CN102254975A - 一种柔性薄膜太阳能电池及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性薄膜太阳能电池，包括太阳能电池层和封装层，封装层包括第一封装层和第二封装层，太阳能电池层封装在第一封装层和第二封装层之间，封装层由第一EVA交联层、第二EVA交联层、第一特氟龙层和第二特氟龙层组成；本发明同时还提出了一种封装方法，包括：步骤一：将所述第一特氟龙层、所述第一EVA交联层、所述太阳能电池层、所述第二EVA交联层和所述第二特氟龙层依次排布组成五层结构；步骤二：将步骤一中的五层结构层压封装。本发明的封装方法得到的柔性薄膜太阳能电池引进特氟龙塑料层作为封装材料，既明显提高了太阳能电池的光电转换效率，又降低了封装太阳能电池的成本。
Description
技术领域
本发明涉及薄膜太阳能电池领域，尤其涉及一种具有较高光电转换效率的柔性薄膜太阳能电池及其封装方法。
背景技术
由于传统能源日益枯竭，能源危机日益严重，新能源取代传统能源已经成为必然的趋势。太阳能作为一种取之不尽用之不竭且清洁无污染的绿色能源，对其有效开发利用已成为具活力的研究领域之一。第一代太阳能电池为晶体硅太阳电池，第二代太阳能电池为是薄膜太阳能电池。
对于薄膜太阳能电池，为了保护电池对抗机械应力、暴晒和湿气，串接的电池被嵌进一透明的封装材料内，该封装材料同时能对电池产生电绝缘的作用。为了结构上的稳定，该封装系统应用一覆板（Superstrate）。大部分的覆板采用玻璃，但也可使用金属或塑料薄片。太阳电池可放在覆板材料之上、之后或之间。在太阳电池感光面上的覆盖物需要用透光性好的材料来制造，因为越透光的材料越能使更多的太阳能量投射在太阳电池之上。
目前市场上应用比较广泛的封装工艺有两种：
第一种是用TPE（Thermoplastic Elastomer，热塑性弹性体）材料封装。先在薄膜电池上铺上EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物），再铺上TPE，进层压机封装。热塑性弹性体TPE既具有热塑性塑料的加工性能，又具有硫化橡胶的物理性能，是塑料和橡胶优点的优势组合。这种封装方法的优点是封装的电池比较轻，缺点是不能做成透光的组件，而且电池板弯曲度会变大，可能影响电池效率。
第二种是用浮法玻璃封装。也是先铺上EVA，再铺上浮法玻璃，进层压机封装。这种封装方法的优点是可以做成透光的BIPV（Building Integrated Photovoltaic，光伏建筑一体化）组件，甚至可以配合工艺做成半透明的，但是因有两块玻璃，所以封装的电池比较重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性薄膜太阳能电池，在封装层中引入特氟龙塑料层，在不影响封装层透光率的基础上降低电池的重量。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种柔性薄膜太阳能电池，包括太阳能电池层和封装层，所述封装层包括第一封装层和第二封装层，所述太阳能电池层封装在所述第一封装层和所述第二封装层之间，所述第一封装层包括第一EVA交联层和与所述第一EVA交联层连接的第一特氟龙层，所述第一EVA交联层覆盖于所述太阳能电池层的一面；所述第二封装层包括第二EVA交联层和与所述第二EVA交联层连接的第二特氟龙层，所述第二EVA交联层覆盖于所述太阳能电池层的另一面。
上述柔性薄膜太阳能电池，所述第一特氟龙层和所述第二特氟龙层的厚度为0.1~1.5mm，透光率大于95%；所述第一EVA胶联层和所述第二EVA交联层的厚度为1~2mm。
上述柔性薄膜太阳能电池，所述太阳能电池层包括至少一个电池串，所述电池串包括至少一个单元电池，所述单元电池之间通过焊带连接。
上述柔性薄膜太阳能电池，所述单元电池的厚度为50-100μm，所述单元电池的尺寸为10×10cm2。
上述柔性薄膜太阳能电池，所述焊带为涂锡铜带电极材料，所述焊带厚度为0.1~0.2mm。
本发明同时提出了一种上述柔性薄膜太阳能电池的封装方法，所述方法包括：
步骤一：将所述第一特氟龙层、所述第一EVA交联层、所述太阳能电池层、所述第二EVA交联层和所述第二特氟龙层依次排布组成五层结构；
步骤二：将步骤一中所述第一特氟龙层、所述第一EVA交联层、所述太阳能电池层、所述第二EVA交联层和所述第二特氟龙层组成的五层结构层压封装。
上述柔性薄膜太阳能电池的封装方法，所述步骤一包括：
a．截切所述第一特氟龙层、所述第二特氟龙层、所述第一EVA交联层和所述第二EVA交联层；
b．将所述第二EVA交联层排布于所述第二特氟龙层上；
c．通过焊带将至少一个所述单元电池连接成所述电池串；
d．将至少一个通过所述步骤c连接的电池串排布在步骤b所述第二EVA交联层上，并使用焊带将所述电池串的正负极依次相连，引出正负极接线端；
e．在经过所述步骤d排布好的所述电池串上依次排布所述第一EVA交联层和所述第一特氟龙层。
上述柔性薄膜太阳能电池的封装方法，所述步骤a中还包括用酒精清洗特氟龙塑料层表面。
上述柔性薄膜太阳能电池的封装方法，所述步骤二中层压封装是指将所述五层结构通过层压机抽真空层压，其中抽真空5-15分钟，加热温度110-130°C，层压20-50分钟。
上述柔性薄膜太阳能电池的封装方法，所述第一特氟龙层和所述第二特氟龙层的厚度为0.1~1.5mm，透光率大于95%；所述第一EVA胶联层和所述第二EVA交联层的厚度为1~2mm。
相对于现有的柔性薄膜太阳能电池，本发明的封装方法得到的柔性薄膜太阳能电池引进特氟龙塑料层作为封装材料，既明显提高了太阳能电池的光电转换效率，又降低了封装电池太阳能的质量，有效保护了薄膜太阳能电池的表面，可以抗腐蚀、耐辐照；其封装方法操作简单，提高了工作效率，特氟龙塑料透光率高，有利于太阳光的透过，提高了光电转换效率。按照本发明所提供的封装方法，与传统使用玻璃封装的方法相比，封装好的太阳能电池重量下降70~90%，转换效率可以提高10%~15%。
附图说明
通过下面结合附图对其示例性实施例进行的描述，本发明上述特征和优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是本发明柔性薄膜太阳能电池五层结构示意图；
图2是涂锡铜带与柔性薄膜太阳能电池的连接示意图。
附图符号说明：
101-第一特氟龙层， 102-第二特氟龙层，
201-第一EVA交联层， 202-第二EVA交联层，
300-太阳能电池层， 301-单元电池
302-焊带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参考图1，图1是本发明柔性薄膜太阳能电池五层结构示意图。本发明的柔性薄膜太阳能电池包括太阳能电池层300和封装层，封装层包括第一封装层和第二封装层，太阳能电池层封装在第一封装层和第二封装层之间，第一封装层包括第一EVA交联层201和与第一EVA交联层201连接的第一特氟龙层101，第一EVA交联层201覆盖于太阳能电池层300的一面；第二封装层包括第二EVA交联层202和与第二EVA交联层202连接的第二特氟龙层102，第二EVA交联层202覆盖于太阳能电池层300的另一面。
特氟龙(Teflon)是美国杜邦公司对其研发的所有碳氢树脂的总称，包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯及各种共聚物。
第一特氟龙层101和第二特氟龙层102的厚度为0.1-1.5mm，透光率大于95%。第一EVA胶联层201和第二EVA交联层202的厚度为1~2mm。
薄膜太阳能电池层300包括至少一个电池串，电池串包括至少一个单元电池，单元电池之间通过焊带连接。例如，可以将三个单元电池通过焊带焊接呈一个电池串。单元电池的厚度为50-100μm，单元电池的尺寸为10×10cm2。焊带为涂锡铜带电极材料，焊带厚度为0.1~0.2mm。
光伏电池的电流一般是通过电池片表面的印刷电极收集，并通过在电极上焊接互连条联接每个电池正负极，涂锡铜带能提供很好的连接作用收集电流，而且其体电阻及与电池的接触电阻小，在很多光伏组件中有重要的应用。图2为涂锡铜带与电池的连接示意图。在选择涂锡铜带时根据所选用的电池特性来决定用什么规格的焊带，根据电池的厚度和短路电流的多少来决定涂锡铜带的厚度，其宽度要求和电池的主栅线宽度一致，涂锡铜带的软硬程度一般取决于电池的厚度和焊接工具。手工焊接要求焊带的状态比较软，软态的焊带在烙铁走过之后会很好地和电池接触在一起，形成良好的银锡合金，其可焊接性满足要求；同时在焊接过程中产生的应力很小，可以降低碎片率。但是太软的焊带抗伸强度与延伸率会降低，很容易拉断。
本发明同时还提出了一种柔性薄膜太阳能电池的封装方法，所述方法包括：
步骤一：将所述第一特氟龙层、所述第一EVA交联层、所述太阳能电池层、所述第二EVA交联层和所述第二特氟龙层依次排布组成五层结构。
进一步地，步骤一包括以下分步骤：
a．截切所述第一特氟龙层、所述第二特氟龙层、所述第一EVA交联层和所述第二EVA交联层；
b．将所述第二EVA交联层排布于所述第二特氟龙层上；
c．通过焊带将至少一个所述单元电池连接成所述电池串；
d．将至少一个通过所述步骤c连接的电池串排布在步骤b所述第二EVA交联层上，并使用焊带将所述电池串的正负极依次相连，引出正负极接线端；
e．在经过所述步骤d排布好的所述电池串上依次排布所述第一EVA交联层和所述第一特氟龙层。
对于上述步骤a，还需要用酒精清洗特氟龙塑料层表面。
步骤二：将步骤一中所述第一特氟龙层、所述第一EVA交联层、所述太阳能电池层、所述第二EVA交联层和所述第二特氟龙层组成的五层结构层压封装。步骤二中层压封装是指将所述五层结构通过层压机抽真空层压，其中抽真空5-15分钟，加热温度110-130°C，层压20-50分钟。
经过上述封装方法封装得到的柔性薄膜太阳能电池的第一特氟龙层101和第二特氟龙层102的厚度为0.1-1.5mm，透光率大于95%；第一EVA胶联层201和第二EVA交联层202的厚度为1~2mm。
实施例一：
a. 根据工艺要求，裁切尺寸35×35cm2的特氟龙塑料膜和EVA交联层，使用95%的酒精清洗特氟龙塑料膜表面；
b. 根据图1所示的五层结构，将一层特氟龙塑料膜和一层EVA交联层依次排布；
c. 将3个单元电池按照正负极次序，使用焊接机通过焊带连接在一起；
d. 根据工艺要求，将3个步骤c焊接好的电池串依次排布在步骤b完成的EVA交联层上，通过焊接机使用焊带将太阳能电池串的正负极依次相连，引出正负极接线端；
e. 在步骤d完成的太阳能电池串上面依次排布一层EVA交联层和一层特氟龙塑料膜；
f. 将步骤e完成的5层结构置入全自动层压机中，抽真空5分钟，加热温度120°C，层压40分钟；
g. 获得封装好的薄膜太阳能电池。
实施例二：
按照实施例一中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同。
f. 将步骤e完成的5层结构置入全自动层压机中，抽真空10分钟，加热温度125°C，层压35分钟。
实施例三：
按照实施例一中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同。
f. 将步骤e完成的5层结构置入全自动层压机中，抽真空15分钟，加热温度130°C，层压30分钟。
实施例四：
按照实施例一中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同。
f. 将步骤e完成的5层结构置入全自动层压机中，抽真空15分钟，加热温度115°C，层压35分钟。
实施例五：
按照实施例一中的方法，除以下步骤有改动外，其他步骤完全相同。
f. 将步骤e完成的5层结构置入全自动层压机中，抽真空15分钟，加热温度110°C，层压40分钟。
实验结果：采用太阳光模拟器，在AM1.5，辐照光频率为1000W/m2下，将利用本发明所述方法封装的柔性薄膜太阳能电池进行测试，结果表明，在封装相同数量单元薄膜太阳能电池的前提下，利用本发明所述方法封装的薄膜太阳能电池的光电转换效率提高了15%左右。上述AM（Air Mass）是指太阳能光穿过大气层的光学路径，在地球的大气层外，空气的质量为0，即定义为AM0，当太阳光与地面成垂直时为1，定义为AM1.0，AM1.5，也即指天顶角为48度时的太阳光。
需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，在本发明的上述指导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种柔性薄膜太阳能电池，包括太阳能电池层和封装层，所述封装层包括第一封装层和第二封装层，所述太阳能电池层封装在所述第一封装层和所述第二封装层之间，其特征在于：
所述第一封装层包括第一EVA交联层和与所述第一EVA交联层连接的第一特氟龙层，所述第一EVA交联层覆盖于所述太阳能电池层的一面；
所述第二封装层包括第二EVA交联层和与所述第二EVA交联层连接的第二特氟龙层，所述第二EVA交联层覆盖于所述太阳能电池层的另一面。
2.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池，其特征在于：
所述第一特氟龙层和所述第二特氟龙层的厚度为0.1~1.5mm，透光率大于95%；
所述第一EVA胶联层和所述第二EVA交联层的厚度为1~2mm。
3.根据权利要求1所述的柔性薄膜太阳能电池，其特征在于：
所述太阳能电池层包括至少一个电池串，所述电池串包括至少一个单元电池，所述单元电池之间通过焊带连接。
4.根据权利要求3所述的柔性薄膜太阳能电池，其特征在于：
所述单元电池的厚度为50-100μm，所述单元电池的尺寸为10×10cm2。
5.根据权利要求4所述的柔性薄膜太阳能电池，其特征在于：
所述焊带为涂锡铜带电极材料，所述焊带厚度为0.1~0.2mm。
6.一种根据权利要求1至5任一权项所述的柔性薄膜太阳能电池的封装方法，其特征在于：
所述方法包括：
步骤一：将所述第一特氟龙层、所述第一EVA交联层、所述太阳能电池层、所述第二EVA交联层和所述第二特氟龙层依次排布组成五层结构；
步骤二：将步骤一中所述第一特氟龙层、所述第一EVA交联层、所述太阳能电池层、所述第二EVA交联层和所述第二特氟龙层组成的五层结构层压封装。
7.根据权利要求6所述的柔性薄膜太阳能电池的封装方法，其特征在于：
所述步骤一包括：
a．截切所述第一特氟龙层、所述第二特氟龙层、所述第一EVA交联层和所述第二EVA交联层；
b．将所述第二EVA交联层排布于所述第二特氟龙层上；
c．通过焊带将至少一个所述单元电池连接成所述电池串；
d．将至少一个通过所述步骤c连接的电池串排布在步骤b所述第二EVA交联层上，并使用焊带将所述电池串的正负极依次相连，引出正负极接线端；
e．在经过所述步骤d排布好的所述电池串上依次排布所述第一EVA交联层和所述第一特氟龙层。
8.根据权利要求7所述的柔性薄膜太阳能电池的封装方法，其特征在于：
所述步骤a中还包括采用酒精清洗特氟龙层表面。
9.根据权利要求6所述的柔性薄膜太阳能电池的封装方法，其特征在于：
所述步骤二中层压封装是指将所述五层结构通过层压机抽真空层压，其中抽真空5-15分钟，加热温度110-130°C，层压20-50分钟。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的柔性薄膜太阳能电池的封装方法，其特征在于：
所述第一特氟龙层和所述第二特氟龙层的厚度为0.1~1.5mm，透光率大于95%；
所述第一EVA胶联层和所述第二EVA交联层的厚度为1~2mm。
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| PB01 | Publication | ||
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Application publication date: 20111123 |