專利名稱：一種晶硅電池的半柔性光伏組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及晶硅光伏產(chǎn)品領(lǐng)域，具體地說是涉及一種以晶體硅，包括單晶硅和多晶硅的電池片封裝成半柔性可折疊的光伏組件。
背景技術(shù)：
太陽能電池廣泛應(yīng)用于通信衛(wèi)星供電、離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等領(lǐng)域，主要包括晶體硅電池、薄膜電池和其他新型電池。用于太陽能發(fā)電的晶體硅電池組件是把晶體硅太陽能電池按照一定的形式排列起來并進(jìn)行電的連接，然后利用玻璃、密封劑、背板等封裝材料層壓在一起而成的一種光伏發(fā)電產(chǎn)品。這種組件產(chǎn)品質(zhì)量比較重，面積大，不便于攜帶。在某些使用便攜電子設(shè)備(如野外勘探設(shè)備、野外通訊設(shè)備、野外偵查設(shè)備、野外娛樂設(shè)備等)的情況下，需要一種便攜式的光伏電源隨時(shí)隨地為其供電，這種光伏產(chǎn)品應(yīng)該質(zhì)量輕、體積小、攜帶方便。然而，眾所周知，晶硅電池片彎曲率很小且易碎，不能做成柔性產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上的光伏便攜組件產(chǎn)品主要利用沉積在柔性襯底上的非晶硅及CIGS薄膜電池封裝而成。由于電池本身就是柔性的，所以封裝技術(shù)難度不大，容易實(shí)現(xiàn)。這些適用于柔性薄膜電池的設(shè)計(jì)和封裝方法不適用于剛性不可彎曲的晶硅電池片。有人利用“布基封裝”的方式，把預(yù)先制成的小單元模塊用粘結(jié)膠粘結(jié)布上，形成可以折疊的晶硅電池板柔性組件。但是這種工藝方法制成的組件密封效果不好，產(chǎn)品在受到濕氣或者高壓侵蝕時(shí)，粘結(jié)膠容易開裂使組件脫層，從而易發(fā)生危險(xiǎn)和失效，大大影響產(chǎn)品的可靠性和壽命，外觀不平整美觀。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種利用不可折疊的剛性晶硅電池片制成可折疊的半柔性可折疊晶硅光伏組件。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種晶硅電池的半柔性光伏組件，所述的半柔性光伏組件為層狀結(jié)構(gòu)，包括自下而上的布、利用柔軟導(dǎo)電材料連通的多塊單元模塊和在與單元模塊對(duì)應(yīng)處開設(shè)有透光窗口的窗口布，在所述的布與單元模塊間和單元模塊與窗口布間分別設(shè)置有將相鄰兩層固定連接的封裝材料，所述的單元模塊為層狀結(jié)構(gòu)，包括剛性背板，利用封裝材料固定在剛性背板上的光電發(fā)電單元，利用封裝材料固定連接在光電發(fā)電單元之上的透明前板材料，所述的光電發(fā)電單元為單個(gè)電池片或者按照設(shè)定的電路設(shè)計(jì)連接在一起的多個(gè)電池片。其中布的窗口裁切方式即決定了折疊方式，一般為方形單兀模塊和方形窗口，在存儲(chǔ)時(shí)可直接折疊，當(dāng)然可以設(shè)計(jì)復(fù)雜的折疊方式，只需將窗口位置和形狀以及單元模塊的形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)即可，即本實(shí)用新型中窗口部的窗口位置、形狀大小可按折疊和使用需求任意設(shè)計(jì)。[0010]優(yōu)選地，所述的窗口尺寸比單元模塊的尺寸要小但比單元模塊上的光電發(fā)電單元部分的尺寸略大以免遮擋電池片，所述的窗口和單元模塊的形狀相匹配即可，可以為任意設(shè)計(jì)形狀。優(yōu)選地，所述的單元模塊包括多塊間隔設(shè)置的剛性背板，設(shè)置在多塊剛性模板之上并可全覆蓋的封裝材料，設(shè)置在封裝材料之上并與每塊剛性背板對(duì)應(yīng)且之間設(shè)置有預(yù)定電連接的光電發(fā)電單元，以及設(shè)置在光電發(fā)電單元之上由封裝材料將其與之固定連接的透明前板材料。在具體制備時(shí)，首先將剛性背板按預(yù)定間隔和規(guī)律排布，然后在其上鋪設(shè)可覆蓋所有剛性背板的封裝材料，在封裝材料之上與每塊剛性背板對(duì)應(yīng)地放置光電發(fā)電單元，將光電發(fā)電單元進(jìn)行預(yù)定電連接后，在其上依次鋪設(shè)封裝材料和透明的前板材料，之后利用層壓工藝把層疊件層壓形成單元模塊。把單元模塊進(jìn)行子單元化，這多個(gè)子單元之間利用柔軟透明的封裝材料和前板材料連接，并用柔軟的導(dǎo)電材料按預(yù)定電路進(jìn)行電連接，這個(gè)改進(jìn)能夠使單元模塊本身具有一定的柔性，從而提高整個(gè)單元模塊的機(jī)械柔韌性。優(yōu)選地，所述的前板材料為柔性透明薄膜材料，其包括透明PET、FEP、ETFE等任何 柔性透明薄膜材料。優(yōu)選地，所述的封裝材料為EVA、有機(jī)硅膠(Silicone)或PVB，根據(jù)晶硅電池片的特性和加工方法可選擇的不同的封裝材料。優(yōu)選地，所述的剛性背板為環(huán)氧板、玻璃或具有預(yù)定電路圖形的敷銅PCB板，背板采用采用剛性材料，其主要目的是保護(hù)光電發(fā)電單元，防止其折疊或使用時(shí)引起其破損。優(yōu)選地，所述的電池片可以是5寸單晶硅電池片，6寸單晶硅電池片，6寸多晶硅電池片，也可以是它們按照任何形式分割切片而成；電池片可以是正負(fù)電極分別在電池片兩面的普通電池片，也可以是正負(fù)電極均在背面的高效背接觸電池片，單元模塊間、單元模塊的子模塊間及各單元模塊上的電池之間可以是串聯(lián)、并聯(lián)連接或串并混連，每個(gè)單元模塊的電池片的數(shù)量、間距以及單元模塊的形狀可按設(shè)計(jì)需求任意設(shè)置。優(yōu)選地，所述的布為帶有防水涂層的部、不帶防水涂層布、迷彩布或花布。要利用晶硅電池做成便攜電源，唯一的方法就是把產(chǎn)品設(shè)計(jì)成可折疊的產(chǎn)品，這樣，折疊起來之后，產(chǎn)品的體積變小，而且由于晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率較高，所以制成的產(chǎn)品重量也較輕(即單位功率的重量較輕)。本實(shí)用新型將一定數(shù)量的晶硅電池片作為單元，封裝成硬襯的小單元模塊，再將這些單元模塊用柔軟的布、封裝材料、和柔軟的導(dǎo)線封裝成一體，柔軟的封裝材料可以折疊，硬性襯底也可以保護(hù)電池片。利用這種技術(shù)制成的產(chǎn)品的特點(diǎn)是可折疊、半柔性(晶硅電池片易碎，電池片所在的部分不可做成柔性)、質(zhì)量輕、體積小和攜帶方便。本實(shí)用新型利用剛性的晶硅電池片，通過先把電池片封裝成為剛性的單元模塊，利用單元模塊和柔性封裝材料，通過設(shè)置合理布局和間隔制備成半柔性可折疊組件，其中包括采用低溫層壓工藝封裝的產(chǎn)品比普通的利用粘結(jié)膠把單元模塊粘接在布上的方法制備的產(chǎn)品具備可靠性高、密封性好、外觀美觀的特點(diǎn)，使產(chǎn)品的性能、可靠性與壽命等得到大幅提高；本實(shí)用新型的半柔性可折疊光伏組件產(chǎn)品，填補(bǔ)了晶硅光伏產(chǎn)品領(lǐng)域的技術(shù)與產(chǎn)品的空白。這種產(chǎn)品可以具有不同的功率、不同的尺寸和外觀。

[0020]圖I所示為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的單元模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2所示為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的單元模塊結(jié)構(gòu)截面示意圖；圖3所示為本實(shí)用新型第一實(shí)施例的半柔性光伏組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖4所示為本實(shí)用新型第二實(shí)施例的單元模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明第一實(shí)施例
圖1-3所示為本實(shí)用新型一種55W的晶硅電池的半柔性光伏組件，其為層狀結(jié)構(gòu)，包括自下而上的設(shè)置的布6，EVA5，單元模塊3和EVA2以及開設(shè)有窗口的布I，其中，所述的EVA5將布6和單元模塊3固定連接，所述的EVA2將單元模塊和帶有窗口的布I固定連接。所述的窗口布I在與單元模塊對(duì)應(yīng)處開設(shè)有通孔以便光通過使單元模塊受光發(fā)電。所述的單元模塊間由鍍錫的編織銅線4進(jìn)行電連接。所述的單元模塊包括環(huán)氧板(PCB板)33、EVA32、光電發(fā)光組件30、EVA32和前板材料ETFE31，所述的EVA32將環(huán)氧板(PCB板)33和光電發(fā)光組件固定連接，所述的EVA32將光電發(fā)光組件30和前板材料ETFE31固定連接，即將光電發(fā)光組件封裝。下面將通過對(duì)具體的加工方法進(jìn)一步闡釋本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)I、單元模塊層壓選用2. 78W的5寸單晶硅電池片，利用激光劃片將每塊電池片平均分為兩塊經(jīng)過顏色分選和檢驗(yàn)，挑選出合格的電池片，利用鍍錫銅帶串聯(lián)連接起來構(gòu)成光電發(fā)電單元30，然后如圖I和圖2所示，按照順序從下到上鋪設(shè)環(huán)氧板(PCB板)33、EVA32、受光面朝上的光電發(fā)電單元30、EVA32、作為前板材料的ETFE31，然后在層壓溫度142攝氏度下將其層壓成制成的單元模塊3，尺寸為273mmX 283mm。2、EL測(cè)試檢查單元模塊是否有裂片、隱裂、黑斑、錯(cuò)位、層錯(cuò)等缺陷。3、組件鋪設(shè)準(zhǔn)備裁剪兩塊1790mmX360mm的迷彩布。在其中一塊布上按照?qǐng)D3所示設(shè)計(jì)裁剪出5個(gè)窗口，窗口尺寸為263mmX258mm。將窗口布I和EVA2在層壓溫度90攝氏度下低溫層壓在一起，切去窗口部分的EVA2，再將單元模塊3放在窗口位置，再次低溫層壓在一起，然后將單元模塊用柔軟的鍍錫的編織銅線串聯(lián)起來，測(cè)試連接線是否連接好。4、組件鋪設(shè)從下到上的順序是花型面朝下的布6、EVA5、步驟3中的粘有單元模塊的復(fù)合件。5、組件層壓穿出引出線，最終層壓。6、組件切邊用美工刀，按照要求的尺寸切去邊緣。7、EL測(cè)試檢查層壓好的組件電池片是否有裂片、隱裂等缺陷。8、功率測(cè)試測(cè)試組件前先用標(biāo)片標(biāo)定，達(dá)到標(biāo)片的校準(zhǔn)值后，繼續(xù)測(cè)量5次看儀器的穩(wěn)定性，5次測(cè)量值之差< 0. 2W。組件同樣測(cè)試5次，取平均值，5次測(cè)量值之差(0. 219、安裝接線盒在組件接線盒位置打孔，焊接穩(wěn)壓模塊，安裝上接線盒，清潔組件，制備完成。第二實(shí)施例本實(shí)施例同為一種55w的晶硅電池的半柔性光伏組件，其為層狀結(jié)構(gòu)，包括自下而上的設(shè)置的布，EVA，單元模塊和EVA以及開設(shè)有窗口的布，其中，所述的EVA將布和單元模塊固定連接，所述的EVA將單元模塊和帶有窗口的布固定連接。所述的設(shè)有窗口的布在與單元模塊對(duì)應(yīng)處開設(shè)有通孔以便光通過使單元模塊受光發(fā)電。所述的單元模塊間由鍍錫的編織銅線進(jìn)行電連接。所述的單元模塊包括四塊間隔地整齊排列的環(huán)氧板300、EVA、光電發(fā)光組件、EVA和前板材料ETFE，所述的EVA將四塊環(huán)氧板(PCB板)全部覆蓋并將其和光電發(fā)光組件固定連接，所述的EVA將對(duì)應(yīng)放置的四塊光電發(fā)光組件全部覆蓋并和前板材料ETFE31固定連接，即將光電發(fā)光組件封裝。所述的分別設(shè)置在環(huán)氧板上的四塊光電發(fā)光組件間由鍍錫的編織銅線進(jìn)行電連接。下面將通過對(duì)具體的加工方法進(jìn)一步闡釋本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)I、單元模塊層壓選用2. 78W的5寸單晶硅電池片，利用激光劃片將每塊電池片平 均分為兩塊經(jīng)過顏色分選和檢驗(yàn)，挑選出合格的電池片，利用鍍錫銅帶串聯(lián)連接起來構(gòu)成 光電發(fā)電單元，如圖4所示，按照順序從下到上鋪設(shè)四塊間隔地整齊排列的環(huán)氧板300、可覆蓋四塊環(huán)氧板的有機(jī)硅膠片狀薄膜以及分別與所述的四塊環(huán)氧板300上下對(duì)應(yīng)且受光面朝上的四塊光電發(fā)電單元330，然后將所述四塊電光發(fā)電單元330串聯(lián)連接，并在其上繼續(xù)鋪設(shè)有機(jī)硅膠膠片狀薄膜和作為前板材料的PET，然后在層壓溫度155攝氏度下將其層壓成制成的單元模塊，尺寸為283mmX293mm。2、EL測(cè)試檢查單元模塊是否有裂片、隱裂、黑斑、錯(cuò)位、層錯(cuò)等缺陷。3、組件鋪設(shè)準(zhǔn)備裁剪兩塊1790mmX360mm的花布。在其中一塊布上按照設(shè)計(jì)裁剪出5個(gè)窗口，窗口尺寸為273_X268mm。將窗口布和有機(jī)硅膠依次疊放并切去窗口部分的有機(jī)硅膠，再將單元模塊受光面朝下放在窗口位置，然后將單元模塊用柔軟的鍍錫的編織銅線串聯(lián)起來，測(cè)試連接線是否連接好。4、組件鋪設(shè)連接完畢后在單元模塊之上依次鋪設(shè)有機(jī)硅膠和花型面朝上的布。5、組件層壓穿出引出線，最終層壓。6、組件切邊用美工刀，按照要求的尺寸切去邊緣。7、EL測(cè)試檢查層壓好的組件電池片是否有裂片、隱裂等缺陷。8、功率測(cè)試測(cè)試組件前先用標(biāo)片標(biāo)定，達(dá)到標(biāo)片的校準(zhǔn)值后，繼續(xù)測(cè)量5次看儀器的穩(wěn)定性，5次測(cè)量值之差< 0. 2W。組件同樣測(cè)試5次，取平均值，5次測(cè)量值之差(0. 219、安裝接線盒在組件接線盒位置打孔，焊接穩(wěn)壓模塊，安裝上接線盒，清潔組件，制備完成。用本實(shí)用新型的光伏組件，經(jīng)過400h的高溫高濕實(shí)驗(yàn)，功率衰退僅為I. 3%，組件沒有脫色變黃，沒有分層；經(jīng)過168h的紫外老化試驗(yàn)，功率衰退2. 83%，組件沒有脫色變黃現(xiàn)象；干絕緣測(cè)試1.實(shí)驗(yàn)證明，利用其制作的組件符合使用標(biāo)準(zhǔn)。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，如迷彩布窗口的形狀改進(jìn)，或者剛性襯底材料的改進(jìn)，換成質(zhì)量輕的剛性襯底，使組件更便攜，或者改進(jìn)前板材料，使組件單位面積功率提高，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的半柔性光伏組件為層狀結(jié)構(gòu)，包括自下而上的布、利用柔軟導(dǎo)電材料連通的多塊單元模塊和在與單元模塊對(duì)應(yīng)處開設(shè)有透光窗口的窗口布，在所述的布與單兀模塊間和單兀模塊與窗口布間分別設(shè)置有將相鄰兩層固定連接的封裝材料，所述的單元模塊為層狀結(jié)構(gòu)，包括剛性背板，利用封裝材料固定在剛性背板上的光電發(fā)電單元，利用封裝材料固定連接在光電發(fā)電單元之上的透明前板材料，所述的光電發(fā)電單元為單個(gè)電池片或者按照設(shè)定的電路設(shè)計(jì)連接在一起的多個(gè)電池片。
2.如權(quán)利要求I所述晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的窗口尺寸比單元模塊的尺寸要小但比單元模塊上的光電發(fā)電單元部分的尺寸略大以免遮擋電池片。
3.如權(quán)利要求I所述晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的單元模塊包括多塊間隔設(shè)置的剛性背板，設(shè)置在多塊剛性背板之上并可全覆蓋的封裝材料，設(shè)置在封裝材料之上并與每塊剛性背板對(duì)應(yīng)且之間設(shè)置有預(yù)定電連接的光電發(fā)電單元，以及設(shè)置在光電發(fā)電單元之上由封裝材料將其與之固定連接的透明前板材料。
4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的封裝材料為熱熔性材料，為EVA、有機(jī)硅膠或PVB。
5.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的剛性背板為環(huán)氧板、玻璃或具有預(yù)定電路圖形的敷銅PCB板。
6.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的電池片為串聯(lián)連接、并聯(lián)連接或串并混聯(lián)連接。
7.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的布為帶有防水涂層的布、不帶防水涂層布、迷彩布或花布。
8.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述晶硅電池的半柔性光伏組件，其特征在于所述的光電發(fā)電元件可以是5寸單晶硅電池片、6寸單晶硅電池片、6寸多晶硅電池片或按不同的比例激光切割或者機(jī)械切割制備的更小的片。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種晶硅電池的半柔性光伏組件，所述的半柔性光伏組件為層狀結(jié)構(gòu)，包括自下而上的布、利用柔軟導(dǎo)電材料連通的多塊單元模塊和在與單元模塊對(duì)應(yīng)處開設(shè)有透光窗口的窗口布，在所述的布與單元模塊間和單元模塊與窗口布間分別設(shè)置有將相鄰兩層固定連接的封裝材料，所述的單元模塊為層狀結(jié)構(gòu)，包括剛性背板，利用封裝材料固定在剛性背板上的光電發(fā)電單元，利用封裝材料固定連接在光電發(fā)電單元之上的透明前板材料，所述的光電發(fā)電單元為單個(gè)電池片或者按照設(shè)定的電路設(shè)計(jì)連接在一起的多個(gè)電池片。本實(shí)用新型的產(chǎn)品具備可靠性高、密封性好、外觀美觀的特點(diǎn)，使產(chǎn)品的性能、可靠性與壽命等得到大幅提高。
文檔編號(hào)H01L31/045GK202549866SQ201220068558
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者于振瑞, 宋春俠, 王瑞奇, 龔振衛(wèi) 申請(qǐng)人:天津力神電池股份有限公司