CN110797425A - 一种太阳能发电装置及其制作方法 - Google Patents

一种太阳能发电装置及其制作方法 Download PDF

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武振羽
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Abstract

本发明公开了一种太阳能发电装置及其制作方法，其中太阳能发电装置包括：太阳能电池组件；前板；所述前板包括：基板和设置在基板上的转印图案层,以及第一胶膜，其中第一胶膜设置在所述基板和所述太阳能电池组件之间。本发明实施例所涉及的太阳能发电装置，通过转印技术在前板上制作各种图案，增加了太阳能发电装置的图案种类。

Description

一种太阳能发电装置及其制作方法
技术领域
本发明涉及太阳能建筑材料领域，特别地涉及一种太阳能发电装置及其制作方法。
背景技术
现有彩色玻璃主要靠真空镀膜技术实现，玻璃图案主要靠压花实现，借助这两种技术生成的前板的色彩少，图案少且不够细腻，难以满足对玻璃花色多样性和高档次装饰效果的需求。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提出了一种太阳能发电装置及其制作方法，能够使太阳能发电装置更加美观，且提高了太阳能发电装置的发电效率。
本发明的一个方面涉及一种太阳能发电装置，包括：
太阳能电池组件；
前板,其包括基板和设置在所述基板上的转印图案层,以及
第一胶膜，设置在所述基板和所述太阳能电池组件之间。
其中,所述转印图案层设置于所述基板靠近所述太阳能电池组件的一面,或
所述转印图案层设置于所述基板远离所述太阳能电池组件的一面。
其中,所述基板为彩色基板。
其中,所述前板还包括彩色膜层，所述转印图案层设置在所述基板和所述彩色膜层之间，或所述彩色膜层设置于所述转印图案层与所述基板之间。
其中,所述彩色膜层设置于所述基板靠近所述太阳能电池组件的一面。
其中,所述基板包括透光玻璃板或透光树脂板。
其中,所述太阳能电池组件为透光太阳能电池组件。
其中,所述太阳能电池组件包括：薄膜太阳能电池芯片或晶硅太阳能电池芯片。
其中,所述太阳能发电装置包括背板和第二胶膜，所述第二胶膜设置在所述太阳能电池组件和所述背板之间。
其中,所述第一胶膜和/或所述第二胶膜为彩色胶膜。
其中,所述太阳能发电装置为太阳能发电瓦片、太阳能发电墙、太阳能发电窗中的任一种。
本发明的一个方面涉及一种太阳能发电装置的制作方法，包括：
在基板上制备转印图案层，形成前板；
将多个层层叠后，先进行多次预压合，再进行加压层压，其中，所述多个层包括顺序层叠的前板、第一胶膜、太阳能电池组件。
其中，在基板上制备转印图案层之后，还包括：在转印图案层上设置彩色膜层；
所述多个层包括顺序层叠的基板、转印图案层、彩色膜层、第一胶膜、太阳能电池组件；或
在基板上制备转印图案层之前，还包括：在基板上设置彩色膜层；所述多个层包括顺序层叠的基板、彩色膜层、转印图案层、第一胶膜、太阳能电池组件。
其中，所述多次预压合的步骤包括以下步骤：
在温度60-100℃，时间3-5min，真空度为20-30Pa的条件下，进行一次压合；
在温度100-140℃，时间3-5min，同时抽真空，真空度为20-30Pa的条件下，进行二次压合。
其中，所述多次预压合的步骤进一步包括以下步骤：
在温度140-160℃，时间5-15min，真空度20-40Pa的条件下，进行三次压合。
其中，在所述加压层压的步骤之后，进一步包括以下步骤：
将层压后形成的太阳能发电装置送至冷却区域，冷却至室温。
其中，所述多个层还包括第二胶膜和背板，所述前板、第一胶膜、太阳能电池组件、第二胶膜和背板顺序层叠。
本发明实施例所涉及的太阳能发电装置，通过转印技术在前板上制作各种图案，增加了太阳能发电装置的图案种类。
附图说明
下面，将结合附图对本发明的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
图1是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的结构示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的前板的结构示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的结构示意图；以及
图5是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的制作方法的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。
在以下的详细描述中，可以参看作为本申请一部分用来说明本申请的特定实施例的各个说明书附图。在附图中，相似的附图标记在不同图式中描述大体上类似的组件。本申请的各个特定实施例在以下进行了足够详细的描述，使得具备本领域相关知识和技术的普通技术人员能够实施本申请的技术方案。应当理解，还可以利用其它实施例或者对本申请的实施例进行结构、逻辑或者电性的改变。
图1是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的结构示意图，如图1所示，太阳能电池组件110设置在玻璃之间，以将太阳能转化为电能，这样形成的太阳能发电装置可以替代建筑的墙体或者屋顶结构，使建筑更加美观，并且节能环保。
本发明中涉及的太阳能发电装置为BIPV(Building Integrated PV，太阳能建筑一体化)产品，包括太阳能发电瓦片、太阳能发电墙、太阳能发电窗中的任一种。
目前，BIPV产品的色彩或花色主要是靠镀膜玻璃的色彩去遮掩电池芯片的颜色以形成某些特定的色彩，如蓝色、紫色等。但是，依靠磁控溅射等技术工艺生产的镀膜玻璃，不仅成本高，颜色单一，调整的灵活性差，且无法形成各类图案，特别是建筑外墙图案。经过压花的玻璃虽然能够提供部分图案，但是长期使用会出现容易积灰，清洗困难，使得BIPV产品中的太阳能组件出现热斑等问题，影响发电效率，本发明所涉及的太阳能发电装置具有丰富的色彩和图案，并且能够提高发电效率。
图2是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的结构示意图，如图2所示，太阳能发电装置包括：前板120，第一胶膜130，太阳能电池组件110，其中，第一胶膜130设置在前板120和太阳能电池组件110之间,以将二者进行粘合，其中，前板120的厚度为2-7mm，3-6mm，或者4-5mm。太阳能电池组件110可以是带有玻璃衬底的太阳能电池组件，太阳能电池组件110和前板玻璃一起形成双玻结构的太阳能发电装置。也可以是薄膜太阳能电池组件，太阳能电池组件110和前板玻璃一起形成单玻结构的太阳能发电装置,其中,玻璃衬底可以是透光玻璃板例如普通的超白玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃(Low-E)、导电膜玻璃，或者透光树脂板。
图3是根据本发明的一个实施例的前板的结构示意图，如图3所示，前板120包括基板121和转印图案层122，转印图案层122的厚度为1-25mm。其中，转印图案层122上的图案花色可以通过激光雕刻模具的设计而任意改变，根据本发明的一个实施例，转印图案层可以通过UV转印技术转印到基板上，其实现的过程如下：在基板表面涂印UV转印油墨，通过UV转印机的与预制好的转移膜复合，在UV转印油墨固化定型后将激光图案转移膜剥离，这样，在基板上涂布UV转印油墨的地方便形成与精密图案转移膜相应的精密图案，即形成了转印图案层122,制作转印图案层所使用的技术还包括热转印、水转印、气转印、丝网转印、低温转印等可能达到与UV转印相同效果的印刷技术，对此本发明不做具体限定。
根据本发明的一个实施例，转印图案层122可以设置于基板靠近太阳能电池组件的一面,或转印图案层122设置于基板远离太阳能电池组件的一面。当转印图案层122设置于基板远离太阳能电池组件的一面时，转印图案层122上还设置有用于保护转印图案层的其它保护层，此时的基板可以制作成彩色基板，第一胶膜也可以制作成带有不同的色彩，以增加太阳能发电装置即太阳能发电墙的色彩。其中，基板121可以是透光玻璃板例如普通的超白玻璃、热反射玻璃、低辐射玻璃(Low-E)、导电膜玻璃，或者透光树脂板。
如图3所示，前板120还可以包括彩色膜层123，彩色膜层123的厚度为0.1-25mm，转印图案层设置在所述基板和所述彩色膜层123之间，彩色膜层123可以对转印图案层122上的图案花色进行保护，以保证后继的加压或层压步骤，不会对转印图案层122造成破坏。根据本发明的一个实施例，彩色膜层123还可制作成带有不同颜色的彩色膜层，增加太阳能发电装置的色彩。
根据本发明的另一个实施例，彩色膜层123还可以设置于转印图案层与基板之间。
图4是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的结构示意图，如图4所示，太阳能发电装置还包括：第二胶膜130'和背板140，其中，第一胶膜130和第二胶膜130'设置在前板120和背板140之间。太阳能电池组件110，设置在第一胶膜130和第二胶膜130'之间，其中，背板140的厚度为3-6mm，2-4mm，以及5-7mm。优选地，第一胶膜130和第二胶膜130'可以是彩色胶膜,具体地彩色胶膜可以使得太阳能发电装置的颜色更加的多样。
在上述图4的实施例中，太阳能电池组件110包括带有玻璃层的太阳能电池芯片，其中太阳能电池电池芯片可以是薄膜或者晶硅太阳能电池芯片，太阳能电池组件包含但不限于CIGS(铜铟镓硒)太阳能电池、GaAs(砷化镓)太阳能电池、CdTe(碲化镉)太阳能电池、HIT(非晶/单晶异质结)太阳能电池、非晶硅薄膜、单晶硅、多晶硅等电池；胶膜包括但不限于PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、POE(乙烯和丁烯的高聚物)、TPU(聚氨酯)、TPO(热塑性聚烯烃类)中的一种，当太阳能电池电池芯片为薄膜太阳电池芯片的时候,形成的是双玻结构的太阳能发电装置，当太阳能电池电池芯片为带有玻璃衬底的太阳电池芯片的时候,形成的是三玻结构的太阳能发电装置。具体地，太阳能发电装置可以是太阳能发电瓦片、太阳能发电墙、太阳能发电窗中的任一种。
图5是根据本发明的一个实施例的太阳能发电装置的制作方法的流程图，如图5所示，太阳能发电装置的制作方法包括：
S101：在基板上制备转印图案层，形成前板；
S102：将多个层层叠后，先进行多次预压合，再进行加压层压，其中，多个层包括顺序层叠的前板、第一胶膜、太阳能电池组件。
有别于传统层压工艺，本发明采用逐级层压工艺，通过分阶段逐步升温加压的工艺手段，能够最大限度的排除胶膜在高温熔融过程中产生的气泡，大幅提高良品率，同时能够使转印图案层与前板和胶膜之间、胶膜和太阳能电池组件之间充分交联，粘结更牢固，使得太阳能发电装置的强度更高，寿命更长。
其中步骤S101为制备前板的步骤，在步骤S101中，在基板上制备转印图案层之后，还包括：在转印图案层上设置彩色膜层；所述多个层包括顺序层叠的基板、转印图案层、彩色膜层、第一胶膜、太阳能电池组件；或在基板上制备转印图案层之前，还包括：在基板上设置彩色膜层；所述多个层包括顺序层叠的基板、彩色膜层、转印图案层、第一胶膜、太阳能电池组件。
举例说明，本发明实施例中的装饰一体化太阳能发电装置采用逐级层压工艺生产，具体步骤如下：
1、将与太阳能电池组件规格匹配的超白钢化玻璃通过UV转印技术，印刷所需的装饰图案，所得前板备用；
2、胶膜裁切合适尺寸备用，前板清洗干净、干燥备用；
3、将太阳能电池组件、第一胶膜、第二胶膜和经过UV转印后的前板自下而上铺装合片；
4、合片后在层压机内进行一次压合，温度控制在60-100℃，时间3-5min，同时抽真空，真空度为20-30Pa；
5、一次压合后，进行二次压合，温度控制在100-140℃，时间3-5min，同时抽真空，真空度为20-30Pa；
6、二次压合后，进行三次压合，温度控制在140-160℃，时间5-15min，同时抽真空，真空度为20-40Pa；
7、抽真空后进行加压层压，先施加压力70-80(-kPa),加压时间2-4min，再施加压力60-70(-kPa),加压时间5-10min，最后施加压力60-70(-kPa),加压时间10-15min；
8、将层压完毕的太阳能发电装置经传送带输送至冷却区域，冷却时间120S-180S,冷却至室温；
9、引出正负极焊带并与接线盒连接，得到单片装饰一体化太阳能发电装置，其中，引出的正负极焊带可与接线盒连接，并进一步连接其他输出电路，即可完成将太阳能转换成的电能的导出。
与现有技术相比，本实施例中的太阳能发电装置的制备工艺与传统太阳能发电装置制备工艺相比，采用逐级层压的工艺，通过分阶段逐步升温加压的工艺手段，不仅能够最大限度的排除气泡，大幅提高良品率，同时能够使UV转印图案与前板和胶膜之间、胶膜和芯片之间充分交联，粘结更牢固，强度更高，使得太阳能发电装置的寿命更长。
上述实施例仅供说明本发明之用，而并非是对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此，所有等同的技术方案也应属于本发明公开的范畴。

Claims (17)

1.一种太阳能发电装置，其特征在于，包括：
太阳能电池组件；
前板,其包括基板和设置在所述基板上的转印图案层,以及
第一胶膜，设置在所述基板和所述太阳能电池组件之间。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于,所述转印图案层设置于所述基板靠近所述太阳能电池组件的一面,或
所述转印图案层设置于所述基板远离所述太阳能电池组件的一面。
3.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于,所述基板为彩色基板。
4.根据权利要求1或3任一项所述的太阳能发电装置，其特征在于,所述前板还包括彩色膜层，所述转印图案层设置在所述基板和所述彩色膜层之间，或所述彩色膜层设置于所述转印图案层与所述基板之间。
5.根据权利要求4所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述彩色膜层设置于所述基板靠近所述太阳能电池组件的一面。
6.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述基板包括透光玻璃板或透光树脂板。
7.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述太阳能电池组件为透光太阳能电池组件。
8.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述太阳能电池组件包括薄膜太阳能电池芯片或晶硅太阳能电池芯片。
9.根据权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述太阳能发电装置包括背板和第二胶膜，所述第二胶膜设置在所述太阳能电池组件和所述背板之间。
10.根据权利要求9所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述第一胶膜和/或所述第二胶膜为彩色胶膜。
11.根据权利要求1-10任一项所述的太阳能发电装置，其特征在于，所述太阳能发电装置为太阳能发电瓦片、太阳能发电墙、太阳能发电窗中的任一种。
12.一种太阳能发电装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基板上制备转印图案层，形成前板；
将多个层层叠后，先进行多次预压合，再进行加压层压，其中，所述多个层包括顺序层叠的前板、第一胶膜、太阳能电池组件。
13.根据权利要求12所述的太阳能发电装置的制作方法，其特征在于，在基板上制备转印图案层之后，还包括：在转印图案层上设置彩色膜层；
所述多个层包括顺序层叠的基板、转印图案层、彩色膜层、第一胶膜、太阳能电池组件；或
在基板上制备转印图案层之前，还包括：在基板上设置彩色膜层；所述多个层包括顺序层叠的基板、彩色膜层、转印图案层、第一胶膜、太阳能电池组件。
14.根据权利要求12所述的太阳能发电装置的制作方法，其特征在于，所述多次预压合的步骤包括以下步骤：
在温度60-100℃，时间3-5min，真空度为20-30Pa的条件下，进行一次压合；
在温度100-140℃，时间3-5min，同时抽真空，真空度为20-30Pa的条件下，进行二次压合。
15.根据权利要求14所述的太阳能发电装置的制作方法，其特征在于，所述多次预压合的步骤进一步包括以下步骤：
在温度140-160℃，时间5-15min，真空度20-40Pa的条件下，进行三次压合。
16.根据权利要求12所述的太阳能发电装置的制作方法，其特征在于，在所述加压层压的步骤之后，进一步包括以下步骤：
将层压后形成的太阳能发电装置送至冷却区域，冷却至室温。
17.根据权利要求12所述的太阳能发电装置的制作方法，其特征在于，所述多个层还包括第二胶膜和背板，所述前板、第一胶膜、太阳能电池组件、第二胶膜和背板顺序层叠。
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