一種雙玻光伏組件及其製備方法和用途與流程

2023-06-01 12:00:17

本發明涉及一種雙玻太陽能光伏組件，具體涉及一種雙玻光伏組件及其製備方法和用途。

背景技術：

雙玻光伏組件，即雙玻光伏電池，是指由兩片玻璃和太陽能電池片組成複合層，電池片之間由導線串、並聯匯集到引線端所形成的光伏電池組件。隨著現代工業的發展，全球能源危機和大氣汙染問題日益突出，傳統的燃料能源正在一天天減少，對環境造成的危害日益突出，全球能源供不應求，太陽能作為可再生能源，在能源緊缺的今天，受到全球普遍關注。

隨著太陽能電池技術的進步，材料成本的降低，光伏發電技術現已步入成熟，太陽能光伏產品也從特殊專業化用途逐漸向市場化的消費類產品發展，其應用範圍擴展到各個領域。

但是，早期的雙玻光伏組件由於使用前後標準的光伏玻璃，不僅在封裝過程中會因為雙層玻璃的剛性擠壓而出現移位、電池裂片、玻璃破碎，以及氣泡不易排出等問題，而且其重量很大，搬運不方便，同時也無法解決由於電池片之間漏光導致的功率損失，因此一直沒有形成大規模的量產。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種雙玻光伏組件及其製備方法和用途，該組件解決了現有技術的雙玻光伏組件重量大和電池片間漏光導致的功率損失等問題，本發明製備的組件的光電轉化率得到提高，且重量減輕。

為了達到上述目的，本發明提供了一種雙玻光伏組件的製備方法，該方法包含：

步驟1：將若干電池片排列成n排，n≥1且為自然數，每排電池片之間串聯在一起作為一個電池串，將若干電池串之間串聯或並聯在一起；

步驟2：依次按照基層、第一膠層、電池片層、第二膠層和表層的順序鋪設各層，對電池片層進行電氣檢查和外觀檢查；

步驟3：在基層下部和表層上部放置玻璃纖維網格布，在130℃～140℃且真空度梯度增加的條件下，進行層壓；

步驟4：在層壓完成後，待溫度降低後去除玻璃纖維網格布，並進行裁剪使邊緣平整；

步驟5：在110℃～160℃且抽真空的條件下，對步驟4裁剪得到的材料進行固化交聯；

步驟6：將固化得到的材料用金屬邊框封裝，得到雙玻光伏組件。

其中，在步驟5中，真空度範圍為0～100kpa。

在步驟1中，通過將互聯條焊接在電池片上，將每一排的電池片之間以及各電池串之間連接在一起，並在串聯在一起的電池串的兩端均設置引出線。

在步驟2中，所述的表層的厚度為45μm～55μm。

在步驟3中，所述的玻璃纖維網格布為聚四氟玻璃纖維網格布。

在步驟3中，所述的真空度按照-80kpa、-60kpa、-20kpa的順序依次升壓。

在步驟5中，固化交聯的溫度為135℃。

在步驟6中，所述的金屬邊框為鋁合金邊框。

在步驟6中，所述的封裝採用的封裝膠為玻璃膠或乙烯-醋酸乙烯共聚物。

本發明還提供了一種雙玻光伏組件，該組件由所述的雙玻光伏組件的製備方法獲得，該組件包含：基層，設置在基層上的第一膠層，設置在第一粘膠層上的電池片層，設置在電池片層上的第二膠層，設置在第二膠層上的表層；以及包覆在各層邊緣的金屬邊框。

其中，所述的基層為玻璃板，該玻璃板為鋼化玻璃或光伏玻璃；所述的第一膠層和第二膠層均包含乙烯-醋酸乙烯共聚物；所述的表層為乙烯-四氟乙烯共聚物或氟化乙烯-丙烯共聚物；所述的電池片層為若干串聯或並聯的電池片。

本發明還提供了一種根據所述的雙玻光伏組件的用途，該雙玻光伏組件用於建築節能。

本發明的雙玻光伏組件及其製備方法和用途，解決了現有技術的雙玻光伏組件重量大和電池片間漏光導致的功率損失等問題，具有以下優點：

(1)本發明的雙玻光伏組件的表層採用乙烯-四氟乙烯共聚物或氟化乙烯-丙烯共聚物，不再使用玻璃，使組件的整體重量減輕，方便了運輸；

(2)本發明的表層採用的乙烯-四氟乙烯共聚物或氟化乙烯-丙烯共聚物具有很好的絕緣性、耐溫性以及透光率，能夠提高組件的光電轉化率和在戶外使用的壽命，而且其抗衝擊性能好，減少了製備過程中的破碎或破損的可能性，還能避免在運輸過程中的損壞；

(3)本發明的第一膠層和第二膠層採用eva，其具有優異的粘結性能和耐老化性能，能長期在戶外保持良好的性能；

(4)本發明的雙玻光伏組件的製備在層壓過程中，真空度階梯變化，減少了各層間的偏移，以及過大壓力導致玻璃破裂情況的出現；

(5)本發明的雙玻光伏組件的製備，使用玻璃纖維網格布設置在表層上，避免了表層起皺和偏移；

(6)本發明的雙玻光伏組件的製備，在固化過程中，控制固化溫度和壓力，提高了eva與相鄰層的粘著力。

附圖說明

圖1為本發明實施例1的雙玻光伏組件的結構示意圖。

圖2為本發明實施例2的電池片層的結構示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例對本發明的技術方案做進一步的說明。

一種雙玻光伏組件的製備方法，該方法包含：

步驟1：將若干電池片排列成n排，n≥1且為自然數，每排電池片之間串聯在一起作為一個電池串，將若干電池串之間串聯或並聯在一起；

步驟2：依次按照基層、第一膠層、電池片層、第二膠層和表層的順序鋪設各層，對電池片層進行電氣檢查和外觀檢查；

步驟3：在基層下部和表層上部放置玻璃纖維網格布，玻璃纖維網格布能夠固定表層，避免表層的起皺和偏移，在130℃～140℃且真空度梯度增加的條件下，進行層壓；

步驟4：在層壓完成後，待溫度降低後去除玻璃纖維網格布，並進行裁剪使邊緣平整；

步驟5：在110℃～160℃且抽真空的條件下，對步驟4裁剪得到的材料進行固化交聯，在該過程中，儘量降低eva融化溫度，延長融化時間，能夠有效避免表層皺起的問題；

步驟6：將固化得到的材料用金屬邊框封裝，並安裝接線盒，得到雙玻光伏組件；

在步驟5中，真空度範圍為0～100kpa。

在步驟1中，通過將互聯條焊接在電池片上，將每一排的電池片之間以及各電池串之間連接在一起，並在串聯在一起的電池串的兩端均設置引出線。

在步驟2中，所述的表層的厚度為45μm～55μm。

在步驟3中，所述的玻璃纖維網格布為聚四氟玻璃纖維網格布。

在步驟3中，所述的真空度按照-80kpa、-60kpa、-20kpa的順序依次升壓。

在步驟5中，固化交聯的溫度為135℃。

在步驟6中，所述的金屬邊框為鋁合金邊框。

在步驟6中，所述的封裝採用的封裝膠為玻璃膠或乙烯-醋酸乙烯共聚物。

雙玻光伏組件的製備並不限於上述步驟，製備過程中需要根據雙玻光伏組件的組成和所使用的設備(層壓機)等實際情況調整上述製備步驟，如可將層壓過程和固化過程同時進行。

一種雙玻光伏組件，該組件由上述雙玻光伏組件的製備方法獲得，其包含：基層，設置在基層上的第一膠層，設置在第一粘膠層上的電池片層，設置在電池片層上的第二膠層，設置在第二膠層上的表層；以及包覆在各層邊緣的金屬邊框。

其中，基層為玻璃板，該玻璃板為鋼化玻璃或光伏玻璃；第一膠層和第二膠層均包含乙烯-醋酸乙烯共聚物(eva,ethylene-vinylacetate)；表層為乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe,ethylenetetrafluoroethylene)或氟化乙烯-丙烯共聚物(fep,fluorinatedethylenepropylene)，etfe減輕了雙玻光伏組件的重量，而且其具有高透光率；電池片層為若干串聯或並聯的電池片。

一種上述雙玻光伏組件的用途，該雙玻光伏組件用於建築節能。

實施例1

一種雙玻光伏組件，如圖1所示，為本發明實施例1的雙玻光伏組件的結構示意圖，該組件包含依次設置的：鋼化玻璃5(基層)、eva層4(第一膠層)、電池片層3、eva層2(第二膠層)、etfe薄膜層1(表層)，以及設置在上述各層邊緣的鋁合金邊框。

鋼化玻璃5的反射率大於等於91％，其能夠提高對太陽能的吸收，而且鋼化玻璃5具有支撐和抗衝擊的作用。

eva層4和eva層2均採用鹿山ev1051g1，ev1051g1是一種快固型膠膜，具有優異的粘結性能和耐老化性能，能長期在戶外保持良好的性能。

etfe層1的厚度為50μm。etfe具有高絕緣性、耐熱、耐酸鹼、抗衝擊，以及阻燃等性能，其耐溫範圍很大，其脆化溫度低至-100℃，而且耐低溫衝擊性能好，在-80℃下仍具有較高的衝擊強度。此外，etfe的光透過率能夠達到95％，能夠提高光電轉化率，還具有抗粘著表面，使其表面具有高抗汙和易清洗的特點。

電池片層3通過36塊電池片排列成12*3(12排3列)串聯在一起，電池片為單晶矽電池片。

鋁合金邊框通過eva粘在上述各層的邊緣，將組件封裝在一起。

實施例2

一種雙玻光伏組件，其結構與實施例1的相同，區別在於將表層採用的材料為fep，且電池片層通過36塊電池片排列成4*9(4排9列)串聯在一起，如圖2所示，為本發明實施例2的電池片層的結構示意圖。

fep具有高絕緣性、化學惰性、耐溫性、耐紫外線、抗燃性以及耐磨性等特性，其斷裂伸長率能夠達到300％，在戶外長期暴曬的情況下，其性能依舊保持，而且透光率高。

對實施例1和實施例2的雙玻光伏組件和由鋼化玻璃、eva層、單晶矽電池片層、eva層和鋼化玻璃組成的雙玻光伏組件(對比例)在am1.5，25℃下進行電學性能對比試驗，實施例1和實施例2的光電轉化率均較對比例的光電轉化率提高了30％。

實施例3

實施例1的雙玻光伏組件的製備方法，其包含：

步驟1：將36塊電池片排列成12排3列，電池片之間間隔2mm～3mm，每排電池片之間通過匯流條焊接串聯在一起作為一個電池串，將若干電池串之間也通過匯流條焊接串聯在一起，並在串聯在一起的電池片的兩端均焊接匯流條作為引出線，將各電池片之間通過透明膠帶進行絕緣處理和固定；在焊接過程中，保證每個電池串的長度一致；

步驟2：依次按照鋼化玻璃、eva層、單晶矽電池片層、eva層和etfe層的順序鋪設各層，eva層和etfe層要稍長於鋼化玻璃，大約兩邊均留出10mm～15mm，eva層(第一膠層)和etfe層上適當的位置設置合適的縫隙，將引出線從縫隙穿出，用透明膠帶將暴露在外面的引出線固定，並對電池片層進行電氣檢查和外觀檢查；

步驟3：在層壓機內進行層壓，在基層下部和表層上部放置玻璃纖維網格布，放入層壓機內，先進行上下室抽真空200s，排出各層間隙和層壓機內的氣體，消除組件內的氣泡，同時產生層壓所需的壓力，將溫度設定在135℃，待eva完全融化，然後進行上室充氣，調節上室壓力，第一階段上室加壓在-80kpa真空度下進行180s，第二段上室加壓在-60kpa真空度下進行180s，第三段上室加壓在-20kpa真空度下進行600s，能夠將組件內的氣體很好的排出；

步驟4：在層壓完成後，待溫度降低至50℃以下後去除玻璃纖維網格布，並進行裁剪使邊緣平整；

步驟5：在135℃且真空度為0的條件下，對步驟4裁剪得到的材料進行固化交聯，eva交聯後形成的高分子的結構比較疏鬆，壓力使eva固化後更加緻密，具有更好的力學性能，同時也可以增強eva與相鄰層的粘合力；

步驟6：將固化得到的材料用金屬邊框封裝，封裝時將eva裹在各層邊緣，一併裝入鋁合金框內，加熱使eva融化並固化，並安裝接線盒，得到雙玻光伏組件。

實施例2的雙玻光伏組件的製備方法與實施例1的雙玻光伏組件的製備方法基本相同。

實施例1和實施例2的雙玻光伏組件能夠用於建築節能，尤其是光伏建築一體化。

綜上所述，本發明的雙玻光伏組件及其製備方法和用途，本發明製備的組件的光電轉化率得到提高，且重量減輕，具有很好的耐溫性和化學穩定性，在戶外使用的壽命長。

儘管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容後，對於本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護範圍應由所附的權利要求來限定。