CN212392255U - 一种太阳电池组件制作用层压装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳电池组件制作用层压装置，解决了因焊接和层压高温对电池转换效率带来的钝化效果劣化问题，属于太阳电池技术领域，该层压装置包括机体、底脚，上真空室和下真空室，所述上真空室由上盖和硅胶板构成，所述下真空室由硅胶板和钢化玻璃工作台构成，所述钢化玻璃工作台下方设有LED光源加热系统，所述LED光源加热系统发射的光穿过钢化玻璃工作台照射到电池组件上进行加热，本实用新型通过采用LED光源作为层压加热源，在对组件进行层压的过程中同时完成对硅异质结电池片的高温下光注入处理，显著改善非晶硅对异质结太阳电池的钝化效果，提升太阳电池的转换效率，增加太阳电池组件的输出功率，同时加热快，效率高，能耗低。
Description
技术领域
一种太阳电池组件制作用层压装置，属于太阳电池技术领域，尤其涉及太阳电池组件制作技术。
背景技术
随着经济社会的发展，大量使用常规化石能源，导致了严重的环境污染问题，发展利用清洁能源已成为人们的共识。由于太阳能取之不尽用之不竭，清洁无污染，是未来最理想最可持续的可再生能源。太阳能电池直接将光能转变为电能，是太阳能利用的一种重要方式。目前最常用的太阳电池是以硅片为基础，通过清洗制绒、PN结制备、减反射膜制备、金属电极制备，形成太阳电池片。
硅异质结太阳电池是以晶体硅为基础，经过清洗制绒、在晶体硅正面第一受光面依次沉积本征非晶硅层和N型非晶硅层、在背面第二受光面依次沉积本征非晶硅层和P型非晶硅层、在第一受光面和第二受光面同时沉积透明导电氧化物(Transparent ConductiveOxide：TCO)，最后在第一受光面和第二受光面，利用丝网印刷技术，采用热固型低温树脂浆料制备金属电极，得到硅异质结太阳电池。在硅异质结太阳电池中，由于非晶硅层内含有大量的氢键和硅悬挂键，可以很好地起到钝化晶体硅界面的作用，从而提升太阳电池的开路电压(VOC)和光电转换效率。硅异质结太阳电池的整个制备过程最高温度<250℃，非晶硅层沉积后高温将会破坏非晶硅的钝化效果，导致电池转换效率劣化。对于硅异质结太阳电池，在小于200℃温度的条件下，对太阳电池施加1-60个太阳光照强度(suns)的光照，会显著改进非晶硅层会晶体硅界面的钝化效果，进一步提升太阳电池的转换效率，此过程被称为光浸润处理(light-soaking)，光浸润处理通常在电池制备完成后马上进行。
为了大规模利用太阳电池进行发电，需要对太阳电池进行串并联组合，制备成太阳电池组件。常规太阳能电池组件是采用焊带焊接的方式，将尺寸为210cm×210cm、166cm×166cm、156.75cm×156.75cm或125cm×125cm等规格的太阳电池片正电极和负电极互连，形成具有一定电流、电压输出的发电单元装置。目前的硅太阳电池片的厚度通常在130-180μm，由于硅片本身机械强度较小，PN结和各种镀膜易受到恶劣环境的影响，为了增强太阳电池本身抵抗恶劣环境影响的能力，增加在各种环境的使用可靠性，需要对串并联的太阳电池组合进行封装保护。
太阳电池片制备成组件的过程中，通常要经过两次高温，一是在180℃-350℃下高温焊接焊带，进行电池片的串并联，二是在140℃-160℃的高温下层压10min-20min实现对组件的层压封装。硅异质结太阳电池经历长时间高温的摧残，会导致硅异质结太阳电池中非晶硅的微观结构发生变化，氢含量降低，晶格有序度增加，从而减弱非晶硅对异质结太阳电池的钝化效果，降低电池转换效率。
太阳电池组件的层压通常采用真空热压法，真空热压法所用到的是层压机，其工作台面是由普通碳素结构钢制备而成，工作台面下方是加热模块，目前常用的加热方式有油加热和电加热，油加热即利用油的大热熔，采用热油循环对工作台面和组件进行加热，电加热即在工作台面底板下采用电加热丝加热，实现对组件封装胶膜的加热和层压。
因此，现有技术中的层压机存在两个问题：一是由于高温层压减弱非晶硅对异质结太阳电池的钝化效果，降低电池转换效率；二是加热方法为间接加热，加热效率低，能耗高，导致生产效率低。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：提供一种太阳电池组件制作用层压装置，通过采用LED光源作为层压加热源，在对组件进行层压的过程中同时完成对硅异质结电池片的高温下光注入处理，显著改善非晶硅对异质结太阳电池的钝化效果，提升太阳电池的转换效率，解决了因焊接和层压高温对太阳电池钝化效果和转换效率带来的劣化问题，从而增加太阳电池组件的输出功率，同时这种方式加热快，效率高，减少了能源损耗，还提高了生产效率，降低了生产成本。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种太阳电池组件制作用层压装置，包括机体、底脚，还包括上真空室和下真空室，所述上真空室由上盖和硅胶板构成，所述下真空室由硅胶板和钢化玻璃工作台构成，即硅胶板将上盖和钢化玻璃工作台之间的空间分隔成上真空室和下真空室，上真空室和下真空室连通有真空泵和放气阀门，用于对上真空室和下真空室进行抽真空和充放气；所述钢化玻璃工作台下方设有LED光源加热系统，高强度钢化玻璃工作台既可以作为电池组件层压的支撑台面，也可以使底下LED光源加热系统发射的光穿过钢化玻璃工作台面直接照射在电池组件上，实现组件的直接加热；在实际应用中可以通过设计计算LED光源密度和分布，实现组件区域光强均匀分布，调整LED光源的供电电流实现LED发光强度的调节。
本实用新型的工作原理为：
工作过程中上真空室和下真空室具有三种状态：上真空室真空，下真空室充气，此状态下，上盖可以打开，将电池组件放入钢化玻璃工作台上并对组件进行加热；上真空室和下真空室同时真空，可以排出组件封装胶膜处的空气；上真空室充气，下真空室真空，利用上下真空室的压力差和弹性硅胶板实现对电池组件的层压。
在进行层压制作组件时，上真空室真空，下真空室充气，LED光源关闭，开启上盖，组件放置在钢化玻璃工作台面上；关闭上腔体盖，打开LED光源，对组件进行加热，温度100-200℃；对上真空室和下真空室进行抽真空，抽真空时间1-10min；对上真空室进行充气，下真空室保持真空状态，使上真空室对下真空室保持40-60KPa的压差，层压时间2-30min；对上真空室进行抽真空，对下真空室进行充气至大气压，关闭LED光源，开启上盖取出组件，完成电池组件的层压制备。
作为优选，所述硅胶板和钢化玻璃工作台边缘连接有密封圈，对边缘起到密封连接的作用。
作为优选，所述LED光源加热系统包括光源底座和LED光源，所述光源底座固定在机体内，所述LED光源安装在光源底座上，光源底座起到固定LED光源的作用。
作为优选，所述光源底座的底部设有冷却系统。冷却系统可以对LED光源起到冷却作用，同时也可以对整个LED光源安装空间进行温度调节，在一定程度上实现对工作台面温度的控制。
作为优选，所述冷却系统为冷却水管。冷却水管冷却效果好，成本低。
作为优选，所述冷却水管中通入1-25℃的水。向冷却水管中通入大量的1-25℃的冷却水可以对LED光源起到冷却作用，同时大量的冷却水管也可以对整个LED光源安装空间进行温度调节，在一定程度上实现对工作台面温度的控制。
作为优选，所述的层压装置还包括风冷系统，所述风冷系统设在LED光源加热系统上方，所述风冷系统为多个循环风扇，风冷系统用于对工作台面和LED灯温度进行调控。
作为优选，所述LED光源的光强范围为0.1-80KW/m2，所述LED光源的光谱范围为200-2000nm，包括白光、红外光和紫外光。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型通过采用LED光源作为层压加热源，在对组件进行层压加热的过程中同时完成对太阳电池片的高温下光注入处理，可以显著改善非晶硅对硅异质结太阳电池的钝化效果，提升太阳电池的转换效率，解决了在电池组件制作过程中因焊接和层压高温对太阳电池钝化效果和转换效率带来的劣化问题，从而增加太阳电池组件的输出功率。
2.本实用新型通过采用LED光源作为层压加热源，相比于现有技术中间接加热的加热模块而言，LED光源能够穿过钢化玻璃工作台对电池组件进行直接加热，加热快，效率高，减少了能源损耗，提高了生产效率，降低了生产成本。
3.本实用新型通过设置冷却系统，向冷却水管中通入大量的1-25℃的冷却水可以对LED光源起到冷却作用，同时大量的冷却水管也可以对整个LED光源安装空间进行温度调节，在一定程度上实现对工作台面温度的控制。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本实用新型的结构示意图。
图中标记为：1-机体，101-底脚，2-上真空室，3-上盖，4-硅胶板，5-下真空室，6-钢化玻璃工作台，7-密封圈，8-风冷系统，9-LED光源加热系统，91-光源底座，92-LED光源，10-冷却系统，11-电池组件。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，本实用新型的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，本实用新型的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
实施例1
参阅图1，本实施例提供一种太阳电池组件制作用层压装置，包括机体1、底脚101，还包括上真空室2和下真空室5，所述上真空室2由上盖3和硅胶板4构成，所述下真空室5由硅胶板4和钢化玻璃工作台6构成，即硅胶板4将上盖3和钢化玻璃工作台6之间的空间分隔成上真空室2和下真空室5，上真空室2和下真空室5连通有真空泵和放气阀门，用于对上真空室2和下真空室5进行抽真空和充放气；所述钢化玻璃工作台6下方设有LED光源加热系统9，高强度钢化玻璃工作台6既可以作为电池组件11层压的支撑台面，也可以使底下LED光源加热系统9发射的光穿过钢化玻璃工作台6面直接照射在电池组件11上，实现组件的直接加热；在实际应用中可以通过设计计算LED光源92密度和分布，实现组件区域光强均匀分布，调整LED光源92的供电电流实现LED发光强度的调节。
本实用新型的工作原理为：
工作过程中上真空室2和下真空室5具有三种状态：上真空室2真空，下真空室5充气，此状态下，上盖3可以打开，将电池组件11放入钢化玻璃工作台6上并对电池组件11进行加热；上真空室2和下真空室5同时真空，可以排出电池组件11封装胶膜处的空气；上真空室2充气，下真空室5真空，利用上下真空室5的压力差和弹性硅胶板4实现对电池组件11的层压。
在进行层压制作组件时，上真空室2真空，下真空室5充气，LED光源92关闭，开启上盖3，电池组件11放置在钢化玻璃工作台6面上；关闭上腔体盖，打开LED光源92，对电池组件11进行加热，温度100-200℃；对上真空室2和下真空室5进行抽真空，抽真空时间1-10min；对上真空室2进行充气，下真空室5保持真空状态，使上真空室2对下真空室5保持40-60KPa的压差，层压时间2-30min；对上真空室2进行抽真空，对下真空室5进行充气至大气压，关闭LED光源92，开启上盖3取出电池组件11，完成电池组件11的层压制备。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上优选，所述硅胶板4和钢化玻璃工作台6边缘连接有密封圈7，对边缘起到密封连接的作用。
实施例3
本实施例在实施例1的基础上优选，所述LED光源92加热系统9包括光源底座91和LED光源92，所述光源底座91固定在机体1内，所述LED光源92安装在光源底座91上，光源底座91起到固定LED光源92的作用。
实施例4
本实施例在实施例3的基础上优选，所述光源底座91的底部设有冷却系统10。冷却系统10可以对LED光源92起到冷却作用，同时也可以对整个LED光源92安装空间进行温度调节，在一定程度上实现对工作台面温度的控制。所述冷却系统10为冷却水管，冷却水管冷却效果好，成本低。所述冷却水管中通入1-25℃的水，向冷却水管中通入大量的1-25℃的冷却水可以对LED光源92起到冷却作用，同时大量的冷却水管也可以对整个LED光源92安装空间进行温度调节，在一定程度上实现对工作台面温度的控制。
实施例5
本实施例在实施例1的基础上优选，所述的层压装置还包括风冷系统8，所述风冷系统8设在LED光源加热系统9上方，所述风冷系统8为多个循环风扇，风冷系统8用于对工作台面和LED灯温度进行调控。
实施例6
本实施例在任一实施例的基础上优选，所述LED光源92的光强范围为0.1-80KW/m2，所述LED光源92的光谱范围为200-2000nm，包括白光、红外光和紫外光。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (8)
1.一种太阳电池组件制作用层压装置，包括机体(1)、底脚(101)，其特征在于，还包括上真空室(2)和下真空室(5)，所述上真空室(2)由上盖(3)和硅胶板(4)构成，所述下真空室(5)由硅胶板(4)和钢化玻璃工作台(6)构成，所述钢化玻璃工作台(6)下方设有LED光源加热系统(9)，所述LED光源加热系统(9)发射的光穿过钢化玻璃工作台(6)照射到电池组件(11)上进行加热。
2.根据权利要求1所述的一种太阳电池组件制作用层压装置，其特征在于，所述硅胶板(4)和钢化玻璃工作台(6)边缘连接有密封圈(7)。
3.根据权利要求1所述的一种太阳电池组件制作用层压装置，其特征在于，所述LED光源加热系统(9)包括光源底座(91)和LED光源(92)，所述光源底座(91)固定在机体(1)内，所述LED光源(92)安装在光源底座(91)上。
4.根据权利要求3所述的一种太阳电池组件制作用层压装置，其特征在于，所述光源底座(91)的底部设有冷却系统(10)。
5.根据权利要求4所述的一种太阳电池组件制作用层压装置，其特征在于，所述冷却系统(10)为冷却水管。
6.根据权利要求5所述的一种太阳电池组件制作用层压装置，其特征在于，所述冷却水管中通入1-25℃的水。
7.根据权利要求1所述的一种太阳电池组件制作用层压装置，其特征在于，所述的层压装置还包括风冷系统(8)，所述风冷系统(8)设在LED光源加热系统(9)上方。
8.根据权利要求1～7任一项所述的一种太阳电池组件制作用层压装置，其特征在于，所述LED光源(92)的光强范围为0.1-80KW/m2，所述LED光源(92)的光谱范围为200-2000nm，包括白光、红外光和紫外光。
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2020
- 2020-05-18 CN CN202020822722.6U patent/CN212392255U/zh active Active
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