用於固定一安裝元件至一光伏模組的方法
2023-11-10 16:37:52 6
專利名稱：用於固定一安裝元件至一光伏模組的方法
技術領域：
本發明關於一種用於固定一安裝元件至一光伏模組(photovoltaic module)的方法，該安裝元件置於該光伏模組的背面。具體而言，本發明關於一種用於固定一安裝元件至一光伏模組以供引入至工業製程的方法
背景技術：
太陽電池，亦稱為光伏(photovoltaic ;PV)電池，為用於將諸如光或太陽輻射等電磁能量轉換成電能的半導體器件。光伏太陽能轉換具有能提供一種環保的電能產生方法的前景。然而，目前，光伏能量轉換單元所提供的電能的成本仍高於習知發電廠(power station)所提供的電能。因此，對用於製造光伏能量轉換單元的更具成本效益(cost-effective)的方法及製程的開發在近年來備受關注。在用於製造低成本太陽電池的各種不同方法中，薄膜娃太陽電池(thin-film silicon solar cell)被視為用於達成此目標的重要途徑。設置於一共用基底結構上並電性連接的多個獨立太陽電池被稱為模組、太陽能模組或光伏模組。此等模組常常於屋頂、建築物牆壁或開闊的地面上被組合成更大的系統，例如以形成太陽能發電廠。太陽能模組可包含一用於光伏活性元件或活性層的載體結構以及用於抵抗環境影響的遮罩(cover)。載體及遮罩二者可由作為可廣泛得到的透明材料的玻璃製成。基於薄膜矽技術以及晶體技術的太陽能模組需要緊固至用於提供多種基本功能的基礎結構(substructure)上。詳言之,該基礎結構可補償來自風、雨、雪之力。另外，其亦提供與電性連接器的介面並較佳地使得易於維護及無故障地更換受損模組。有鑑於此，存在各種各樣的緊固需求，因此適宜且節約成本的安裝技術便成為重要問題。目前存在各種模組安裝技術。為將光伏模組安裝或固定至基礎結構上，所有此等安裝技術皆需要使用精心設計的支撐結構以及工具來將光伏模組安裝至上述結構上。相應地，端視所欲使用的安裝元件的類型，已知有各種用於固定一安裝元件至一光伏模組的方法。舉例而言，已知使用固定點或背面軌道(backrail)來「夾緊(clamp)」及/或「用螺釘安裝(screw)」該模組，俾使光伏模組可補償風雪載荷。在使用背面軌道或固定點扣件來安裝光伏模組至一基礎結構的情形中，可使用人工或自動化方法。然而，為提高可靠性及穩定性，需要大量的製程步驟。在使用夾具的情形中，只能使用人工方法，該等方法無法引入於光伏模組的自動化生產過程中，而是須在安裝步驟期間直接進行。此外，須考量慢且複雜的安裝過程。當利用此等已知方法固定一安裝元件至一光伏模組時，尤其是由於須採用人工步驟，可能會存在某些缺點。詳言之，人工步驟常常不能再現，且因人工製程可能導致生產量偏低而使製程的產量受到影響。此又會引起人力成本的增加。另外，在使用人工製程的情形中，因使用更多的諸如間隔帶(spacer tape)及粘合劑等材料，故所需的材料成本升高。
發明內容
本發明的一目的在於提供一種能節約時間及成本且可引入至自動化製程中的用於固定固定一安裝元件至一光伏模組的方法。該目的通過如權利要求I所述的方法達成。其較佳實施例提供於從屬權利要求中。本發明關於一種用於固定一安裝元件至一光伏模組的方法，該方法包括以下步驟一在一第一饋送線中提供至少上安裝元件，該安裝元件具有至少一個接觸區域；一在一第二饋送線中提供一光伏模組，該光伏模組具有至少一個接觸區域；一清潔該光伏模組的該接觸區域與該安裝元件的該接觸區域至少其中之一；一塗覆一粘合劑至該光伏模組的該接觸區域與該安裝元件的該接觸區域至少其中之一；以及一藉由以一搬運裝置運送該安裝元件至該光伏模組並將該光伏模組的該接觸區域與該安裝元件的該接觸區域接合於一起，而將該安裝元件固定至該光伏模組上。根據本發明，安裝元件在一第一饋送線中提供，而光伏模組(PV模組)則在一第二饋送線中提供。在該二饋送線的下遊部分，一搬運裝置將光伏模組與安裝元件接合在一起。為達成恰當的固定，可清潔各自的接觸區域並塗覆一粘合劑於接觸區域。因此，可通過控制膠或粘合劑的量、粘合劑施配圖案、底漆(若使用)的量以及安裝元件的布置而輕易地控制根據本發明的方法。此外，根據本發明的方法可端視布局、循環時間(cycle time)及所用技術而異。故顯然地，根據本發明的方法可輕易地大量地適於所期望的應用，並可輕易地引入至諸如工業製程等自動化製程中。而且，由於根據本發明的方法可支援各種各樣的光伏模組尺寸及構造，因此非常具有彈性。此外，可根據單件產品生產時間(tact time)、未來技術、未來安裝元件、未來光伏模組以及因而所用的不同材料尺寸及類型，而輕易地對用於執行該方法的系統進行升級。 另外，根據本發明的方法的成本可得以降低。詳言之，採購成本以及低人力成本可使製程頗具經濟性。此至少部分地歸因於如下事實根據本發明的方法可作為半自動製程或全自動製程而執行，藉此達成快速的單件產品生產時間，並進而達到光伏模組的高生產量。其次，該方法包含可重複的製程步驟，進而使材料消耗及結合表面最小化。根據本發明，可提供具有聞可罪性及聞品質的廣品。舉例而目，可大幅減小在光伏模組的使用壽命(例如長於25年)中由緊固構件施加至光伏模組上的應力。除此之外，尤其是與背面軌道技術相比，不需要間隔件。相比的下，膠合或粘合區域可提供少量、簡單且有效率的安裝。為使所形成的光伏模組在預期位置上恰當地工作，安裝元件附裝至光伏模組的背面。根據本發明，光伏模組的背面為不暴露於太陽光之側，而正面則為暴露於太陽光之側。
此外，根據本發明的安裝元件為一種被直接固定至光伏模組以將光伏模組安裝/固定至一基礎結構的元件，無需使用其他組件(例如螺栓或夾具)。在本發明的一較佳實施例中，固定多個安裝元件至該光伏模組。此能達成特別牢固的固定並進而形成具有高耐 久性的光伏模組。尤其較佳地，固定四個安裝元件至該光伏模組，藉此實質上在光伏模組的每一角上附裝一個安裝元件。在本發明的再一較佳實施例中,塗覆一底漆(primer)至該安裝元件。該步驟會更加提高安裝元件對光伏模組或其接觸區域的粘附性。藉此，可更加提高如此形成的光伏模組的耐久性以及穩定性。此外，較佳地，該粘合劑包含一聚娃氧基粘合劑(silicone based adhesive)(IK, 2K)、一聚氨基甲酸酯基粘合劑(polyurethane based adhesive)、一丙烯酸粘合劑(acrylic adhesive)、一樹脂基粘合劑(resin based adhesive)、一熱溶粘合劑(hotmeltadhesive)、一『決速固化粘合劑(fast curing adhesive)、或一熱熔粘合劑連同一聚娃氧基粘合劑。此等粘合劑尤其適用於達成安裝元件與光伏模組的耐久且穩定的連接。在本發明的又一較佳實施例中，該安裝元件系由鋁形成。由鋁EN Aff 6060. T66形成的一安裝元件尤其適合於根據本發明的方法。具體而言，當光伏模組安置於其預期位置時，鋁能耐受氣候影響，藉此更提高其耐久性。另外，由鋁形成的安裝元件具有極佳的可成型性，因而可輕易地適應於所期望的應用。在本發明的又一較佳實施例中，清潔劑被陷獲。詳言之，尤其是陷獲清潔劑的蒸氣。此使得根據本發明的方法自環境觀點而言具有改良的特性。至於反應條件，最佳地，該方法系在介於大於等於18°C至小於等於25°C範圍的一溫度下及/或大於等於40%至小於等於60%範圍的一相對溼度下執行。此尤其能夠達成快速且牢固的粘附效果。如此一來，利用上述條件可達成快速的單件產品生產時間以及穩定的連接。本發明更系關於一種用於固定一安裝元件至一光伏模組的系統，包括一第一饋送線及一第二饋送線，該第一饋送線用於準備一安裝元件，該第二饋送線則用於準備一光伏模組，該二饋送線藉由一搬運裝置連接，該搬運裝置用於運送該安裝元件至該光伏模組。根據本發明的系統因而被設計成應用本發明的方法。其主要包括二饋送線，用以在其中準備安裝元件及光伏模組。詳言之，對安裝元件及光伏模組進行安置，以進行將安裝元件固定至光伏模組的固定步驟。因此，該準備或安置工序可包括清潔或塗覆一粘合劑。在該等饋送線的下遊部分，由一搬運裝置連接該等饋送線。此意味著通過該搬運裝置而將該等饋送線上所準備的物件(即安裝元件與光伏模組)接合在一起。
通過參照下文所述的實施例，本發明的該等及其它態樣將變得顯而易見並得到闡明。在附圖中圖I顯不一種用於固定一安裝兀件至一光伏模組的系統的一實施例的不意圖，該系統用於執行根據本發明的方法；圖2顯示根據本發明的方法的一實施例的圖式；圖3顯示在固定安裝元件至一光伏模組的前該光伏模組的背面；圖4顯不一種用於固定一安裝兀件至一光伏模組的系統的又一實施例的不意圖，該系統用於執行根據本發明的方法；以及
圖5顯示欲固定至光伏模組的一安裝元件的示意圖。主要元件符號說明
10系統12:安裝元件
14光伏模組16:第一饋送線
18第二饋送線20:傳送機系統
22:箭頭24:傳送機系統
26箭頭28:傳送帶
30傳送帶32:傳送帶
34搬運裝置36:箭頭
38清潔站40:接觸區域
42塗覆站44:接合站
46起始點48:清潔站
50塗覆站52:乾燥站
54背面56:電性觸點
58空腔60:粘合劑膜
62站
具體實施例方式圖I顯示一系統10的示意圖，系統10用於執行根據本發明的用於固定一安裝元件12至一光伏模組14的方法。系統10以及對系統10執行的方法改良用於形成光伏模組14的總體製造製程，且並不局限於光伏模組的特定類型。固定有安裝元件12的光伏模組14可例如用於建築應用中。為使布局、循環時間及製程步驟最佳化，光伏模組14與安裝元件12的準備系並列地進行。以下將闡述各個單獨的製程步驟。其可為半自動製程或全自動製程，較佳系整合於一工業製程中。關鍵的製程步驟得到控制且生產材料的使用得以最小化。根據本發明的系統10包括一第一饋送線16及一第二饋送線18，第一饋送線16用於提供及準備一或多個安裝元件12，第二饋送線18則用於提供及準備一或多個光伏模組14。較佳地，在每一製程步驟中，安裝元件12以及光伏模組14的定位精度為±0. 5毫米。第一饋送線16包含一傳送機系統20，用於在箭頭22的方向上運送安裝元件12。相應地，第二饋送線18包含一傳送機系統24，用於在箭頭26的方向上運送光伏模組14。傳送機系統20、24可包含傳送帶28、30及32。然而，其他傳送機系統亦可適用。此可包括例如用於將光伏模組14以及安裝元件12運送至各個 製程步驟的往返運送工具(shuttle)、機械手(robot)或線性軸(linear axis)。運送的速度可係為可調節的。在第一饋送線16以及第二饋送線18的下遊側，設置有一搬運裝置34，用於在箭頭36的方向上運送安裝元件12至光伏模組14以接合併固定至光伏模組14。
可如下所述執行根據本發明的方法的一實施例，該實施例亦顯示於圖2中。提供並安置一光伏模組14於第二饋送線18上。傳送機系統24沿箭頭26的方向運送光伏模組14，進而分別經過多個處理站或處理步驟。第一處理站可係為一清潔站38，在清潔站38中清潔光伏模組14。該清潔可人工執行或者較佳地藉由一自動化系統執行。詳言之，舉例而言，須自太陽能模組14的背面移除例如可能因光伏模組14的生產而存在的諸如聚乙烯縮丁醒(polyvinyl butyral ；PVB)增塑劑(plasticizer)等汙染物以及諸如指紋、脂、油、橡膠、粉末、來自PVB箔的增塑劑等其他有機殘留物。至少須清潔在下一步驟中欲與安裝元 件12接合的區域。此區域被稱為接觸區域40。因此，接觸區域40的數量取決於所欲接合的安裝元件12的數量。根據圖1，提供四個接觸區域40。因此，欲被清潔的區域可包含接觸區域40在X方向及y方向(參見圖3)(即在每一側上)的5mm以上的區域。該清潔步驟可包括利用溶劑進行清潔。舉例而言，可利用丙酮、異丙醇(isopropylalcohol)、丙酮/醇或類似溶劑。較佳系利用移除所有汙染物所需的最低量。此外，較佳可排出或陷獲所蒸發的清潔劑。另外，可使用清潔耗材。詳言之，可使用毛氈、無絨布(lint-free cloth)或類似清潔耗材。其他用於清潔的選項可包括使用常壓電漿(atmospheric plasma)、電暈放電處理(corona discharge treatment)或乾冰粒(CO2,snow,pellets)。因此，必須移除所有汙染物，且在模組或接觸區域40上不應留有清潔劑的殘留物。然而，儘管較佳使用如上文所述對光伏模組14的背面進行清潔的步驟，然而在安裝元件12得到清潔的情形中，亦可省卻光伏模組14的清潔步驟，此在下文中將顯而易見。在又一步驟中，光伏模組14被傳送至一粘合劑塗覆站42，以塗覆一粘合劑至光伏模組14。詳言之，粘合劑可施配至光伏模組14的背面或其接觸區域40。一般而言，可使用任何可適用於固定安裝元件12至光伏模組14或其接觸區域40的粘合劑，而較佳者系可使用一聚矽氧基粘合劑(1K，2K)、一聚氨基甲酸酯基粘合劑、丙烯酸粘合劑、樹脂基粘合劑、熱熔粘合劑(例如聚矽氧基粘合劑)、快速固化粘合劑、或熱熔粘合劑連同聚娃氧基粘合劑。此外，亦可粘著一粘合膠帶至接觸區域40,以作為另外一種選擇。另外，可較佳者系使用一粘合劑系統，該粘合劑系統包含一基材及一用於形成粘合劑的觸媒。觸媒與基材可按100重量份基材與14重量份觸媒(例如DowCorningQ3-3636)的比率混合。在此種情形中，粘合劑施配系統可較佳配備有用於基材及觸媒的齒輪或活塞計量幫浦，且另外可包含一靜態混合器。粘合劑珠或噴嘴的幾何形狀可具有不同的形狀，並應覆蓋膠合面的全部或至少一部分。珠的寬度較佳被設計成最大50毫米，而珠的高度則被設計成最大2毫米至10毫米。在安裝元件12固定之後，應避免因塗覆一粘合劑的步驟而在粘合劑中夾帶空氣，此外，粘合劑的施配方式應使得在安裝元件12安裝的後不會有顯著量的粘合劑材料超出安裝元件12部分(即接觸區域40)。粘合劑可覆蓋整個接觸區域40，或僅覆蓋接觸區域40的一部分。
另外，在安裝元件12固定之後，粘合劑的量或粘合膠帶的厚度應不超過6毫米的厚度。如下文參照圖4所述，在安裝元件12設置有粘合劑或一粘合膠帶的情形中，可省卻塗覆一粘合劑至光伏模組14的背面或其接觸區域40的步驟。 在塗覆粘合劑至光伏模組14的背面後，傳送光伏模組14至一接合站44，在接合站44中將安裝元件12接合或固定至光伏模組14，此在下文中將顯而易見。
參見安裝元件12，其可以人工方式或較佳地以自動方式饋送至第一饋送線16的一起始點46。第一饋送線16及第二饋送線18的容量較佳被設計成能保持連續生產並使停機時間(down time)最小化。該製程可使用可歸還包裝。作為一較佳實例，安裝元件12可由鋁(尤其是鋁EN Aff 6060. T66)製成。其可為原始光潔面(例如，擠制後的毛坯面、滾光)。若需要，亦可選用其他材料及/或額外的表面處理。接著，將安裝元件12傳送至一清潔站48。在清潔站中，使用一清潔劑清潔安裝元件12的背面或其接觸區域。清潔劑可包括溶劑或位於例如一粗糙的無絨布或毛氈上的略具研磨性的墊。用於清潔安裝元件12的其他選項可包括電漿清潔(在不需要底漆的情形中)、電暈清潔或二氧化碳清潔。然而，儘管較佳具有一清潔步驟，然而需注意者，在某些實施例中，可省卻清潔步驟。另外，安裝元件12亦可預先清潔或作好塗底漆準備。一般而言，較佳地，系統須能彈性地執行其他清潔解決方案。較佳地，蒸發掉清潔劑。此可在一蒸發步驟中執行，該蒸發步驟可持續例如I秒至20秒。在下一步驟中,例如在一底漆塗覆站50中,可塗覆一底漆至安裝元件12或其接觸區域。詳言之，可均勻地塗覆一底漆單分子層至安裝元件，例如藉由一噴塗系統或毛氈塗覆而達成。使用底漆可更提高安裝元件12對光伏模組14的黏附性。在使用一底漆的情形中，應對底漆進行蒸發或乾燥。因此，可提供一乾燥站52。據此，底漆可被空氣乾燥及緩衝約I分鐘至5分鐘。乾燥時間取決於底漆的厚度。另外，較佳應避免存在溼度。可執行一電漿塗覆來代替使用一底漆。舉例而言，可對鋁或其他材料應用防腐蝕保護、高溫膠帶(pyrosil)或另一種塗覆/表面處理。因此，可不再使用一底漆。在使用2K聚矽氧粘合劑時，須考量進行一固化步驟，以保證對於後續製程步驟(例如搬運、包裝及運輸)的結合品質。應陷獲自底漆或清潔操作排放的氣體，以避免汙染環境。在如上文所述提供及準備光伏模組14以及安裝元件12、或多個光伏模組14以及多個安裝元件12後，將安裝元件12固定或接合至光伏模組14的接觸區域40。該步驟繫於接合站44中執行。因此，搬運裝置34自傳送系統20拾取安裝元件12並將其運送至光伏模組14，然後藉由所提供的粘合劑而將安裝元件12在光伏模組14的背面接合至接觸區域40並固定至接觸區域40。搬運裝置34較佳係為被設計成自動搬運安裝元件12的裝置。舉例而言，搬運裝置34可係為一機械手或一線性軸翻轉裝置(linear axis flipping device)。再一可能可包含一往返式傳送機。運送速度較佳係為可調節的。
接觸區域40 (即幾何結構、形狀及/或尺寸以及材料(例如金屬的或非金屬的)、數量及位置)可具有不同的變化形式，並可端視光伏模組14及/或安裝元件12的尺寸、所用技術及構造而異。詳言之，接觸元件40的位置顯示於圖3中。在圖3中，將光伏模組14的背面54與四個接觸區域40以及一電性觸點56 —同顯示。可如下表I所示選取接觸區域40的確切位置表權利要求
1.一種用於固定一安裝元件(12)至一光伏模組(14)的方法，該方法包括以下步驟 在一第一饋送線(16)中提供至少上安裝元件(12)，該安裝元件(12)具有至少一個接觸區域； 在一第二饋送線(18)中提供一光伏模組(14)該光伏模組(14)具有至少一個接觸區域(40)； 清潔該光伏模組(14)的該接觸區域(40)與該安裝元件(12)的該接觸區域至少其中之一; 塗覆一粘合劑至該光伏模組(14)的該接觸區域(40)與該安裝元件(12)的該接觸區域至少其中之一；以及 通過由一搬運裝置(34)運送該安裝元件(12)至該光伏模組(14)並將該光伏模組(14)的該接觸區域(40)與該安裝元件(12)的該接觸區域接合在一起，而將該安裝元件(12)固定至該光伏模組(14)上。
2.如權利要求I所述的方法，其中固定多個安裝元件(12)至該光伏模組(14)。
3.如權利要求2所述的方法，其中固定四個安裝元件(12)至該光伏模組(14)。
4.如前述任一權利要求所述的方法，其中塗覆一底漆(primer)至該安裝元件(12)。
5.如前述任一權利要求所述的方法，其中該粘合劑包含一聚娃氧基粘合劑(siliconebased adhesive)、一聚氨基甲酸酯基粘合劑(polyurethane based adhesive)、一丙烯酸粘合劑(acrylic adhesive)、一樹脂基粘合劑(resin based adhesive)、一熱溶粘合劑(hotmelt adhesive)、一『決速固化粘合劑(fast curing adhesive)、一熱溶粘合劑連同一聚矽氧基粘合劑。
6.如前述任一權利要求所述的方法，其中該安裝元件(12)系由鋁形成。
7.如前述任一權利要求所述的方法，其中該清潔劑被陷獲。
8.如前述任一權利要求所述的方法，其中該方法在介於大於等於18°C至小於等於.25°C範圍的一溫度下執行。
9.如前述任一權利要求所述的方法，其中該方法在介於大於等於40%至小於等於.60 %範圍的一相對溼度下執行。
10.一種用於固定一安裝元件(12)至一光伏模組(14)的系統，包括一第一饋送線(16)及一第二饋送線(18)，該第一饋送線(16)用於準備一安裝元件(12)，該第二饋送線(18)則用於準備一光伏模組(14)，該二饋送線(16，18)通過一搬運裝置(38)連接，該搬運裝置(38)用於運送該安裝元件(12)至該光伏模組(14)。
全文摘要
本發明系關於一種用於固定一安裝元件(12)至一光伏模組(14)的方法，該方法包括以下步驟在一第一饋送線(16)中提供至少一個安裝元件(12)，該安裝元件(12)具有至少一個接觸區域；在一第二饋送線(18)中提供一光伏模組(14)，該光伏模組(14)具有至少一個接觸區域(40)；清潔該光伏模組(14)的該接觸區域(40)與該安裝元件(12)的該接觸區域至少其中之一；塗覆一粘合劑至該光伏模組(14)的該接觸區域(40)與該安裝元件(12)的該接觸區域至少其中之一；以及通過由一搬運裝置(34)運送該安裝元件(12)至該光伏模組(14)並將該光伏模組(14)的該接觸區域(40)與該安裝元件(12)的該接觸區域接合在一起，而將該安裝元件(12)固定至該光伏模組(14)上。根據本發明的方法能節約時間及成本，並提供光伏模組的穩定且耐久的連接。
文檔編號H01L31/048GK102640299SQ201080050652
公開日2012年8月15日 申請日期2010年11月5日 優先權日2009年11月5日
發明者A·休吉利, A·蘇薩尼, J·J·迪爾曼, S·瓦赫特爾 申請人:歐瑞康太陽能(處貝區市)公司