一種太陽電池組件及其製備方法
2023-10-29 11:10:27
專利名稱：一種太陽電池組件及其製備方法
技術領域：
本發明涉及太陽電池領域，尤其涉及一種太陽電池組件及其製備方法。
背景技術：
由於全球能源危機與環境問題的日益嚴峻，人們對新能源以及無汙染可再生能源的需求越來越迫切，太陽電池是新能源和可再生能源中很有發展前途的技術。近年來，太陽電池作為一種可再生清潔能源，得到世界各國的高度重視，科學研究及產業發展都十分迅速。晶體矽太陽電池以其較高的光電轉換效率、豐富的原材料、工業生產穩定性等優點佔據行業的主導地位，光伏市場份額超過90%。
太陽能光伏發電的最基本元件是太陽能電池單元片，有單晶矽、多晶矽和薄膜電池等。一個或幾個太陽電池單元片經封裝組成太陽電池組件。
現行太陽電池工廠生產的晶體矽太陽電池組件封裝結構為由光伏玻璃、EVA (乙烯-醋酸乙烯共聚物)膠膜、串並聯連接的太陽電池組、EVA膠膜以及耐候性複合氟塑料膜 (TPT)背板依次疊合真空加熱層壓而成，TPT背板包括依次層疊的含氟聚合物層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層以及含氟聚合物層。但是上述的太陽電池組件因表層材料是光伏玻璃，存在易碎、自重大等無法克服的缺陷，無法滿足日常生活中所需輕便、可摺疊、易攜帶等要求， 使得這種結構組件的應用受到了一定的限制。由此開發新型輕質可摺疊太陽電池組件技術具有重要的應用價值。
申請公布號為CN102044584A的中國發明專利申請公開了一種太陽能電池組件， 由表層、上乙烯-醋酸乙烯共聚物層、第一透光層、中乙烯-醋酸乙烯共聚物層、太陽能電池層、下乙烯-醋酸乙烯共聚物層、第二透光層和可拆卸背板層從上到下依次層疊排布、封裝構成，所述表層、第一透光層和第二透光層均為鋼化玻璃層，可拆卸背板層不透光。雖然該技術方案通過設置多層鋼化玻璃層來提高透光率和強度，但是其重量仍較重，不易摺疊和攜帶。
申請公布號為CN102694043A的中國發明專利申請公開了一種太陽電池板(即太陽電池組件)，包括依次層疊的聚全氟乙丙烯膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物層、太陽電池片、乙烯-醋酸乙烯共聚物層和玻璃鋼加強面板，並且其四周邊緣均採用密封膠條密封。該技術方案採用聚全氟乙丙烯膜、玻璃鋼加強面板替代了現有技術中的鋼化玻璃、聚氟乙烯複合膜，太陽能電池板採用密封膠條密封，無需使用鋁合金邊框，從而大大降低了太陽能電池板的重量，方便搬運和安裝，但是聚全氟乙丙烯膜的耐高溫性不佳，容易發生老化以及一定程度上的熔化，從而降低了太陽能電池板的使用壽命。發明內容
基於已有的市場化晶體矽太陽電池組件的缺點和不足，本發明的目的是提供了一種輕便、高輸出、低成本、可用於日常生活中的太陽電池組件。
本發明的技術方案如下
一種太陽電池組件，包括依次層疊的表層、第一粘結層、太陽能電池層、第二粘結層、背板層、第三層粘結層以及基層，所述的表層為乙 烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)層，所述的基層為輕質支撐材料。
採用乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)層和輕質支撐材料可減輕太陽電池組件的重量，方便搬運和安裝，並且乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)層透光率和耐溫性均較好，有利於提高本發明太陽電池組件的發電效率和使用壽命。
乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)層可採用市售的ETFE薄膜。作為優選，所述的乙烯-四氟乙烯共聚物層的厚度為ο. 0Γ1毫米，大小以完全覆蓋太陽電池組件為準。
所述的第一粘結層、第二粘結層以及第三層粘結層均可採用現有技術，作為優選， 所述的第一粘結層、第二粘結層以及第三層粘結層均為乙烯-醋酸乙烯共聚物層，具有良好的性能，有利於本發明太陽電池組件形成良好的封裝結構。
所述的太陽能電池層包括至少一個太陽電池片，太陽電池片可採用現有技術，可採用單晶矽太陽電池片、多晶矽太陽電池片等，所述的太陽電池片採用單晶矽太陽電池片或者多晶矽太陽電池片。作為優選，所述的太陽能電池層包括兩個以上的太陽電池片，多個太陽電池片之間串並聯形成電池陣列。進一步優選，所述的太陽電池片之間設有fioo毫米摺疊空隙，各個太陽電池片的連接所使用的焊帶、匯流條和導線等均採用柔性可摺疊材料。晶體矽太陽電池以其較高的光電轉換效率、豐富的原材料、工業生產穩定性等優點佔據行業的主導地位，選用單晶矽太陽電池片或多晶矽太陽電池片有利於市場化推廣應用。
進一步優選，所述的太陽能電池層中的每個太陽電池片對應有設置在第一粘結層中的第一粘結片、第二粘結層中的第二粘結片、背板層中的背板、第三層粘結層中的第三粘結片以及基層中的基片，第一粘結片、太陽電池片、第二粘結片、背板、第三粘結片以及基片依次層疊，從而實現對每個太陽電池片進行封裝。
更進一步優選，所述第一粘結片、第二粘結片、背板、第三粘結片以及基片的尺寸大小一致，大於太陽電池片，其中長比太陽電池片的長大fioo毫米，寬比太陽電池片的寬大Γιοο毫米，便於對每個太陽電池片進行封裝。進一步優選，所述第一粘結片、第二粘結片、背板、第三粘結片以及基片的尺寸大小一致，長比太陽電池片的長大3 10毫米，寬比太陽電池片的寬大:Tio毫米，
第一粘結片、太陽電池片、第二粘結片、背板、第三粘結片以及基片的厚度可採用太陽電池領域的常用厚度。
所述的背板層的背板可採用現有技術，如採用TPT背板，作為優選，所述的背板層中的背板包括依次層疊的聚氟乙烯層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層以及聚氟乙烯層。所述的背板的厚度為0.0Γ1毫米，大小與基層中的基片大小一致。
所述的基層為輕質支撐材料，作為優選，所述的基層採用碳纖維板、有機玻璃、玻璃鋼、發泡聚丙烯(EPP)等中的一種，所述的基層的厚度為廣100毫米，基層中基片的長比太陽電池片的長大廣100毫米，基層中基片的寬比太陽電池片的寬大f 100毫米。進一步優選，考慮到基層所需的強支撐性及高溫穩定性，所述的基層中的基片採用碳纖維板。
本發明還提供了一種太陽電池組件的製備方法，採用現有的太陽電池組件層壓機即可實施，方法簡單，易於實現工業化大規模生產。
一種太陽電池組件的製備方法，包括以下步驟
將表層、第一粘結層、太陽能電池層、第二粘結層、背板層、第三層粘結層以及基層依次層疊，在50°C 20(TC真空加熱層壓5 150分鐘後，得到太陽電池組件。
真空加熱層壓可採用太陽電池企業生產通用的太陽電池組件層壓機。
與現有技術相比，本發明的優點在於
本發明太陽電池組件採用ETFE薄膜及輕質支撐材料代替了光伏玻璃，降低了整體組件的重量，並有效改進了太陽電池組件表面散熱性，在優選的技術方案中，太陽電池片之間設有摺疊空隙，不但減少了包裝運輸成本，而且有望在日常生活中得到廣泛應用；同時使太陽電池組件具備可摺疊特性，方便搬運和安裝。
採用ETFE薄膜的熔化溫度為260°C 270°C，熱分解發生溫度為350°C 360°C，在通常情況下，ETFE薄膜不會發生老化及熔化；ETFE薄膜的可見光透過率達95%，紫外線的透過率也達80%，可提高太陽電池組件的輸出功率；ETFE薄膜的破斷伸長率達300%以上，有效保證太陽電池組件的重複摺疊性能，表層的ETFE薄膜具有高透光率、良好耐久性、優異的自潔淨性能，有利於提高太陽電池組件的輸出功率和減少日常維護管理成本。
本發明太陽電池組件的製備方法，採用太陽電池企業生產通用的太陽電池組件層壓機，無需引入新的設備，方法簡單，降低了生產成本，適合工業化大規模生產。
圖1為本發明太陽電池組件的拆分結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖，以具體實施例來詳細說明本發明的技術方案，但本發明不局限於實施例，可以根據實際情況進行調整。
如I所示，本發明太陽電池組件，包括依次層疊的表層1、第一粘結層2、太陽能電池層3、第二粘結層4、背板層5、第三層粘結層6以及基層7，表層I為乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE )層，基層7為輕質支撐材料。
第一粘結層2、第二粘結層4以及第三層粘結層6均為乙烯-醋酸乙烯共聚物層。
太陽能電池層3包括至少一個太陽電池片，太陽電池片可採用單晶矽太陽電池片、多晶娃太陽電池片等。
背板層5採用TPT背板，背板層5中的背板包括依次層疊的聚氟乙烯層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層以及聚氟乙烯層，背板層5中的背板的厚度為O. 0Γ1毫米，大小與基層7 中的基片大小一致。
基層7採用輕質支撐材料，基層7中的基片採用碳纖維板、有機玻璃、玻璃鋼、發泡聚丙烯(EPP)等中的一種，基層7中的基片的厚度為f 100毫米，基層7中的基片的長比太陽電池片的長大廣100毫米，基層7中的基片的寬比太陽電池片的寬大f 100毫米。
實施例1
如I所示，本發明太陽電池組件，包括依次層疊的表層1、第一粘結層2、太陽能電池層3、第二粘結層4、背板層5、第三層粘結層6以及基層7，表層I為乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE )層，基層7為輕質支撐材料。
依次疊置7層結構，包括35 0毫米X 190毫米ETFE薄膜(厚度為O.1毫米，日本旭硝子、Aflon)、第一層EVA膠膜(厚度為5mm，深圳斯威克)、太陽電池片、第二層EVA膠膜(厚度為5mm，深圳斯威克)、TPT背板(厚度為O. 28毫米，韓國LG公司生產TPT背板)、第三層EVA膠膜(厚度為5_，深圳斯威克)以及碳纖維板(厚度為2毫米，東莞新飛玻纖)。其中，第一層EVA膠膜、第二層EVA膠膜、TPT背板、第三層EVA膠膜以及碳纖維板的大小均為130 毫米X 130毫米，均為兩片，即與兩片125毫米X 125毫米單晶矽電池片配套形成兩組封裝結構，並且兩組封裝結構通過匯流條和ETFE薄膜連接在一起，形成可對摺疊的太陽電池組件。TPT背板，包括依次層疊的聚氟乙烯層、聚對苯二甲酸乙二醇酯層以及聚氟乙烯層。太陽電池片選用兩片125毫米X 125毫米單晶矽電池片(浙大桑尼能源科技有限公司生產)串聯，用匯流條連接2條柵線後接出正負極，兩太陽電池片之間的摺疊空隙為25毫米，以便摺疊攜帶。以上材料按順序疊合，採用太陽電池企業生產通用的太陽電池組件層壓機抽真空 6分鐘，138°C加熱層壓18分鐘而成，得到新型輕便、可摺疊式的太陽電池組件。
實施例1所製備的太陽電池組件與商用組件(浙大桑尼能源科技有限公司生產)在 AMl. 5光照條件下的電學性能參數對比如表I所示。從表I中可知在相同測試條件下實施例I所製備的太陽電池組件的轉換效率為17. 49%比實際的商用組件轉換效率17. 24%提高了1. 45%[1. 45%為提高的百分比幅度，即(17. 49%-17. 24%) /17. 24%=1. 45%]。由於採用 ETFE薄膜替代光伏玻璃，幾乎所有電學參數都增加了，特別是短路電流從5. 619A增加到了5.697A。主要原因是具備95%高透過特性的ETFE薄膜能增加可見光透過率，從而使得更多的光子被太陽電池片吸收產生更多的少數載流子，進而使得短路電流大幅增加，表現出本發明太陽電池組件高輸出特性。此外，採用ETFE薄膜的熔化溫度為260°C 270°C，熱分解發生溫度為350°C ^360°C，在通常情況下，ETFE薄膜不會發生老化及熔化；ETFE薄膜的破斷伸長率達300%以上，有效保證太陽電池組件的重複摺疊性能，表層的ETFE薄膜具有高透光率、良好耐久性、優異的自潔淨性能，有利於提高太陽電池組件的輸出功率和減少日常維護管理成本。
表I
權利要求
1.一種太陽電池組件，其特徵在於，包括依次層疊的表層、第一粘結層、太陽能電池層、第二粘結層、背板層、第三層粘結層以及基層，所述的表層為こ烯-四氟こ烯共聚物層，所述的基層為輕質支撐材料。
2.根據權利要求1所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述的こ烯-四氟こ烯共聚物層的厚度為0. Ofl毫米。
3.根據權利要求1所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述的第一粘結層、第二粘結層以及第三層粘結層均為こ烯-醋酸こ烯共聚物層。
4.根據權利要求1所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述的太陽能電池層包括至少一個太陽電池片，所述的太陽電池片採用單晶矽太陽電池片或者多晶矽太陽電池片。
5.根據權利要求4所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述的太陽能電池層包括兩個以上的太陽電池片，多個太陽電池片之間串並聯形成電池陣列。
6.根據權利要求5所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述的太陽電池片之間設有rioo毫米摺疊空隙。
7.根據權利要求5所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述的太陽能電池層中的每個太陽電池片對應有設置在第一粘結層中的第一粘結片、第二粘結層中的第二粘結片、背板層中的背板、第三層粘結層中的第三粘結片以及基層中的基片，第一粘結片、太陽電池片、第二粘結片、背板、第三粘結片以及基片依次層疊。
8.根據權利要求7所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述第一粘結片、第二粘結片、背板、第三粘結片以及基片的尺寸大小一致，大於太陽電池片，其中長比太陽電池片的長大rioo毫米，寬比太陽電池片的寬大廣loo毫米。
9.根據權利要求1所述的太陽電池組件，其特徵在於，所述的基層採用碳纖維板、有機玻璃、玻璃鋼、發泡聚丙烯中的ー種。
10.根據權利要求1、任一項所述的太陽電池組件的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟 將表層、第一粘結層、太陽能電池層、第二粘結層、背板層、第三層粘結層以及基層依次層疊，在50°C 200で真空加熱層壓5 150分鐘後，得到太陽電池組件。
全文摘要
本發明公開了一種太陽電池組件，包括依次層疊的表層、第一粘結層、太陽能電池層、第二粘結層、背板層、第三層粘結層以及基層，所述的表層為乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)層，採用ETFE薄膜，基層為輕質支撐材料。本發明用ETFE薄膜及輕質支撐材料取代了光伏玻璃，降低了整體組件的重量，有效改進了太陽電池組件表面散熱性，同時，在優選方案中，使太陽電池組件具備可摺疊特性，不但減少了包裝運輸成本，而且有望在日常生活中得到廣泛應用。本發明還公開了一種太陽電池組件的製備方法，製備太陽電池組件使用的設備均為太陽電池企業生產所用通用設備，方法簡單，易於實現工業化大規模生產。
文檔編號H01L31/18GK103035768SQ20121058595
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者汪雷, 徐晨, 李東升, 楊德仁, 王誼, 羅滌域, 王玉芝, 陳恆峰 申請人:浙江大學, 鎮江大成新能源有限公司