非平坦光伏設備的制作方法
【專利摘要】一種制造光伏設備的制造方法，其特征在于包括以下步驟：將至少一個光伏電池單元(12)與撓性基板(20)組裝在一起；隨后，在至少一個光伏電池單元中實現(xiàn)切口(17)以便為其帶來撓性并允許能夠所述光伏設備變形。
【專利說明】非平坦光伏設備
[0001]本發(fā)明涉及一種光伏設備的制造方法以及按照這樣一種方法制造的光伏設備。
[0002]附圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光伏模塊I。該模塊呈一個邊長介于I至3米之間的大方板形，包括彼此相連的多個光伏電池單元2并且這些光伏電池單元的表面電導體3之間也例如通過焊接彼此相連，以便最終把全部光伏電池單元2生成的電流向設置于所述模塊下方的接線盒5傳導，該接線盒5用于將模塊I與其它模塊電連接。光伏電池單元2還在所述模塊的上表面被保護玻璃窗6覆蓋。最后，光伏電池單元2的下表面由層壓聚合物4保護。
[0003]如上文所述的光伏模決I的使用非常廣泛并且其形式也幾乎標準化。然而，有一些特別的實施，如放置在建筑物屋頂用來發(fā)電來滿足所述建筑物的部分需求，對于這些實施而言上文所描述的尺度和/或形狀都不是最優(yōu)的。為了改進屋頂光伏設備的集成性，已知制造包括與參照附圖1所描述的相同結(jié)構(gòu)但尺寸減小的光伏模塊的光伏設備，其呈平坦瓦片形，以便能夠放置在屋頂上作為采用相同建筑技術(shù)的現(xiàn)有瓦片的替代。然而這些現(xiàn)有的解決方案由于其制造的復雜性和高成本而并不能令人滿意。此外，這些解決方案無法滿足建筑美學要求，尤其是替代彎曲形狀的瓦片，如普遍應用的羅馬風格瓦片。更一般來說，標準的光伏設備無法在彎曲表面上實施，這限制了對其使用的發(fā)展。
[0004]因此，需要允許彌補上述缺陷的解決方案并且本發(fā)明的目的是特別提出了一種適于彎曲表面的光伏設備。
[0005]為此，本發(fā)明涉及一種光伏設備的制造方法，其特征在于包括以下幾個步驟:
[0006]-將至少一個光伏電池單元與撓性基板組裝在一起；隨后，
[0007]-在所述至少一個光伏電池單元中實現(xiàn)切口以便為光伏電池單元帶來撓性并允許使光伏設備變形。
[0008]所述光伏設備的制造方法可以包括下述幾個預先步驟:
[0009]-在撓性基板上設置凹槽；
[0010]-在這些凹槽中形成電導體。
[0011]在凹槽中實現(xiàn)電導體可以是通過在電化學浴中進行金屬沉積來進行的。
[0012]在至少一個光伏電池單元中實現(xiàn)切口可以是通過激光刻蝕實現(xiàn)的。
[0013]將至少一個光伏電池單元和撓性基板組裝在一起可以是通過聚合、交聯(lián)、焊接或膠合來實現(xiàn)的。
[0014]光伏設備的制造方法可以包括把所述光伏設備形成非平坦形狀的補充步驟。
[0015]光伏設備的制造方法可以包括在光伏設備上添加樹脂類型的透明保護層的補充步驟。
[0016]本發(fā)明還涉及一種光伏設備，其特征在于包括至少一個具有切口的光伏電池單元，所述光伏電池單元被組裝到撓性基板以形成撓性和/或非平坦形狀的組件。
[0017]撓性基板可以包括凹槽，凹槽包括未占據(jù)凹槽的全部高度的導體，并且凹槽還可包括與撓性基板的導體相接觸的光伏電池單元的導體。
[0018]撓性基板可以包括膜形式的下層和聚合物類型的樹脂層，以及凹槽可以在樹脂層的整個或部分厚度上延伸。
[0019]凹槽可以與在至少一個光伏電池單元的表面上形成突起的導體重疊地設置，使得這些導體被全部容納于撓性基板的凹槽中。
[0020]切口可以占據(jù)光伏電池的整個或部分厚度，和/或光伏電池加上撓性基板的厚度可以小于或等于250微米，或者小于或等于200微米，和/或光伏設備可以呈一種非平坦形狀，該形狀呈現(xiàn)為曲率半徑小于或等于I米的至少一個彎曲形。
[0021]屋頂覆蓋設備可以包括如前文所述的表面呈圓形和/或彎曲形和/或凸肚形瓦片的光伏設備組件。
[0022]本發(fā)明還涉及一種織物，其特征在于具有如前文所述的光伏設備。
[0023]本發(fā)明還涉及一種汽車，其特征在于其表面上具如前文所述的光伏設備。
[0024]本發(fā)明的這些目的、特征和優(yōu)點將在以下結(jié)合附圖非限定性地對特別實施方式的詳細描述中進行說明，在附圖中:
[0025]圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光伏模塊的結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
[0026]圖2示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏設備的制造方法的第一步驟。
[0027]圖3示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏設備制造方法的第二步驟。
[0028]圖4示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏設備制造方法的第三步驟。
[0029]圖5示出了在根據(jù)本發(fā)明的實施方式的第三步驟結(jié)束時所述光伏設備的一個部分的放大圖。
[0030]圖6示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏設備。
[0031]圖2于是示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式的光伏設備制造方法的第一步驟。該方法首先包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法基于硅來制造光伏電池單元12或一組光伏電池單元12。導體13被設置在該(或這些)電池單元的表面上以便傳導由光伏效應產(chǎn)生的電流。因此這些導體在該(或這些)電池單元的平坦表面上形成突起。
[0032]根據(jù)本發(fā)明的主要要素，該方法包括制造用于容納一個或多個光伏電池單元12的撓性基板20的步驟。在該實施方式中，該撓性基板20包括聚合物形式的多層結(jié)構(gòu):在所示出的實施方式中，其包括在下部的膜21和在上部的樹脂層22。該樹脂層22具有在其厚度上的凹槽24，在這些凹槽24中設有金屬導體23，例如通過金屬帶焊或通過金屬油墨的噴墨沉積，或者借助掩模通過電化學浴以便專在所述凹槽內(nèi)設置金屬噴鍍，或是通過其它任何的金屬沉積方案。在該實施方式中，凹槽24因此自薄膜21的上表面延伸于樹脂層22的整個厚度上。導體23僅占據(jù)凹槽24高度的一部分，使其上部自由用于容納光伏電池單元的導體13。為此，凹槽24的幾何形狀與光伏電池單元12的導體13的幾何形狀對應。為了便利于這種對應，光伏電池單元的導體13筆直、平行且根據(jù)恒定的間距P設置。所述導體還可以呈更易于實現(xiàn)(合金自然聚結(jié)并且允許電池單元在基板上自動定心，這允許非常精確的定位)的球形。
[0033]圖3示出了光伏電池12與撓性基板20的裝配結(jié)果。其還示出了光伏電池12的導體13與凹槽24的導體23相接觸，以形成占據(jù)凹槽的整個高度的單一導體。撓性基板20和至少一個光伏電池單元12隨后被以任意手段固定，如通過允許其膠合的聚合、通過交聯(lián)等，以便獲得這兩個部件的焊接或膠合。
[0034]隨后，該制造方法包括實現(xiàn)切口 17的步驟，這些切口在光伏電池單元12的整個或部分厚度上延伸，如圖4和5中所示，以便形成切口 17的網(wǎng)狀，切口 17被提供來允許光伏設備隨后的折疊以符合所期望的三維形狀。為此，切口 17的網(wǎng)狀通過在折紙中運用的技術(shù)而被預先計算，以便得到任何期望的三維形狀。同樣，切口 17在光伏電池單元12中的深度取決于最終彎曲形狀所規(guī)定的曲率半徑。切口通過任意方法實現(xiàn)，如激光刻蝕。作為變型，切口的整體或部分甚至可以延伸至撓性基板的部分厚度上。
[0035]需注意，撓性基板20在限制裂紋擴展的風險的同時確保在實現(xiàn)切口 17后的設備整體的良好保持，即使這些切口 17有很大的深度。此外，撓性基板20承擔用于傳導由光伏電池單元的不同部分產(chǎn)生的電流的電連續(xù)性的第二功能(即使是在進行切口后)，這是因為其能夠在切開的區(qū)域之間導電并朝向其它電池單元導電。
[0036]通過以上描述的步驟得到的結(jié)果是具有一定撓性的光伏設備，撓性程度根據(jù)切口17的網(wǎng)絡的選擇可大可小，其可以允許獲得撓性織物形式的光伏設備，包括例如以鄰接方式固定在同一個撓性基板上的大量的光伏電池單元。該方法隨后允許最終用戶將該織物用于任何需要材料的撓性的應用中，例如在紡織業(yè)中，可以實施于例如衣服上。
[0037]該制造方法可以包括最終步驟，該最終步驟包括使如圖4中所示的平坦形狀的結(jié)果變形并成形，以便得到三維形狀的最終產(chǎn)品(例如凸肚形瓦片)，其中然后通過在其整個或部分表面上增加例如透明保護樹脂30來固定形狀，以便得到如圖6中所示例的最終產(chǎn)品。當然，該原理同樣可以更普遍地用于覆蓋光伏設備(例如汽車)的非平坦表面。該解決方案適于大曲率半徑，例如小于或等于I米。
[0038]需注意，該實施方式與在其背面包括導體的光伏電池單元一起實施。作為變型，同樣的方法可以與在其正面或正反兩面包括導體的電池單元一起實施。另一方面，所提出的解決方案允許形成厚度很小的最終結(jié)構(gòu)(如圖4中所示)，其厚度小于250微米，甚至小于或等于200微米。該光伏電池單元或這些光伏電池單元具有介于50至250微米之間的厚度。撓性基板20有利地具有介于100至1000微米之間的厚度。
【權(quán)利要求】
1.一種制造光伏設備的制造方法，其特征在于包括以下步驟: -將至少一個光伏電池單元(12)與撓性基板(20)組裝在一起；隨后， -在所述至少一個光伏電池單元中實現(xiàn)切口(17)以便為光伏電池單元帶來撓性并允許使所述光伏設備變形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造光伏設備的制造方法，其特征在于，包括以下的預先步驟: -在撓性基板(20)中實現(xiàn)凹槽(24)； -在這些凹槽(24)中形成電導體(23)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造光伏設備的制造方法，其特征在于，在凹槽(24)中實現(xiàn)電導體(23)是通過在電化學浴中進行金屬沉積來進行的。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的制造光伏設備的制造方法，其特征在于，在至少一個光伏電池單元(12)中實現(xiàn)切口(17)是通過激光刻蝕實現(xiàn)的。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的制造光伏設備的制造方法，其特征在于，將至少一個光伏電池單元(12)和撓性基板(20)組裝在一起是通過聚合、交接、焊接或膠合實現(xiàn)的。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的制造光伏設備的制造方法，其特征在于，包括把所述光伏設備成形為非平坦形狀的補充步驟。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的制造光伏設備的制造方法，其特征在于，包括在光伏設備上增加透明樹脂保護層的補充步驟。
8.一種光伏設備，其特征在于，包括至少一個具有切口(17)的光伏電池單元(12)，所述光伏電池單元(12)被組裝到撓性基板(20)以形成撓性和/或非平坦形狀的組件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光伏設備，其特征在于，撓性基板(20)包括凹槽(24)，凹槽(24)包括未占據(jù)凹槽的全部高度的導體(23)，以及凹槽(24)還包括與撓性基板(20)的導體(23)相接觸的光伏電池單元(12)的導體(13)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的光伏設備，其特征在于，撓性基板(20)確保對光伏設備整體的機械保持，并確保在光伏設備的一個或多個光伏電池單元的不同部分之間的電連續(xù)性，甚至是在具有切口(17)的情況下的電連續(xù)性。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的光伏設備，其特征在于，撓性基板(20)包括膜(21)形式的下層和聚合物類型的樹脂層(22)，以及凹槽(24)在樹脂層(22)的整個或部分厚度上延伸。
12.根據(jù)權(quán)利利要求9至11之一所述的光伏設備，其特征在于，凹槽(24)與在至少一個光伏電池單元(12)的表面上形成突起的導體(13)重疊地設置，使得這些導體(13)被全部容納于撓性基板(20)的凹槽(24)中。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12之一所述的光伏設備，其特征在于，切口(17)占據(jù)光伏電池單元(12)的整個或部分厚度，或者占據(jù)光伏電池單元(12)的整個厚度加上基板的部分厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13之一所述的光伏設備，其特征在于，切口(17)在至少一個光伏電池單元(12)中的深度取決于光伏設備的彎曲形狀的曲率半徑。
15.根據(jù)權(quán)利要求8至14之一所述的光伏設備,其特征在于,光伏電池單兀(12)加上撓性基板(20)的厚度小于或等于250微米，或是小于或等于200微米，并且/或者光伏電池單元(12)的厚度介于50微米和250微米之間，并且/或者該光伏設備包括基于硅的至少一個光伏電池單元(12)，并且/或者該光伏設備具有曲率半徑小于或等于I米的至少一個彎曲形的非平坦形狀。
16.一種瓦片覆蓋設備，其特征在于包括呈圓形和/或彎曲形和/或凸肚瓦片形狀的根據(jù)權(quán)利要求8至15之一所述的光伏設備的組裝。
17.—種織物，其 特征在于包括根據(jù)權(quán)利要求8至15之一所述的光伏設備。
18.—種機動車,其特征在于在其表面上包括根據(jù)權(quán)利要求8至15之一所述的光伏設備。
【文檔編號】H02S20/00GK103918176SQ201280048992
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月2日
【發(fā)明者】E·皮拉特, A·萬車茲 申請人:原子能及能源替代委員會