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改善的光伏模塊和/或制作其的方法與流程

文檔序號:12827498閱讀:253來源:國知局
改善的光伏模塊和/或制作其的方法與流程
發(fā)明的
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的某些示例性實施例涉及改善的光伏(pv)模塊和/或制作其的方法。更具體地說,某些示例性實施例涉及用于汽車交通工具、娛樂交通工具、海洋交通工具和/或其它交通工具上的pv模塊和/或制作其的方法。發(fā)明背景及實施例的概要光伏(pv)裝置在本領(lǐng)域中是已知的(如參見美國專利文件2004/0261841、2006/0180200、2008/0308147、6784361、6288325、6613603、6123,824,在此通過引用將其每個公開并入本文)。許多現(xiàn)有pv裝置的使用一直局限于相對固定發(fā)定位,如在家庭或的頂棚上或作為更大的電廠的一部分。事實上,在某些情況下,摩天大樓已在有效使用pv電池。近年來,已經(jīng)嘗試將pv裝置安裝到更多的可移動裝置如汽車或船上。關(guān)注一個領(lǐng)域在于將pv裝置裝備至汽車的頂棚和/或汽車的天窗上。太陽能天窗的附加可允許,例如,當汽車停在炎熱的夏天太陽下時允許汽車運行通風系統(tǒng)。在一個示例性常規(guī)工序中,用于天窗的玻璃可作為一個整體制造和/或組裝工序中的一部分被安裝在交通工具中。天窗的尺寸和形狀可以被在時間上提前設(shè)計以滿足將要安裝的天窗的交通工具的結(jié)構(gòu)和設(shè)計規(guī)范。例如,根據(jù)汽車制造規(guī)格和/或汽車的形狀與結(jié)構(gòu),汽車的天窗可以是曲面或平面的。雖然天窗的設(shè)計方面可在最終組裝之前進行,但交通工具制造商仍可修改整體設(shè)計來容納天窗。例如,所知的,天窗作為車“內(nèi)置”特征的附加,可能需要減少汽車內(nèi)乘客頭上的整體空間。另外,在某些情況下,汽車的頂棚可能需要進行修改以容納天窗(例如當天窗處于打開位置時)。這些結(jié)構(gòu)上的改變有時會增加制造的成本和復雜性。以往,裝備用于運輸工具的pv裝置(例如作為天窗插件),可涉及向單件平面或曲面鋼化玻璃添加平面的商業(yè)pv裝置,其被附加或直接安裝在鋼化玻璃后面(例如在天窗的內(nèi)側(cè)上)。但是,這種用于的將pv裝置附加至天窗上的常規(guī)方法可能是有問題的,例如,由于將并不一定“適合”的組成部分添加至天窗、形成任何必要或所需電氣連接、將pv模塊的大小和/或形狀匹配至天窗和/或棚頂、保持頂棚的理想的結(jié)構(gòu)完整性所涉及的困難等。還可以理解,pv裝置對傳統(tǒng)玻璃天窗的的加入,可能會增加交通工具的整體重量。來自附加至天窗的pv裝置的該增加的重量可能會對交通工具的性能造成不利影響。因此,提供pv天窗的任何潛在的效率優(yōu)點可能會被添加pv裝置的重量增加抵消。另外,車上的這樣高的點處的額外重量會增加車重力的整體中心。這可能反過來可能會導致安全問題(例如翻車的風險較高)。此外,如上面提到的,將新安裝的pv裝置集成入車的結(jié)構(gòu)可能需要車身變形,因為它可能不修改就不“適合”。例如,當天窗被打開時,傳統(tǒng)的天窗可適于進入頂棚插入。但是,具有額外厚度的pv裝置的加入,增加修改的天窗的厚度,由此可能妨礙其縮回進入頂棚主體。汽車制造商可能會通過將車頂設(shè)計地收容具有pv裝置的天窗來彌補這個問題。但是,這種解決方案可能會產(chǎn)生更多的問題。例如,汽車車身的這個額外的變形可能會增加制造的成本和復雜性。額外的主體修改,會至少被加給已為汽車制作好的兩個主體結(jié)構(gòu)(例如帶天窗的一個和沒有天窗的一個)。pv裝置的額外厚度,也會進一步減少已減少的乘客車廂的凈空高度。另外,因為pv裝置可能來自非常規(guī)天窗供應商的供應商,所以pv裝置的添加可能會增加更多的組裝步驟和更多的整體制造過程的復雜性。汽車制造商可能會不得不先安裝天窗再安裝pv裝置,而不是僅僅在組裝過程中安裝天窗??梢岳斫猓思s定pv安裝可能會需要生產(chǎn)線的再改造。pv裝置售后安裝也會出現(xiàn)其他問題或并發(fā)癥。對于已經(jīng)制造的汽車,pv裝置(及其相應厚度)對天窗的加入可能需要昂貴的售后定制,包括重新構(gòu)建車的頂棚。因此,可以理解,用于在頂棚、天窗和/或類似物中使用的改善的pv的技術(shù)會被持續(xù)熱烈關(guān)注,還可以理解,在本領(lǐng)域中需要改進的pv模塊及類似物,如,可以有效地在車中安裝入天窗或取代天窗。提供了一種制作用于交通工具中的集成的光伏(pv)模塊的方法。提供第一低鐵玻璃基板,所述第一基板具有約1.5至3.5mm之間的厚度。第二玻璃基板大致平行于所述第一基板,所述第二基板具有約1.5和3.5mm之間的厚度。在第一玻璃基板的主表面和第二玻璃基板的主表面之間提供pv陣列。將第一基板和第二基板與其間的pv陣列層壓在一起。針對交通工具的頂棚根據(jù)預定的尺寸形狀和重量,來制定所述pv模塊的尺寸、形狀和重量結(jié)構(gòu)。在某些示例性實施例中,提供了一種制作用于交通工具棚頂中的集成的pv模塊的方法。提供具有第一厚度的第一玻璃基板。第二玻璃基板大致平行于所述第一基板并具有第二厚度。所述第二基板比所述第一基板具有更高的鐵含量和更低的可見光透射率。在第一玻璃基板和第二玻璃基板之間插入太陽能電池陣列。將第一玻璃基板和第二玻璃基板與其間的太陽能電池陣列層壓在一起。根據(jù)某些示例性實施例,提供了一種制作交通工具的方法。由此提供集成的pv模塊并構(gòu)建如交通工具。交通工具可以是汽車、卡車、拖拉機、輪船、飛機等。在某些示例性實施例中,提供了被配置為取代現(xiàn)有天窗的集成的pv模塊。第一玻璃基板厚度為1.5-3.5mm。第二玻璃基板大致平行于第一基板,并比所述第一基板具有更多鐵和更低的可見光透射率。基于cigs的太陽能電池陣列被安置在第一玻璃基板的主表面和第二玻璃基板的主表面之間,薄膜太陽能電池陣列具有連接到其上的電引線。所述第一和第二基板與pvb層壓在一起。pvb密封第一和第二基板之間的太陽能電池陣列,電引線延伸穿過pvb并延伸出集成的pv模塊。集成的pv模塊的尺寸被制定地結(jié)構(gòu)上類似于現(xiàn)有天窗。在某些示例性實施例中,在兩片玻璃基板和兩片層壓材料之間層壓pv電池可提供安全和聲學的好處。作為替換,或除此之外,層壓的pv模塊可通過uv過濾與機械保護保存pv電池。在某些示例性實施例中,在層壓體中使用柔性cigs薄膜pv電池,使得pv模塊的形狀可以以與其他交通工具頂棚系統(tǒng)的曲率相似或相同的形式制定。在某些示例性實施例中,集成的pv模塊可類似于交通工具的一般頂棚玻璃。差異可包括pv模塊包含pv電池的電氣連接件以及pv模塊的pv電池可用于在交通工具系統(tǒng)中發(fā)電。在某些示例性實施例中,包括玻璃基板、pv電池和層壓板的pv模塊可以類似于交通工具的標準玻璃頂棚系統(tǒng)的重量。此外,標準玻璃頂棚系統(tǒng)與集成的pv模塊的更換,可向乘客和車提供安全性和效率的好處。本文所描述的特征、方面、優(yōu)點以及示例性實施例可被組合入任何合適的組合或子組合以實現(xiàn)另外的實施例。附圖說明圖通過結(jié)合附圖參考如下示例性示意性實施例的詳細描述,這些和其他特征和優(yōu)點可獲得更好、更完整的理解,其中:圖1是示出根據(jù)示例性實施例的一個示例性光伏裝置的示意性剖視圖;圖2a是示出根據(jù)示例性實施例的一個示例性pv模塊的組成部分的示意性剖視圖;圖2b是示出根據(jù)示例性實施例的一個示例性pv層的組成部分的示意性剖視圖;圖3是根據(jù)示例性實施例的一個示例性pv模塊在進行黏合之后的示意性剖視圖;圖4a是根據(jù)示例性實施例的一個示例性形成的玻璃基板的示意性剖視圖;圖4b是根據(jù)示例性實施例的一個示例性形成的玻璃基板的示意性剖視圖;圖5是根據(jù)示例性實施例的一個示例性pv模塊的示意性剖視圖;圖6a是示出根據(jù)示例性實施例的汽車頂棚中的pv模塊的示例性安裝的示意性俯視圖;圖6b、6c和6d是示出根據(jù)示例性實施例的pv模塊的示例性幾何形狀的的示意性平面圖;圖6e是示出根據(jù)某些示例性實施例的示例性pv模塊的仰視圖;和圖7是用于制作用于頂棚中的pv模塊的示意性工序的流程圖。本發(fā)明示例性實施例詳述某些示例性實施例可涉及pv模塊,其包括兩片玻璃基板、安置在其間的pv層、用來黏合玻璃基板的黏合劑、pv層一起進入一個集成的pv模塊。pv裝置有許多形式。pv裝置的一個領(lǐng)域是薄膜太陽能電池(tfsc)。tfsc裝置的例子包括cigs(cu(in,ga)(se,s)2)和cis(culnse2)太陽能電池。cigs和cis型光伏裝置從前側(cè)或光入射側(cè)向后移動可包括:前面基板如玻璃材料的、透明導電層如tco(透明導電氧化物)的前面電極、光吸收半導體膜(如cigs和/或cis膜)、背面電極、背面基板如玻璃材料的。有時粘接劑可被提供在前面基板與背面基板之間,其也可用于要被提供的一個或多個窗層(例如可以是或包括cds、zno或類似物)。如在本領(lǐng)域中是已知的,當光從裝置前側(cè)入射穿過前面電極并被光吸收半導體膜吸收時,可生成光伏功率。tfsc裝置中的層可在幾納米到幾微米的范圍內(nèi)。但是,pv安裝時使用tfsc可能會出現(xiàn)某些問題。首先,某些tfsc電池中使用的材料(如銦、鎵、鎘)可能潛在地對人體有害。此外,某些tfsc元件可能會受到外部環(huán)境的不利影響。例如,當暴露在潮濕的條件下,cigs中的元件可能會被降解,由此導致太陽能電池壽命跨度減少和/或效率降低。因此,應當理解,從外部環(huán)境保護tfsc電池和從tfsc元件保護外部環(huán)境(例如人類)會是可取的。現(xiàn)在更具體地參照附圖,貫穿幾個視圖,其中的相似的參照數(shù)字表示相似的部分。圖1包括透明的前面玻璃基板1、可選的粘接劑膜2、單層或多層的前面導電性電極3、是或包括一個或多個半導體層(如cis、c1gs或類似物)的有源半導體膜5、導電性的背面電極/反射器10、背面玻璃基板11。在本發(fā)明的不同的實施例中,半導體膜5的光入射表面5a可被或可不被紋理化。后電極10最好是連續(xù)的或大致連續(xù)的穿越玻璃基板11的所有或大部分,盡管在某些情況下其可被圖案化入所需設(shè)計(如條紋)??蛇x的粘接劑2可以是或包括基于電絕緣聚合物的和/或含有聚合物的密封劑或粘接劑,其材料例如乙基乙烯基酯(eva)、聚乙烯醇縮丁醛(pvb)或類似物。在某些示例性實施例中,基于聚合物的粘接劑層2具有的折射率(n)為約1.8至2.2,更優(yōu)選為約1.9至2.1,其中一個示例為約2.0,其目的在于在使用紋理背面玻璃時加強內(nèi)反射。當然,未示出的其它層也可被提供在裝置中。例如,緩沖層和/或窗層也可被選擇性地提供。金屬如mo(鉬)可被用作光伏裝置的背面電極(底接觸)10,如cis太陽能電池。在某些情況下,mo可以被濺射沉積到光伏裝置的蘇打或蘇打石灰硅的背面玻璃基板11上。背面電極(如mo背面電極)10優(yōu)選具有低應力、高導電性、對背面基板(如玻璃基板)11的良好的粘附性。為提供特征的此組合,在向基板11上沉積背面電極的初始階段或在本發(fā)明的某些示例性實施例中氧被引入基于mo的背面電極10。氧對基于mo的背面電極10的應用,降低背面電極的整體應力并在同一時間提高背面電極10對玻璃蘇打或蘇打石灰硅玻璃基板11的附著力。但是,在設(shè)計為用于大基板寬度如大于一米的某些大的濺射涂層機中,由于反應氣體(例如氧氣)和濺射氣體(例如氬)之間的不同泵速,有時難以控制最終背面電極薄膜中的氧的均勻性。在圖1的實施例中,基于mo的背面電極(其可被氧化分級)由背面基板11的大致平坦的表面支承。但是,在其他示例性實施例中,背面電極可被形成在背面基板11的有紋理的表面上。圖2a是示出根據(jù)示例性實施例的一個示例性pv模塊的組成部分的示意性剖視圖??商峁┚哂械牡谝徊AЩ?02的pv模塊100??商峁┌仓迷趐v模塊100(例如,與陽光照射在pv模塊100的相反方向)底面的第二玻璃基板108。一個或多個功能性pv層106可以被安置在第一玻璃基板102和第二玻璃基板108之間。例如,在某些示例性實施例中,功能性pv層106可由第二基板108支承。第一層壓材料104a和第二層壓材料104b可被用來將第一基板102和第二基板108層壓在一起。因此,圖1中的前面基板1可以是圖2中的外部基板102,圖1中的背面玻璃基板11可以是圖2中的第二基板108,且圖1中的可選粘合劑層2可以首先是圖4中的層壓材料104a,圖2中的功能性pv層106可以是或包含圖1中的層2、3、5和10。然而,與圖1中的示例布置不同,第二層壓材料104b可被提供。在某些示例性實施例中,pv層106可包括pv層(如層2、3、5和/或10),其被安置(例如沉積)在如薄不銹鋼箔或?qū)щ娦酝繉泳酆衔锏哪ど?。其它基板?或材料也可被用在本發(fā)明的不同實施例中。圖2b是示出根據(jù)示例性實施例的一個示例性pv層的組成部分的示意性剖視圖。pv層106可包括安置在基板112上的pv材料114(如c1gs)。該基板可以是,例如,不銹鋼箔。在某些示例性實施例中。pv層106可具有小于1mm的寬度,更優(yōu)選為小于0.7mm,且有時約為0.5mm。層壓材料104a和104b可有助于將第一和第二基板102和108層壓在一起,并將pv層106封進內(nèi)部。層壓材料104a和104b可以由如聚乙烯醇縮丁醛(pvb)或乙烯-乙酸乙烯酯(eva)材料組成,厚度為約0.38mm至0.76mm。uv可固化液體聚氨酯橡膠也可以被用作某些示例性實施例中的層壓材料。層壓步驟可以通過使用傳統(tǒng)的技術(shù)實現(xiàn),包括例如基于加熱和/或壓力的層壓技術(shù),暴露于紫外線輻射(例如,對于紫外線可固化材料)等。在某些示例性實施例中,將pv層106夾在第一和第二層壓材料104a和104b之間是有利的,因為它可使pv模塊更靈活和/或更適應于嵌入各種不同尺寸和/或形狀的天窗的內(nèi)部和外部的基板之間。在本發(fā)明的不同示例性實施例中,所述第一和第二層壓材料104a和104b可以是相同或不同的層壓材料。pv層106可包含pv電池陣列,其可由銅導電帶互相連接。在某些示例性實施例中,pv電池可以是單耦合太陽能電池。另外,pv電池可能是多或雙耦合太陽能電池。pv電池的電氣連接可經(jīng)由導電性粘合劑、焊料或類似物完成。兩個或兩個以上的帶狀引線110可以從pv模塊100的一個或多個邊緣向外延伸,例如與所需應用(例如,能源網(wǎng)、設(shè)備如風扇或空調(diào)、用于存儲的深循環(huán)電池陣列、混合動力或電動交通工具的驅(qū)動電池等)接口。應當理解,在其他示例性實施例中,可有一個帶狀引線從pv模塊向外延伸。在某些其他示例性實施例中,可有兩個帶狀引線從一個點沿所述pv模塊邊緣向外延伸。玻璃基板的厚度可為約1.5至3.5mm之間。然而,玻璃基板102和108和pv模塊100整體厚度、重量和耐用性選項可隨著pv模塊的特定應用程序考慮而變化。例如,安裝在帆船上的pv模塊可需要比安裝在汽車天窗中的更耐用(如抵抗在海上時可能會出現(xiàn)的情況)。例如,在某些示例性實施例中,玻璃基板102可具有約為2.0mm的厚度,玻璃基板108可具有約為1.6mm的厚度。兩個玻璃基板102和108可包括任一主表面上的印刷圖案。例如,該圖案可給pv層106的pv電池加框,且可從視覺尚上隱藏pv層的間隙和互連。所述圖案可從燒制陶瓷熔塊、涂釉或其他用于玻璃基板應用的合適材料形成。例如,uv可固化丙烯酸酯或有機材料可以使用在玻璃基板的內(nèi)表面上。在某些示例性實施例中,這些和/或其他材料可在預定表面的預定位置上進行絲網(wǎng)印刷以形成所需圖案。兩個玻璃基板102和108可具有各種厚度及顏色。因為提供光傳播到pv層106的標準化阻抗是可取的,高可見光透射率玻璃對玻璃基板102而言是可取的。在某些示例性實施例中,高可見光透射率低鐵玻璃可被使用。例如參見美國專利第7700870、7557053和5030594號,和美國公開第2006/0169316、2006/0249199、2007/0215205、2009/0223252、2010/0122728、2009/0217978和2010/0255980號,在此通過引用將其全部內(nèi)容納入。根據(jù)某些示例性實施例,在重量百分比的基礎(chǔ)上,示例性的蘇打-石灰-硅基玻璃包括如下基本成分:表1:示例性基底玻璃其他微量成分包括各種常規(guī)精煉劑,如s03、碳和類似物也可被包含在基底玻璃中。在某些實施例中,例如,所述玻璃可從配料原材料硅砂、碳酸鈉、白云石、石灰?guī)r中獲得,利用硫酸鹽如芒硝(na2s0)和/或瀉鹽(mgso4xh2ox)和/或石膏(例如,約1:1比例任意組合)作為精煉劑。在某些示例性實施例中,所述蘇打-石灰-硅基玻璃按重量計算包括從約10%至15%的na2o和從約6%至12%的cao。除基底玻璃(如見上述表1)之外,根據(jù)某些示例性實施例,玻璃配料包括導致所得玻璃是無色彩(在某些示例性實施例中為微黃色,由正b*值表示)的和/或具有高可見光透射率的材料(包括著色劑和/或氧化劑)。這些材料可以是在原材料中存在的(例如,少量的鐵),或可被加入到該配料中的基底玻璃材料中(例如,銻和/或類似物)。在某些示例性實施例中,所得玻璃具有至少75%的可見光透射率,更優(yōu)選為至少80%,甚至更優(yōu)選為至少85%,最優(yōu)選為至少約90%(有時至少為91%)(ltd65)。在某些實施例中,除了基底玻璃之外,玻璃和/或玻璃配料基本上包括或由如下表2所述的材料組成(以總玻璃組合物的重量百分比計):表2:玻璃中示例性附加材料成分一般(重量%)更優(yōu)選最優(yōu)選總鐵(表示為fe2o3)0.001-0.06%0.005-0.045%0.01-0.03%%feo0-0.0040%0-0.0030%0.001-0.0025%玻璃氧化還原(feo/總鐵)<=0.10<=0.06<=0.04氧化鈰0-0.07%0-0.04%0-0.02%氧化銻0.01-1.0%0.01-0.5%0.1-0.3%so30.1-1.0%0.2-0.6%0.25-0.5%tio20-1.0%0.005-0.4%0.01-0.04%在某些示例性實施例中,銻可能會以一個或多個的sb2o3和/或nasbo3的形式被添加至玻璃配料中。需要注意的還有sb(sb2o5)。所述氧化銻的使用是指在任何可能的氧化態(tài)下的銻,并且不局限于任何特定的化學計量比。低玻璃氧化還原證明了玻璃的高度氧化性。由于銻(sb),玻璃以三氧化銻(sb2o3)、銻酸鈉(nasbo3)、焦銻酸鈉(sb(sb2o5))、硝酸鈉或硝酸鉀和/或硫酸鈉的形式通過銻的組合氧化被氧化至非常低的亞鐵含量(%feo)。在某些示例性實施例中,玻璃基板的組合物包括以重量計的至少兩倍于氧化銻的總氧化鐵,更優(yōu)選為至少約3倍,且最優(yōu)選為至少約4倍于氧化銻的氧化鐵。在某些示例性實施例中,所述著色劑部分大致不含有其它著色劑(除了可能的微量)。然而,應當認識到,大量的其它材料(例如,精煉劑、助熔劑、著色劑和/或雜質(zhì))可在范圍外的某些其它實施例中的玻璃中存在。例如,在某些示例性實施例中,玻璃組合物大致不含有或不含有一種、兩種、三種、四種或全部:氧化鉺、氧化鎳、氧化鈷、氧化釹、三氧化二鉻和硒。詞組“大致不含有”指的是不超過2ppm且可能低至0ppm的元件或材料。按照標準慣例,在玻璃配料和所得玻璃中,即在其著色劑部分存在的鐵的總量在此以fe2o3表示。然而,這并不意味著所有的鐵實際上都是以fe2o3的形式存在(參見上述關(guān)于這方面的討論)。同樣地,所述在亞鐵狀態(tài)下的鐵的含量(fe2)被記錄為feo。即使玻璃配料或玻璃中的所有亞鐵狀態(tài)下的鐵可能都是以feo的形式存在。如上所述,亞鐵狀態(tài)(fe2+;feo)下的鐵是一種藍綠色著色劑,而三價鐵狀態(tài)(fe3+)下的鐵為黃綠色著色劑,且亞鐵的藍綠色著色劑受到特別關(guān)注,因為作為一種強大的著色劑,它將顯著的顏色引入玻璃,在尋求實現(xiàn)無色或清晰色彩時有時是不必要的。鑒于上述情況,根據(jù)某些示例性實施例,玻璃達到了無色或大致透明的顏色和/或高可見光透射率。在某些實施例中,根據(jù)某些示例性實施例,當測得厚度為大約1mm至6mm(最優(yōu)選為約3至4mm的厚度;這是一個非限制性的厚度,僅供參考)(lta為可見光透射率%)時,所得玻璃可以一個或多個以下透射光或顏色特性為特征??梢宰⒁獾?,下表中的a*和b*色值在每ill.d65,10度obs時被確定表3:玻璃特性的示例性實施例特性一般更優(yōu)選最優(yōu)選lta(ltd65)>=85%>=90%>=91%%te(iso9050)>=85%>=90%>=91%%feo(重量%):<=0.004%=0.003%<=0.0020%l*(ill.d65,10度)90-99n/an/aa*(ill.d65,10度)-1.0至+1.0-0.5至+0.5-0.2至0.0b*(ill.d65,10度)0至1.5+0.1至+1.0+0.2至+0.7圖3是根據(jù)另一示例性實施例的示出示例性pv模塊在進行黏合之后的示意性剖視圖。pv模塊200可包括其間安置有pv層206的玻璃基板202和208。pv層206的尺寸可小于玻璃基板202和208。在pv模塊200進行層壓后,層壓材料204可在第一玻璃基板202和第二玻璃基板208的外部邊緣周圍形成密封。在圖3中的示例性視圖中,層壓材料204只被展示在玻璃基板202和208的外圍。然而,在不同的實施例中,層壓體可被安置在沿大致第一和/或第二基板202和208的全部,包括例如至少在其外圍邊緣。在某些示例性實例中,層壓體204可有助于從外部環(huán)境中密封pv層。這可有助于減少pv層退化的可能性(例如,通過保持pv電池遠離水分)。它也可有助于將具有潛在危險的pv材料保持在天窗“內(nèi)部”并遠離外部環(huán)境(包括任何位于交通工具客艙內(nèi)的人)。從pv層206延伸出來并通過層壓材料204的可以是導電帶狀引線210。導電帶狀引線210可與外界能量存儲單元(如電池)或能源消費物(如風扇)進行連接。圖4a是根據(jù)示例性實施例的示例性形成的玻璃基板的示意性剖視圖。在某些示例性實施例中,被用在示例性光伏組件中的玻璃基板402和404可彎曲。例如,汽車的天窗可能會稍微彎曲。因此,替代傳統(tǒng)天窗的pv模塊的彎曲方式可能類似于天窗的彎曲。熱彎曲玻璃板的裝置和方法在本領(lǐng)域中是眾所周知的。例如,參見美國專利第5383990、6240746、6321570、6318125、6158247、6009726、4364766、5443669、7140204、6983104和7082260號,通過引用將其每個的全部內(nèi)容納入本文。因此,玻璃基板402和404可被單獨熱彎曲?;蛘撸鶕?jù)示例性實施例,參照圖4b示出的示例性形成玻璃基板的示意性剖視圖,玻璃基板406和408可作為一個單元被熱彎曲。這樣做可能是出于經(jīng)濟原因(例如兩片玻璃基板可只進行一次熱彎曲)和/或幫助兩片玻璃基板具有大致相同的彎曲率。圖5是根據(jù)示例性實施例的示例性pv模塊經(jīng)黏合加工后的示意性剖視圖。pv模塊500可包括兩個彎曲的玻璃基板502和504,其尺寸和形狀根據(jù)需要決定,一個pv層506。如上所述,第一和第二層壓材料508a和508b可被用于將第一和第二基板502和504層壓在一起,并對pv層506進行封裝。黏合后,pv模塊500在結(jié)構(gòu)上與一塊傳統(tǒng)玻璃類似。也可以提供帶狀引線510以便促進電流從pv層506輸出在pv模塊500之外使用。圖6是示意性的俯視圖,表示根據(jù)一個示例性實施例將一個pv模塊安裝到汽車車頂?shù)陌惭b示范。pv模塊604可被安裝到汽車600的車頂602上。例如,pv模塊604的安裝可取代或用來代替標準的汽車天窗。連接pv模塊604的一個pv層的電引線606可以被導出pv模塊。之后電引線606可被連接到汽車600的電氣系統(tǒng)上?;蛘?,將電引線606連接到一個專用設(shè)備上(例如,通風扇)。普通汽車在炎熱的夏天停在停車場上會導致汽車內(nèi)部大幅升溫。按照慣例,解決汽車內(nèi)部熱量積聚升溫的一個選擇是打開窗戶,以便為車內(nèi)的熱空氣提供一個逸出的出口。此選擇的一個缺點是,敞開車窗會比關(guān)閉車窗的安全性要差些。另一種常規(guī)的選項是在汽車的擋風玻璃上安裝一個隔熱屏。然而,雖然這個選項可降低熱量積聚率,但是它不能將積聚的熱量從汽車內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外部空間。在某些情況下,一個帶電氣連接的pv模塊可提供一個獨立的電源來驅(qū)動風扇、空調(diào)、加熱器或類似物。因此,電引線606可以被連接到汽車600的一個獨立的(例如,不依賴于汽車的動力系統(tǒng)-電池或引擎)高效率的空調(diào)機上。作為替換物,或另外,電引線606可作接口連接汽車600的電氣及電力系統(tǒng)。當汽車未開啟并且未耗盡主要車用蓄電池的時候,這可便于例如收音機、揚聲器等的使用。在某些其他的示例性實施例中,可提供一個專用的備用電池。從pv模塊伸出的電引線可被直接連接到備用電池上。pv模塊隨后可幫助備用電池保持在充電的狀態(tài),這樣以便在緊急情況下(例如,汽車的主電池報廢或用完)備用電池可用??梢岳斫?,一個pv模塊可被電連接到一種交通工具內(nèi)部或外部其他各種電力系統(tǒng)上,例如混合驅(qū)動或電動車輛的發(fā)動機電池系統(tǒng)。在操作中,安裝到汽車600的車頂602上來代替天窗的pv模塊604在某種意義上起到的作用類似于未安裝的天窗。在某些示例性實施例中,pv模塊604的尺寸(例如形狀、厚度等)可大致上與未安裝天窗的尺寸相似。這可有利于,例如,作為天窗pv模塊的使用使得pv模塊可像天窗一樣以某種方式伸縮。在某些示例性實施例中,電引線606可被修改以提供連續(xù)的鏈路(例如,電連接器從天窗向上延伸和/或從車架向下延伸作為一種電連接的軌道)。例如,電引線606是可延長的,從而使得當pv模塊604從車頂縮回(例如,類似天窗的方式),電引線即使在車頂?shù)牟煌恢蒙先匀皇沁B接的?;蛘?,當模塊在關(guān)閉的位置上時電引線可被構(gòu)建為與外部電源相接。換句話說,當pv模塊關(guān)閉時電引線可與預置引線相接。當pv模塊縮回(天窗是打開的)時候電引線606可與車輛電氣系統(tǒng)分離。在其他示例性實施例中,電引線可從同一法線位置的pv模塊上延伸出。此類實施例可有助于將pv模塊連接到外部系統(tǒng)上(例如,因為pv模塊的接口是在一個位置)??梢岳斫猓渌B接pv模塊電引線與汽車和/或其他外部用電設(shè)備的技術(shù)是可被實施的。圖6b、6c和6d是根據(jù)示例性實施例顯示pv模塊示范性幾何圖形排布的說明性平面圖。可以理解的是,這些圖中所示并在此討論的網(wǎng)格圖案是示例性的,在本發(fā)明的不同示例性實施例中可以使用其它圖案。pv模塊610為一個示例性15串pv組件。pv模塊610可具有面積約0.32平方米并且預計輸出功率約為30瓦(例如,取決于環(huán)境條件)。pv模塊612為一個示例性14串pv組件。pv模塊612可具有面積約0.30平方米,并且預計輸出功率約為28瓦(例如,取決于環(huán)境條件)。pv模塊614為一個示例性28串pv組件。pv模塊614可具有面積約0.61平方米,并且預計輸出功率約為56瓦(例如,取決于環(huán)境條件)。圖6e是根據(jù)某些示范性實施例顯示的示例性pv模塊的底視圖。pv模塊650可具有導電性粘接劑652以便在太陽能電池間進行電氣連接。該導電性粘接劑可包括粘接劑例如等份銀膠的銀環(huán)氧樹脂和粘接劑固化劑。此類環(huán)氧樹脂可以通過以下方式獲得,例如名稱為100a和100b的應用技術(shù)。導電性粘接劑652可以與導電帶條654連接。導電帶條654可用銅或某些其他導電材料(例如,銀等)制造。然后導電帶條654可連接到帶狀引線656上。帶狀引線656可以在層壓體的一個或多個邊緣上退出pv模塊(例如,如圖3所示),當根據(jù)設(shè)計需要在指定的位置上進行電源連接的時候。圖7是一個將pv模塊用于頂棚的說明過程流程圖。在步驟702中,提供pv模塊的玻璃基板。如上文所討論的,該玻璃基板可以是不同的類型和性質(zhì)(例如,第一玻璃基板可以為高透射率/低鐵玻璃)。該玻璃基板可被加工處理以便使該基板具有適當?shù)闹荛L和邊緣光潔度以適合pv模塊給定實施(例如,玻璃基板的設(shè)計可取決于其應用,例如天窗)-另外,也可加入某些采用上述陶瓷瓷釉的噴涂圖案。接著,在步驟704中,玻璃基板可加熱制成符合pv模塊使用的尺寸。一旦在玻璃基板的表面形狀和/或幾何形狀符合給定應用的尺寸,由pv電池組成的pv層可在步驟706中嵌入玻璃基板之間。如上所述,薄膜太陽能電池(例如,c1gs或cis等)可以在某些示例性實施例中采用。在某些示例性實施例中,玻璃基板可以是主動成形的(例如玻璃基板的曲率可以比平常更大)。在此類示例性實施例中薄膜太陽能電池,例如c1gs為更優(yōu)選。然而,可以理解的是其他類型的太陽能電池技術(shù)也可被實施(例如,晶體硅太陽能電池)。在步驟708中,層壓體可被用于封裝位于所提供的玻璃基板之間的pv層。聚乙烯醇縮丁醛(pvb)、乙烯-乙烯酯(eva)或類似物可被用于某些示例性實施例中。在某些示例性實施例中,pvb的厚度范圍可以為0.1至1.0mm,更優(yōu)選為0.38或0.76mm。在某些示例性實施例中,特定層壓材料可以進行配制以便幫助具有長期的耐用性和良好的粘合性。也可以使用其他具有相似的粘合強度、密封性、耐久性、光學特性,和/或其它性質(zhì)的層壓體。例如,一組分、二組分或多組分聚氨酯橡膠可以在某些示例性實施例中使用。粘合劑(例如壓敏粘合劑)也可以用在某些示例性實施例中。在步驟710中一旦玻璃基板、pv層和層壓體(例如,面向彼此接近)結(jié)合在一起,之后pv模塊容易受熱量和壓力的影響。應用熱量和/或壓力可促進兩片玻璃基板通過層壓板粘合,對其中的pv層進行密封。另外,在某些示例性實施例中熱量和壓力可以使層壓體(例如pvb)變得透明。當然,某些層壓材料可以通過除了熱量和壓力以外的方法例如uv固化材料而被固化。一旦粘合在一起,中間夾著pv層的兩片玻璃基板在結(jié)構(gòu)上與單個集成單元相似(例如,類似于安裝到汽車上的一個普通天窗)。因此,在步驟712中,新制作的pv模塊隨時可安裝到汽車的頂棚上。換句話說,給定一個普通的天窗的尺寸或設(shè)計考慮因素,兩片玻璃基板及層疊其間的密封pv陣列的組合體可以提供一個集成單元,其比例和形狀都與普通天窗大體相似??梢岳斫獾氖牵谱鱬v模塊的工序可以在汽車裝配過程中節(jié)約成本。首先,汽車制造商現(xiàn)在可以無需修改車身以適應裝配pv的天窗。其次,由于某些實施例可提供集成的pv模塊(例如,帶集成pv陣列的天窗)汽車制造商可以像安裝傳統(tǒng)天窗一樣安裝一個預先包裝的pv模塊??梢岳斫?,這可以為汽車制造商節(jié)省時間和金錢。此外,在某些示例性實施例中,標有尺寸的玻璃基板和pv陣列可以不超過一個普通的天窗厚度。因此,帶pv天窗的安裝不會減少車輛整體的頭上空間。在某些示例性實施例中,一個集成pv模塊的厚度可以大致上與一個普通的天窗相似,并且為可伸縮的,而且天窗可以打開。正如在本
技術(shù)領(lǐng)域
中已知的那樣,傳統(tǒng)天窗可以通過使用熱塑性塑料注射成型系統(tǒng)或者使用普通聚氨酯橡膠反應注射成型工藝進行封裝。此技術(shù)有助于玻璃天窗的密封和安裝。同樣地,集成pv模塊(例如,pv模塊200)可使用類似或相同的技術(shù)進行封裝。因此,通過這種技術(shù)對例如pv模塊200進行封裝可以直接替代現(xiàn)有的頂棚系統(tǒng)。此外,封裝可利于pv功能的導體和連接器(例如電引線等)的布線??梢岳斫?,在圖7中的步驟在本發(fā)明不同實施例中可以按照不同順序執(zhí)行和/或某些步驟根本不用執(zhí)行。例如,可以將層壓材料置于玻璃基板,然后pv電池可夾在層壓材料和玻璃基板之間。某些用于某種交通工具(如汽車)的pv模塊需要達到檢測標準以供公眾使用。可以理解,本發(fā)明的技術(shù)可提供滿足和/或超過as-3層壓體的要求。例如,某些示范性實施例可以通過以下測試:1)30ft.落鏢沖擊試驗(ft.impartdarttest);2)30ft.小球沖擊試驗;3)2小時煮沸試驗;以及4)2周耐水霧試驗。此外,某些其他示例性實施例可達到或通過其他非必需的測試,例如:1)2星期鹽霧測試;2)1000小時85℃/85%rh曝光;3)pv模塊中pv電池的剪切試驗;和4)銅母線剪切測試。因此,可以構(gòu)建某些示例性實施例以滿足和/或超過某些測試(例如,安全性、耐久性等)。盡管某些示例性實施例已經(jīng)對采用熱彎進行說明,某些其他示例性實施例可替代地,或附加地,采用冷彎形成玻璃基板。雖然某些示例性實施例已經(jīng)對使用tfsc進行了描述,其他示例性實施例可以使用其他類型的太陽能電池。例如晶體硅(c-si),可以連同上述技術(shù)一起使用。其他示例性實施例可以使用非晶硅(例如a-si)、微晶硅和/或其他材料。該玻璃基板可在不同的實施例中具有相同或不同組合物。例如,在某些示例性實施例中,提供低鐵基板作為最外層基板,提供一種相對便宜的材料做內(nèi)層基板是較為理想的。這可提供必需的強度和厚度要求,同時還允許潛在的更多光接觸到pv層。在pv層對著太陽的一側(cè)上的內(nèi)層基板上采用低透射率玻璃應不影響整體模塊的性能。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解,使用帶有兩種不同組合物的玻璃基板可導致該玻璃基板具有不同的加熱系數(shù)。例如,第一玻璃基板與第二玻璃基板相比,具有的鐵百分比較低。由于第二玻璃基板鐵含量較高,它比第一玻璃基板加熱更快(例如,因為鐵吸收的熱量更多)。因此,第一和第二玻璃基板的熱膨脹率不同。但是可以理解的是當兩種層壓材料的熱膨脹率不同時,該層壓體會無法保持,因為這兩種材料以不同的速率膨脹和收縮。因此,需要識別這兩種材料的層壓體正確的加熱曲線。鑒于不同的鐵含量意味著不同的ir吸收率,cte的差異很重要,例如,當使用紅外線(ir)加熱和/或遭遇ir的曝光時。處理這個問題的一種方法是調(diào)節(jié)指向這兩種材料中的一方或雙方的熱量。例如,在“正常”條件下,如果第一玻璃基板加熱慢于第二玻璃基板,那么要么采用技術(shù)手段增加第一玻璃基板熱量,要么消除第二玻璃基板的熱量(例如,通過散熱裝置)。因此,在某些示例性實施例中第一(例如,低鐵)基板可被優(yōu)先加熱,以便說明第二基板加熱系數(shù)的差異。在某些示例性的實例,該組件的加熱曲線(heatingprofile)可被開發(fā)和優(yōu)化,例如為了幫助確?;灞舜诉m當?shù)貙訅骸R粋€示范性加熱曲線可將不同的玻璃組合物等考慮在內(nèi)。該層壓體的組合物也可被調(diào)整和/或選擇特定的層壓體,例如以便有助于解釋這種差異。所述層壓步驟,涉及根據(jù)考慮第一基板和第二基板的不同組合物的加熱曲線來加熱第一基板和第二基板。同樣,第一和第二基板的熱彎曲(例如,一起或分開)也可按照加熱曲線進行,該加熱曲線將第一和第二基板不同的組合物考慮在內(nèi)。在本發(fā)明的實施例中,基板中的一個或兩個可以進行熱處理(如熱強化或熱回火)。此處所用術(shù)語“熱處理”和“加熱處理”意味著將制品加熱到足夠的溫度以實現(xiàn)含玻璃制品的熱回火和/或熱強化。該定義包括,例如,在烘箱或爐內(nèi)加熱涂層制品的溫度為至少約550℃,更優(yōu)選至少約580攝氏度,更優(yōu)選至少約600攝氏度,更優(yōu)選至少約620攝氏度,最優(yōu)選在至少約650度下加熱足夠長的時間以允許回火和/或熱強化。在某些示例性實施例中,加熱可為至少約2分鐘,或高達約10分鐘。如本文所用,術(shù)語“在……上”,“由……支承”等不應被解釋為意味著兩個元件是彼此直接相鄰的,除非有明確指出。換言之,第一層可被說成是“在第二層之上”或“由第二層支承”,即使其間有一個或多個層。雖然本發(fā)明已結(jié)合目前被認為是最實用和優(yōu)選的實施例中描述的,但應理解,本發(fā)明不局限于所公開的實施例,相反,意覆蓋包括在所附權(quán)利要求書的精神和范圍之內(nèi)的各種修改和等效安排。當前第1頁12
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