專利名稱：異形太陽能光伏幕墻玻璃及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種異形太陽能光伏幕墻玻璃，廣泛應用于各種形狀的光伏玻璃 幕墻中，屬于光伏建筑一體化技術領域。
背景技術：
目前，玻璃幕墻建筑物的外觀形態(tài)的多樣性，反而突顯了應用于玻璃幕墻中 的太陽能電池組件形態(tài)過于單一，基本是正方形或矩形。若使用這些單一形狀的 太陽能電池組件，難以制成不規(guī)則平面的太陽能光伏幕墻玻璃組件，以適應異形 玻璃墻面的結構需要。因此，如何突破光伏幕墻玻璃組件的異形，首先要從太陽
能光伏幕墻玻璃的技術進步開始。如中國專利ZL200420093384.8公開的是中空 玻璃太陽能電池組件，解決了太陽能電池通過第二次外部加工，拼、焊制成光伏 幕墻玻璃。而中國專利200610061259.2公開的異形硅薄膜太陽能電池，雖然涉及 到電池的復雜圖象，但它不涉及與幕墻玻璃一次解決的技術問題。而本發(fā)明要解 決的是為不規(guī)則異形墻面，提供異形太陽能光伏幕墻玻璃， 一次性解決方案。核 心技術是從大規(guī)模集成非晶硅太陽能電池芯板的結構設計和工藝上，直接解決現 有技術中需要用多塊非晶硅太陽能電池組件完成串/并聯(lián)。解決了用太陽能電池芯 板技術制成各種形狀的光電夾層，應用于太陽能光伏幕墻玻璃，并滿足光伏建筑 的電性能。

發(fā)明內容
針對上述現有技術需要解決的問題，本發(fā)明的目的是設計一種異形太陽能 光伏幕墻玻璃，按照要求在光電夾層的電池芯板上一次性實現任意圖形形狀的設計，形成非晶硅太陽能電池組件串/并聯(lián)連接，滿足不同形狀光伏幕墻的要求，同 時滿足光伏幕墻電性能的要求。
本發(fā)明的另一個目的是為異形太陽能光伏幕墻玻璃提供一種制造方法，為 不規(guī)則異形墻面，提供異形太陽能光伏幕墻玻璃， 一次性解決方案的工藝保證。 也就是說在電池芯板上實現任意形狀的多塊非晶硅太陽能電池組件串/聯(lián)連接，滿 足光伏幕墻玻璃的工藝要求，做成各種形狀的太陽能光伏幕墻玻璃，如梯形或其 他不規(guī)則形狀。
本發(fā)明采用的技術方案是 一種異形太陽能光伏幕墻玻璃，包括內外層玻璃， 其特征在于還包括異形光電夾層，該光電夾層由太陽能電池組件構成光伏陣列， 電池組件是在大規(guī)模集成的電池芯板上，將有效面積相同的子電池串聯(lián)或節(jié)數相 同、電壓一致的子電池并聯(lián)所構成，相鄰的太陽能電池組件之間設有絕緣隔離線， 電池組件的正負電極由導電帶引出，輸出供電。
所說的光伏幕墻玻璃呈梯形或腰部帶弧度的梯形。
幕墻玻璃內的光電夾層是非晶硅太陽能電池芯板制成，梯形光伏幕墻玻璃還 包括直角梯形。
本發(fā)明光伏幕墻玻璃可以多種形式的光伏幕墻，包括太陽能光伏中空幕墻玻 璃、太陽能光伏夾膠玻璃、呼吸式太陽能光伏幕墻玻璃。
所說的引出太陽能電池電極的導電帶是涂錫帶或鋁錫合金帶。 光伏幕墻玻璃中的太陽能電池與內外層玻璃的貼合處夾有PVB或EVA密封 膠膜。該密封膠膜可以將光電夾層與內外層玻璃緊密地粘結在一起，具有高強度 的機械性能，起到抗外界沖擊的作用。
本發(fā)明異形太陽能光伏幕墻玻璃的制造方法是包括內外層玻璃，其特征是由太陽能電池芯板制成異形光伏幕墻玻璃的光電夾層，其步驟如下
激光刻劃電池芯板的前電極層，將前電極層刻劃成多個區(qū)域，此處所說的區(qū)
域實際上是指太陽能電池組件；
在區(qū)域中用激光刻劃子電池，使每個子電池的有效面積相等或子電池的電壓
相同；
在相鄰區(qū)域之間激光刻劃出隔離線；
沉積硅薄膜電池層；
激光刻劃硅薄膜電池層；
將太陽能電池芯板上有效面積相同的子電池串聯(lián)，或者將節(jié)數相同、電壓一 致的子電池并聯(lián)；
在相鄰區(qū)域之間，用激光刻劃形成防止相鄰電池組件短路、漏電的絕緣隔離
線；
將異形太陽能電池芯板與內外層玻璃貼合層壓封裝； 將封裝好的光伏幕墻玻璃周邊打結構膠。
電池芯板中相鄰區(qū)域用激光刻劃出硅薄膜電池層的錯位線，使其相鄰區(qū)域的 電池組件相互串聯(lián)。也可以理解為在制作背電極層的工藝中，金屬背電極材料 直接填充至非晶硅薄膜電池層的刻劃線或點劃線的線槽內，使太陽能電池組件的 前電極與相鄰太陽能電池組件的的背電極連接，實現各太陽能電池組件的串聯(lián)連 接。
異形太陽能電池芯板的最后正負電極用接線盒或電極接插件引出；光伏幕墻 玻璃中的光電夾層用PVB或EVA密封膠膜層壓密封。
本發(fā)明的太陽能光伏幕墻玻璃簡稱光伏幕墻玻璃，或稱光伏幕墻；太陽能電 池芯板或電池芯板或芯板是指沒有封裝的太陽能電池板；本發(fā)明的太陽能電池組件又簡稱電池組件。
本發(fā)明的有益效果是從大規(guī)模集成非晶硅太陽能電池芯板的結構設計和工 藝上，直接解決現有技術中需要用多塊非晶硅太陽能電池組件完成串/并聯(lián)，可以 實現規(guī)?；a。解決了用太陽能電池芯板技術制成各種形狀的光電夾層，應用 于太陽能光伏幕墻玻璃，并滿足光伏建筑的電性能，適于構建大面積、各種形狀 (包括不規(guī)則形狀)的光伏幕墻。


圖1是異形太陽能光伏幕墻玻璃的截面示意圖。
圖2是異形太陽能光伏幕墻玻璃的剖視圖。 圖3是梯形太陽能光伏幕墻玻璃的內部并聯(lián)結構示意圖。 圖4是梯形太陽能光伏幕墻玻璃的內部串聯(lián)結構示意圖。 見圖1至圖4，外層玻璃l亦稱窗口層玻璃，密封膠膜2也稱粘貼材料，非 晶硅太陽能電池組件3，結構膠4，內層玻璃5或稱背玻璃，接線盒6，電極引出 線7，引線孔8，相鄰太陽能電池組件之間的絕緣隔離線包括前電極層絕緣隔離 線9和背電極層絕緣隔離線10。
以下結合附圖進一步說明本發(fā)明的工藝原理由太陽能電池芯板制成異形光 伏幕墻玻璃的光電夾層，將異形太陽能電池芯板與內外層玻璃貼合封裝，構成異 形光伏幕墻玻璃，其工序如下
激光刻劃電池芯板的前電極層，將前電極層刻劃成多個區(qū)域此處所說的區(qū)域 實際上是指太陽能電池組件；
在區(qū)域中用激光刻劃子電池使每個子電池的有效面積相等或子電池的電壓
相同；在相鄰區(qū)域之間激光刻劃隔離線；
沉積硅薄膜電池層；
激光刻劃硅薄膜電池層；
將太陽能電池芯板上有效面積相同的子電池串聯(lián)/節(jié)數相同、電壓一致的子電 池并聯(lián)；
在相鄰區(qū)域之間，用激光刻劃形成防止相鄰電池組件短路、漏電的絕緣隔離
線；
將異形太陽能電池芯板與內外層玻璃貼合層壓封裝； 將封裝好的光伏幕墻玻璃周邊打結構膠。
為了防止漏電或短路，可以將芯板邊緣使用激光刻劃或物理去膜或化學腐蝕 方法，將邊緣寬度約為5 10mm膜層去除，以達到絕緣、防漏電效果。且在芯 板切割邊緣使用雙激光刻劃或化學腐蝕法做絕緣處理，防止短路。
具體實施方式
實施例1:
見圖3，異形太陽能光伏幕墻玻璃呈梯形，由梯形太陽能電池芯板作為光伏 幕墻玻璃的光電夾層，電池芯板內包括多塊并聯(lián)連接的太陽能電池組件，制作步
驟如下
第一步加工窗口層玻璃(或稱外層玻璃1):根據幕墻玻璃的形狀加工窗口 層玻璃，該玻璃的光線透過率須滿足光伏組件的性能要求。
第二步清洗窗口層玻璃用酒精或丙酮清潔窗口層玻璃。
第三步在玻璃上覆蓋PVB密封膠膜2，該膠膜2又稱粘貼材料。
第四步由太陽能電池芯板制成異形光伏幕墻玻璃的光電夾層，其步驟如下:
8激光刻劃電池芯板的前電極層，將前電極層刻劃成多個區(qū)域，如圖3所示，
分成A、 B、 C、 D四個區(qū)域，該區(qū)域又稱四個太陽能電池組件。所采用的激光頻 率和電流范圍一般在5.0 8.0KHz、 18 23A，激光平臺移動速度3m/min。
在區(qū)域中用激光刻劃子電池使每個子電池的電壓相同，也就是說每個太陽能 電池組件的子電池節(jié)數相同；
在相鄰區(qū)域之間激光刻劃出兩條隔離線9，其間距為2 3mm;
沉積硅薄膜電池層；
激光刻劃硅薄膜電池層，激光頻率是4 8KHz，，硅薄膜電池層的刻劃線與 前電極層隔離線之間的間距是0.1 0.5mm;
制作背電極層，并由激光刻劃背電極圖形，激光頻率是0.1 lKHz，背電極 層的隔離線與非晶硅薄膜電池層的刻劃線之間的間距是0.1 0.5mm;
將太陽能電池芯板上子電池節(jié)數相同、電壓一致的太陽能電池組件并聯(lián)，即 從太陽能電池芯板的兩邊由導電帶連接各電池組件，實現各太陽能電池組件之間 的相互并聯(lián)連接；
在相鄰區(qū)域之間，由激光刻劃前電極層、硅薄膜層、背電極層，形成防止相 鄰電池組件短路、漏電的絕緣隔離線10;
采用高精度程控異形玻璃切割機或超聲波玻璃切割機，按光伏幕墻玻璃的形 狀和尺寸切割成梯形太陽能電池芯板；
由以上工序，即可完成異形太陽電池芯板的制作，構成異形太陽能光伏幕墻 玻璃的光電夾層。
第五步采用PVB粘貼材料，將梯形太陽能光伏幕墻玻璃的光電夾層密封 貼合在窗口層玻璃(或稱外層玻璃l)上。
第六步焊接電極引出線使用手焊或超聲焊的方法，悍接非晶硅電池板的電極引出線7，引出電池的正負電極。為了更好的絕緣，可以在光電夾層上覆蓋
兩層PVB密封膠膜(或稱粘貼材料)，并將非晶硅太陽能電池組件的電極引出線
從兩層粘貼材料中引出。
第七步根據幕墻玻璃形狀加工背玻璃(或稱內層玻璃5)，在粘貼材料上覆
蓋有電極引出孔的背玻璃，并將電極引出線7從引線孔8中引出，見圖2。
第八步層壓封裝將光伏幕墻玻璃組件置于高壓釜(粘貼材料為PVB)中 進行高溫壓合，在加溫的同時抽真空，避免在夾層粘貼材料中殘留空氣而形成氣 泡，粘貼材料會在高溫下熔化，凝聚后產生粘貼力將窗口層玻璃、非晶硅電池組 件及背玻璃貼合為一個整體的梯形光伏幕墻玻璃；
第九步清理梯形光伏幕墻玻璃邊緣的粘貼材料的凝聚殘留物；
第十步填充結構膠在封裝好的梯形光伏幕墻玻璃的周邊打密封結構膠；
第十一步引出電池的外電極在引出孔位置粘貼接線盒，并將引出線焊接 在接線盒電極上，將太陽能電池組件產生的電能輸出發(fā)電。也可以使用快速插接 頭(或稱電極接插件)引出電池的外電極，輸出發(fā)電。
為了防止漏電或短路，可以將芯板邊緣使用激光刻劃或物理去膜或化學腐蝕 方法，將邊緣寬度約為5 10mm膜層去除，以達到絕緣、防漏電效果。且在芯 板切割邊緣使用雙激光刻劃或化學腐蝕法做絕緣處理，防止內部電路短路。
制成梯形光伏幕墻玻璃后，在光伏幕墻四周填充硅酮膠，以保護光伏幕墻玻 璃內部的密封膠膜不受環(huán)境影響，防止幕墻玻璃和電池組件之間產生的分層。
實施例2:
見圖4，異形太陽能光伏幕墻玻璃呈梯形，用梯形太陽能電池芯板作為光伏 幕墻玻璃的光電夾層，電池芯板內包括多塊串聯(lián)連接的太陽能電池組件，制作步 驟如下第一步至第三步的方法同實施例1。
第四步由太陽能電池芯板制成異形光伏幕墻玻璃的光電夾層，其工序如下: 激光刻劃電池芯板的前電極層，將前電極層刻劃成A、 B、 C、 D四個區(qū)域，
或稱四個太陽能電池組件。采用的激光頻率是5.0 8.0KHz;
在區(qū)域中用激光刻劃子電池使每個子電池的有效面積相同，使得電池組件的
子電池的電流相同；
在相鄰區(qū)域之間激光刻劃出兩條隔離線9，其間距為2 3mm; 沉積硅薄膜電池層；
激光刻劃硅薄膜電池層，激光頻率是4 8KHz，硅薄膜電池層的刻劃線與前 電極層隔離線之間的間距是0.1 0.5mm;
制作背電極層，并由激光刻劃背電極圖形，激光頻率是0.1 lKHz，背電極 層的隔離線與非晶硅薄膜電池層的刻劃線之間的間距是0.1 0.5mm;
在電池芯板上，將相鄰區(qū)域用激光刻劃出硅薄膜電池層的錯位線，使子電池 有效面積相同，然后將電流一致的太陽能電池組件串聯(lián)起來；
在相鄰區(qū)域之間，由激光刻劃前電極層、硅薄膜層、背電極層，形成防止相 鄰電池組件短路、漏電的絕緣隔離線10;
采用高精度程控異形玻璃切割機或超聲波玻璃切割機，按光伏幕墻玻璃的形
狀和尺寸切割成梯形太陽能電池芯板；并采用EVA密封膠膜2封裝梯形太陽能 電池芯板。
剩下的步驟同實施例l,在此不再贅述。 實施例3:
制作腰部帶弧度的梯形太陽能光伏幕墻玻璃，用腰部帶弧度的梯形太陽能電 池芯板做光伏幕墻玻璃的光電夾層。用激光刻劃非晶硅太陽能電池芯板，將其分成多個區(qū)域(又稱非晶硅太陽能 電池組件)，每個區(qū)域具有相同節(jié)數的子電池，并將多個非晶硅太陽能電池組件 并聯(lián)連接，使每個區(qū)域的電壓一致，構成腰部帶弧度的梯形非晶硅太陽能電池芯 板，作為太陽能光伏幕墻玻璃的光電夾層。該腰部帶弧度的梯形光伏幕墻玻璃的 制作方法同實施例1，將各非晶硅太陽能電池芯板的正負電極由鋁錫合金導電帶 從邊角部位并聯(lián)引出，充分利用了原材料，邊角部分的材料作為電極使用，節(jié)省 了成本。太陽能電池芯板產生的電能用快速插接頭或電極接插件輸出，為負載供電。
實施例4:
采用事先預制好的圓形內層玻璃l、外層玻璃5及透明基板，在圓形透明基 板上順序層疊前電極層、非晶硅薄膜層、背電極層以及背漆層，制成圓形非晶硅 太陽能電池芯板。用激光將非晶硅太陽能電池芯板刻劃分成多個區(qū)域(電池組 件)，將多個圓形的非晶硅太陽能電池組件串聯(lián)連接，構成圓形形光伏幕墻玻璃 的光電夾層，每個非晶硅太陽能電池組件的子電池的有效面積相等。電池組件的 正負電極用導電帶從電池組件的邊角部分引出，充分利用了原材料，邊角部分的 材料作為電極使用，節(jié)省了成本。本實施例的圓形光伏幕墻玻璃的制造方法同實 施例2，在此不再贅述。
本發(fā)明的異形太陽能光伏幕墻玻璃不限于以上實施例所列的形狀，還可以是 其他不規(guī)則形狀。采用本發(fā)明的異形太陽能光伏幕墻玻璃可以構建出各種形狀的 太陽能光伏玻璃幕墻。如建筑物幕墻自身是多種形態(tài)構成，某一部分需要的是梯 形，另一部分需要的是腰部帶弧度的梯形，還有橢圓形、圓形、等不規(guī)則形狀玻 璃幕墻。本發(fā)明所說光伏幕墻玻璃，其中用于封裝非晶硅太陽能電池芯板的白玻
璃的透光率在90%以上，透明導電玻璃的透光率在70%以上。
權利要求
1、一種異形太陽能光伏幕墻玻璃，包括內外層玻璃，其特征在于還包括異形光電夾層，該光電夾層由太陽能電池組件構成光伏陣列，所說的電池組件由大規(guī)模集成的太陽能電池芯板，其上有效面積相同的子電池的串聯(lián)/節(jié)數相同、電壓一致的子電池的并聯(lián)所構成，相鄰的太陽能電池組件之間設有絕緣隔離線，電池組件的正負電極由導電帶引出，輸出供電。
2、 根據權利要求l所述的異形太陽能光伏幕墻玻璃，其特征在于所說的光伏幕墻玻璃呈梯形或腰部帶弧度的梯形。
3、 根據權利要求2所述的異形太陽能光伏幕墻玻璃，其特征在于幕墻玻璃 內的光電夾層是非晶硅太陽能電池芯板制成，所說的梯形光伏幕墻玻璃還包括 直角梯形。
4、 根據權利要求l所述的異形太陽能光伏幕墻玻璃，其特征在于所說的光 伏幕墻玻璃中的光電夾層與內外層玻璃的貼合處設有PVB或EVA密封膠層。
5、 一種制造異形太陽能光伏光伏幕墻玻璃的方法，包括內外層玻璃，其特 征是由太陽能電池芯板制成異形光伏幕墻玻璃的光電夾層，其步驟如下激光刻劃電池芯板的前電極層，將前電極層刻劃成多個區(qū)域； 在區(qū)域中用激光刻劃子電池使每個子電池的有效面積相等或子電池的電壓 相同；在相鄰區(qū)域之間激光刻劃隔離線；沉積硅薄膜電池層；激光刻劃硅薄膜電池層；將太陽能電池芯板上有效面積相同的子電池串聯(lián)，或者將節(jié)數相同、電壓 一致的子電池并聯(lián)；在相鄰區(qū)域之間，用激光刻劃形成防止相鄰電池組件短路、漏電的絕緣隔 離線；將異形太陽能電池芯板與內外層玻璃貼合層壓封裝； 將封裝好的光伏幕墻玻璃周邊打結構膠。
6、 根據權利要求5所述的制造異形太陽能光伏幕墻玻璃的方法，其特征在 于所說的電池芯板中相鄰區(qū)域用激光刻劃出硅薄膜電池層的錯位線，使其相鄰 區(qū)域的電池組件相互串聯(lián)。
7、 根據權利要求5所述的制造異形太陽能光伏幕墻玻璃的方法，其特征在 于所說的異形太陽能電池芯板的最后正負電極用接線盒或電極接插件引出。
8、 根據權利要求5所述的制造異形太陽能光伏幕墻玻璃的方法，其特征在 于所說的光伏幕墻玻璃中的光電夾層用PVB或EVA密封膠膜層壓密封。
9、 根據權利要求5所述的制造異形太陽能光伏幕墻玻璃的方法，其特征在 于所說的光伏幕墻玻璃是用激光刻劃，或者采用高精度程控異形玻璃切割機， 或用超聲波玻璃切割機，加工成梯形或腰部帶弧度的梯形。
10、 根據權利要求9所述的制造異形太陽能光伏幕墻玻璃的方法，其特征 在于所說的光電夾層是非晶硅太陽能電池芯板制成，所說的梯形光伏幕墻玻璃 還包括直角梯形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種異形太陽能光伏幕墻玻璃及制造方法，包括內外層玻璃，其特征在于還包括異形光電夾層，該光電夾層由太陽能電池組件構成光伏陣列，所說的電池組件由大規(guī)模集成的太陽能電池芯板，其上有效面積相同的子電池的串聯(lián)，或節(jié)數相同、電壓一致的子電池的并聯(lián)所構成，相鄰的太陽能電池組件之間設有絕緣隔離線，電池組件的正負電極由導電帶引出，輸出供電。有益效果是從大規(guī)模集成太陽能電池芯板的結構設計和工藝上，直接解決現有技術中需要用多塊非晶硅太陽能電池組件完成串/并聯(lián)，制成各種形狀的太陽能電池芯板，適于構建大面積、各種形狀的光伏幕墻，滿足光伏建筑的電性能。
文檔編號E04B2/88GK101487308SQ20091010506
公開日2009年7月22日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權日2009年1月15日
發(fā)明者尹林東, 徐祥福, 毅 李 申請人:毅 李