CN108831942A - 曲面光伏组件及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种曲面光伏组件的加工方法，该方法包括下列步骤：提供预层压样品；将所述预层压样品置于层压机的柔性腔室中；在所述柔性腔室下方对应于所述预层压样品的区域放置工装模板，以形成拱高，该拱高使得所述预层压样品在柔性腔室中的位置提升并且所述拱高的拱面形状与预层压样品的曲面形状一致；以及对所述预层压样品进行层压，从而形成所述曲面光伏组件。此外，本公开还提供了一种曲面光伏组件。该方法能够解决预层压样品层压时受力不均的问题。

Description

曲面光伏组件及其加工方法

技术领域

本公开涉及光伏领域，特别涉及一种曲面光伏组件及其加工方法，例如单玻曲面光伏组件的层压工艺。

背景技术

光伏组件(也称为光伏夹胶玻璃或太阳能电池板)在应用前通常进行加工，例如将前板玻璃、光伏芯片、胶膜和背板通过真空条件下的高温高压进行粘合层压。其中，背板为玻璃的组件称为双玻组件，背板为高分子柔性材料的组件称为单玻组件。目前光伏行业生产的光伏组件几乎均为平板式结构，所对应的层压工艺也比较成熟。根据市场应用的需求，光伏组件需要做成各种形状的曲面结构。

发明内容

然而，曲面形状的光伏组件的不同位置在加工时受到的层压压力不易控制，比如凸起的部位受力大，凹陷的部位受力小。因此，曲面形状的光伏组件的凹陷位置不能被充分压实。单玻曲面组件，背板是柔性材料，层压过程中材料容易受力变形，材料对层压压力比较敏感，曲面组件不同位置压力不均匀会造成材料褶皱、厚度不均匀、层压不实、过压。

因此，本领域中仍然需要采用新的手段来解决光伏组件层压时，曲面整体受力不均匀而出现的问题，例如质量不合格，性能不一致等。

本公开所要解决的技术问题在于提供一种新的曲面光伏组件的加工方法，以及由该加工方法得到的曲面光伏组件。

本公开提出了以下技术方案来解决上述的技术问题：

根据本公开的第一方面，提供了一种光伏组件的加工方法，该方法可以包括下列步骤：提供预层压样品；将所述预层压样品置于层压机的柔性腔室中；在所述柔性腔室下方对应于所述预层压样品的区域放置工装模板，以形成拱高，该拱高使得所述预层压样品在柔性腔室中的位置提升，并且该拱高的拱面形状与预层压样品的曲面形状一致；以及对所述预层压样品进行层压，从而形成所述曲面光伏组件。

根据本公开的第二方面，在根据第一方面的光伏组件的加工方法中，其中所述曲面光伏组件包括前板曲面玻璃、第一胶膜、光伏电池芯片、第二胶膜以及高分子柔性背板。

根据本公开的第三方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，所述曲面光伏组件还包括边缘密封胶条。可选的，所述边缘密封胶条的材料选自丁基胶。

根据本公开的第四方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，其中第一胶膜和第二胶膜的材料选自乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚烯烃弹性体(POE)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或其任意组合。

根据本公开的一个方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，其中层压机包括抽真空装置和加热装置，柔性腔室与抽真空装置气体连通。

根据本公开的另一个方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，其中，所述抽真空装置还包括真空泵、真空管道和真空控制仪表，所述真空泵、真空管道和真空控制仪表彼此之间气体连通，并且与所述柔性腔室气体连通。加热装置可以选自热风电加热装置、热油加热装置或它们的组合。

根据本公开的第五方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，其中，柔性腔室包括由上硅胶板和下硅胶板限定的空间。

根据本公开的第六方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，光伏组件的加工方法还可以包括：将预层压样品置于上述空间内；在所述预层压样品与所述下硅胶板之间设置高温布，使其扣合到所述拱高的拱面上；密封所述空间；抽真空定型，然后将真空放掉，以及将所述柔性腔室送入加热装置中。

其中，在所述预层压样品与所述上硅胶板之间还可以设置高温隔离网。

根据本公开的第七方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，其中，工装模板包括工装上部分和工装下部分，工装上部分与所述预层压样品的曲面形状一致，并且所述工装下部分的底面为平面。

根据本公开的第八方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，其中层压步骤包括分段层压工艺阶段，第一胶膜或所述第二胶膜的熔化温度为Te，边缘密封胶条的熔化温度为Tb以及高分子柔性背板的表面胶层的熔化温度为Tr。所述分段层压工艺阶段包括：

第一阶段：常压预热升温，其中Tr<升温温度<Te；

第二阶段：抽真空、加压和升温，其中抽真空开启温度比Te低5-10℃并且达到所述第一胶膜或所述第二胶膜的熔化温度Te后保持一段时间；

第三阶段：高温高压层压，其中所述高温的温度T大于Tb并且压力为20KPa至100KPa；以及

第四阶段：出料、冷却和破真空。

根据本公开的又一个方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，其中在第二阶段中，在所述第一胶膜或所述第二胶膜的熔化温度Te下保持5-15分钟。任选地，在达到所述边缘密封胶条的熔化温度Tb后保持5-15分钟。

根据本公开的第九方面，在根据上述任一方面的光伏组件的加工方法中，层压温度T为160-180℃。在所述层压温度T下可以保持10-100分钟。

根据本公开的第十方面，提供了一种曲面光伏组件，其是通过上述任一方面的光伏组件的加工方法得到的。

通过本公开的光伏组件的加工方法，解决了曲面光伏组件层压时受力不均的问题。更具体而言，本公开使用工装模板将预层压样品在柔性腔室中的位置抬高，工装模板可以支撑出光伏组件的形状，并将硅胶板折弯位置下移，使硅胶板折弯位置低于光伏组件边缘及棱角位置，从而上下硅胶板能够贴实光伏组件的边部，有助于抽真空使组件各部分受力均匀。另外，本公开使用分段层压进行层压，从而减小受力不均匀对曲面组件的影响程度。

此外，通过本公开的方法，还能够提供材料平整、厚度均匀、各部件之间紧密压实的曲面光伏组件。

附图简要说明

基于以下附图对本公开的示例性实施例进行详细说明，其中：

图1为示意性示出将预层压样品最初置于层压机的柔性腔室中的状态的图。

图2为示意性示出不存在工装模板时具有预层压样品的柔性腔室抽真空加压后的状态的图。

图3为示意性示出应用工装模板时具有预层压样品的柔性腔室抽真空加压后的状态的图。

图4为示意性示出根据本公开的一些实施例的光伏组件的加工方法的工艺流程图。

符号说明：

1下硅胶板；2高温布；3预层压样品；4高温隔离网；5上硅胶板；6工装模板下部分；7工装模板上部分；8工装模板

具体实施方式

以下将描述实施本公开的一些实施例。然而，本公开的范围不局限于所述的实施例，只要不损害主旨，可以对本公开进行各种更改、重组和变形。

根据本公开的一些实施例，提供了一种曲面光伏组件的加工方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：提供预层压样品；

步骤2：将预层压样品放入层压机的柔性腔室中；

步骤3：在柔性腔室下方对应于预层压样品的区域放置工装模板，以形成拱高。优选地，拱高使得所述预层压样品在柔性腔室中的位置提升，并且拱高的拱面形状与预层压样品的曲面形状一致；以及

步骤4：对所述预层压样品进行层压，从而形成所述曲面光伏组件。

在步骤1中，本公开的曲面光伏组件的结构可以包括前板曲面玻璃、第一胶膜、光伏电池芯片、第二胶膜以及高分子柔性背板。此外，本公开的曲面光伏组件的结构还可以包括密封胶条。第一胶膜和第二胶膜可以相同或者不同，并且用于对光伏电池芯片封装。胶膜的材料的例子包括乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、聚乙烯醇缩丁醛、或者其任意组合。密封胶条可以位于光伏组件的边缘，并且进行密封。密封胶条的材料的例子包括丁基胶。

根据步骤2，可以将预层压样品置于柔性腔室中，该柔性腔室构成了层压机的一部分。构成柔性腔室的材料可以包括硅胶等。图1示意性示出将预层压样品最初置于层压机的柔性腔室中的状态。如该图所示，柔性腔室可以包括由上硅胶板5和下硅胶板1限定的空间，预层压样品3置于该空间内。预层压样品3与下硅胶板1之间可以放置一层高温布2，高温布作用是避免产品热熔过程中胶体污染硅胶板，可选的，预层压样品3与上硅胶板5之间还可以放置一层高温隔离网4，隔离网为网状结构，其作用一是使预层压样品各部分受力均匀，二是有助于抽真空。

在步骤3中，在柔性腔室下方对应于预层压样品的区域放置一工装模板8，以形成拱高。优选地，拱高使得所述预层压样品在柔性腔室中的位置提升，并且拱高的拱面形状与预层压样品的曲面形状一致。工装模板8可以包括工装上部分6和工装下部分7，其中工装上部分6与预层压样品的形状一致，并且尺寸半径为曲面组件内径减去硅胶板的厚度；而工装下部分7的底面为平面，从而可以稳定固定所述曲面光伏组件。

然后，可以将柔性腔室密闭，并且(例如)通过抽真空加压进行层压。

对本公开的光伏组件进行层压涉及到层压机和工装模板。该层压机可以包括抽真空装置和加热装置。柔性腔室可以与抽真空装置相连通。在优选的实施例中，抽真空装置包括真空泵、真空管道和真空控制仪表，并且这些部件均与柔性腔室气体连通。由此，可以在将柔性腔室密闭后，对柔性腔室进行抽真空加压。

加热装置可以进行热风电加热、热油加热装置或它们的组合。在更优选的实施例中，加热装置为热风电加热装置。

这样，工装模板可以支撑出预层压样品的形状，并将硅胶板的折弯位置下移，使硅胶板折弯位置低于预层压样品边缘及棱角位置，从而上下硅胶板能够贴实组件边部，有助于抽真空使预层压样品的各部分受力均匀。

在优选的实施例中，将预层压样品3放入密闭的柔性腔室(例如，柔性真空室)中进行层压工艺，其中如图1所示，柔性腔室包括上硅胶板5和下硅胶板1，预层压样品与下硅胶板1之间垫一层高温布2，高温布作用是避免产品热熔过程中胶体污染硅胶板，预层压样品与上硅胶板之间垫一层高温隔离网4，隔离网为网状结构，其作用一是使预层压样品各部分受力均匀，二是有助于抽真空。

在一些实施例中，层压机施加的压力等于柔性腔室和外界的气压差，腔室内部为真空，外部大气压会直接挤压柔性腔室，若直接将预层压样品放入柔性真空腔室，抽真空后，负压挤压柔性腔室上下硅胶板、隔离网、高温布会贴向曲面组件，最终贴紧曲面组件的形状。然而，如图2所示，在预层压样品3的边缘及棱角位置，硅胶板在样品弯曲位置折弯，上硅胶板5不能与预层压样品3弯曲贴实，下硅胶板1被挤压变形过大与预层压样品3贴实过紧，从而预层压样品各部分受力不均匀。

如图3所示，可以应用工装模板8辅助进行抽真空加压，由此进行层压步骤。如图3所示，在硅胶板和预层压样品下方放置工装模板8，该工装模板将预层压样品3抬高。工装模板可以分为工装上部分6和工装下部分7，其中工装上部分6与预层压样品的形状一致，并且尺寸半径为曲面组件内径减去下硅胶板的厚度；而工装下部分7的底面为平面，可以稳定固定。工装模板可以支撑出预层压样品的形状，并将硅胶板折弯位置下移，使硅胶板折弯位置低于预层压样品边缘及棱角位置，从而上下硅胶板能够贴实组件边部，有助于抽真空使预层压样品的各部分受力均匀。

在步骤4中，可以采用分段层压工艺进行层压，这样可以减小受力不均对预层压样品的影响程度。在一些实施例中，光伏产品的各封装材料的熔化温度定义如下：

第一和第二胶膜的熔化温度为Te，边缘密封胶条的熔化温度为Tb，高分子柔性背板的表面胶层的熔化温度为Tr，它们之间满足以下关系：

Tr<Te<Tb。

该分段层压工艺包括以下四个阶段：

第一阶段：常压预热

其中Tr<预热阶段的温度<Te，无真空，无压力。由于柔性背板胶层的胶量非常少，因此熔化过程中即便不抽真空也不会产生气泡。如果此时抽真空加压，其他材料还没有融化，那么压力就都会施加在背板的胶层上，胶层很容易被挤开，导致局部缺胶，影响粘接强度。因此，第一段预热的主要目的是保护高分子柔性背板的胶层，常压一般为未加压状态，即柔性腔室的气压与外界的大气压相同；

第二阶段：抽真空、加压和升温

抽真空开启温度：抽真空开启温度比Te低5-10℃，开启温度太低就会缩短第一阶段预热的时间，从而不能够保护到柔性背板的胶层，而开启温度太高，胶膜熔化后不及时抽真空会导致气泡产生；

第一和第二胶膜的熔化温度：达到胶膜材料的熔化温度后需要保持一定的时间，让材料缓慢熔化，避免产生的气体不能有充分的时间抽出产生气泡，达到胶膜熔化温度Te后可以保持5-15min；

密封胶条的熔化温度：达到密封胶条的熔化温度Tb后可以保持5-15min；

抽真空、加压和升温可同时进行，也可以先抽真空，再升温。可选的，抽真空、加压和升温可同时进行。

第三阶段：高温高压层压

真空开启后已经开始加压，但是低温时材料流动性不够，加压达不到材料的粘接性能，需要更高的温度压力才能粘接牢固。层压温度T大于Tb，T的范围可以是160-180℃，温度T下保持可以10-100min，使各层材料充分粘接；

第四阶段：出料、冷却和破真空；

如果背板胶层的熔点为60℃，第一和第二胶膜的熔点为110-120℃，边缘密封胶条的熔点为140℃，所对应的层压工艺为：

第一阶段：开始升温至100℃；

第二阶段：100℃开启抽真空、加压、110℃保持10min、140℃保持10min；

第三阶段：160℃保持10min。

以下参照图4对本公开的一些实施例的加工方法进行具体描述。该加工方法可以包括以下步骤：

S101-提供预层压样品3并且将其置于柔性腔室中由上下硅胶板限定的空间内。

曲面光伏组件的结构可以包括前板曲面玻璃、第一胶膜、光伏电池芯片、第二胶膜、高分子柔性背板以及任选的密封胶条。

S102-在下硅胶板1下方垫工装模板8，以形成拱高。

由此，可以将上硅胶板5的折弯位置下移，使上硅胶板5的折弯位置低于预层压样品的边缘及棱角位置，从而上下硅胶板能够贴实预层压样品3的边部，有助于抽真空使预层压样品3的各部分受力均匀。

S103-在下硅胶板1与预层压样品3之间垫高温布2，使之扣合到拱高的拱面上。

该高温布2的材料为聚四氟乙烯，并且该高温布2能够耐温高达250℃以上。由此，高温布能够避免产品热熔过程中胶体污染硅胶板。

S104-在预层压样品3与上硅胶板5之间盖隔离网4。

该隔离网4的材料为聚四氟乙烯，并且该隔离网4的网孔大小为2mm至10mm且能够耐温高达250℃以上。由此，该隔离网一方面使预层压样品的各部分受力均匀，另一方面有助于抽真空。

S105-将上下硅胶板密封。

采用多道硅胶卡槽(至少2道以上的卡槽)对上述硅胶板进行密封。具体而言，将上下硅胶板的边缘安装硅胶卡槽，然后使卡槽对应吻合，从而将上下硅胶板密封。

S106-抽真空使曲面光伏组件1定型，然后将真空放掉。

对柔性腔室进行抽真空，直至真空度为100KPa，并在该真空度下保持30秒以上。

S107-将具有曲面光伏组件1的硅胶柔性腔室置于层压机的加热装置中。

S108-第一阶段：常压预热。

在该步骤S108中，加热装置内的压力为常压，并且未对加热装置抽真空。该预热阶段的温度大于高分子柔性背板的表面胶层的熔化温度Tr，但小于边缘密封胶条的熔化温度Tb。由于柔性背板胶层的胶量非常少，因此熔化过程中即便不抽真空也不会产生气泡。如果此时抽真空加压，其他材料还没有融化，那么压力就都会施加在高分子柔性背板的胶层上，这样胶层很容易被挤开，导致局部缺胶，影响粘接强度。因此，第一段预热的主要目的是保护高分子柔性背板的胶层。

S109-第二阶段：抽真空、加压和升温。

在该步骤S109中，抽真空开启温度：抽真空开启温度比第一和第二胶膜的熔化温度Te低5-10℃。开启温度太低就会缩短第一阶段预热的时间，从而不能够保护到柔性背板的胶层，而开启温度太高，胶膜熔化后不及时抽真空会导致气泡产生；然后，对柔性腔室进行抽真空，直至真空度为100KPa；

第一和第二胶膜的熔化温度Te：达到胶膜材料的熔化温度后需要保持一定的时间，让材料缓慢熔化，避免产生的气体不能有充分的时间抽出产生气泡，达到胶膜熔化温度Te后可以保持5-15min；

密封胶条的熔化温度Tb：达到密封胶条的熔化温度Tb后可以保持5-15min。

S1010-第三阶段：高温高压层压。

在该步骤S1010中，真空开启后已经开始加压，但是低温时材料流动性不够，加压达不到材料的粘接性能，需要更高的温度压力才能粘接牢固。层压温度T大于Tb，T的范围可以是160-180℃，温度T下保持可以10-100min，使各层材料充分粘接。

S1011-第四阶段：出料、冷却和破真空。

当温度降低至60℃以下时，将曲面光伏组件从层压机中取出，然后进行风冷。

例如，如果背板胶层的熔点为60℃，第一和第二胶膜的熔点为110-120℃，边缘密封胶条的熔点为140℃，所对应的层压工艺为：

第一阶段：开始升温至100℃；

第二阶段：100℃开启抽真空、加压、110℃保持10min、140℃保持10min；

第三阶段：160℃保持10min。

通过上述曲面光伏组件的加工方法，解决了曲面光伏组件层压时受力不均的问题。更具体而言，本公开使用工装模板将曲面光伏组件在柔性腔室中的位置抬高，工装模板可以支撑出光伏组件的形状，并将硅胶板折弯位置下移，使硅胶板折弯位置低于光伏组件边缘及棱角位置，从而上下硅胶板能够贴实光伏组件的边部，有助于抽真空使组件各部分受力均匀。另外，本公开使用分段层压进行层压，从而减小受力不均匀对曲面组件的影响程度。

根据本公开的一些实施例，提供了一种曲面光伏组件，其是通过如上所述的加工方法得到的。通过上述加工方法可以得到材料平整、厚度均匀、各部件之间紧密压实的曲面光伏组件。

可以理解的是，以上实施例仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施例，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本公开的保护范围。

Claims (10)

1.一种曲面光伏组件的加工方法，其特征在于包括下列步骤：

提供预层压样品；

将所述预层压样品置于层压机的柔性腔室中；

在所述柔性腔室下方对应于所述预层压样品的区域放置工装模板，以形成拱高，该拱高使得所述预层压样品在所述柔性腔室中的位置提升并且所述拱高的拱面形状与所述预层压样品的曲面形状一致；以及

对所述预层压样品进行层压，从而形成所述曲面光伏组件。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于所述曲面光伏组件依次包括前板曲面玻璃、第一胶膜、光伏电池芯片、第二胶膜、以及高分子柔性背板。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于所述曲面光伏组件还包括边缘密封胶条。

4.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于所述第一胶膜和所述第二胶膜的材料选自乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚烯烃弹性体、聚乙烯醇缩丁醛或其任意组合。

5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于所述柔性腔室包括由上硅胶板和下硅胶板限定的空间。

6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于所述加工方法还包括：将所述预层压样品置于所述空间内；

在所述预层压样品与所述下硅胶板之间设置高温布，使其扣合到所述拱高的拱面上；

密封所述空间；

抽真空定型，然后将真空放掉；以及

将所述柔性腔室送入加热装置中。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于所述加工方法还包括：在密封所述空间前，在所述预层压样品与所述上硅胶板之间设置高温隔离网。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的加工方法，其特征在于，所述工装模板包括工装上部分和工装下部分，所述工装上部分与所述预层压样品的曲面形状一致，所述工装下部分用于所述工装模板的固定。

9.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述柔性背板还包括表面胶层，所述表面胶层与所述第二胶膜接触；所述层压步骤包括分段层压工艺阶段，所述第一胶膜和所述第二胶膜的熔化温度为Te，所述边缘密封胶条的熔化温度为Tb以及所述表面胶层的熔化温度为Tr，所述分段层压工艺阶段包括：

第一阶段：常压预热升温，其中Tr<升温温度<Te；

第二阶段：抽真空、加压和升温，其中抽真空开启温度比Te低5-10℃并且达到所述第一胶膜和所述第二胶膜的熔化温度Te后保持一段时间；

第三阶段：高温高压层压，其中所述高温的温度T大于Tb；以及

第四阶段：出料、冷却和破真空。

10.一种曲面光伏组件，其是通过权利要求1-9中任一项所述的加工方法得到的。