CN102569467B - 一种自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件，由钢化玻璃、热溶胶、晶体硅电池片、热溶胶、TPT、自粘胶层依次叠加构成，本发明公开的自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件能够安装于轻质钢结构屋面，通过将将晶体硅太阳能电池组件与轻质钢结构屋面使用特点结合在一起可以最大限度的接受太阳光的照射发电，并可以兼顾轻质钢结构屋面的可承受屋面载荷、风荷载、原有防水功能的保存，减少屋顶夏天的热负荷，实现了太阳能发电功能与建筑防水功能的结合。
Description
技术领域
本发明涉及一种晶体硅太阳能电池组件，尤其涉及一种自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件。
背景技术
随着石油、煤炭等传统能源的日渐紧张，几乎取之不尽用之不竭的太阳能的开发利用逐渐被提上日程。太阳能发电等工程的规模逐渐扩大，并且开发了一系列的光伏产品。众多建筑的表面一般情况下光照充足，可以为太阳能发电提供场所，这样就可以大大降低建筑本身的能耗，但传统的光伏产品不容易在建筑中安装，况且零散的太阳能电池板会影响建筑本身的美观，有时还会留下一定的安全隐患，因此此类产品的使用在市场上难于应用和推广，不易为消费者接受。
近年来出现的柔性非晶硅薄膜太阳能电池组件、柔性CIGS太阳能组件粘贴于轻质钢结构屋面，虽然在一定程度上减轻了屋面载荷及保全了原有屋面的防水功能，但柔性非晶硅薄膜太阳能电池组件、柔性CIGS太阳能组件因其远高于晶体硅的成本、相对低的单位面积发电功率等原因，较难通过发电收回太阳能组件安装成本，使用成本较高，用户普遍对其应用比较消极。
发明内容
针对现有的太阳能电池产品存在的问题，本发明提供了一种自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件，不可以最大限度的接受太阳光的照射发电，并且兼顾轻质钢结构屋面的可承受屋面载荷、风荷载、原有防水功能的保存，减少屋顶夏天的热负荷实现了太阳能发电功能与建筑防水功能的结合；并且其广泛适应于各种不同的建筑环境，外观美观，易于用户接受。
为实现上述发明目的，本发明是通过下述技术方案实现的：
一种自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件，所述组件由钢化玻璃、热溶胶、晶体硅电池片、热溶胶、TPT、自粘胶层依次叠加构成。
其中，所述组件间的电极连接是通过在组件上设有电极出线孔完成组件电极与接线盒电极线的连接；所述电极出线孔位于自粘式模块化的晶体硅太阳能电池组件的钢化玻璃上，所述电极出线孔为透孔。
在上述基础上，所述电极出线孔为两个，直径1～3mm。
通过上述结构设计，本发明的自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件实现了内部的电连接，在组件外部不需要多余使用其他的电力连接线路，结构和外观更加美观简单，易于为用户接受，并且安全可靠，使用寿命长。
在本发明中，所用的晶体硅太阳能电池片是目前最成熟和应用最广泛的商用太阳能电池片，发电效率高，每峰瓦的价格比非晶硅薄膜、三结非晶硅薄膜等太阳能电池显著便宜，应用成本低，所述晶体硅电池片可以是单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片。
在本发明中，所述各层之间通过热熔胶粘结，优选的，所述热溶胶是EVA。如本领域技术人员所知，EVA热熔胶是一种不需溶剂、不含水份、100％的固体可熔性的聚合物，在常温下为固体，加热熔融到一定程度变为能流动且有一定粘性的液体粘合剂，其熔融后为浅棕色半透明体或本白色其主要成分基本树脂是乙烯与醋酸乙烯在高压下共聚而成的，再配以增粘剂、粘度调节剂、抗氧剂等制成热熔胶。与其他类型的热熔胶相比，EVA型热熔胶性能更好，效率更好。
在本发明中，所述自粘胶层由蠕变胶料组成，其厚度为1～3mm。所述蠕变胶料由沥青、橡胶、增塑剂、增粘剂及填充料等组成。使用时用泵输送至自粘胶制备车间的沥青热交换器，经升温到工艺所需温度后进入自粘胶电子秤计量搅拌机，加入橡胶、增塑剂、增粘剂等改性材料后进行搅拌，并用研磨机进行研磨均混，经抽样检测达到预定技术指标后送至快速搅拌机，加入填充料搅拌均匀后用泵送至自粘搅拌储罐备用。所述的自粘胶层变形能力强，在外力的作用下蠕变，不产生和传递应力，保护太阳能板组件不受损坏，并能较好解决轻质钢结构屋面施工的难题。当轻质钢结构屋面受到拉伸时，自粘层的蠕变可以使屋面应变产生的应力得以释放，不会使晶体硅太阳能板组件模块因轻质钢结构屋面变形而自身“零延伸”出现开裂。晶体硅太阳能板组件模块避免了拉伸，就不会开裂或因长期处于高应力的作用下而加速老化。
在本发明中，所述的TPT如本领域技术人员所知，为高密度聚乙烯复合膜，满足耐老化、耐腐蚀、不透气等要求。
在上基础上，本发明还公开了一种自粘型晶体硅太阳能电池组件，由多个自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件在施工中自粘式结合于轻质钢结构屋面上。这种整合一体化的结构一方面可以最大限度的接受太阳光的照射发电，另一方面可以兼顾轻质钢结构屋面的可承受屋面载荷、风荷载、原有防水功能的保存，减少屋顶夏天的热负荷，充分实现了太阳能发电功能与建筑防水功能的结合。
相对于传统的热熔沥青方式的防水施工和以破坏屋面防水结构为代价的传统屋顶太阳能组件的架设，本发明特别适用于不能用喷灯热熔施工的大型厂区、商用建筑的轻质钢结构屋面等。而且不破坏屋面防水结构。在不远的将来，日趋严格的环境法规和保险政策将使本发明的应用优势越来越明显。
本发明所用的自粘胶层为单面自粘型材料，其改性剂可与钢结构屋面发生固化反应，形成牢固的化学键。从而提供了太阳能电池组件与钢结构屋面之间足够的粘结力。
本发明的自粘型模块化太阳能电池组件***施工自由度大，粘结、铺贴一次性完成，工序减少，工效提高。作为一种性能优异的新型太阳能电池组件***。本发明的自粘型模块化太阳能电池组件***避免了普通太阳能组件对轻质钢结屋面防水性能的破坏；避免了普通太阳能组件相对高的新增屋面载荷，避免了普通太阳能组件与建材功能的重叠；并且施工成本低，能够减缓屋面材料老化；不仅具备目前柔性薄膜太阳能电池的柔性，又因采用了晶体硅太阳能电池而具备了柔性薄膜太阳能电池所欠缺的低成本特性。
与现有技术相比，本发明的另一个突出进步是不含溶剂，没有挥发性有机物质。随着环保法规要求的日趋严格，在很多国家和地区，环保问题限制了通常防水施工时化学溶剂的使用，尤其是单层粘结剂，本发明消除了此弊端；并且其消除了粘结性不足或胶粘剂不够的问题，减少了相关的风揭性问题；同时由于不需要相关的粘结固化时间，本发明的自粘施工方法劳动强度较小、施工速度快。
相应的，在上述基础上，本发明公开了所述自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件的制备方法，包括下述步骤：
(1)将汇流带焊接到晶体硅电池负极的主栅线上，以前面电池的负极焊接到后面电池的正极的方式依次将电池片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线，具体的包括：将汇流带焊接到晶体硅电池正面(负极)的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，使用焊接机将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯(利用红外线的热效应)；焊带的长度约为电池边长的2倍，多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。
然后进行组合焊接是将电池片串接在一起形成一个组件串，电池的定位主要靠一个膜具板，上面有多个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极(负极)焊接到“后面电池”的背面电极(正极)上，这样依次将电池片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。
(2)将组件串、钢化玻璃、热溶胶、背板按照由下向上：钢化玻璃、热熔胶、晶体硅电池片、热熔胶、背板的顺序敷设好用层压机进行层压；其具体的做法是背面串接好且经过检验合格后，将组件、玻璃和切割好的热溶胶(EVA)、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。玻璃事先清洗、并涂一层试剂(primer)以增加玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础，敷设层次为由下向上：玻璃、EVA、电池、EVA、背板；将敷设好的上述材料放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据EVA的性质决定。如使用快速固化EVA时，层压循环时间约为25分钟。固化温度约为120℃-150℃。
(3)涂敷自粘胶层和TPT，具体作法为使用自粘胶布料器和刮涂装置，将自粘胶均匀涂敷在组件上.利用钢带冷却机作依托，待自粘胶降温至合适温度后再在表面上覆以高密度聚乙烯膜。
附图说明
图1为本发明的自粘型模块化的太阳能电池组件分解结构示意图；
图2为本发明的自粘型晶体硅太阳能电池组件***结构示意图；
图3为本发明制备方法中所用的自粘胶布料器和刮涂装置及其使用状态示意图；
图4为本发明的自粘型模块化太阳能电池组件于轻质钢结构屋面安装的结构示意图。
具体实施方式
结合附图和实施例可以更好地理解本发明的发明精神，所述实施例仅用于说明本发明可以如何较优的实现，并非限制本发明仅采用下述方法实施。本领域技术人员在理解本发明实质精神的基础上所进行的更改、替代、等同变换等，依旧属于本发明的保护范围。
参考图1，公开了本发明自粘型模块化的太阳能电池组件的分解结构，安装在轻质钢结构屋面8上，其中所述自粘型模块化的太阳能电池组件7的底部为由蠕变胶料组成的自粘胶层6，自粘胶层6上覆有TPT(聚氟乙烯复合膜)5，在所述TPT上依次设有晶体硅电池片3、钢化玻璃1，所述钢化玻璃1、晶体硅电池片3、TPT5之间采用热溶胶(2、4)粘结；其中，在钢化玻璃1上设有两个电极出线孔9，用于完成组件的电连接。
参考图2，公开了本发明自粘型晶体硅太阳能电池组件***的结构，包括自粘型模块化晶体硅太阳能电池组件7铺设在轻质钢结构屋面8上，其中轻质钢结构屋面8上设有用于汇合太阳能板连线的汇流箱10，自粘型模块化晶体硅太阳能电池组件7设有相应的接线盒片11.
参考图3，显示了本发明制备方法中所用的自粘胶布料器和刮涂装置及其使用状态，图中31为尚未涂自粘胶的太阳能电池组件，32为不锈钢带，33为储油斗，34为蓝膜(铝膜)。
参考图4，显示了本发明自粘型模块化太阳能电池组件于轻质钢结构屋面安装施工示意图，使用时和自粘改性沥青卷材相似：清理基面准备铺设，卷材在合适的位置铺开，撕去隔离膜，将卷材粘在基面上，所有的边缘、接缝和屋顶需要通过辊压来增加粘结强度。其中7为自粘型太阳能发电保温防水一体板模块，6为组件的自粘层，40彩钢板，41保温层，42彩钢层，43衬檩，44次檩依次代表轻质钢结构屋面的结构。
Claims (4)
1.一种自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件在轻质钢结构屋面上的应用，所述晶体硅太阳能电池组件在施工中自粘式结合于轻质钢结构屋面上，所述组件由钢化玻璃、热溶胶、晶体硅电池片、热溶胶、TPT、自粘胶层依次叠加构成；其中，所述组件间的电极连接通过在组件上设有电极出线孔完成组件电极与接线盒电极线的连接；所述电极出出线孔位于所述自粘式模块化的晶体硅太阳能电池组件的钢化玻璃，所述电极出线孔为透孔；所述电极出线孔为两个，直径1～3mm；并且，所述自粘型模块化的晶体硅太阳能电池组件采用下述方法制备：
（1） 将汇流带焊接到晶体硅电池负极的主栅线上，以前面电池的负极焊接到后面电池的正极的方式依次将电池片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线；
（2） 将组件串、钢化玻璃、热溶胶、背板按照由下向上：钢化玻璃、热熔胶、晶体硅电池片、热熔胶、背板的顺序敷设好用层压机进行层压；
（3） 涂敷自粘胶层和TPT。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述晶体硅电池片是单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述热熔胶为EVA热熔胶。
4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于所述自粘胶层由蠕变胶料组成，所述自粘胶层厚度为1～3mm。
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