CN209298135U - 一种太阳能电池的封装结构及太阳能电池封装组件 - Google Patents

Abstract

一种太阳能电池的封装结构及太阳能电池封装组件。该封装结构包括正面封装部分，所述正面封装部分包括依次层叠的保护层、胶膜层、阻水膜层以及胶膜层，所述保护层与所述阻水膜层相对的两个表面中，至少一个表面上设置有凸起结构或凹槽结构。该太阳能电池封装组件包括上述封装结构。该太阳能封装组件能够大幅度增加胶膜层与保护层、阻水层、太阳能电池组件之间的粘结面积，保护各层不被剥离，同时在不增加太阳能电池边缘区域面积的前提下，节省原材料，并且实现窄边框的效果。

Description

一种太阳能电池的封装结构及太阳能电池封装组件

技术领域

本实用新型涉及但不限于太阳能电池领域，具体地，涉及但不限于一种太阳能电池的封装结构及太阳能电池封装组件。

背景技术

近年来，由于传统能源问题日渐突出，新能源发展迅速，尤其以太阳能作为重视发展的能源之一。

目前传统的太阳能发电技术是晶硅太阳能电池技术，但是晶硅太阳能技术存在一些缺点，主要是其光电转化效率已经接近其理论极限，上升空间不大；另外硅材料的脆性特质也阻碍了其在建筑以及柔性等领域的大规模应用。薄膜太阳能具有质量轻的优点，便于柔性应用，可以很好的与轻质屋面与墙面结合，其发展越来越受到产业的重视。

太阳能电池的核心材料都对水汽十分敏感，暴露在大气环境下都及其容易发生电效率的衰减，因此，阻水封装结构对其保护非常重要。现有常规的阻水材料有玻璃、有机膜等，但是玻璃由于其笨重且不能实现弯折，应用十分受限；有机膜由于有机材料的阻水能力有限，阻水效果并不是很好。

实用新型内容

以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

本实用新型的发明人发现，常规的封装方式是将阻水膜层结构模块采用层压方式直接贴附到太阳能电池表面，从而完成封装。此种方式可以有效的将电池器件的正面水汽进行阻隔，但是由于是外部粘贴工艺，其结构无法跟电池器件达到完美结合统一，在后续的使用过程中往往会出现贴附的阻水膜层以及保护膜脱落的现象，从而失去应有的阻水或者保护的效果，这将对电池器件的防划伤、阻隔保护等功能大打折扣，严重缩短了电池器件的寿命。

本实用新型的发明人通过收集封装的不良现象并进行总结发现，由于封装结构边缘区域受到的外部环境侵蚀以及相应的外力，其边缘区域是发生剥离现象的重点区域，而边缘区域可以存在部分非发电区域，这部分区域能够充分利用起来，实现在完全不影响现有产品发电效率的前提下解决上述问题的发生。

为了解决外部贴附的阻水膜层由于在后续使用过程中脱落剥离的问题，进一步为了柔性薄膜太阳能电池提供更好的阻水方案，本实用新型旨在提高保护层、阻水膜层对太阳能电池器件的粘附力，通过增大胶膜层与保护层、阻水层、太阳能电池组件之间的粘结面积，从而达到增大粘附力的效果。

本实用新型提供了一种太阳能电池的封装结构。该封装结构包括正面封装部分，正面封装部分包括依次层叠的保护层、胶膜层、阻水膜层以及胶膜层，保护层与阻水膜层相对的两个表面中，至少一个表面上设置有凸起结构或凹槽结构。通过设置凸起结构或凹槽结构，增加胶膜层与保护层和阻水层之间的粘结面积，实现了胶膜层与保护层不被剥离的效果。

在一些实施方式中，在阻水膜层远离保护层的表面上可以设置有凸起结构或凹槽结构。

在一些实施方式中，凸起结构或凹槽结构可以位于所在表面的边缘区域。凸起结构或凹槽结构设置在边缘区域，对应太阳能电池的非发电区域，可以在不增加太阳能电池边缘区域面积的前提下，节省原材料，并且实现窄边框的效果。

在一些实施方式中，凸起结构或凹槽结构可以在边缘区域连续的设置，也可以在边缘区域非连续的分布设置。

在一些实施方式中，可以在边缘区域设置一条凸起结构或凹槽结构，也可以设置多条相互间隔的凸起结构或凹槽结构。多条凸起结构或凹槽结构能够更进一步的增加与胶膜层之间的粘结面积。

在一些实施方式中，多条凸起结构或多条凹槽结构的间距可以为5微米-20微米，例如可以为10微米，15微米。

在一些实施方式中，凸起结构或凹槽结构的截面形状可以为锯齿状，也可以为顶部凸起的柱状，还可以为顶部凹入的柱状。

在一些实施方式中，凸起结构的高度可以小于胶膜层的厚度。凸起结构的高度设置保证了胶膜层的有效粘结。

在一些实施方式中，凸起结构的高度或凹槽结构的深度为5微米-50微米，例如可以为10微米，15微米，20微米，25微米，30微米，35微米，40微米，45微米。

本实用新型还提供了一种太阳能电池封装组件。该封装组件包括太阳能电池器件和封装结构，封装结构对太阳能电池器件进行封装，其中封装结构采用上述的封装结构；封装结构中的正面封装部分设置在太阳能电池器件的受光侧，正面封装部分中的阻水膜层通过正面封装部分中的胶膜层与太阳能电池器件粘结，正面封装部分中的保护层远离太阳能电池器件；封装结构还包括设置在太阳能电池器件背光侧的背面封装部分。通过设置凸起结构或凹槽结构，增加胶膜层与太阳能电池器件和阻水层之间的粘结面积，实现了太阳能电池器件与阻水层不被剥离的效果。

在一些实施方式中，在太阳能电池器件与正面封装部分相对的表面上可以设置有凸起结构或凹槽结构。

在一些实施方式中，凸起结构或凹槽结构可以位于太阳能电池器件与正面封装部分相对的表面的边缘区域。凸起结构或凹槽结构设置在边缘区域，对应太阳能电池的非发电区域，可以在不增加太阳能电池边缘区域面积的前提下，节省原材料，并且实现窄边框的效果。

在一些实施方式中，太阳能电池器件包括电池芯片栅极，凸起结构或凹槽结构可以设置在电池芯片栅极的正上方。凸起结构或凹槽结构设置在电池芯片栅极的正上方，在增加粘结面积的同时，不影响太阳光的入射，保证了光电装换效率。

在一些实施方式中，凸起结构或凹槽结构的截面形状可以为锯齿状，也可以为顶部凸起的柱状，还可以为顶部凹入的柱状。

在一些实施方式中，凸起结构的高度或凹槽结构的深度可以为5微米-20微米，例如可以为10微米，15微米。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果在于：

大幅度增加胶膜层与保护层、阻水层、太阳能电池组件之间的粘结面积，实现了保护各层不被剥离的效果；

在不增加太阳能电池边缘区域面积的前提下，可以大幅节省原材料，并且实现窄边框的效果。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得更加清楚，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。

图1为本实用新型实施例的太阳能电池封装组件的结构图；

图2为本实用新型另一实施例的太阳能电池封装组件的结构图；

图3为本实用新型另一实施例的太阳能电池封装组件的结构图；

图4为本实用新型另一实施例的太阳能电池封装组件的结构图；

图5为本实用新型另一实施例的太阳能电池封装组件的结构图；

图6为本实用新型实施例的凸起结构的分布示意图；

图7为本实用新型又一实施例的凸起结构的分布示意图；

图8为本实用新型又一实施例的凸起结构的分布示意图；

图9为本实用新型实施例的凸起结构的形状示意图；

图10为本实用新型实施例的测试式样的示意图。

图中：1.保护层；2.胶膜层；3.阻水膜层；4.太阳能电池器件；5.凸起结构。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本实用新型实施例提供的太阳能电池封装组件包括太阳能电池器件和封装结构两部分，示例性的结构如图1所示，太阳能电池封装组件包括依次层叠的保护层1、胶膜层2、阻水膜层3、胶膜层2、太阳能电池器件4、胶膜层2、阻水膜层3。其中，正面封装部分包括位于太阳能电池器件4上方(受光侧)的保护层1、胶膜层2、阻水膜层3以及胶膜层2；背面封装部分包括位于太阳能电池器件4下方(背光侧)的胶膜层2以及阻水膜层3；封装结构包括上述正面封装部分和背面封装部分。在正面封装部分的阻水膜层3与保护层1相对的表面的边缘区域设置有凸起结构5。

保护层1可选自乙烯-聚四氟乙烯(ethylene-tetra-fluoro-ethylene，ETFE)层、聚对苯二甲酸乙二醇酯层、聚碳酸酯层等材料中的任意一种或更多种，用以保护组件以及提高电池组件的抗老化能力。

胶膜层2主要是用于保护层1、阻水膜层3、太阳能电池器件4之间的有效粘结，可选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene vinyl acetate，EVA)胶膜或乙烯-辛稀共聚物(polyolefin elastomer，POE)胶膜等材料中的任意一种或更多种。为保证太阳能电池的电性能，在确保粘贴性的前提下，需有高的光学透过率。

阻水膜层3需具有低水蒸气透过率、高光学透过率、低雾度及出色的可粘贴性，可阻挡水蒸汽进入太阳能电池器件4内部，延长组件的使用寿命。阻水膜层3可选自高阻隔功能层、透明无机非金属和高透光玻璃等材料中的任意一种或更多种，例如可选择聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)、聚偏二氟乙烯(poly(vinylidenechloride)，PVDC)、乙烯-乙烯醇共聚物(ethylene viny alcohol copolymer，EVOH)、聚酰胺(polyamide，PA)等高阻隔功能层；氧化铝、氧化硅等透明无机氧化物层；超白压延玻璃等高透光玻璃。

太阳能电池器件4可选自铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片、砷化镓薄膜太阳能电池芯片或硅基薄膜太阳能电池芯片等。

本实用新型实施例提供的另一太阳能电池封装组件示例性的结构如图2所示，太阳能电池封装组件包括依次层叠的保护层1、胶膜层2、阻水膜层3、胶膜层2、太阳能电池器件4、胶膜层2、阻水膜层3，在正面封装部分的保护层1与阻水膜层3相对的表面的边缘区域设置有凸起结构5。

本实用新型实施例提供的另一太阳能电池封装组件示例性的结构如图3所示，太阳能电池封装组件包括依次层叠的保护层1、胶膜层2、阻水膜层3、胶膜层2、太阳能电池器件4、胶膜层2、阻水膜层3，在正面封装部分的保护层1和阻水膜层3相对的两个表面的边缘区域均设置有凸起结构5。

本实用新型实施例提供的另一太阳能电池封装组件示例性的结构如图4所示，太阳能电池封装组件包括依次层叠的保护层1、胶膜层2、阻水膜层3、胶膜层2、太阳能电池器件4、胶膜层2、阻水膜层3，在正面封装部分的阻水膜层3远离保护层1的表面的边缘区域均设置有凸起结构5。

本实用新型实施例提供的另一太阳能电池封装组件示例性的结构如图5所示，太阳能电池封装组件包括依次层叠的保护层1、胶膜层2、阻水膜层3、胶膜层2、太阳能电池器件4、胶膜层2、阻水膜层3，在太阳能电池器件4与正面封装部分相对的表面上设置有凸起结构5。

凸起结构5可以根据需要，包括但不限于在上述实施例中的各个位置设置。

凸起结构5可以如图6、图7所示，位于所在表面的边缘区域；也可以如图8所示，位于太阳能电池器件4的表面的边缘区域，还可以根据产品使用情况将凸起结构5设置在太阳能电池器件4的表面的中间，优选地设置在太阳能电池器件4的电池芯片栅极正上方，降低其对太阳光线的阻挡，不影响电池的发电效率。

凸起结构5可以如图6所示，在表面的边缘区域连续的设置；也可以如图7所示，在表面的边缘区域非连续的分布设置。

可以在保护层1、阻水膜层3、太阳能电池器件4表面的四周设置一条凸起结构5，也可以设置多条相互间隔的凸起结构5。

凸起结构5可以如图9所示，其截面形状为锯齿状、顶部凸起的柱状或顶部凹入的柱状。

凸起结构5的高度可以为5微米-50微米；优选地可以为10微米或15微米。

多条凸起结构5的间距可以为5微米-20微米；优选地可以为20微米。

凸起结构也可以用凹槽结构替代，凹槽结构的设置位置、分布、形状、间距等均与凸起结构相同，凹槽结构的深度与凸起结构的高度相同。

无论是凸起结构5还是凹槽结构，均起到增加凸起结构或凹槽结构所在层与胶膜层之间的粘附力，以防止脱落。

本实用新型提供的太阳能电池封装组件的制备方法，可以在太阳能电池器件4制备完成之后，通过将上述各膜层依次层叠，置于层压机上，层压制备得到。也可以先层压制备封装部件的正面封装部分和背面封装部分，再将正面封装部分、太阳能电池器件4和背面封装部分层叠，置于层压机上，层压制备得到。通常控制层压温度为120℃-180℃，层压时间为15分钟-40分钟；进一步地层压温度可以为160℃，层压时间可以为30分钟。

凸起结构5或凹槽结构可以与各层一体成型，也可以在制备完成各层后再形成凸起结构5或凹槽结构。通过在膜材料上进行激光处理、压印处理制备得到，或通过在太阳能电池组件4与正面封装部分相对的面的边缘区域预先制备一圈有机树脂材料，通过将树脂材料通过涂覆，进行固化，并进行对应形状的刻蚀，从而得到对应需求的形状。通过预设置不同形状，可以大幅增加胶膜与各层的粘结面积，实现保护边缘区域各膜层之间的粘结、保护膜不被剥离的效果。

实施例

通过热压金属丝的方式将阻水膜层PET相对保护膜ETFE的一面制备出凹槽结构，设置多条间隔的连续的凹槽结构，间距均为20微米，控制凹槽深度分别为10微米、15微米，将ETFE膜层、POE胶膜层、PET膜层叠并进行层压，层压温度为160℃，层压时间为30分钟。将层压后得到的封装组件切割成宽度为2.5厘米的测试样品。其中，凹槽深度为10微米的记为实施例1，凹槽深度为15微米的记为实施例2。测试样品如图10所示。

对比例

阻水膜层PET、保护膜ETFE均未设置凸起结构或凹槽结构，将ETFE膜层、POE胶膜层、PET膜层叠并进行层压，层压温度为160℃，层压时间为30分钟。将层压后得到的封装组件切割成宽度为2.5厘米的对比例测试样品。

性能测试

通过万能拉力机对实施例和对比例的测试样品进行剥离力测试。测试设备为常规的万能力学拉力机，使用测试设备夹头，分别夹住保护层和阻水膜层；上端固定不动，下端以50mm/min的速度下拉，取稳定后的剥离力为最终结果。测试样品的测试结果如表1所示。

表1不同测试样品的测试结果

	实施例1	实施例2	对比例
				剥离力/N	5.4	6.7	3.7

从表1可以看出，设置凹槽结构后的封装组件，剥离力明显增大，其原因在于增加了与胶膜层的粘结面积，提高了粘结效果。并且，实施例2的凹槽深度大于实施例1的凹槽深度，其剥离力也高于实施例1，粘结效果提高更为显著。本实用新型的实施例可有效的防止太阳能电池各膜的脱落剥离。

虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种太阳能电池的封装结构，所述封装结构包括正面封装部分，所述正面封装部分包括依次层叠的保护层、胶膜层、阻水膜层以及胶膜层，其特征是：所述保护层与所述阻水膜层相对的两个表面中，至少一个表面上设置有凸起结构或凹槽结构。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池的封装结构，其中，在所述阻水膜层远离所述保护层的表面上设置有凸起结构或凹槽结构。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的封装结构，其中，所述凸起结构或所述凹槽结构位于所在表面的边缘区域。

4.根据权利要求3所述的太阳能电池的封装结构，其中，在所述边缘区域设置一条所述凸起结构或所述凹槽结构，或设置多条相互间隔的所述凸起结构或所述凹槽结构。

5.根据权利要求4所述的太阳能电池的封装结构，其中，多条所述凸起结构或多条所述凹槽结构的间距为5微米-20微米。

6.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的封装结构，其中，所述凸起结构或所述凹槽结构的截面形状为锯齿状、顶部凸起的柱状或顶部凹入的柱状。

7.根据权利要求1或2所述的太阳能电池的封装结构，其中，所述凸起结构的高度或所述凹槽结构的深度为5微米-50微米。

8.一种太阳能电池封装组件，所述封装组件包括太阳能电池器件和封装结构，所述封装结构对所述太阳能电池器件进行封装；

其特征是：所述封装结构采用权利要求1-7中任一项所述的封装结构，所述封装结构中的正面封装部分设置在所述太阳能电池器件的受光侧，所述正面封装部分中的阻水膜层通过所述正面封装部分中的胶膜层与所述太阳能电池器件粘结，所述正面封装部分中的保护层远离所述太阳能电池器件；

所述封装结构还包括设置在所述太阳能电池器件背光侧的背面封装部分。

9.根据权利要求8所述的太阳能电池封装组件，其中，在所述太阳能电池器件与所述正面封装部分相对的表面上设置有凸起结构或凹槽结构。

10.根据权利要求9所述的太阳能电池封装组件，其中，所述凸起结构或所述凹槽结构位于所述太阳能电池器件与所述正面封装部分相对的表面的边缘区域；或者，所述凸起结构或所述凹槽结构设置在所述太阳能电池器件的电池芯片栅极的正上方。