專利名稱：超輕柔太陽電池陣及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新能源光伏系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種超輕柔太陽電池陣及其制造方法。
背景技術(shù)：
由傳統(tǒng)的晶體硅太陽電池組成的太陽電池陣必須安裝在剛性襯底上，這種太陽電池陣的缺點是體積大、重量重、耗材耗能，只能用于固定位置的發(fā)電，使用范圍受到很大的限制，特別是在不規(guī)則彎曲的柔性表面就不能適用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種超輕太陽電池陣及其制造方法，超輕柔太陽電池陣非常薄、重量很輕，有良好的收攏體積比，能根據(jù)安裝的表面任意彎曲，并能適合移動式發(fā)電應(yīng)用，使用范圍廣。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下超輕柔太陽電池陣，是由多個柔性太陽電池單體或內(nèi)聯(lián)式薄膜太陽電池單體組成的，沉積在不銹鋼襯底或聚酯膜等柔性襯底上，就能克服剛性太陽電池陣的缺點。它包括柔性太陽電池單體、膠接層、加固層、隔熱層、透明封裝層與柔性襯底層，采用滾壓或涂覆的方式復(fù)合而成，再用掛裝繩索與要載體表面抓手綁扎固定。太陽電池單體與太陽電池單體之間通過互聯(lián)條連接，所述柔性薄膜太陽電池單體與襯底層之間、所述襯底層與加固層之間、以及所述加固層與隔熱層之間均是通過膠接層
纟口口。所述太陽電池單體是非晶硅薄膜太陽電池，銅銦鎵硒薄膜太陽電池或碲化鎘薄膜電池，可以沉積在金屬箔襯底或聚酯膜襯底。所述加固層采用玻璃纖維網(wǎng)布或尼龍網(wǎng)布等一些高強度柔性好的材料，用于加固電池組件強度和電池模塊間的連接強度。所述隔熱層采用輕質(zhì)且薄隔熱效果好的發(fā)泡材料制成，用于阻絕或降低電池模塊工作時產(chǎn)生熱量與載體表皮間的熱傳遞。所述膠接層在-100°C +100°C之間可長時間工作，不發(fā)生脆化，并且與隔熱層和背面襯底結(jié)合牢固。所述透明封裝層，其可見光透過率大于90%，耐紫外線，在-100°c +100°C之間可長時間工作，性能穩(wěn)定。進一步，所述掛裝繩索采用具備彈性伸縮性質(zhì)的繩和具有剛性的繩組合而成，保證了在體積外形發(fā)生改變的過程中，太陽電池模塊始終與載體表面緊密結(jié)合。所述太陽電池陣是由上述多個太陽電池單體串聯(lián)或并聯(lián)連接構(gòu)成，達到所需的太陽電池陣功率；所述每個太陽電池單體背面絕緣襯底兩端的相對位置上都至少各設(shè)有一個引線端，分別和太陽電池單體最外端的兩個電極相連，所述引線端導(dǎo)線可以通過錫焊或電阻焊接的方式形成。本發(fā)明通過結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計并選用耐候性能良好的材料實現(xiàn)太陽電池陣可以在極端的環(huán)境下工作，通過對減薄柔性太陽電池襯底和自動化涂布技術(shù)控制膠量實現(xiàn)模塊的高質(zhì)量比功率，通過加固層增加模塊的結(jié)構(gòu)強度，通過隔熱層降低太陽電池陣工作時傳遞到表面的溫度，通過多點多線的引出方式增加太陽電池模塊的工程可靠性，實現(xiàn)電池模塊的超大面積組陣。本發(fā)明還涉及超輕柔太陽電池陣的制造方法，它是將組合成超輕柔太陽電池陣的高透過率透明封裝層、柔性薄膜太陽電池單體、膠接層、襯底層、膠接層、加固層、膠接層以及隔熱層利用滾壓或涂覆的方式按由上而下的順序復(fù)合而成，再用掛裝繩索與載體表面抓手綁扎固定。進一步，所述掛裝繩索采用具有彈性伸縮性質(zhì)的繩和具有剛性的繩組合而成，保證了在體積外形發(fā)生改變的過程中，太陽電池單體始終與載體表面緊密結(jié)合。本發(fā)明的有益效果是，超輕柔太陽電池陣非常薄、體積小、重量輕，生產(chǎn)過程中節(jié)材節(jié)能，并且能根據(jù)安裝表面的形狀任意彎曲，適合移動式發(fā)電應(yīng)用，它能安置在系留式氣球受光面、汽車頂部、帆船、賽艇、摩托艇的船艙表面上以便充分利用豐富的太陽能發(fā)電，適合應(yīng)用到平流層，高空飛行器，甚至地面便攜式移動式充電設(shè)備。本發(fā)明以近空間資源利用為背景開發(fā)，環(huán)境耐受性優(yōu)異，主要應(yīng)用市場為航空航天領(lǐng)域的能源系統(tǒng)，高空通訊基站供電系統(tǒng)，同時也可以應(yīng)用于太陽能帆船，節(jié)能型住宅， 光伏一體化建筑提供電源，有廣闊的地面應(yīng)用市場。


圖1為超輕柔太陽電池陣應(yīng)用于飛艇的總裝結(jié)構(gòu)圖。圖2為超輕柔太陽電池模塊結(jié)構(gòu)圖。圖3為太陽電池組件互聯(lián)條安裝示意圖。圖4為超輕柔太陽電池模塊組成示意圖。圖5為與圖1對應(yīng)的超輕柔太陽電池陣放大結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的創(chuàng)作特征、技術(shù)手段與達成目的易于明白理解，以下結(jié)合具體實施例進一步闡述本發(fā)明。實施例圖1給出了本發(fā)明中用超輕柔太陽電池陣制作的電池陣結(jié)構(gòu)，柔性太陽電池陣模塊Iio通過掛裝繩索140裝配在平流層艇皮101上形成電池陣，以便充分利用豐富的太陽能并將其轉(zhuǎn)化成電流。圖2給出了用超輕柔太陽電池模塊結(jié)構(gòu)，柔性薄膜太陽電池單體111與襯底層112 通過膠接層116結(jié)合，起到電池單體定位與背面絕緣的作用；襯底層112與加固層113通過膠接層116結(jié)合，起到加固電池組件強度和電池模塊間的連接強度的作用；加固層113與隔熱層114通過膠接層116結(jié)合，起到阻絕或降低電池模塊工作時產(chǎn)生熱量與艇皮間的熱傳遞的作用；柔性薄膜太陽電池單體111表面的封裝層115則起到了耐紫外輻照的作用。圖3說明了用超輕柔太陽電池組件互聯(lián)條123安裝位置，將位于太陽電池電池單體111正負極端和太陽電池單體111通過互聯(lián)條123連接，正負極端和互聯(lián)條123均可通過錫焊122，電阻焊或用導(dǎo)電膠等方式連接。圖4說明了用超輕柔太陽電池組成用超輕柔太陽電池模塊的結(jié)構(gòu)，將位于電池模塊Iio正負極端的電池模塊110通過正負極131，132與導(dǎo)線133，134連接，每個電池模塊通過兩條導(dǎo)線133，134引出，導(dǎo)線133，134與母線135，136相連。導(dǎo)線的數(shù)量可以根據(jù)模塊的大小適當增加。電池模塊正負極和導(dǎo)線，導(dǎo)線和母線之間均通過焊接和壓接方式連接。圖5說明了用超輕柔太陽電池陣結(jié)構(gòu)，將電池模塊110四周邊緣通過用聚酰亞胺、 FEP、PEN等聚合物薄膜制成R型防風結(jié)構(gòu)150，并與艇皮101固定。用具有剛性的繩索142 一端固定在電池模塊110邊緣，另一端固定在拉環(huán)141上，且拉環(huán)與拉環(huán)之間采用彈性繩 143與剛性繩142雙繩結(jié)構(gòu)增加可靠性，再利用剛性繩142固定在抓手144上。所用繩索采用具有彈性伸縮性質(zhì)的特種橡膠繩和具有剛性高強度的繩。能夠在-100°C +100°C之間穩(wěn)定工作。經(jīng)過實踐得出，上述方案制出的超輕柔太陽電池陣在-100°C -+100°C之間可以長時間穩(wěn)定工作，并且保持柔性，強度高，長時間穩(wěn)定工作電池陣下艇皮表面溫度小于60°C， 質(zhì)量比功率不低于200W/kg，掛裝后在不小于20m/s的風速下位置不發(fā)生偏移與翻折且能
持續(xù)穩(wěn)定工作。通過上述方案制成的超輕柔太陽電池陣能安置在系留式氣球受光面、汽車頂部、 帆船、賽艇、摩托艇的船艙表面上以便充分利用豐富的太陽能發(fā)電，適合應(yīng)用到平流層，高空飛行器，甚至地面便攜式移動式充電設(shè)備。以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等同物界定。
權(quán)利要求
1.超輕柔太陽電池陣，其特征在于，它包括柔性薄膜太陽電池單體、覆合于所述柔性薄膜太陽電池單體表面的高透過率透明封裝層，位于所述柔性薄膜太陽電池單體下方的襯底層、加固層與隔熱層，所述柔性薄膜太陽電池單體與襯底層之間、所述襯底層與加固層之間、以及所述加固層與隔熱層之間均是通過膠接層結(jié)合；所述柔性薄膜太陽電池單體之間通過能導(dǎo)電的互聯(lián)條連接太陽電池單體正負極端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超輕柔太陽電池陣，其特征在于，所述太陽電池單體背面絕緣襯底兩端的相對位置上都至少各設(shè)有一個引線端，分別和太陽電池單體最外端的兩個電極相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超輕柔太陽電池陣，其特征在于，所述互聯(lián)條與太陽電池單體正負極端通過錫焊、電阻焊或?qū)щ娔z方式連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種超輕柔太陽電池陣，其特征在于，所述互聯(lián)條使用銀箔、Kovar合金、Invar合金、表面改性后的銅箔，表面改性后的銀箔可焊性好的導(dǎo)電材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超輕柔太陽電池陣，其特征在于，所述柔性薄膜太陽電池單體是非晶硅薄膜太陽電池，銅銦鎵硒薄膜太陽電池或碲化鎘薄膜電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超輕柔太陽電池陣，其特征在于，所述襯底層是金屬箔剛性襯底或聚酯膜柔性襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超輕柔太陽電池陣，其特征在于，所述隔熱層采用輕質(zhì)且薄隔熱效果好的發(fā)泡材料制成。
8.基于權(quán)利要求1所述的超輕柔太陽電池陣的制造方法，其特征在于，它是將組合成超輕柔太陽電池陣的高透過率透明封裝層、柔性薄膜太陽電池單體、膠接層、襯底層、膠接層、加固層、膠接層以及隔熱層按由上而下的順序利用滾壓或涂覆的方式復(fù)合而成，再用掛裝繩索與載體表面抓手綁扎固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超輕柔太陽電池陣的制造方法，其特征在于，所述掛裝繩索采用具有彈性伸縮性質(zhì)的繩和具有剛性的繩組合而成，保證了在體積外形發(fā)生改變的過程中，太陽電池單體始終與載體表面緊密結(jié)合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超輕柔太陽電池陣及其制造方法，超輕柔太陽電池陣包括柔性太陽電池單體，覆合于所述柔性薄膜太陽電池單體表面的高透過率透明封裝層，位于所述柔性薄膜太陽電池單體下方的襯底層、加固層與隔熱層，各層之間通過膠接層結(jié)合。本發(fā)明還涉及超輕柔太陽電池陣的制造方法，它是將上述各層按由上而下的順序利用滾壓或涂覆的方式復(fù)合而成，再用掛裝繩索與載體表面抓手綁扎固定。本發(fā)明超輕柔太陽電池陣非常薄、體積小、重量輕，制造方便，可靠耐用，生產(chǎn)過程中節(jié)材節(jié)能，并且能根據(jù)安裝表面的形狀任意彎曲，適合移動式發(fā)電應(yīng)用。
文檔編號H01L31/048GK102270682SQ20101019114
公開日2011年12月7日 申請日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者曹娜娜, 楊洋, 王順, 陳萌炯 申請人:上海空間電源研究所