通用型易安裝光伏構(gòu)件及使用該構(gòu)件的光伏安裝結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種通用型易安裝光伏構(gòu)件及使用該構(gòu)件的光伏安裝結(jié)構(gòu)，光伏構(gòu)件由OCA光學(xué)膠粘結(jié)層、受光面封裝層、第一粘結(jié)層、光伏電池層，第二粘結(jié)層、背面支撐層按由上至下順序依次層疊而成。背面支撐層的面向光伏電池層的一面具有背面保護層，OCA光學(xué)膠粘結(jié)層的表面覆蓋離型層。該通用型易安裝光伏構(gòu)件通過受光面的OCA光學(xué)膠粘結(jié)層粘結(jié)在透明剛性應(yīng)用部件背面。本發(fā)明的有益效果是：使光伏發(fā)電表面制造和應(yīng)用產(chǎn)品制造過程得以分離，節(jié)省光伏應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計成本和縮短設(shè)計周期，節(jié)省光伏應(yīng)用產(chǎn)品的安裝時間和安裝成本。
【專利說明】通用型易安裝光伏構(gòu)件及使用該構(gòu)件的光伏安裝結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏組件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種通用型易安裝光伏構(gòu)件及使用該構(gòu)件的光伏安裝結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]1955年，Bell實驗室為了驗證光伏技術(shù)為通信系統(tǒng)供電的潛力，設(shè)計了第一塊光伏組件，該光伏組件的功率為10W，硅油密封，組件效率:2%。1958年，硅太陽電池開始在空間使用。民用高可靠組件的標(biāo)志是Philips公司在1976年生產(chǎn)的BPX47A，其結(jié)構(gòu)是雙層玻璃+硅橡膠、橡膠邊緣密封、鋁框、電池的電極是Ti/Pd/Ag，組件效率6.4%。2004年以來，光伏產(chǎn)業(yè)得到了各國政府，尤其是德國的大力推動發(fā)展。
[0003]2013年以前,光伏應(yīng)用的主體市場是大型光伏電站，單個電站的規(guī)模一般在幾十到幾百MW。分布式(幾kW到幾MW的小型光伏電站)和建筑一體化光伏應(yīng)用相對較少。建筑一體化光伏占比不到總市場容量的I%。
[0004]2014年以來，分布式光伏越來越得到重視。中國政府2014年14GW的光伏安裝中，大約8GW是分布式小型光伏電站應(yīng)用。
[0005]目前現(xiàn)有光伏組件按機械性能主要分為2類:剛性組件和柔性光伏組件。整個行業(yè)以剛性光伏組件為主。
[0006]典型晶體硅光伏組件就屬于剛性光伏組件。其常見結(jié)構(gòu)為:鋼化玻璃、EVA、多晶或單晶光伏電池組串、EVA、PET/TPT或玻璃背板。組件的邊緣采用鋁合金邊框和硅膠封裝，并在背板背面安裝接線盒。這種光伏組件具有非常好的機械性能。根據(jù)IEC61215的規(guī)定，組件可承受2400Pa以上的壓強。目前市場上，天合，Sun power，英利，阿特斯等公司生產(chǎn)的組件屬于這一類。
[0007]應(yīng)用于大型電站的商業(yè)化的薄膜光伏組件也通常是剛性組件，如美國Firstsolar, Miasole公司日本Kenaka公司等。用于光伏電站的組件典型結(jié)構(gòu)和晶體娃電池相似:鋼化玻璃、EVA、薄膜電池、EVA、PET/TPT或玻璃背板。其中薄膜電池層包括導(dǎo)電玻璃、非晶硅微晶硅薄膜或CdTe或CIGS薄膜、以及輔助層如導(dǎo)電層、限光層和隔離層等。在要求較低場合，也有人采用電池/PVC膜；或者薄膜電池/EVA/普通玻璃的方式。
[0008]在上述光伏電池封裝方式下，光伏組件在應(yīng)用于不同表面時，需要設(shè)計不同的支架結(jié)構(gòu)，適用于大型光伏電站。
[0009]針對弧形不規(guī)則表面，和對重量要求較高的場合，常用柔性光伏組件。這方面的代表公司如美國的Un1-solar等。主要以不銹鋼、聚酰亞胺為襯底制備的光伏組件。Un1-solar的光伏電池結(jié)構(gòu)由上到下為，透明導(dǎo)電層、藍(lán)光電池、綠光電池和紅光電池層，金屬反射層、柔性不銹鋼襯底。采用耐用、高透光率的ETFE (Tefzel?)聚酯膜封裝。目前非晶硅微晶硅技術(shù)的柔性光伏的最大問題是光電轉(zhuǎn)換效率低，約為正常晶體硅電池的1/2，同時成本過高。CIGS電池具有更高的電池效率，但其良品率更難于控制(由于CIGS電池效率優(yōu)化需要形成α相黃銅礦Chalcopyrite結(jié)構(gòu),工藝窗口很窄)。[0010]由于柔性光伏組件的種種問題，目前在小弧形應(yīng)用場合，如奧迪汽車等的車頂換氣動力，奔馳轎車的FlOO概念車頂?shù)?，人們?nèi)匀徊捎昧藙傂缘碾p玻結(jié)構(gòu)。這些雙玻結(jié)構(gòu)采用了弧面玻璃，利用高壓釜工藝進(jìn)行封裝。
[0011]目前，使用晶體硅電池組件無法實現(xiàn)“輕量化”安裝，很多應(yīng)用場合(如承重能力低的屋頂)，就無法享受到晶體硅電池高發(fā)電效率高可靠的發(fā)電性能。同時，由于屋頂和光伏組件分開設(shè)計，就會有嚴(yán)重的材料浪費，如晶體硅組件的支架部分已經(jīng)占到總安裝成本的5?11%左右。同時，在屋頂打孔安裝等又會造成漏水等不必要的可靠性方面的擔(dān)心。
[0012]同時剛性的晶體硅組件和太陽房，汽車，船體等應(yīng)用結(jié)合時又比較難看。同時難以改造。例如已經(jīng)建好的太陽房透明屋頂要拆掉后才能安裝新的雙玻太陽能組件，給戶主帶來不便，在增加安裝成本的同時，損害客戶體驗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:剛性光伏組件在應(yīng)用于不同表面時，需要設(shè)計不同的支架結(jié)構(gòu)，安裝繁瑣，支架結(jié)構(gòu)占據(jù)較大的成本。
[0014]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種通用型易安裝光伏構(gòu)件，由OCA光學(xué)膠粘結(jié)層、受光面封裝層、第一粘結(jié)層、光伏電池層，第二粘結(jié)層、背面支撐層按由上至下順序依次層疊而成。
[0015]為保護背面支撐層，進(jìn)一步限定，背面支撐層的面向光伏電池層的一面具有背面保護層，背面保護層與光伏電池層之間通過第二粘結(jié)層粘結(jié)，背面保護層與背面支撐層之間通過第三粘結(jié)層粘結(jié)。
[0016]進(jìn)一步限定，OCA光學(xué)膠粘結(jié)層的表面覆蓋離型層。
[0017]進(jìn)一步限定，OCA光學(xué)膠粘結(jié)層為薄型OCA膠帶或者OCA膠水層，厚度0.025mm?
0.1mm0
[0018]進(jìn)一步限定，受光面封裝層為ETFE薄膜、PVC薄膜、PET薄膜或TPT薄膜，厚度
0.1 ?0.5mmο
[0019]進(jìn)一步限定，背面保護層為含氟樹脂薄膜，厚度0.1?0.5mm。
[0020]進(jìn)一步限定，所述的背面支撐層為PC陽光板、有機玻璃薄板、FRP薄板、輕質(zhì)金屬薄板、碳纖維薄板或輕質(zhì)纖維布。
[0021]一種光伏安裝結(jié)構(gòu)，包括透明剛性應(yīng)用部件和通用型易安裝光伏構(gòu)件，通用型易安裝光伏構(gòu)件通過受光面的OCA光學(xué)膠粘結(jié)層粘結(jié)在透明剛性應(yīng)用部件背面。
[0022]進(jìn)一步限定，透明剛性應(yīng)用部件包括太陽房、蔬菜大棚、建筑門窗、建筑幕墻、機動車船(汽車、電動車、三輪車游艇等)天窗或車頂、機動車前后風(fēng)擋、車棚頂、電動汽車充電樁棚頂、魚塘遮陽棚等。
[0023]本發(fā)明的有益效果是:使光伏發(fā)電表面制造和應(yīng)用產(chǎn)品制造過程得以分離，為廣泛用能設(shè)備如電動汽車，陽光房，冷庫等提供光伏發(fā)電的平臺性解決方案。節(jié)省光伏應(yīng)用產(chǎn)品的設(shè)計成本和縮短設(shè)計周期。節(jié)省光伏應(yīng)用產(chǎn)品的安裝時間和安裝成本。例如制造電動車或汽車頂?shù)墓夥鼞?yīng)用時，不再把光伏電池壓制在玻璃窗里面，而是用一定的弧面進(jìn)行二次貼裝制造，或做后期裝飾性安裝。這也為更美觀的外表提供了可能性?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明；
[0025]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明的制造流程圖；
[0027]圖中:101.0CA光學(xué)膠粘結(jié)層，111.受光面封裝層，112.第一粘結(jié)層，113.光伏電池層，114.第二粘結(jié)層，115.背面保護層，121.第三粘結(jié)層，122.背面支撐層。
【具體實施方式】
[0028]如圖1所75,—種通用型易安裝光伏構(gòu)件,適用于電動車表面的光伏應(yīng)用場合，屋頂?shù)奶柲軕?yīng)用場合，以及和建筑結(jié)合的太陽能應(yīng)用場合，由OCA(optical clearadhesives)光學(xué)膠粘結(jié)層101、受光面封裝層111、第一粘結(jié)層112、光伏電池層113,第二粘結(jié)層114、背面支撐層122按由上至下順序依次層疊而成。為保護背面支撐層122，背面支撐層122的面向光伏電池層113的一面具有背面保護層115，背面保護層115與光伏電池層113之間通過第二粘結(jié)層114粘結(jié)，背面保護層115與背面支撐層122之間通過第三粘結(jié)層121粘結(jié)。在邊緣沒有有效電池發(fā)電的部分可選地使用結(jié)構(gòu)膠加固。
[0029]OCA光學(xué)膠粘結(jié)層101為薄型OCA膠帶或者OCA膠水層，厚度0.025mm?0.1mm,為保護OCA光學(xué)膠粘結(jié)層101，OCA光學(xué)膠粘結(jié)層101的表面覆蓋離型層，OCA光學(xué)膠的粘結(jié)力約為ΙΟΟΝ/cm2，對應(yīng)106N/m2。考慮地球上每千克質(zhì)量物體的重力加速度為9.8N/kg,可以用約等于ΙΟΝ/kg來做估算。每平方米OCA光學(xué)膠的拉脫力大約為100噸。而實際光伏發(fā)電構(gòu)件部分遠(yuǎn)小于10kg。因此，OCA光學(xué)膠具有足夠的粘結(jié)強度。
[0030]受光面封裝層111可以選擇ETFE薄膜、PVC薄膜、PET薄膜或TPT薄膜，厚度0.1?
0.5mm,如杜邦公司的ETFE薄膜或PVC封裝。
[0031 ] 粘結(jié)層可以選擇EVA、PVB或者XUS，如杜邦或海優(yōu)威公司的EVA或PVB，或來自陶氏化學(xué)的XUS。
[0032]光伏電池層113可以選擇晶硅電池或者薄膜電池，如天合光能或美國Solexcel公司的高效晶硅電池、或Miasole公司的高效CIGS電池。
[0033]背面保護層115可以選擇含氟樹脂薄膜，厚度0.1?0.5mm,如氟化PET薄膜。
[0034]背面支撐層122使整個構(gòu)件具有一定的韌性，可以選擇PC陽光板、有機玻璃薄板、FRP薄板或輕質(zhì)金屬薄板，F(xiàn)RP薄板如碳纖維板，輕質(zhì)金屬薄板如鋁板，在背面支撐層122上還可以進(jìn)一步進(jìn)行美工修飾印刷或裝潢。
[0035]圖2給出了該光伏構(gòu)件的制造過程:
[0036]首先通過鍍錫或鍍銦銅連接線將光伏電池層113中的電池片做合適的串并接。然后按背面支撐層122、第三粘結(jié)層121、背面保護層115、第二粘結(jié)層114、光伏電池層113、第一粘結(jié)層112、受光面封裝層111從下向上依次層疊，采用常規(guī)光伏電池的層壓工藝，抽真空約6分鐘，在140左右溫度層壓約7分鐘，使各部分膠連定型。
[0037]或者，在光伏電池層113中的電池片做合適的串并接后，將背面支撐層122、第三粘結(jié)層121、背面保護層115進(jìn)行預(yù)粘合成背面層，然后按預(yù)粘合的背面層、第二粘結(jié)層114、光伏電池層113、第一粘結(jié)層112、受光面封裝層111從下向上依次層疊,米用常規(guī)光伏電池的層壓工藝，抽真空約6分鐘，在140左右溫度層壓約7分鐘，使各部分膠連定型。[0038]OCA光學(xué)膠粘結(jié)層101復(fù)合至受光面封裝層111有兩種工藝路徑，一種可選路徑為:受光面封裝層111用平板顯示通用設(shè)備進(jìn)行OCA光學(xué)膠涂膠，然后加離型層保護，避光低溫(5-22°C)保存，這種可選路徑一般只適合做幾天到一月的短期保存。在光伏構(gòu)件的實際安裝使用時，揭掉表面離型層，通過OCA光學(xué)膠黏貼到透明剛性應(yīng)用部件表面。另一種可選路徑為:參照平板顯示產(chǎn)業(yè)的涂膠方式現(xiàn)場涂膠，然后通過OCA光學(xué)膠黏貼到透明剛性應(yīng)用部件表面。
[0039]實施例1
[0040]一種通用型易安裝光伏構(gòu)件，從上向下依次為:
[0041]離型層100:采用PET薄膜，厚度約為0.01?0.05mm ；
[0042]OCA光學(xué)膠粘結(jié)層101:采用3M薄型OCA膠帶或膠水層，厚度為0.025?0.1Omm ；
[0043]受光面封裝層111:采用0.2mm厚度的ETFE薄膜，具有良好的透光和保護性能；
[0044]第一粘結(jié)層112:采用0.5mm的EVA膠膜層；
[0045]光伏電池層113:采用小片高效晶體硅電池，不同電池之間通過多個銅導(dǎo)線連接；
[0046]第二粘結(jié)層114:與第一粘結(jié)層112相同,米用0.5mm的EVA膠膜層；
[0047]背面保護層115:采用0.2mm的透明氟化PET薄膜；
[0048]第三粘結(jié)層121:采用0.2謹(jǐn)?shù)耐该鱁VA ；
[0049]背面支撐層122:采用Imm透明耐高溫PC(聚碳酸酯)陽光板，如德國拜耳APEC1603材料制備的薄板；
[0050]光伏構(gòu)件邊緣采用結(jié)構(gòu)密封膠進(jìn)一步加強。
[0051]實施例2
[0052]一種通用型易安裝光伏構(gòu)件，從上向下依次為:
[0053]離型層100:采用PET薄膜，厚度約為0.01?0.05mm ；
[0054]OCA光學(xué)膠粘結(jié)層101:采用3M薄型OCA膠帶或膠水層，厚度為0.025?0.1Omm ；
[0055]受光面封裝層111:采用0.2mm厚度的PET薄膜，具有良好的透光和保護性能；
[0056]第一粘結(jié)層112:米用0.5mm的EVA膠膜層；
[0057]受光面封裝層111:采用小片高效晶體硅電池，不同電池之間通過多個銅導(dǎo)線連接；
[0058]第二粘結(jié)層114:與第一粘結(jié)層112相同，采用0.5mm的EVA膠膜層；
[0059]背面層:采用Imm透明氟化耐高溫PC(聚碳酸酯)陽光板，如德國拜耳APEC1603材料經(jīng)過氟化制備的薄板。
[0060]在該光伏構(gòu)件的制造過程中選擇先對PC(聚碳酸酯)陽光板、EVA、透明氟化PET薄膜預(yù)粘結(jié)，得到透明氟化耐高溫PC(聚碳酸酯)陽光板，然后在與其他組成部分進(jìn)行層壓。
[0061]根據(jù)前面對
【發(fā)明內(nèi)容】
的描述，結(jié)合上述兩個實例，本行業(yè)的普通技術(shù)人員很容易在不改變本發(fā)明的實質(zhì)的情況下，對上述實施例進(jìn)行簡單變化。例如，將高效晶體硅電池變?yōu)椴讳P鋼襯底或聚酰乙胺襯底的高效CIGS電池。又例如將實施例1中的ETFE薄膜和PET薄膜位置互換。又例如，將高效晶體硅電池?fù)Q為澳洲國立大學(xué)Sliver技術(shù)生產(chǎn)的高效硅片，或日本sphelarpower公司的球形娃片。這些都不改變本發(fā)明的實質(zhì)，仍在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。[0062]一種光伏安裝結(jié)構(gòu)，包括透明剛性應(yīng)用部件和本發(fā)明的通用型易安裝光伏構(gòu)件，通用型易安裝光伏構(gòu)件通過受光面的OCA光學(xué)膠粘結(jié)層101粘結(jié)在透明剛性應(yīng)用部件背面。
[0063]透明剛性應(yīng)用部件包括太陽房、蔬菜大棚、建筑門窗、建筑幕墻、機動車船(汽車、電動車、三輪車游艇等)天窗或車頂、機動車前后風(fēng)擋、車棚頂、電動汽車充電樁棚頂、魚塘遮陽棚等。
[0064]和常規(guī)的晶體硅或薄膜剛性光伏組件不同。由于發(fā)明沒有設(shè)計承重層，本發(fā)明的光伏構(gòu)件在安裝前，不符合IEC61215或IEC61646的機械載荷性能要求，IEC61215或IEC61646的機械載荷性能要求光伏組件能承受2400Pa以上的壓強。本發(fā)明的目的是，在光伏構(gòu)件安裝在應(yīng)用表面后，由應(yīng)用表面(如鋼化玻璃層)提供需要的機械荷載能力。因此，IEC歐標(biāo)和UL美標(biāo)的相關(guān)性能測試，如需要測量，必須和實際應(yīng)用機械承載面結(jié)合后，再進(jìn)行相關(guān)測試?；蛘撸鼮楹线m的是，針對應(yīng)用場合要求的實際測試規(guī)定進(jìn)行測試，如建筑和汽車應(yīng)用的相關(guān)測試。
【權(quán)利要求】
1.一種通用型易安裝光伏構(gòu)件，其特征是:由OCA光學(xué)膠粘結(jié)層(101)、受光面封裝層(111)、第一粘結(jié)層(112)、光伏電池層(113)，第二粘結(jié)層(114)、背面支撐層(122)按由上至下順序依次層疊而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件，其特征是:所述的背面支撐層(122)的面向光伏電池層(113)的一面具有背面保護層(115)，背面保護層(115)與光伏電池層(113)之間通過第二粘結(jié)層(114)粘結(jié)，背面保護層(115)與背面支撐層(122)之間通過第三粘結(jié)層(121)粘結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件，其特征是:所述的OCA光學(xué)膠粘結(jié)層(101)的表面覆蓋離型層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件，其特征是:所述的OCA光學(xué)膠粘結(jié)層(101)為薄型OCA膠帶或者OCA膠水層，厚度0.025mm?0.1_。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件，其特征是:所述的受光面封裝層(111)為ETFE薄膜、PVC薄膜、PET薄膜或TPT薄膜，厚度0.1?0.5mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件，其特征是:所述的背面保護層(115)為含氟樹脂薄膜，厚度0.1?0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件，其特征是:所述的背面支撐層(122)為PC陽光板、有機玻璃薄板、FRP薄板、輕質(zhì)金屬薄板、碳纖維薄板或輕質(zhì)纖維布。
8.一種光伏安裝結(jié)構(gòu)，其特征是:包括透明剛性應(yīng)用部件和權(quán)利要求1或2所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件，所述的通用型易安裝光伏構(gòu)件通過受光面的OCA光學(xué)膠粘結(jié)層(101)粘結(jié)在透明剛性應(yīng)用部件背面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種光伏安裝結(jié)構(gòu)，其特征是:所述的透明剛性應(yīng)用部件包括太陽房、蔬菜大棚、建筑門窗、建筑幕墻、機動車船天窗或車頂、機動車前后風(fēng)擋、車棚頂、電動汽車充電樁棚頂、魚塘遮陽棚。
【文檔編號】H02S20/00GK104038142SQ201410268765
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月17日
【發(fā)明者】黃強, 陳華, 耿曉菊 申請人:信陽師范學(xué)院