專利名稱：一種柔性薄膜太陽(yáng)能電池及其封裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，尤其涉及一種具有較高光電轉(zhuǎn)換效率的柔性薄膜太陽(yáng)能電池及其封裝方法。
背景技術(shù)：
由于傳統(tǒng)能源日益枯竭，能源危機(jī)日益嚴(yán)重，新能源取代傳統(tǒng)能源已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)。太陽(yáng)能作為一種取之不盡用之不竭且清潔無(wú)污染的綠色能源，對(duì)其有效開(kāi)發(fā)利用已成為具活力的研究領(lǐng)域之一。第一代太陽(yáng)能電池為晶體硅太陽(yáng)電池，第二代太陽(yáng)能電池為是薄膜太陽(yáng)能電池。對(duì)于薄膜太陽(yáng)能電池，為了保護(hù)電池對(duì)抗機(jī)械應(yīng)力、暴曬和濕氣，串接的電池被嵌進(jìn)一透明的封裝材料內(nèi)，該封裝材料同時(shí)能對(duì)電池產(chǎn)生電絕緣的作用。為了結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定， 該封裝系統(tǒng)應(yīng)用一覆板(Superstrate)。大部分的覆板采用玻璃，但也可使用金屬或塑料薄片。太陽(yáng)電池可放在覆板材料之上、之后或之間。在太陽(yáng)電池感光面上的覆蓋物需要用透光性好的材料來(lái)制造，因?yàn)樵酵腹獾牟牧显侥苁垢嗟奶?yáng)能量投射在太陽(yáng)電池之上。目前市場(chǎng)上應(yīng)用比較廣泛的封裝工藝有兩種
第一種是用TPE (Thermoplastic Elastomer，熱塑性彈性體)材料封裝。先在薄膜電池上鋪上EVA (乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)，再鋪上TPE，進(jìn)層壓機(jī)封裝。熱塑性彈性體TPE 既具有熱塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡膠的物理性能，是塑料和橡膠優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)組合。這種封裝方法的優(yōu)點(diǎn)是封裝的電池比較輕，缺點(diǎn)是不能做成透光的組件，而且電池板彎曲度會(huì)變大，可能影響電池效率。第二種是用浮法玻璃封裝。也是先鋪上EVA，再鋪上浮法玻璃，進(jìn)層壓機(jī)封裝。這種封裝方法的優(yōu)點(diǎn)是可以做成透光的BIPV (Building Integrated Photovoltaic，光伏建筑一體化)組件，甚至可以配合工藝做成半透明的，但是因有兩塊玻璃，所以封裝的電池比較重。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種柔性薄膜太陽(yáng)能電池，在封裝層中引入特氟龍塑料層，在不影響封裝層透光率的基礎(chǔ)上降低電池的重量。本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供一種柔性薄膜太陽(yáng)能電池，包括太陽(yáng)能電池層和封裝層，所述封裝層包括第一封裝層和第二封裝層，所述太陽(yáng)能電池層封裝在所述第一封裝層和所述第二封裝層之間，所述第一封裝層包括第一 EVA交聯(lián)層和與所述第一 EVA交聯(lián)層連接的第一特氟龍層，所述第一 EVA交聯(lián)層覆蓋于所述太陽(yáng)能電池層的一面；所述第二封裝層包括第二 EVA交聯(lián)層和與所述第二 EVA交聯(lián)層連接的第二特氟龍層，所述第二 EVA交聯(lián)層覆蓋于所述太陽(yáng)能電池層的另一面。上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池，所述第一特氟龍層和所述第二特氟龍層的厚度為 0.廣1.5mm，透光率大于95%;所述第一 EVA膠聯(lián)層和所述第二 EVA交聯(lián)層的厚度為廣2mm。
上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池，所述太陽(yáng)能電池層包括至少一個(gè)電池串，所述電池串包括至少一個(gè)單元電池，所述單元電池之間通過(guò)焊帶連接。上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池，所述單元電池的厚度為50-100 μ m，所述單元電池的尺寸為 IOXlOcm2O上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池，所述焊帶為涂錫銅帶電極材料，所述焊帶厚度為 0. Γο. 2mm。本發(fā)明同時(shí)提出了一種上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，所述方法包括 步驟一將所述第一特氟龍層、所述第一 EVA交聯(lián)層、所述太陽(yáng)能電池層、所述第二 EVA
交聯(lián)層和所述第二特氟龍層依次排布組成五層結(jié)構(gòu)；
步驟二 將步驟一中所述第一特氟龍層、所述第一 EVA交聯(lián)層、所述太陽(yáng)能電池層、所述第二 EVA交聯(lián)層和所述第二特氟龍層組成的五層結(jié)構(gòu)層壓封裝。上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，所述步驟一包括
a.截切所述第一特氟龍層、所述第二特氟龍層、所述第一EVA交聯(lián)層和所述第二 EVA 交聯(lián)層；
b.將所述第二EVA交聯(lián)層排布于所述第二特氟龍層上；
c.通過(guò)焊帶將至少一個(gè)所述單元電池連接成所述電池串；
d.將至少一個(gè)通過(guò)所述步驟C連接的電池串排布在步驟b所述第二EVA交聯(lián)層上，并使用焊帶將所述電池串的正負(fù)極依次相連，引出正負(fù)極接線端；
e.在經(jīng)過(guò)所述步驟d排布好的所述電池串上依次排布所述第一EVA交聯(lián)層和所述第
一特氟龍層。上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，所述步驟a中還包括用酒精清洗特氟龍塑料層表面。上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，所述步驟二中層壓封裝是指將所述五層結(jié)構(gòu)通過(guò)層壓機(jī)抽真空層壓，其中抽真空5-15分鐘，加熱溫度110-130° C，層壓20-50分鐘。上述柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，所述第一特氟龍層和所述第二特氟龍層的厚度為0. Γ1. 5mm,透光率大于95% ；所述第一 EVA膠聯(lián)層和所述第二 EVA交聯(lián)層的厚度為 1 2mmο相對(duì)于現(xiàn)有的柔性薄膜太陽(yáng)能電池，本發(fā)明的封裝方法得到的柔性薄膜太陽(yáng)能電池引進(jìn)特氟龍塑料層作為封裝材料，既明顯提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，又降低了封裝電池太陽(yáng)能的質(zhì)量，有效保護(hù)了薄膜太陽(yáng)能電池的表面，可以抗腐蝕、耐輻照；其封裝方法操作簡(jiǎn)單，提高了工作效率，特氟龍塑料透光率高，有利于太陽(yáng)光的透過(guò)，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。按照本發(fā)明所提供的封裝方法，與傳統(tǒng)使用玻璃封裝的方法相比，封裝好的太陽(yáng)能電池重量下降70 90%，轉(zhuǎn)換效率可以提高10% 15%。
通過(guò)下面結(jié)合附圖對(duì)其示例性實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明上述特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚和容易理解。圖1是本發(fā)明柔性薄膜太陽(yáng)能電池五層結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是涂錫銅帶與柔性薄膜太陽(yáng)能電池的連接示意圖。
附圖符號(hào)說(shuō)明 101-第一特氟龍層， 201-第一 EVA交聯(lián)層， 300-太陽(yáng)能電池層， 302-焊帶。
102-第二特氟龍層， 202-第二 EVA交聯(lián)層， 301-單元電池
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1，圖1是本發(fā)明柔性薄膜太陽(yáng)能電池五層結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明的柔性薄膜太陽(yáng)能電池包括太陽(yáng)能電池層300和封裝層，封裝層包括第一封裝層和第二封裝層，太陽(yáng)能電池層封裝在第一封裝層和第二封裝層之間，第一封裝層包括第一 EVA交聯(lián)層201和與第一 EVA交聯(lián)層201連接的第一特氟龍層101，第一 EVA交聯(lián)層201覆蓋于太陽(yáng)能電池層300的一面；第二封裝層包括第二 EVA交聯(lián)層202和與第二 EVA交聯(lián)層202連接的第二特氟龍層102，第二 EVA交聯(lián)層202覆蓋于太陽(yáng)能電池層300的另一面。特氟龍(Teflon)是美國(guó)杜邦公司對(duì)其研發(fā)的所有碳?xì)錁?shù)脂的總稱，包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯及各種共聚物。第一特氟龍層101和第二特氟龍層102的厚度為0. 1-1. 5mm,透光率大于95%。第一 EVA膠聯(lián)層201和第二 EVA交聯(lián)層202的厚度為廣2mm。薄膜太陽(yáng)能電池層300包括至少一個(gè)電池串，電池串包括至少一個(gè)單元電池，單元電池之間通過(guò)焊帶連接。例如，可以將三個(gè)單元電池通過(guò)焊帶焊接呈一個(gè)電池串。單元電池的厚度為50-100 μ m，單元電池的尺寸為lOXlOcm2。焊帶為涂錫銅帶電極材料，焊帶厚度為0. Γ0. 2mm。光伏電池的電流一般是通過(guò)電池片表面的印刷電極收集，并通過(guò)在電極上焊接互連條聯(lián)接每個(gè)電池正負(fù)極，涂錫銅帶能提供很好的連接作用收集電流，而且其體電阻及與電池的接觸電阻小，在很多光伏組件中有重要的應(yīng)用。圖2為涂錫銅帶與電池的連接示意圖。在選擇涂錫銅帶時(shí)根據(jù)所選用的電池特性來(lái)決定用什么規(guī)格的焊帶，根據(jù)電池的厚度和短路電流的多少來(lái)決定涂錫銅帶的厚度，其寬度要求和電池的主柵線寬度一致，涂錫銅帶的軟硬程度一般取決于電池的厚度和焊接工具。手工焊接要求焊帶的狀態(tài)比較軟，軟態(tài)的焊帶在烙鐵走過(guò)之后會(huì)很好地和電池接觸在一起，形成良好的銀錫合金，其可焊接性滿足要求；同時(shí)在焊接過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力很小，可以降低碎片率。但是太軟的焊帶抗伸強(qiáng)度與延伸率會(huì)降低，很容易拉斷。
本發(fā)明同時(shí)還提出了一種柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，所述方法包括 步驟一將所述第一特氟龍層、所述第一 EVA交聯(lián)層、所述太陽(yáng)能電池層、所述第二 EVA 交聯(lián)層和所述第二特氟龍層依次排布組成五層結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，步驟一包括以下分步驟
a.截切所述第一特氟龍層、所述第二特氟龍層、所述第一EVA交聯(lián)層和所述第二 EVA 交聯(lián)層；
b.將所述第二EVA交聯(lián)層排布于所述第二特氟龍層上；C.通過(guò)焊帶將至少一個(gè)所述單元電池連接成所述電池串；
d.將至少一個(gè)通過(guò)所述步驟C連接的電池串排布在步驟b所述第二EVA交聯(lián)層上，并使用焊帶將所述電池串的正負(fù)極依次相連，引出正負(fù)極接線端；
e.在經(jīng)過(guò)所述步驟d排布好的所述電池串上依次排布所述第一EVA交聯(lián)層和所述第
一特氟龍層。對(duì)于上述步驟a，還需要用酒精清洗特氟龍塑料層表面。步驟二將步驟一中所述第一特氟龍層、所述第一 EVA交聯(lián)層、所述太陽(yáng)能電池層、所述第二 EVA交聯(lián)層和所述第二特氟龍層組成的五層結(jié)構(gòu)層壓封裝。步驟二中層壓封裝是指將所述五層結(jié)構(gòu)通過(guò)層壓機(jī)抽真空層壓，其中抽真空5-15分鐘，加熱溫度 110-130° C，層壓 20-50 分鐘。經(jīng)過(guò)上述封裝方法封裝得到的柔性薄膜太陽(yáng)能電池的第一特氟龍層101和第二特氟龍層102的厚度為0. 1-1. 5mm,透光率大于95% ；第一 EVA膠聯(lián)層201和第二 EVA交聯(lián)層202的厚度為廣2mm。
實(shí)施例一
a.根據(jù)工藝要求，裁切尺寸35X 35cm2的特氟龍塑料膜和EVA交聯(lián)層，使用95%的酒精清洗特氟龍塑料膜表面；
b.根據(jù)圖1所示的五層結(jié)構(gòu)，將一層特氟龍塑料膜和一層EVA交聯(lián)層依次排布；
c.將3個(gè)單元電池按照正負(fù)極次序，使用焊接機(jī)通過(guò)焊帶連接在一起；
d.根據(jù)工藝要求，將3個(gè)步驟c焊接好的電池串依次排布在步驟b完成的EVA交聯(lián)層上，通過(guò)焊接機(jī)使用焊帶將太陽(yáng)能電池串的正負(fù)極依次相連，引出正負(fù)極接線端；
e.在步驟d完成的太陽(yáng)能電池串上面依次排布一層EVA交聯(lián)層和一層特氟龍塑料
膜；
f.將步驟e完成的5層結(jié)構(gòu)置入全自動(dòng)層壓機(jī)中，抽真空5分鐘，加熱溫度120°C， 層壓40分鐘；
g.獲得封裝好的薄膜太陽(yáng)能電池。
實(shí)施例二
按照實(shí)施例一中的方法，除以下步驟有改動(dòng)外，其他步驟完全相同。f.將步驟e完成的5層結(jié)構(gòu)置入全自動(dòng)層壓機(jī)中，抽真空10分鐘，加熱溫度 125° C，層壓35分鐘。
實(shí)施例三
按照實(shí)施例一中的方法，除以下步驟有改動(dòng)外，其他步驟完全相同。f.將步驟e完成的5層結(jié)構(gòu)置入全自動(dòng)層壓機(jī)中，抽真空15分鐘，加熱溫度 130° C，層壓30分鐘。
實(shí)施例四
按照實(shí)施例一中的方法，除以下步驟有改動(dòng)外，其他步驟完全相同。
f.將步驟e完成的5層結(jié)構(gòu)置入全自動(dòng)層壓機(jī)中，抽真空15分鐘，加熱溫度 115° C，層壓35分鐘。
實(shí)施例五
按照實(shí)施例一中的方法，除以下步驟有改動(dòng)外，其他步驟完全相同。f.將步驟e完成的5層結(jié)構(gòu)置入全自動(dòng)層壓機(jī)中，抽真空15分鐘，加熱溫度 110° C，層壓40分鐘。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用太陽(yáng)光模擬器，在AMI. 5，輻照光頻率為1000W/m2下，將利用本發(fā)明所述方法封裝的柔性薄膜太陽(yáng)能電池進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，在封裝相同數(shù)量單元薄膜太陽(yáng)能電池的前提下，利用本發(fā)明所述方法封裝的薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率提高了 15%左右。上述AM (Air Mass)是指太陽(yáng)能光穿過(guò)大氣層的光學(xué)路徑，在地球的大氣層外，空氣的質(zhì)量為0，即定義為ΑΜ0，當(dāng)太陽(yáng)光與地面成垂直時(shí)為1，定義為AMI. 0，AMI. 5，也即指天頂角為48度時(shí)的太陽(yáng)光。需要注意的是，以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施方式
僅限于此，在本發(fā)明的上述指導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)或者變形落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種柔性薄膜太陽(yáng)能電池，包括太陽(yáng)能電池層和封裝層，所述封裝層包括第一封裝層和第二封裝層，所述太陽(yáng)能電池層封裝在所述第一封裝層和所述第二封裝層之間，其特征在于所述第一封裝層包括第一 EVA交聯(lián)層和與所述第一 EVA交聯(lián)層連接的第一特氟龍層， 所述第一 EVA交聯(lián)層覆蓋于所述太陽(yáng)能電池層的一面；所述第二封裝層包括第二 EVA交聯(lián)層和與所述第二 EVA交聯(lián)層連接的第二特氟龍層， 所述第二 EVA交聯(lián)層覆蓋于所述太陽(yáng)能電池層的另一面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所述第一特氟龍層和所述第二特氟龍層的厚度為0. Γ1. 5mm，透光率大于95% ； 所述第一 EVA膠聯(lián)層和所述第二 EVA交聯(lián)層的厚度為廣2mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所述太陽(yáng)能電池層包括至少一個(gè)電池串，所述電池串包括至少一個(gè)單元電池，所述單元電池之間通過(guò)輝帶連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于所述單元電池的厚度為50-100 μ m，所述單元電池的尺寸為IOX 10cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池，其特征在于 所述焊帶為涂錫銅帶電極材料，所述焊帶厚度為0. Γ0. 2mm。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5任一權(quán)項(xiàng)所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，其特征在于所述方法包括步驟一將所述第一特氟龍層、所述第一 EVA交聯(lián)層、所述太陽(yáng)能電池層、所述第二 EVA 交聯(lián)層和所述第二特氟龍層依次排布組成五層結(jié)構(gòu)；步驟二 將步驟一中所述第一特氟龍層、所述第一 EVA交聯(lián)層、所述太陽(yáng)能電池層、所述第二 EVA交聯(lián)層和所述第二特氟龍層組成的五層結(jié)構(gòu)層壓封裝。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，其特征在于 所述步驟一包括a.截切所述第一特氟龍層、所述第二特氟龍層、所述第一EVA交聯(lián)層和所述第二 EVA 交聯(lián)層；b.將所述第二EVA交聯(lián)層排布于所述第二特氟龍層上；c.通過(guò)焊帶將至少一個(gè)所述單元電池連接成所述電池串；d.將至少一個(gè)通過(guò)所述步驟C連接的電池串排布在步驟b所述第二EVA交聯(lián)層上，并使用焊帶將所述電池串的正負(fù)極依次相連，引出正負(fù)極接線端；e.在經(jīng)過(guò)所述步驟d排布好的所述電池串上依次排布所述第一EVA交聯(lián)層和所述第一特氟龍層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，其特征在于 所述步驟a中還包括采用酒精清洗特氟龍層表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，其特征在于所述步驟二中層壓封裝是指將所述五層結(jié)構(gòu)通過(guò)層壓機(jī)抽真空層壓，其中抽真空5-15 分鐘，加熱溫度110-130° C，層壓20-50分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項(xiàng)所述的柔性薄膜太陽(yáng)能電池的封裝方法，其特征在于所述第一特氟龍層和所述第二特氟龍層的厚度為0. Γ1. 5mm，透光率大于95% ； 所述第一 EVA膠聯(lián)層和所述第二 EVA交聯(lián)層的厚度為廣2mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種柔性薄膜太陽(yáng)能電池，包括太陽(yáng)能電池層和封裝層，封裝層包括第一封裝層和第二封裝層，太陽(yáng)能電池層封裝在第一封裝層和第二封裝層之間，封裝層由第一EVA交聯(lián)層、第二EVA交聯(lián)層、第一特氟龍層和第二特氟龍層組成；本發(fā)明同時(shí)還提出了一種封裝方法，包括步驟一將所述第一特氟龍層、所述第一EVA交聯(lián)層、所述太陽(yáng)能電池層、所述第二EVA交聯(lián)層和所述第二特氟龍層依次排布組成五層結(jié)構(gòu)；步驟二將步驟一中的五層結(jié)構(gòu)層壓封裝。本發(fā)明的封裝方法得到的柔性薄膜太陽(yáng)能電池引進(jìn)特氟龍塑料層作為封裝材料，既明顯提高了太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，又降低了封裝太陽(yáng)能電池的成本。
文檔編號(hào)B32B27/30GK102254975SQ201110117859
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月9日
發(fā)明者馮世軍, 張根發(fā), 蘇青峰, 賴建明, 韓新江 申請(qǐng)人:上海聯(lián)孚新能源科技有限公司