專利名稱：用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材及其封裝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材及其封裝技術(shù)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)太陽(yáng)能電池行業(yè)發(fā)展迅猛，隨著成本的不斷降低，太陽(yáng)能電池正逐步進(jìn)入人們的生活之中，發(fā)揮越來(lái)越大的作用。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能電池中的一種，其有著生產(chǎn)成本低廉、生產(chǎn)過程環(huán)保無(wú)污染、弱光發(fā)電性能優(yōu)良、高溫發(fā)電性能優(yōu)良、綜合發(fā)電能力強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì)。在當(dāng)前有著廣闊的發(fā)展空間。尤其是在離網(wǎng)的小型太陽(yáng)能電池應(yīng)用產(chǎn)品領(lǐng)，如太陽(yáng)能燈具、太陽(yáng)能玩具等有著巨大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)和發(fā)展空間。一般情況下，非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)品可分為小片型和大片型。其中小片型為發(fā)電功率小，一般在IOW以下，其主要應(yīng)用于太陽(yáng)能燈具，太陽(yáng)能玩具，太陽(yáng)能充電器等離網(wǎng)消費(fèi)型電子產(chǎn)品領(lǐng)域，要求太陽(yáng)能電池產(chǎn)品使用壽命在3-5年以上；大片型為發(fā)電功率較大，一般在IOW以上，其主要應(yīng)用于大中型光伏發(fā)電系統(tǒng)，如屋頂光伏系統(tǒng)，荒漠光伏電站，BIPV光伏發(fā)電系統(tǒng)等，要求太陽(yáng)能電池產(chǎn)品使用壽命在20年以上。目前各個(gè)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池廠商的電池制造工藝相差不大，只是由于工藝細(xì)節(jié)和設(shè)備性能的差別，不同廠商的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)品的電性能有一定的差異，但差別不大。相比之下，非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池實(shí)際使用壽命是更重要的產(chǎn)品性能衡量指標(biāo)。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的封裝技術(shù)是決定其使用壽命的關(guān)鍵。目前主要采用以下幾種方案進(jìn)行封裝
第一種采用EVA材料，用玻璃層壓封裝。這種封裝效果最好，能保證產(chǎn)品在戶外使用 20年以上。但這種技術(shù)成本較高，主要用在應(yīng)用于中大型光伏發(fā)電系統(tǒng)的大片型非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件產(chǎn)品上，而應(yīng)用于消費(fèi)性電子產(chǎn)品領(lǐng)域的小型太陽(yáng)能產(chǎn)品的非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池產(chǎn)品不適宜采用該技術(shù)。第二種以PVC膠膜貼附在薄膜太陽(yáng)能電池層上面進(jìn)行封裝。該方式的缺點(diǎn)是 PVC膠膜貼附的封裝效果一般，水汽極易浸入電池層，侵蝕太陽(yáng)能電池；PVC膠膜貼附工藝容易形成氣泡，影響美觀降低成品率，同時(shí)氣泡區(qū)域也容易被侵蝕；超聲點(diǎn)焊效果不佳，UV 膠在實(shí)際使用中容易老化脫落，不夠美觀；采用PVC膜封裝直接暴露在戶外的有效使用壽命短，通常半年左右。第三種采用絲網(wǎng)印刷耐酸堿油墨的方法，在非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池表面印刷一層耐酸堿的油墨進(jìn)行封裝。該技術(shù)來(lái)源于電路板制造工藝中印刷保護(hù)油墨保護(hù)電路板的技術(shù)。其封裝工藝流程是在大片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)位置處用絲網(wǎng)印刷機(jī)印刷上引出導(dǎo)線焊接用導(dǎo)電銅膏，烘干固化；再進(jìn)行第二次絲網(wǎng)印刷在整塊電池上絲網(wǎng)印刷上一層保護(hù)油墨(導(dǎo)電銅膏位置處不印刷)，烘干固化。再進(jìn)行玻璃切割，將大片電池切割成設(shè)計(jì)好的小片電池，再在導(dǎo)電銅膏上手工焊接導(dǎo)線。該技術(shù)的缺點(diǎn)是①生產(chǎn)工藝較復(fù)雜，需要絲網(wǎng)印刷設(shè)備，絲印工藝要求高；絲印技術(shù)通常必須在電池四邊留Imm左右寬度的空白區(qū)以便定位和方便規(guī)?；a(chǎn)，四邊絲印無(wú)保護(hù)區(qū)是降低壽命的潛在隱患；②由于小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池均是由同一規(guī)格的大片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池通過玻璃切割機(jī)按設(shè)計(jì)尺寸和版圖裁切而成，其絲印也是一次性在大片上完成絲印，因此在每塊小片四周需要留一定間隙(l-2mm)的空白區(qū)以便方便玻璃切割定位，減少后續(xù)工藝流程復(fù)雜度，降低成本； ③由于絲印導(dǎo)致的工序較復(fù)雜，成品率不夠高；④絲印油墨厚度很薄(無(wú)法進(jìn)一步增厚保護(hù)層)，容易刮破傷及電池?？傮w看來(lái)，目前在小片型非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的封裝技術(shù)領(lǐng)域，仍缺乏一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)便，在有效提升電池使用壽命的同時(shí)具有成本低的封裝技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對(duì)技術(shù)的不足，提出一種用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材及其封裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的全面保護(hù)，使保護(hù)層與非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池完全緊密融合，有效隔離防止水汽、酸堿液體進(jìn)入所導(dǎo)致的侵蝕以提高小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池使用壽命。本發(fā)明所述的用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材，其特征在于，所述封裝非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池為自流平封裝材料，如環(huán)氧樹脂地坪。所述的非晶硅薄膜電池背電池上采用磁控濺射或蒸發(fā)鍍膜制備一層合金膜，所述合金膜為鎳合金NiX薄膜或銅鎳合金薄膜。進(jìn)一步的，通過合金薄膜，實(shí)現(xiàn)可直接在非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池背面用焊錫焊接導(dǎo)線。本發(fā)明所述的用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的封裝技術(shù)為
第一步非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池大片完成背電極鍍膜后，用磁控濺射或蒸發(fā)鍍膜方法制備一層合金薄膜，所述合金膜為鎳合金NiX薄膜或銅鎳合金薄膜；
第二步進(jìn)行激光刻劃，采用532nm波長(zhǎng)綠激光將電池背電極和合金材料劃斷，形成傳統(tǒng)的條狀串聯(lián)式非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)；
第三步采用步驟二中的激光機(jī)，在非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池上標(biāo)記焊接導(dǎo)線位置點(diǎn)； 第四步用電焊機(jī)或手工焊接的方法在焊接標(biāo)記處直接焊錫焊接電池導(dǎo)線； 第五步調(diào)好自流平封裝材料環(huán)氧樹脂地坪，用自動(dòng)滾刷設(shè)備，或手動(dòng)采用滾刷，將封裝材料均勻直接涂覆于大片電池上，形成封裝層；
第六步將涂好的大片電池放置到水平的裝載架子上，等其自流平，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均勻涂
覆；
第七步在自流平封裝材料自流平后，進(jìn)行風(fēng)干；
第八步采用玻璃切割機(jī)將封裝材料已固化大片電池切割成設(shè)計(jì)好的小片，即形成小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件。進(jìn)一步的，所述的滾刷為光潔防塵防靜電材質(zhì)。
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本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于通過采用具備自流平特點(diǎn)的防酸堿、防水汽、絕緣性好、美觀耐用材料的環(huán)氧樹脂地坪作為非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的封裝材料，其主要特點(diǎn)是可全面，完整的覆蓋電池所有區(qū)域，能調(diào)節(jié)保護(hù)層厚度，粘附性能好， 可以有效的保證電池封裝無(wú)死區(qū)，保證電池戶外使用壽命長(zhǎng)，同時(shí)由于封裝材料具有自流平特點(diǎn)，其采用簡(jiǎn)單對(duì)精度要求不高的涂覆工藝即可實(shí)現(xiàn)封裝，而不必采用復(fù)雜的專用機(jī)器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材采用自流平、自行固化、絕緣性好、顏色美觀、耐酸堿水汽侵蝕的材料對(duì)非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池進(jìn)行封裝，如自流平環(huán)氧樹脂地坪材料。所述的非晶硅薄膜電池背電極上采用磁控濺射或蒸發(fā)鍍膜制備一層合金膜，所述合金膜為鎳合金NiX薄膜或銅鎳合金薄膜。進(jìn)一步的，通過合金薄膜，實(shí)現(xiàn)可直接在非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池背面用焊錫焊接導(dǎo)線。利用環(huán)氧樹脂地坪材料封裝小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件的方法為 第一步非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池大片完成背電極鍍膜后，用磁控濺射或蒸發(fā)鍍膜方法
制備一層合金薄膜，所述合金膜為鎳合金NiX薄膜或銅鎳合金薄膜；
第二步進(jìn)行激光刻劃，采用532nm波長(zhǎng)綠激光將電池背電極和合金材料劃斷，形成傳統(tǒng)的條狀串聯(lián)式非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)；
第三步采用步驟二中的激光機(jī)，在非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池上標(biāo)記焊接導(dǎo)線位置點(diǎn)； 第四步用電焊機(jī)或手工焊接的方法在焊接標(biāo)記處直接焊錫焊接電池導(dǎo)線； 第五步調(diào)好自流平封裝材料環(huán)氧樹脂地坪，用自動(dòng)滾刷設(shè)備，或手動(dòng)采用滾刷，將封裝材料均勻直接涂覆于大片電池上，形成封裝層；
第六步將涂好的大片電池放置到水平的裝載架子上，等其自流平，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均勻涂
覆；
第七步在自流平封裝材料自流平后，進(jìn)行風(fēng)干；
第八步采用玻璃切割機(jī)將封裝材料已固化大片電池切割成設(shè)計(jì)好的小片，即形成小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件。進(jìn)一步的，所述的滾刷為光潔防塵防靜電材質(zhì)。特別的，本發(fā)明所述的工藝流程并不完全局限于上述的封裝順序，如焊接順序，可先用焊錫預(yù)留焊點(diǎn)，再最后一步焊接導(dǎo)線，這樣玻璃切割工序可能會(huì)進(jìn)行的更加方便；又如焊點(diǎn)標(biāo)記方法，可采用其他非激光打標(biāo)的方法。
權(quán)利要求
1.用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材，其特征在于，所述封裝非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池為自流平封裝材料，如環(huán)氧樹脂地坪。
2.如權(quán)利要求1所述的用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材，其特征在于，所述的非晶硅薄膜電池背電池上采用磁控濺射或蒸發(fā)鍍膜制備一層合金膜，所述合金膜為鎳合金NiX薄膜或銅鎳合金薄膜。
3.如權(quán)利要求2所述的用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材，其特征在于，通過合金薄膜，實(shí)現(xiàn)可直接在非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池背面用焊錫焊接導(dǎo)線。
4.如權(quán)利要求1所述的用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材，其特征在于，所述的自流平封裝材料具備絕緣性好、耐酸堿及水汽侵蝕的特點(diǎn)。
5.利用權(quán)利要求1所述的自流平封裝材料封裝小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件的方法為第一步非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池大片完成背電極鍍膜后，用磁控濺射或蒸發(fā)鍍膜方法制備一層合金薄膜，所述合金膜為鎳合金NiX薄膜或銅鎳合金薄膜；第二步進(jìn)行激光刻劃，采用532nm波長(zhǎng)綠激光將電池背電極和合金材料劃斷，形成傳統(tǒng)的條狀串聯(lián)式非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)；第三步采用步驟二中的激光機(jī)，在非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池上標(biāo)記焊接導(dǎo)線位置點(diǎn)； 第四步用電焊機(jī)或手工焊接的方法在焊接標(biāo)記處直接焊錫焊接電池導(dǎo)線； 第五步調(diào)好自流平封裝材料環(huán)氧樹脂地坪，用自動(dòng)滾刷設(shè)備，或手動(dòng)采用滾刷，將封裝材料均勻直接涂覆于大片電池上，形成封裝層；第六步將涂好的大片電池放置到水平的裝載架子上，等其自流平，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)均勻涂覆；第七步在自流平封裝材料自流平后，進(jìn)行風(fēng)干；第八步采用玻璃切割機(jī)將封裝材料已固化大片電池切割成設(shè)計(jì)好的小片，即形成小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件。
6.如權(quán)利要求5所述的利用自流平封裝材料封裝小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件的方法，其特征在于，所述的滾刷為光潔防塵防靜電材質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明所述的用于提升小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池組件使用壽命的選材及其封裝技術(shù)，是采用具備自流平特點(diǎn)的防酸堿、防水汽、絕緣性好、美觀耐用材料的環(huán)氧樹脂地坪作為非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的封裝材料，該材料的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)對(duì)小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的全面保護(hù)，使保護(hù)層與非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池完全緊密融合，有效隔離防止水汽、酸堿液體進(jìn)入所導(dǎo)致的侵蝕以提高小片非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池使用壽命。
文檔編號(hào)H01L31/048GK102522443SQ20121000996
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者周志文, 李民英, 陳宇 申請(qǐng)人:廣東志成冠軍集團(tuán)有限公司