曲面太陽能汽車天窗及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及具有太陽能發(fā)電功能的汽車天窗結構和制造方法，具體是一種曲面太陽能汽車天窗及其制造方法。
【背景技術】
[0002]太陽能車頂系統(tǒng)是太陽能發(fā)電技術與汽車工業(yè)結合的產(chǎn)物。將太陽能電池或者太陽能組件內(nèi)嵌到汽車頂上接受太陽光照的區(qū)域，能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化成電能，用來支持在發(fā)動機停止工作時，仍然需要電能支撐的一些功能，例如高溫天氣的車內(nèi)通風，污染環(huán)境下的車內(nèi)空氣凈化，汽車安防系統(tǒng)，車載冰箱等，從而減少這些功能對蓄電池的依賴，降低蓄電池的損耗。隨著電動汽車的興起，以及太陽能技術的發(fā)展，將太陽能車頂系統(tǒng)產(chǎn)生的電量用作汽車動力也已經(jīng)變成現(xiàn)實。太陽能車頂系統(tǒng)不僅提高了汽車的舒適性，而且能夠帶來明顯的電能和燃油的節(jié)省，減少二氧化碳的排放。
[0003]汽車太陽能天窗制作最大的難點在于天窗的外形大多為曲面設計，而太陽能電池片或者太陽能組件多為平面結構，要使平面材料貼合到曲面的外表面或者內(nèi)表面，通常要使平面材料發(fā)生一定的塑性形變，如授權公告號為CN100361318C的中國發(fā)明專利提出了采用弧面層壓模具將通過串聯(lián)/并聯(lián)形成的太陽能組件層壓到太陽能汽車天窗上形成一體化結構。太陽能電池所采用的單晶硅片，多晶硅片，以及以玻璃為襯底的非晶硅，碲化鎘和CIGS等多為脆性材料，這種塑性形變產(chǎn)生的應力使得脆性材料容易在生產(chǎn)過程中破損，導致產(chǎn)品的良品率低下，是太陽能汽車天窗無法大規(guī)模推廣的原因之一。授權公告號為CNlOl 192630B的中國發(fā)明專利提出了能夠防止太陽能電池在弧形層壓過程中破碎和相對于天窗玻璃移位的太陽能電池天窗及其制造方法，該方法采用了制作工藝難度很大成本很高的帶弧度的多平面玻璃，即將天窗玻璃一側(cè)的圓弧磨成多邊形，每條邊對應一個平面。上述方法對于拱形(一維彎曲)的天窗具有一定的意義，對于穹頂型(二維彎曲)天窗來說，此方法無法同時彌補兩個方向的彎曲，而現(xiàn)實上，大多數(shù)汽車天窗都是穹頂型的。專利公開號CN 103296114A的中國發(fā)明專利提出了薄膜太陽能電池與汽車天窗結合的結構和制作方法。薄膜電池先沉積在超薄的玻璃上，再通過層壓實現(xiàn)與汽車天窗的結合。厚度在Imm以下的超薄玻璃具有可彎曲性，因此在合片的過程中超薄玻璃可以貼合到汽車天窗玻璃的彎曲表面。此方法適用于彎曲程度不高的汽車天窗，當汽車天窗尺寸越來越大，特別是穹頂型天窗的出現(xiàn)，使得天窗玻璃的彎曲程度大大增加，仍然采用上述方法將超薄玻璃與天窗玻璃貼合會導致薄玻璃邊緣受到很大的應力而破裂，或者導致天窗的中央部分玻璃與玻璃結合不充分，引起氣泡或者空鼓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種能夠提高太陽能電池與汽車天窗玻璃復合的良品率、制造工藝簡單、制造成本低的曲面太陽能汽車天窗及其制造方法。
[0005]本發(fā)明的曲面太陽能汽車天窗包括有曲面形狀的單層或雙層天窗玻璃，在單層天窗玻璃內(nèi)側(cè)或雙層天窗玻璃之間復合有太陽能電池片，所述太陽能電池片包括有一層曲面形狀與天窗玻璃相同或相近的超薄玻璃襯底，在超薄玻璃襯底上依次鍍有第一電極、光電轉(zhuǎn)換層和第二電極；太陽能電池片通過粘合層與天窗玻璃粘合。
[0006]所述超薄玻璃襯底的材料為未強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鋁硅酸鹽玻璃，或者硼硅酸鹽玻璃。
[0007]所述第一電極和第二電極為透明導電氧化物薄膜或金屬薄膜。
[0008]所述太陽能電池片上具有將部分鍍層去除形成的透光線，透光線的寬度為30~100um,線與線之間的距離為60~1000um。
[0009]本發(fā)明的曲面太陽能汽車天窗的制造方法包括以下步驟:
步驟1，將厚度為0.2-1.0mm的超薄玻璃切割到汽車天窗所需的外觀尺寸，作為太陽能電池的玻璃襯底；
步驟2，將該超薄玻璃襯底置于一個具有一定曲面形狀的金屬模具上，該模具表面的曲面輪廓與要合片的汽車天窗的曲面輪廓一致或相近，將模具加熱到玻璃軟化溫度使玻璃形成與模具相同的弧度，隨后緩慢冷卻至室溫形成具有曲面形狀的玻璃襯底；
步驟3，在具有曲面形狀的玻璃襯底上鍍膜，依次形成常規(guī)太陽能電池所具備的第一電極、光電轉(zhuǎn)換層、第二電極，形成太陽能電池結構；
步驟4，在太陽能電池結構的正負極分別鋪設匯流條，形成薄膜電池模組，同時將正負極的匯流條引出到玻璃外部形成正負極端子；
步驟5，薄膜電池模組與汽車天窗玻璃堆疊在一起，中間通過粘合材料粘接在一起，制成太陽能天窗。
[0010]所述步驟3和步驟4之間，通過激光或者化學刻蝕處理去除太陽能電池結構上部分區(qū)域的薄膜形成透光線，以提高整體的透光率。
[0011]所述步驟5中，粘合步驟為:將薄膜電池模組與汽車天窗玻璃堆疊在一起，中間通過乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA或者聚乙烯醇縮丁醛PVB隔開，通過層壓或高壓釜排除電池與天窗玻璃之間的空氣，升高到EVA交聯(lián)溫度或者PVB流動溫度，使薄膜電池與天窗玻璃之間通過EVA或者PVB粘接在一起。
[0012]所述粘合材料為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA或聚乙烯醇縮丁醛PVB，用以將薄膜太陽能電池模組與天窗玻璃粘接在一起。
[0013]所述玻璃襯底為未強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鋁硅酸鹽玻璃，或者為硼硅酸鹽玻璃。
[0014]所述第一電極和第二電極采用透明導電氧化物薄膜，所述透明導電氧化物薄膜為摻錫氧化銦ITO、摻鋁氧化鋅AZO、摻硼氧化鋅BZO、摻鎵氧化鋅GZO、摻氟氧化錫FTO中的一種。
[0015]所述第一電極或第二電極也可采用金屬薄膜；優(yōu)選的，在銅銦鎵砸的太陽能電池中，第一電極采用金屬薄膜，所述金屬薄膜采用鉬Mo。
[0016]所述光電轉(zhuǎn)換層是由非晶硅、微晶硅、非晶硅鍺薄膜中的一種或多種構成的具有P型層、本征層和N型層的半導體多層結構。
[0017]所述光電轉(zhuǎn)換層也可以是由碲化鎘薄膜、銅銦鎵錫薄膜、有機半導體薄膜中的一種或多種構成的具有窗口層和吸收層的半導體多層結構；當采用銅銦鎵錫薄膜作為吸收層時，第一電極為鉬金屬薄膜。
[0018]所述透光線的寬度在30~100um之間，線與線之間的距離在60~1000um之間，通過調(diào)整透光線寬度和線與線之間的距離滿足不同的透光率要求。
[0019]本發(fā)明的方法及產(chǎn)品將光電轉(zhuǎn)化層和導電層是沉積在與天窗玻璃具有相同或相近曲面形狀的超薄玻璃襯底上，表面彎曲的預先引入減少了天窗玻璃和太陽能電池在合片過程中由于弧度的差異引起的邊緣應力，可以大大減少因為應力導致的生產(chǎn)過程中裂片破損等問題，提高了良品率，降低了制造成本。在一般情況下，預先引入的彎曲程度較小，薄膜沉積設備通常無須進行改造，可直接使用常見的平板鍍膜設備，通過適當調(diào)整鍍膜工藝，如延長襯底預熱時間等，可以實現(xiàn)較均勻鍍膜，對電池效率的負面影響可忽略。
【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明實施例一的截面結構示意圖；
圖2是本發(fā)明實施例二的截面結構示意圖；
圖3是本發(fā)明實施例三的截面結構示意圖。
【具體實施方式】
[0021]實施例一:制造不透光單層天窗玻璃的太陽能天窗。
[0022]汽車天窗玻璃具有跟車頂相一致的表面弧度，天窗玻璃的厚度在4mm，為鋼化玻璃；
將0.7mm厚的鈉鈣(Soda lime)玻璃切割成汽車天窗的尺寸，邊緣略比汽車天窗玻璃縮進3~5_ ；
對上述玻璃進行磨邊處理，將處理后的玻璃放置于加熱模具中，加熱到550~650度使玻璃軟化，等待玻璃與模具完全貼合，開始冷卻直到室溫；
取出成型的薄玻璃，在鍍膜設備里面進行第一電極透明導電薄膜摻硼氧化鋅的沉積，沉積厚度在1500~2500nm，方塊電阻在8~15ohm/sq ;為了實現(xiàn)在有一定弧度的玻璃上均勻鍍膜，通常將玻璃預熱時間延長I倍以上(與平板玻璃鍍膜相比)，保證玻璃均勻地升高到預設溫度；在第一電極之上進行光電轉(zhuǎn)化層的沉積，沉積的結構依次是N型非晶硅30~40nm，本征非晶硅200~350nm，P型非晶硅10~20nm ;在P型非晶硅之上進行第二電極透明導電薄膜摻硼氧化鋅的沉積，沉積厚度在1500~2500nm，方塊電阻在10~20ohm/sq ;并通過激光劃