一種便於拆解的太陽能光伏組件及其製作方法

2023-12-02 19:04:31 1

專利名稱：一種便於拆解的太陽能光伏組件及其製作方法
技術領域：
本發明涉及晶體矽太陽能光電利用技術領域，特別涉及一種便於拆解的太陽能光伏組件，還涉及上述太陽能光伏組件的製作方法。
背景技術：
太陽能光伏組件是太陽能電池在實際應用中的主要形式，它是現今光伏市場的主流產品。現有的太陽能光伏組件由單體太陽能電池組裝而成，如圖I所示，太陽能光伏組件一般從上至下依次包括玻璃板I、第一熱熔膠層2、由單體太陽能電池組成的電池串3、第二熱熔膠層4及背板5，其中，第一、第二熱熔膠層通常是現有的EVA熱熔膠、PE熱熔膠、PVB熱熔膠或者PU熱熔膠。現有太陽能光伏組件的封裝過程如下按照上述順序進行疊層，然後採用層壓工藝進行真空熱壓，使熱熔膠層變為能流動且具有粘性的液體，待冷卻後完成粘合，即將玻璃板與背板分別粘接在電池串的兩表面上從而形成一個結實板狀體，對該結 實板狀體加設邊框後，即製作完成太陽能光伏組件，太陽能光伏組件封裝結構的作用在於一方面，能夠對電池片進行有效地保護，避免電池片遭受損壞；另一方面，又可實現對電池片的充分利用，儘量使電池片的光電轉換效率不受影響。然而，現有太陽能光伏組件在真空熱壓過程中，第一、第二熱熔膠層發生不可逆性的化學反應，使得電池串與玻璃板、背板之間為化學粘接，導致電池串難以從玻璃板與背板上拆卸，因此，當太陽能光伏組件出現故障需要維修或者需要對電池片回收利用時，由於存在難以拆解的缺陷，直接導致維修與回收困難，如此，不僅浪費了能源，變相地提高了使用成本，而且也造成了環境汙染，不利於環保；另外，如果將玻璃板、背板從電池串上強行分離，則極易損壞電池片。

發明內容
本發明的第一個目的在於提供一種結構簡單、粘接強度高、拆解方便、便於維修和回收的太陽能光伏組件，在實現對太陽能電池有效保護和利用的前提下，通過在不同位置採用物理連接形成的機械作用力與熱熔膠發生化學反應產生的粘結力共同作用實現太陽能光伏組件整體粘接。本發明的第一個目的通過以下的技術措施來實現一種便於拆解的太陽能光伏組件，包括從上至下依次設置的玻璃板、第一熱熔膠層、由數個單體太陽能電池組成的電池串、第二熱熔膠層及背板，所述第一熱熔膠層粘結在所述玻璃板的下表面上，而所述第二熱熔膠層粘結在所述背板的上表面上，其特徵在於所述電池串與第一熱熔膠層、第二熱熔膠層之間分別增設有透明、絕緣且彈性的上、下隔層，所述上、下隔層上分別開有上下相對應的通孔，所述通孔與電池串中每四個相鄰單體電池片邊角所形成的空隙上下相對應；所述上、下隔層之間豎向設有為筒體的鉚合件，所述鉚合件兩端周緣具有卡合結構，在所述鉚合件內填充有熱熔膠，所述鉚合件穿過所述空隙與通孔後通過卡合結構卡合在通孔孔緣上並分別伸入第一、第二熱熔膠層中，實現上、下隔層連接和第一、第二熱熔膠層與所述鉚合件中的熱熔膠熔融粘結。本發明的上、下隔層除了具有透明、絕緣及彈性(柔軟性)的特性外，還需要具有在層壓工藝中進行真空熱壓時不會產生粘性的特點，一方面，上、下隔層可將電池片與熱熔膠隔離，方便拆解，便於對光伏組件的維修和回收，另一方面，上、下隔層之間通過鉚合件機械作用力連接，同時鉚合件內的熱熔膠與第一、第二熱熔膠層熔融實現化學粘結，從而實現光伏組件各層的整體粘接。本發明便於進行拆解，而且不會損壞電池片，維修方便、便於電池片的回收利用，節約能源，降低成本，有利於環保。作為本發明優選的實施方式，所述鉚合件中的熱熔膠及熱熔膠層採用的熱熔膠是EVA熱熔膠、PE熱熔膠、PVB熱熔膠或者I3U熱熔膠，所述上、下隔層與鉚合件均採用熟化的EVA製成。熱熔膠在常溫下為固體，加熱熔融到一定溫度變為能流動且有一定粘性的液體。其中，EVA熱熔膠一般由基本樹脂、增粘劑、粘度調節劑和抗氧劑等成分組成。 本發明所述熱熔膠的熔融溫度範圍是140-150°C。層壓工藝真空熱壓溫度一般是140-150°C，熱熔膠加熱熔融在此溫度範圍內變為能流動且有一定粘性的液體。作為本發明的一種實施方式，所述卡合結構採用卡勾，所述卡勾設置在所述鉚合件兩端外壁的圓周上且分別沿兩端面的徑向向外伸出，所述卡勾卡合在所述通孔的孔緣上。卡合結構還可以採用卡槽的形式，即卡槽沿鉚合件兩端外壁的圓周設置，通孔的孔緣卡合在所述卡槽中實現上、下隔層的連接。作為本發明的一種實施方式，所述鉚合件位於所述電池串中的部分空隙中，即所述鉚合件的數量小於所述空隙的數量。作為本發明的另一種實施方式，所述鉚合件位於所述電池串中的全部空隙中，即所述鉚合件的數量等於所述空隙的數量。這種實施方式與現有光伏組件相比，粘接強度更高，穩固性更好。為了便於拆解及在拆解時不損傷玻璃板，作為本發明的一種改進，所述玻璃板與第一熱熔膠層之間增設有透明、絕緣且彈性的墊片，所述墊片的設置位置與所述空隙上下相對應，所述鉚合件的外壁與相鄰的單體電池片之間具有環形間隙，所述墊片的外緣輪廓大於所述鉚合件端面的外沿輪廓。拆解時，使用刀具從背板插入，刀刃通過間隙直至頂觸在墊片上，沿環形間隙將背板、第二熱熔膠層及下隔層切斷，當所有鉚合部位均按照此方法操作後，電池串可完整無損地從封裝結構中取出。所述墊片採用熟化的EVA製成。本發明的第二個目的在於提供上述太陽能光伏組件的製作方法。本發明的第二個目的通過以下的技術措施來實現一種製作上述太陽能光伏組件的方法，其特徵在於包括以下步驟(I)擺放玻璃板，從下至上依次在玻璃板上鋪設第一熱熔膠層與上隔層；(2)在所述上隔層的通孔中安裝填充有熱熔膠的鉚合件，使鉚合件的卡合結構卡合在通孔的孔緣上；(3)在所述上隔層上鋪設電池串，所述電池串中的空隙與所述鉚合件相對應，鉚合件對應穿過所述空隙；(4)在所述電池串上鋪設下隔層，所述下隔層的通孔與所述鉚合件相對應，鉚合件安裝在下隔層的通孔中使卡合結構卡合在通孔的孔緣上，將上、下隔層連接；(5)從下至上依次在所述下隔層上鋪設第二熱熔膠層與背板，完成疊層工序，獲得太陽能光伏組件疊層半成品；(6)採用層壓工藝將步驟(5)得到的太陽能光伏組件半成品進行真空熱壓，待自然冷卻後獲得太陽能光伏組件熱壓半成品；(7)在太陽能光伏組件熱壓半成品的四周邊緣上加設邊框，得到太陽能光伏組件成品。作為本發明的一種改進，在所述步驟(I)中，擺放玻璃板後且在鋪設第一熱熔膠層之前，在所述玻璃板上放置透明、絕緣且彈性的墊片，所述墊片與電池串中的空隙上下相對應，所述墊片的外緣輪廓大於所述鉚合件端面的外沿輪廓。·
作為本發明的一種實施方式，在所述步驟(3)中，在所述上隔層上擺放電池片，然後將電池片連接成所述電池串；在所述步驟￠)中，真空熱壓溫度範圍是140-150°C。與現有技術相比，本發明具是有如下顯著的效果(I)本發明的上、下隔層之間通過鉚合件機械作用力連接，同時鉚合件內的熱熔膠與第一、第二熱熔膠層熔融實現化學粘結，從而實現光伏組件各層的整體粘接。本發明便於進行拆解，而且不會損壞電池片，維修方便、便於電池片的回收利用，節約能源，降低成本，有利於環保。(2)本發明增設有透明、絕緣且彈性的墊片，拆解時，刀具通過間隙直至頂觸在墊片上，便於拆解，而且拆解時不損傷玻璃板。(3)本發明結構簡單、粘接強度高，在實現對太陽能電池有效保護和利用的前提下，通過在不同位置採用物理連接形成的機械作用力與熱熔膠發生化學反應產生的粘結力共同作用實現太陽能光伏組件整體粘接。(4)本發明的鉚合件可以位於電池串中的部分空隙中，也可以位於電池串中的全部空隙中，可根據具體情況，以需要實現的粘接強度為依據，確定鉚合件的數量與具體的設置位置，當採用一定數量的鉚合件時，本發明與現有光伏組件相比，其粘接強度更高，穩固性更好。


下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。圖I是現有太陽能光伏組件的爆炸立體結構示意圖；圖2是本發明的爆炸立體結構示意圖(沒有畫出鉚合件);圖3是本發明的爆炸側視圖(畫出鉚合件)；圖4是本發明的整體結構側視圖；圖5是鉚合件的軸向剖視圖(畫出其內部填充的熱熔膠);圖6是本發明整體結構剖視圖；圖7是本發明電池串的俯視示意圖。
具體實施例方式如圖2 7所示，是本發明一種便於拆解的太陽能光伏組件，包括從上至下依次設置的玻璃板I、第一熱熔膠層2、由數個單體太陽能電池組成的電池串3、第二熱熔膠層4及背板5,第一熱熔膠層2粘結在玻璃板I的下表面上，而第二熱熔膠層4粘結在背板5的上表面上，電池串與第一熱熔膠層2、第二熱熔膠層4之間分別增設有透明、絕緣且彈性的上隔層6、下隔層7，上、下隔層6、7上分別開有上下相對應的通孔8，通孔8與電池串16中每四個相鄰單體電池片9邊角所形成的空隙10上下相對應(參見圖7);上、下隔層6、7之間豎向設有為筒體的鉚合件11，鉚合件11兩端周緣具有卡合結構，在鉚合件11內填充有熱熔膠，鉚合件11穿過空隙10與通孔8後通過卡合結構卡合在通孔8孔緣上並分別伸入第一、第二熱熔膠層中，實現上、下隔層連接和第一、第二熱熔膠層與鉚合件中的熱熔膠熔融粘結。鉚合件中的熱熔膠及熱熔膠層採用的熱熔膠是EVA熱熔膠12，EVA熱熔膠一般由基本樹脂、增粘劑、粘度調節劑和抗氧劑等成分組成。EVA熱熔膠的熔融溫度範圍是140-150°C。上、下隔層與鉚合件均採用熟化的EVA製成。卡合結構採用卡勾13，卡勾13設置在鉚合件11兩端外壁的圓周上且分別沿兩端面的徑向向外伸出，卡勾13卡合在通孔8的孔緣上。鉚合件11位於電池串中的全部空隙中，即鉚合件的數量等於空隙的數量。這種實施方式與現有光伏組件相比，粘接強度更高，穩固性更好。 在本實施例中，玻璃板、第一、第二熱熔膠層及背板的大小相同，上、下隔層的四周邊沿伸出電池串的邊沿，而第一、第二熱熔膠層的四周邊沿伸出上、下隔層的邊沿，第一、第二熱熔膠層伸出部分互相粘合。為了便於拆解及在拆解時不損傷玻璃板，玻璃板I與第一熱熔膠層2之間增設有透明、絕緣且彈性的墊片14，墊片14的設置位置與空隙10上下相對應，鉚合件11的外壁與相鄰的單體電池片9之間具有環形間隙15，墊片14的外緣輪廓大於鉚合件11端面的外沿輪廓。墊片採用熟化的EVA製成。上述太陽能光伏組件的製作方法，包括以下步驟(I)擺放玻璃板I，在玻璃板I上放置墊片14，墊片與電池串中的空隙10上下相對應，墊片14的外緣輪廓大於鉚合件11端面的外沿輪廓，從下至上依次在玻璃板I上鋪設第一熱熔膠層2與上隔層6 ；(2)在上隔層6的通孔8中安裝填充有EVA熱熔膠的鉚合件11，使鉚合件11的卡勾13卡合在通孔8的孔緣上；(3)在上隔層6上鋪設電池串16，即在上隔層6上擺放電池片9，然後將電池片9連接成電池串16，電池串中的空隙10與鉚合件11相對應，鉚合件11對應穿過空隙10 ；(4)在電池串16上鋪設下隔層7，下隔層7的通孔8與鉚合件11相對應，鉚合件11安裝在下隔層7的通孔8中使卡勾13卡合在通孔8的孔緣上，將上、下隔層6、7連接；(5)從下至上依次在下隔層7上鋪設第二熱熔膠層4與背板5，完成疊層工序，獲得太陽能光伏組件疊層半成品；(6)採用層壓工藝將步驟(5)得到的太陽能光伏組件半成品進行真空熱壓，真空熱壓溫度是140-150°C，待自然冷卻後獲得太陽能光伏組件熱壓半成品；(7)在太陽能光伏組件熱壓半成品的四周邊緣上加設邊框，得到太陽能光伏組件成品。本發明上、下隔層可將電池片與熱熔膠隔離，上、下隔層之間通過鉚合件機械作用力連接，同時鉚合件內的熱熔膠與第一、第二熱熔膠層熔融實現化學粘結，從而實現光伏組件各層的整體粘接。在拆解時，使用刀具從背板插入，刀刃通過間隙直至頂觸在墊片上，沿環形間隙將背板、第二熱熔膠層及下隔層切斷，當所有鉚合部位均按照此方法操作後，電池串可完整無損地從封裝結構中取出。因此，本發明便於進行拆解，而且不會損壞電池片，維修方便、便於電池片的回收利用，節約能源，降低成本，有利於環保。在其它的實施例中，鉚合件中的熱熔膠及熱熔膠層採用的熱熔膠可以是PE熱熔膠、PVB熱熔膠或者I3U熱熔膠，熱熔膠在常溫下為固體，加熱熔融到一定溫度變為能流動且有一定粘性的液體；卡合結構還可以採用卡槽的形式，即卡槽沿鉚合件兩端外壁的圓周設置，通孔的孔緣卡合在卡槽中實現上、下隔層的連接；鉚合件位於電池串中的部分空隙中，即所述鉚合件的數量小於空隙的數量，可根據具體情況，以需要實現的粘接強度為依據，確定鉚合件的數量與具體的設置位置，當採用一定數量的鉚合件時，本發明與現有光伏組件相比，其粘接強度更高，穩固性更好。本發明的實施方式不限於此，根據本發明的上述內容，按照本領域的普通技術知 識和慣用手段，在不脫離本發明上述基本技術思想前提下，本發明中的卡合結構還具有其它的實施方式，上、下隔層及鉚合件、墊片還可以採用具有透明、絕緣、彈性(柔軟性)及沒有粘性的其它現有材料製成。因此本發明還可以做出其它多種形式的修改、替換或變更，均落在本發明權利保護範圍之內。
權利要求
1.一種便於拆解的太陽能光伏組件，包括從上至下依次設置的玻璃板、第一熱熔膠層、由數個單體太陽能電池組成的電池串、第二熱熔膠層及背板，所述第一熱熔膠層粘結在所述玻璃板的下表面上，而所述第二熱熔膠層粘結在所述背板的上表面上，其特徵在於所述電池串與第一熱熔膠層、第二熱熔膠層之間分別增設有透明、絕緣且彈性的上、下隔層，所述上、下隔層上分別開有上下相對應的通孔，所述通孔與電池串中每四個相鄰單體電池片邊角所形成的空隙上下相對應；所述上、下隔層之間豎向設有為筒體的鉚合件，所述鉚合件兩端周緣具有卡合結構，在所述鉚合件內填充有熱熔膠，所述鉚合件穿過所述空隙與通孔後通過卡合結構卡合在通孔孔緣上並分別伸入第一、第二熱熔膠層中，實現上、下隔層連接和第一、第二熱熔膠層與所述鉚合件中的熱熔膠熔融粘結。
2.根據權利要求I所述的便於拆解的太陽能光伏組件，其特徵在於所述鉚合件中的熱熔膠及第一、第二熱熔膠層採用的熱熔膠是EVA熱熔膠、PE熱熔膠、PVB熱熔膠或者I3U熱熔膠，所述上、下隔層與鉚合件均採用熟化的EVA製成。
3.根據權利要求2所述的便於拆解的太陽能光伏組件，其特徵在於所述熱熔膠的熔融溫度範圍是140-150°C。
4.根據權利要求3所述的便於拆解的太陽能光伏組件，其特徵在於所述卡合結構採用卡勾，所述卡勾設置在所述鉚合件兩端外壁的圓周上且分別沿兩端面的徑向向外伸出，所述卡勾卡合在所述通孔的孔緣上。
5.根據權利要求4所述的便於拆解的太陽能光伏組件，其特徵在於所述鉚合件位於所述電池串中的部分空隙中，即所述鉚合件的數量小於所述空隙的數量。
6.根據權利要求4所述的便於拆解的太陽能光伏組件，其特徵在於所述鉚合件位於所述電池串中的全部空隙中，即所述鉚合件的數量等於所述空隙的數量。
7.根據權利要求5或者6所述的便於拆解的太陽能光伏組件，其特徵在於所述玻璃板與第一熱熔膠層之間增設有透明、絕緣且彈性的墊片，所述墊片的設置位置與所述空隙上下相對應，所述鉚合件的外壁與相鄰的單體電池片之間具有環形間隙，所述墊片的外緣輪廓大於所述鉚合件端面的外沿輪廓。
8.一種製作權利要求I所述的太陽能光伏組件的方法，其特徵在於包括以下步驟 (1)擺放玻璃板，從下至上依次在玻璃板上鋪設第一熱熔膠層與上隔層； (2)在所述上隔層的通孔中安裝填充有熱熔膠的鉚合件，使鉚合件的卡合結構卡合在通孔的孔緣上； (3)在所述上隔層上鋪設電池串，所述電池串中的空隙與所述鉚合件相對應，鉚合件對應穿過所述空隙； (4)在所述電池串上鋪設下隔層，所述下隔層的通孔與所述鉚合件相對應，鉚合件安裝在下隔層的通孔中使卡合結構卡合在通孔的孔緣上，將上、下隔層連接； (5)從下至上依次在所述下隔層上鋪設第二熱熔膠層與背板，完成疊層工序，獲得太陽能光伏組件疊層半成品； (6)採用層壓工藝將步驟(5)得到的太陽能光伏組件半成品進行真空熱壓，待冷卻後獲得太陽能光伏組件熱壓半成品； (7)在太陽能光伏組件熱壓半成品的四周邊緣上加設邊框，得到太陽能電池組件成品。
9.根據權利要求8所述太陽能光伏組件的方法，其特徵在於在所述步驟(I)中，擺放玻璃板後且在鋪設第一熱熔膠層之前，在所述玻璃板上放置透明、絕緣且彈性的墊片，所述墊片與電池串中的空隙上下相對應，所述墊片的外緣輪廓大於所述鉚合件端面的外沿輪廓。
10.根據權利要求8或9所述太陽能光伏組件的方法，其特徵在於在所述步驟(3)中，在所述上隔層上擺放電池片，然後將電池片連接成所述電池串；在所述步驟出)中，所述真空熱壓的溫度範圍是140-150°C。
全文摘要
本發明公開了一種便於拆解的太陽能光伏組件，電池串與第一熱熔膠層、第二熱熔膠層之間分別增設有透明、絕緣且彈性的上、下隔層，上、下隔層上分別開有上下相對應的通孔，通孔與電池串中每四個相鄰單體電池片邊角所形成的空隙上下相對應；上、下隔層之間豎向設有為筒體的鉚合件，鉚合件兩端周緣具有卡合結構，鉚合件內填充熱熔膠，鉚合件穿過空隙與通孔後通過卡合結構卡合在通孔孔緣上並分別伸入第一、第二熱熔膠層中，實現上、下隔層連接和第一、第二熱熔膠層與鉚合件中熱熔膠熔融粘結。還公開了上述組件的製作方法。上、下隔層通過鉚合件機械作用力連接，鉚合件內熱熔膠與第一、第二熱熔膠層粘結實現組件各層整體粘接，便於拆解、不損壞電池片。
文檔編號H01L31/048GK102903777SQ201210336638
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者柳國偉, 寇翠青 申請人:上海晶澳太陽能科技有限公司