CN103400880B - 一种光伏组件及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种光伏组件及其封装方法，所述组件包括：与串接好的电池串形状相匹配的背板；粘结在所述背板上的弹性壳体，所述弹性壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；铺设在所述弹性壳体的底板上的电池串；铺设在所述电池串上方的柔性高透明垫膜；铺设在所述垫膜上方的基片，所述基片的形状与所述电池串的形状相匹配；其中，所述弹性壳体的侧壁设置有汇流带出口；所述弹性壳体的底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通；所述多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处。所述光伏组件具有较高的光电转换效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种光伏组件及其封装方法。
背景技术
随着能源危机的日益凸显，开发利用新能源成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制、取之不竭等优点，研究太阳能发电成为开发利用新能源的主要方向。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池，太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳能光伏组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电***。太阳能光伏组件是由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，当太阳光照射到光伏组件表面时会产生光生电流。
现有技术对太阳能光伏组件进行封装时按照背板、固体胶层、电池串、固体胶层、基片的顺序进行敷设的，参考图1，图1为现有技术中一种常见的光伏组件敷设顺序示意图，图中所示敷设顺序，自下而上分别为玻璃板1(背板)、固体胶层2(现有技术中常用的一种固体胶层为EVA或PVB胶)、电池串3、固体胶层4、玻璃板5(基片)。敷设完成后，将其放入层压机内进行抽真空处理，抽出组件内的空气，然后高温加热使固体胶层熔化将电池和基片粘接在一起，冷却固定后，再通过修边、装框等处理完成组件的封装。
通过上述描述可知，现有光伏组件封装技术通过固体胶层对电池串进行固定，固体胶层经过高温加热熔化再凝结后将基片、电池串及背板粘结固定。然而，由于电池串与基片之间的介质厚度较大，即固体胶层厚度较大，且所述固体胶层易老化变色，从而导致太阳能光伏组件的光电转换效率较低。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种光伏组件及其封装方法，采用该光伏组件封装方法形成的光伏组件的光电转换效率较高。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光伏组件，所述光伏组件包括：
与串接好的电池串形状相匹配的背板；
粘结在所述背板上的弹性壳体，所述弹性壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；
铺设在所述弹性壳体的底板上的电池串；
铺设在所述电池串上方的柔性高透明垫膜；
铺设在所述垫膜上方的基片，所述基片的形状与所述电池串的形状相匹配；
其中，所述弹性壳体的侧壁设置有汇流带出口；所述弹性壳体的底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通；所述多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处。
优选的，上述光伏组件中，所述光伏组件还包括：设置在所述抽气通道内的多个气体膨胀腔。
优选的，上述光伏组件中，所述多个气体膨胀腔与所述多个导气孔一一相对应。
优选的，上述光伏组件中，所述多个导气孔成矩阵式分布。
优选的，上述光伏组件中，还包括：设置在所述抽气口内的单向导气气嘴。
优选的，上述光伏组件中，所述基片为玻璃基片。
优选的，上述光伏组件中，所述背板为金属背板。
本发明还提供了一种光伏组件封装方法，该方法包括：
提供一与串接好的电池串形状相匹配的背板；
在所述背板上粘结弹性壳体，所述壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；所述侧壁设置有汇流带出口；所述底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通；所述多个导气孔；
在所述弹性壳体的底板上铺设所述电池串，所述弹性壳体的底板上的多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处；
在所述电池串上铺设柔性高透明垫膜；
在所述垫膜上铺设与所述电池串形状相匹配的基片；
进行抽真空处理，通过所述弹性壳体底板上的抽气口进行抽真空处理，抽出所述弹性壳体的底板与所述基片之间的气体，在负压作用下，所述底板及基片之间的空间收缩对所述电池串进行固定，完成光伏组件的封装。
优选的，上述方法中，所述抽真空处理为：
在所述抽气口内安装单向导气气嘴；
将真空泵抽气管与所述单向导气气嘴连通进行抽气。
优选的，上述方法中，抽真空处理完成后还包括：为组件粘结边框。
从上述技术方案可以看出，本发明所提供的光伏组件包括：与串接好的电池串形状相匹配的背板；粘结在所述背板上的弹性壳体，所述弹性壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；铺设在所述弹性壳体的底板上的电池串；铺设在所述电池串上方的柔性高透明垫膜；铺设在所述垫膜上方的基片，所述基片的形状与所述电池串的形状相匹配；其中，所述弹性壳体的侧壁设置有汇流带出口；所述弹性壳体的底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通；所述多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处。
所述光伏组件电池串与所述基片之间为一层柔性高透明垫膜，相对于现有技术中的固体胶层厚度，大大降低了基片与电池串之间介质的厚度，从而降低了所述介质对光的吸收，同时所述垫膜透光性好，不易变色发黄，能够保证电池串接收到较多的光能。因此，所述光伏组件相对于现有的光伏组件其光电转换效率较高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中常见的一种光伏组件敷设顺序示意图；
图2为本发明实施例提供的一种光伏组件结构示意图；
图3为本发明实施例所提供的一种光伏组件封装方法流程示意图。
具体实施方式
正如背景技术部分所述，现有技术在进行光伏组件封装时是利用固体胶层进行组件的封装固定，按照图1所示顺序敷设组件中各部件，将敷设好的组件放入层压机进行抽真空处理，然后进行高温加热使固体胶层熔化，固体胶层经过加热再凝结后将基片、电池串及背板粘结固定。
发明人研究发现，现有技术生产的光伏组件电池串与基片之间的固体胶层厚度较大，对入射光能量吸收较多；同时所述固体胶层易老化变色，导致其透光性能变差。在入射光强度一定的情况下，上述两个因素将导致电池串实际所接收到光的能量减少，从而降低了光伏组件整体的光电转换效率。
针对上述问题，本发明提供了一种光伏组件，该组件包括：
与串接好的电池串形状相匹配的背板；
粘结在所述背板上的弹性壳体，所述弹性壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；
铺设在所述弹性壳体的底板上的电池串；
铺设在所述电池串上方的柔性高透明垫膜；
铺设在所述垫膜上方的基片，所述基片的形状与所述电池串的形状相匹配；
其中，所述弹性壳体的侧壁设置有汇流带出口；所述弹性壳体的底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通；所述多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处。
对组件进行抽真空处理后，各部件在真空负压作用下封装固定，在基片与电池串之间铺设的一层柔性高透明垫膜，用于保护、固定电池串，所述柔性高透明垫膜厚度较薄，且透光性能优良，相对于现有技术，在入射光强度一定时，电池串所接收的光能更多，从而提高了光伏组件的光电转换效率。
以上是本申请的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示装置件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及高度的三维空间尺寸。
实施例一：
在上述技术方案的基础上，本实施例提供了一种光伏组件，参考图2，所述光伏组件包括：
与串接好的电池串3形状相匹配的背板6；
粘结在所述背板6上的弹性壳体7，所述弹性壳体7为一体成型结构，包括底板及侧壁，所述弹性壳体的侧壁设置有汇流带出口9；所述弹性壳体7的底板内设置有抽气通道10，所述抽气通道10通过设置在所述底板上的多个导气孔11与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口13，所述抽气口13与所述抽气通道10连通；所述多个导气孔11对应所述电池串3的电池片缝隙处；为了保证光伏组件的强度及密封性，所述弹性壳体采用合成橡胶材料；
铺设在所述弹性壳体7的底板上的电池串3；
铺设在所述电池串3上方的柔性高透明垫膜8，所述柔性高透明垫膜8用于对电池串3进行固定、保护；
铺设在所述垫膜上方的基片1，所述基片1的形状与所述电池串3的形状相匹配。
所述组件在进行封装时，采用真空泵通过所述抽气口13对组件进行抽真空，抽出所述底板与基片1之间的气体，在负压作用下，所述底板及基片1之间的空间收缩对所述电池串3进行固定，所述柔性高透明垫膜8可以对所述电池串3进行保护，防止电池串3上方的基片1被挤压时对电池串3造成损坏，同时，所述柔性高透明垫膜8具有较好的弹性，当组件在负压作用下收缩固定时，所述柔性高透明垫膜8可通过形变填补各电池片之间的缝隙，对各个电池片进行固定，防止电池片之间发生相互移动。
其中，所述多个导气孔11成矩阵式分布，对称的分布于所述底板上，能够保证在组件进行抽真空封装时各部分抽气均匀。
所述抽气通道内设置有多个气体膨胀腔12，优选的，所述多个气体膨胀腔12与所述多个导气孔11一一相对应。
所述气体膨胀腔12具有较好弹性，当温度变化时自身能够发生相应的收缩或是膨胀变化。具体的，当组件进行抽真空封装后，所述气体膨胀腔12处于一定的收缩状态，如果组件环境温度升高，组件内气体发生热膨胀，体积变大，此时，气体膨胀腔12通过自身膨胀来吸收组件内的气体，保持组件内部空间大小不变，进而保证组件的形状保持不变；如果组件环境温度降低，导致组件内气体体积减小。此时，气体膨胀腔12通过自身进一步收缩，释放出一定量气体，保持组件内部空间大小不变，进而保证组件的形状保持不变。
在进行组件封装时，可在所述抽气口13内设置一单向导气气嘴。
具体的，所述基片1与现有技术相同，采用透光性能优良的玻璃基片；所述背板6采用散热性能优良的金属背板，通过所述金属背板可以将组件在进行光电转换时产生的热量很快的散发，避免由于热量散发不及时导致的组件光电转换速度变慢，从而影响组件的光电转换效率。
下面将本实施例所述光伏组件与现有的光伏组件进行比较，通过对比说明本实施例所述光伏组件的优点。
首先，现有技术采用两层固体胶层对组件进行封装，胶层厚度较大，对光的吸收多，且所用固体胶易变色发黄，从而导致光伏组件的光电转换效率降低。本实施例所述光伏组件电池串与基片之间仅具有一层柔性高透明垫膜，所述垫膜厚度较小，且不易变色发黄，能够保证电池串接收到较多的太阳光，进而能够保证光伏组件具有较高的光电转换效率。且相对于两层固体胶层的使用，本发明所述光伏组件只需一层柔性高透明垫膜，降低了生产成本。
其次，现有技术的光伏组件是通过固体胶将背板、电池串及基片固定为一个整体结构，一次定型完成封装。对于缺陷组件的修复带来很大的困难。而对于使用后报废的组件，由于现有技术没有较为有效的方法对封装组件封装所用的固体胶进行分解，所以无法对报废组件进行回收利用，而废置组件将会污染环境。本发明所述光伏组件只需将所述抽气通道与外界连通，使组件内气体压强回复至常压即可将组件拆分，所以便于对组件的修复，且便于废弃组件的回收利用，降低了废弃组件对环境的污染。
通过上述描述可知，本实施例所述光伏组件光电转换效率高，生产成本较低，且便于组件的返修及废弃组件的回收利用。
实施例二
本实施例提供了一种光伏组件的封装方法，参考图3，所述方法包括：
步骤S1：提供一与串接好的电池串形状相匹配的背板。
所述背板的形状由所述电池串的形状决定，当所述电池串为方形时，所述背板为与之相应的方形，当所述电池串为圆形时，所述背板为与之相应的圆形，即根据所述电池串的形状设计相应结构的背板。
为了加快光伏组件的散热速度，所述背板采用金属背板，金属材质散热性能优良，能够较快的将光伏组件在进行光电转换时产生的热量散发出去，避免由于温度升高导致太阳能电池片光电转换效率的降低，保证了光伏组件的光电转换效率。
同时，采用金属背板可增加光伏组件的机械强度。
步骤S2：在所述背板上粘结弹性壳体。
所述弹性壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；所述侧壁设置有汇流带出口，所述汇流带出口的孔径远小于所述汇流带直径。
所述底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通，所述多个导气孔对应在底板上铺设电池串后电池片的缝隙处，所述多个导气孔成矩阵式对称分布于所述底板上。
所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通，用于对组件内部空间进行抽气操作。
为了避免由于环境温度变化导致组件的形状的改变，可在所述抽气通道内设置多个气体膨胀腔，通过所述气体膨胀腔的膨胀或收缩调节组件内气体压强。
需要说明的是，所述电池串的汇流带贯穿所述汇流带出口与外界连通，由于所述弹性壳体具有较好的伸缩性，所以所述汇流带出口能够发生弹性伸张使得所述汇流带通过所述汇流带出口与外界连通，当汇流带通过所述汇流带出口后，汇流带与汇流带出口处的侧壁由于弹性壳体的弹性收缩紧密接触，气密性良好。
步骤S3：在所述弹性壳体的底板上铺设所述电池串。
将串接好的电池串铺设在所述弹性壳体底部，如上所述，所述多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处。
步骤S4：在所述电池串上铺设柔性高透明垫膜。
所述柔性高透明垫膜为合成高分子薄膜材料，使用寿命长，不易变色发黄，厚度较小，具有较好的弹性。
步骤S5：在所述垫膜上铺设与所述电池串形状相匹配的基片。
优选的，所述基片选用透光性能优良的玻璃基片，以保证光伏组件的光电转换效率。
同样，根据所述电池串的形状设计相应结构的背板。
同时，为了保证气密性，所述基片的长和宽要略大于所述弹性壳体水平截面。
步骤S6：进行抽真空处理。
通过所述弹性壳体底板上的抽气口进行抽真空处理，抽出所述弹性壳体的底板与所述基片之间的气体，在负压作用下，所述底板及基片之间的空间收缩对所述电池串进行固定，完成光伏组件的封装。
具体的，所述抽真空处理为：在所述抽气口内安装单向导气气嘴；
将真空泵抽气管与所述单向导气气嘴连通进行抽气。
在进行抽真空处理时可以直接通过所述抽气口对组件进行抽真空，之后通过密封胶等手段对抽气口进行密封即可。但是在进行缺陷组件返修或是废弃组件回收利用时对组件的拆分较为困难。本实施例优选使用单向导气气嘴对组件进行抽真空处理及抽气口的密封。所述单向导气气嘴只允许气体从一个方向流过，即气体只能从组件内部被抽出，而不能通过所述单向导气气嘴流回组件内部。且所述单向导气气嘴的拆除较为容易。
所述弹性壳体采用合成橡胶材料，在保证其强度的同时又具有较好的弹性，各部件铺设完成后，能够保证组件具有绝对的气密性。所以可以通过真空泵对组件进行抽气处理，抽出组件内基片与底板之间空间的气体，使所述空间与外界大气压之间形成气压差，在大气压力的作用下，所述基片向下挤压，压缩所述柔性高透明垫膜，所述柔性高透明垫膜在竖直方向上避免基片直接挤压电池片，对电池串进行保护；在水平方向上通过弹性形变填充电池串的电池片的缝隙，避免电池片在水平方向上移动。
抽真空处理完成后，对组件进行装框处理，即通过粘结剂在组件四周粘结金属边框，对组件进行进一步的封装保护。
下面将本实施例所述光伏组件封装方法与现有的光伏组件的封装方法进行比较，通过对比说明本实施例所述光伏组件封装方法的优点。
首先，现有的光伏组件封装方法在进行组件封装时需要进行抽真空及高温加热处理，其中高温加热固体胶使其熔化能耗较高，增加了生产成本，同时固体胶的熔化及冷却时间增加了光伏组件封装的生产周期，从而导致工作效率较低；而本发明所述光伏组件封装方法只需进行抽真空处理即可，相对于现有技术降低了能耗，从而降低了生产成本，同时，缩短了生产周期，提高了生产效率。
其次，现有技术在进行组件封装时固体胶在熔化为液态胶液时具有流动性，导致电池串的移动，会导致电池串形状的改变，甚至使电池片接触而短路；本发明所述方法是通过真空负压对组件进行封装固定，在封装时电池片不会发生移动，保证了光伏组件的质量。
而且，现有技术在进行高温加热固体胶时，固体胶易蒸发为气体，污染环境；本发明所述光伏组件封装方法整个过程只涉及物理上压强的变化，不涉及化学变化，生产过程环保无污染。
通过上述描述可知，本实施例所述光伏组件封装方法，能耗低，降低了生产成本；在进行封装时能够保证电池片不发生移动，保证了组件的产品质量；同时，生产过程环保，无污染。
本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种光伏组件，其特征在于，包括：
与串接好的电池串形状相匹配的背板；
粘结在所述背板上的弹性壳体，所述弹性壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；
铺设在所述弹性壳体的底板上的电池串；
铺设在所述电池串上方的柔性高透明垫膜；
铺设在所述垫膜上方的基片，所述基片的形状与所述电池串的形状相匹配；
其中，所述弹性壳体的侧壁设置有汇流带出口；所述弹性壳体的底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通；所述多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件还包括：设置在所述抽气通道内的多个气体膨胀腔。
3.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，所述多个气体膨胀腔与所述多个导气孔一一相对应。
4.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述多个导气孔成矩阵式分布。
5.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，还包括：设置在所述抽气口内的单向导气气嘴。
6.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述基片为玻璃基片。
7.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述背板为金属背板。
8.一种光伏组件封装方法，其特征在于，包括：
提供一与串接好的电池串形状相匹配的背板；
在所述背板上粘结弹性壳体，所述壳体为一体成型结构，包括底板及侧壁；所述侧壁设置有汇流带出口；所述底板内设置有抽气通道，所述抽气通道通过设置在所述底板上的多个导气孔与所述底板上表面的空间连通；所述底板上设置有抽气口，所述抽气口与所述抽气通道连通；所述多个导气孔；
在所述弹性壳体的底板上铺设所述电池串，所述弹性壳体的底板上的多个导气孔对应所述电池串的电池片缝隙处；
在所述电池串上铺设柔性高透明垫膜；
在所述垫膜上铺设与所述电池串形状相匹配的基片；
进行抽真空处理，通过所述弹性壳体底板上的抽气口进行抽真空处理，抽出所述弹性壳体的底板与所述基片之间的气体，在负压作用下，所述底板及基片之间的空间收缩对所述电池串进行固定，完成光伏组件的封装。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述抽真空处理为：
在所述抽气口内安装单向导气气嘴；
将真空泵抽气管与所述单向导气气嘴连通进行抽气。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，抽真空处理完成后还包括：为组件粘结边框。
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