

对比例1

采用图1所示传统技术的层压构件，按照传统工艺制备平面形太阳能电池组件，该太阳能电池组件为目前通用的晶硅电池组件，其中正面为高寿命的通用地胶，作为背部保护的背板材料为玻璃，粘接胶膜为通用的TUB。生产的太阳能电池组件中出现了移位、撕裂、变形、不平或者波纹等缺陷，需要采用人工进行修复。每个循环生产周期为15分钟以上。

综上所述，与传统的工艺相比，采用本实用新型的压合模块制备太阳能电池组件，避免了组件出现移位、撕裂、变形、不平、波纹等缺陷，无需再进行人工修复，减小了太阳能电池组件生产过程中的温度变化幅度，太阳能电池组件的每个循环的生产周期由15分钟以上缩短至13分钟以下，使其生产效率提高13％以上，能耗降低8％以上。此外，减少了传统技术的层压构件的组成部件数量，使其体积更小，在产能相同的条件下，使太阳能电池组件层压机的占地面积减小。

Claims (7)

1.一种用于太阳能电池组件的压合模块，其特征在于，所述压合模块(1)包括刚性基体(1-1)和柔性介质(1-2)，所述刚性基体(1-1)由刚性材料制成，所述柔性介质(1-2)由柔性材料制成；

所述刚性基体(1-1)的下表面与柔性介质(1-2)的上表面连接。

2.根据权利要求1所述用于太阳能电池组件的压合模块，其特征在于，所述刚性材料包括刚性金属材料、刚性非金属材料，所述刚性金属材料包括钢、铁、铝，所述刚性非金属材料包括尼龙、电木。

3.根据权利要求1所述用于太阳能电池组件的压合模块，其特征在于，所述柔性材料包括硅胶、海绵、纤维。

4.根据权利要求3所述用于太阳能电池组件的压合模块，其特征在于，所述硅胶包括发泡硅胶，所述纤维包括玻璃纤维、橡胶纤维、棉丝纤维。

5.根据权利要求1所述用于太阳能电池组件的压合模块，其特征在于，所述刚性基体(1-1)上表面的形状包括平面、弧形、波浪形。

6.根据权利要求1所述用于太阳能电池组件的压合模块，其特征在于，所述刚性基体(1-1)与柔性介质(1-2)的连接方式包括粘接、机械卡锁连接、螺栓连接。

7.根据权利要求6所述用于太阳能电池组件的压合模块，其特征在于，所述粘接采用胶粘剂粘接，所述胶粘剂包括硅胶、塑料熔融胶、橡胶融化胶。