專利名稱：一種光伏組件及其生產(chǎn)工藝和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏組件，尤其涉及一種薄膜太陽能組件及其生產(chǎn)工藝 和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)薄膜太陽能電池結(jié)構(gòu)如圖1所示，首先在作為透光層l'的玻璃基底上濺鍍和沉積薄膜太陽能電池層2'，然后利用封裝膠3 '，例如EVA (Ethylene Vinyl Acetate,乙烯-乙酸乙烯共聚物)膠膜或PVB (Poly Vinyl Butyral，聚乙烯醇縮丁醛)膠膜層壓將背板4'和薄膜太陽能電池層2'粘 結(jié)在一起，作為電池層2'的保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的封裝。但是這樣的封裝 結(jié)構(gòu)價(jià)格昂貴；為了達(dá)到對(duì)電池防水防氧和電絕緣性能的要求，目前使用的 背板都是價(jià)格昂貴的TPT (Tedlar/Polyester/Tedlar，聚氟乙烯聚酯復(fù)合膜) 鋼化玻璃等，加上封裝膠3'，封裝的成本占了薄膜太陽能電池原料成本的 一半左右；而且封裝工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴且生產(chǎn)效率低；在EVA或PVB層壓 過程中，往往出現(xiàn)氣泡，褶皺，位移等不良現(xiàn)象，工藝調(diào)節(jié)復(fù)雜且耗費(fèi)時(shí)間， 往往一片電池的層壓需要30分鐘左右，生產(chǎn)效率低，為了滿足一條生產(chǎn)線的 產(chǎn)能，需要多臺(tái)層壓機(jī)同時(shí)工作，增加了費(fèi)用和占地面積，給生產(chǎn)帶來不便。 因此如何減少成本和提高產(chǎn)能是薄膜太陽能廣泛應(yīng)用的重要前提。另一方面，水泥是常用的價(jià)格低廉的建筑材料，且是一種絕緣材料，如 果能用它把太陽能電池片封裝起來，那將省去封裝材料，大量降低成本。不 過一般水泥，由于其中的硅酸鹽是弱酸強(qiáng)堿鹽，因此呈堿性，很容易對(duì)傳統(tǒng) 薄膜太陽能電池的背電極鋁(Al)層產(chǎn)生腐蝕。 綜上可知，現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)是1. 在太陽能電池的封裝過程中，使用了價(jià)格昂貴的封裝材料。2. 其封裝工藝復(fù)雜，設(shè)備昂貴且生產(chǎn)效率低。3. 將太陽能電池置于水泥墻體使用時(shí)，易被腐蝕。 所以有必要設(shè)計(jì)一種經(jīng)濟(jì)合理的新型光伏組件結(jié)構(gòu)，其能有效適用于水泥墻面，實(shí)現(xiàn)一種新型的建筑光伏一體化(Building Integrated Photovoltaics， BIPV)結(jié)構(gòu)使用和推廣這種新型的綠色組件，必將為我國的 環(huán)保節(jié)能做出貢獻(xiàn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種新型的光伏組件及其生產(chǎn)工藝和應(yīng)用，它能減 少光伏組件生產(chǎn)的成本并擴(kuò)大了光伏組件的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明的構(gòu)思是首先在玻璃基底上沉積太陽能電池層，太陽能電池層 包括前電極，光吸收層和背電極層，焊接匯流條及引出電極引線，然后濺鍍 或者沉積一層防腐蝕的保護(hù)層，如氮化硅(Si3N4)， 二氧化硅(Si02)，氧化鋁 (A1203)等，價(jià)格低廉、具備良好的防水防氧和電絕緣性能的材料，提高了 對(duì)電池核心部件的保護(hù)效果，再將這樣的電池片放入裝有新配制尚未固化的 水泥的模具中，生產(chǎn)出來的產(chǎn)品就可以當(dāng)作建筑貼磚使用。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一種光伏組件，包括透光層,太陽能電池層, 電極引線以及設(shè)置于太陽能電池層的背電極層后面的保護(hù)層，該保護(hù)層是絕 緣性無機(jī)材料。優(yōu)選地，所述保護(hù)層的材料是氮化硅、二氧化硅、氧化鋁中的一種。 優(yōu)選地，所述保護(hù)層的厚度在10nm 50um。 優(yōu)選地，所述透光層是玻璃。一種帶有光伏組件的水泥建筑構(gòu)件，包括透光層和帶有電極引線的太陽 能電池層，以及設(shè)置于太陽能電池層的背電極fe后面的保護(hù)層，所述的保護(hù) 層是絕緣性無機(jī)材料，該光伏組件上除透光層以外的其它表面包覆有水泥層， 電極引線穿出水泥層。優(yōu)選地，所述保護(hù)層的材料是氮化硅、二氧化硅、氧化鋁中的一種。優(yōu)選地，所述保護(hù)層的厚度為10nm 50um。優(yōu)選地，所述透光層是玻璃。一種光伏組件的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟步驟一、在透光層上沉積電池層，焊接匯流條并引出電極引線； 步驟二、在電池層上包覆一層絕緣性無機(jī)材料的保護(hù)層，電極引線穿出 保護(hù)層。優(yōu)選地，所述步驟二中，在電池層上磁控濺射保護(hù)層。優(yōu)選地，所述步驟二中，在電池層上化學(xué)氣相沉積保護(hù)層。 一種帶有光伏組件的水泥建筑構(gòu)件的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟 步驟一、在透光層上沉積電池層，焊接匯流條并引出電極引線； 步驟二、在電池層上包覆一層絕緣性無機(jī)材料的保護(hù)層，電極引線穿出保護(hù)層，制得光伏組件；步驟三、將制得的光伏組件嵌入未固化的水泥模具中，且電極引線穿出水泥模具，透光層的表面不被遮蓋；步驟四、水泥固化之后，去除模具。優(yōu)選地，所述步驟二中，在電池層上磁控濺射保護(hù)層。優(yōu)選地，所述步驟二中，在電池層上化學(xué)氣相沉積保護(hù)層。一種光伏組件的應(yīng)用；所述的光伏組件嵌入水泥尚未固化的建筑物外墻面上，相鄰的光伏組件的電極引線電連接。帶有光伏組件的水泥建筑構(gòu)件的應(yīng)用；所述的水泥構(gòu)件用于建筑物外墻上，構(gòu)件上的電極引線電連接。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和積極效果1. 氮化硅、二氧化硅、氧化鋁等絕緣性無機(jī)材料價(jià)格低廉，能明顯 降低太陽能電池的封裝成本，避免使用昂貴封裝復(fù)雜材料。2. 用于封裝的建筑用水泥便宜，可顯著降低組件生產(chǎn)成本。3. 涉及的模具和設(shè)備簡單，可降低設(shè)備投入。4. 生產(chǎn)過程簡單，生產(chǎn)效率顯著提高。5. 絕緣性無機(jī)保護(hù)層能有效隔絕水泥墻體對(duì)薄膜太陽能電池的腐 蝕，保證其正常工作。6. 建造的外墻結(jié)構(gòu)將墻體的受到光照部分轉(zhuǎn)化為電能，供人們使用， 既綠色環(huán)保，又利用了能源。


此處所說明的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部 分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的 不當(dāng)限定。在附圖中-圖1是現(xiàn)有技術(shù)的光伏組件橫截面的示意圖。圖2是本發(fā)明的光伏組件橫截面的示意圖。圖3是本發(fā)明的光伏組件產(chǎn)品的示意圖。圖4a-d是本發(fā)明的光伏組件產(chǎn)品的生產(chǎn)過程的示意圖。其中，a是光伏組件；b未固化的水泥模具；c是光伏組件嵌入未固化的水泥模具中；d是去除水泥模具的墻磚型光伏組件。圖5是本發(fā)明的光伏組件作為墻體電池單元的示意圖。圖6是本發(fā)明的光伏組件用于電站外墻面的截面的示意圖。附圖標(biāo)號(hào)[l']透光層[2']電池層 [3']封裝膠 [4']背板[1]透光層 [2]電池層 [3]電極引線 [4]保護(hù)層[5]水泥 [6]光伏組件 [7]模具具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖2-6，來具體介紹本發(fā)明的一種較佳實(shí)示例如圖2所示，本發(fā)明的光伏組件，包括依次疊加的作為透光層l的玻璃基 底、薄膜型太陽能電池2、'和保護(hù)層4。薄膜型太陽能電池2兩端伸出正、負(fù)電 極引線3，保護(hù)層4由氮化硅制成，其和玻璃基底l組成密封殼體，密封封裝除 正、負(fù)電極引線3部分以外的薄膜型太陽能電池2。由于氮化硅造價(jià)低廉，制 備工藝成熟，與現(xiàn)有技術(shù)使用的材料相比，大大降低了太陽能電池的封裝成 本，同時(shí)，也起到了優(yōu)秀的絕緣保護(hù)作用，有利于大量、大面積的生產(chǎn)和使 用。如圖3所示，將光伏組件6的透光層1朝上嵌入水泥5中，且電極引線3穿出 絕緣基體，透光層1的表面與水泥5表面持平或略高，不被遮蓋，同時(shí)保證正、 負(fù)電極引線3延伸出水泥體。這樣就得到了一種新型的墻磚型光伏組件，可以 替代常用的瓷磚，外墻磚等，用于建筑物的外墻面，將建筑受到的光照部分 轉(zhuǎn)化為電能。水泥墻體是很好的絕緣材料，不會(huì)發(fā)生漏電事故，同時(shí)也加強(qiáng) 了本發(fā)明的適用領(lǐng)域，使本發(fā)明能夠成為一種通用性的建筑材料。光伏組件的生產(chǎn)工藝如下步驟一、在1100mm * 1400mm玻璃基底1上濺鍍和沉積電池層2，包括 前電極，吸收層和背電極，電池層的尺寸小于玻璃基底1，并引出電極引線3。步驟二、在電池層2上設(shè)置保護(hù)層4，電極引線3穿出保護(hù)層4，即密封 封裝除正、負(fù)電極引線3部分以外的薄膜型太陽能電池2。保護(hù)層4可以采 用磁控濺射或者化學(xué)氣相沉積的方法制備，其厚度根據(jù)需要可以在10rnn 50um之間進(jìn)行選擇，同時(shí)需兼有防離子滲透和防水防氧的功能，選擇Si3N4， Si02， A1203等絕緣性無機(jī)材料?？梢杂行У丶嫒莸教栯姵厣a(chǎn)的流水線。如圖4a-d所示，a是光伏組件；b未固化的水泥模具；c是光伏組件嵌 入未固化的水泥模具中；d是去除水泥模具的墻磚型光伏組件。使用光伏組 件加工成一種用于建筑物外墻的墻磚型光伏組件的產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝需在光 伏組件的生產(chǎn)工藝(步驟一和步驟二)后增加下列工序步驟三、嵌入未固化的水泥5模具7中，該模具的內(nèi)尺寸為1120mm * 1420mm，且將電極引線3穿出水泥5模具7，保證透光層1的表面與水泥5 表面持平，不被遮蓋。步驟四、水泥5固化之后，去除模具7，就得到了 1120mm * 1420mm的 墻磚型的光伏組件6。對(duì)于這種新型結(jié)構(gòu)的光伏組件，由于其較低的成本，具有很廣泛的應(yīng)用 領(lǐng)域；下面列舉它的兩種用途，只是使用本發(fā)明的兩個(gè)光伏建筑一體化結(jié)構(gòu) 的實(shí)用例，實(shí)際的應(yīng)用并不局限于這兩種。 實(shí)施例1如圖5所示，建造光伏墻面，使用類似上述墻磚型的光伏組件的制作方 法，將光伏組件6直接鑲嵌在表面有尚未固化的水泥5的建筑物朝陽的墻面 上，相鄰的電池片用電極引線3連接在一起實(shí)現(xiàn)并聯(lián)或串聯(lián)，將所有光伏組 件6連接在一起；同時(shí)為保證建筑物外表的美觀，用尚未固化的水泥覆蓋住 相鄰電池片之間的連接線；類似的，太陽電池也可以在濺鍍完保護(hù)層之后直 接貼合在水泥尚未固化的墻面上，而不需要將光伏組件6制成墻磚后再貼合。 實(shí)施例2如圖6所示，光伏組件用于建設(shè)光伏電站，可大量減小建設(shè)光伏電站的 成本和費(fèi)用。直接將在玻璃基板1上沉積有電池層2和保護(hù)層3的電池片放 置于水泥尚未固化的基臺(tái)4之中；水泥基臺(tái)4要有一定的傾斜角度，傾斜角大小要根據(jù)電站建設(shè)地的經(jīng)緯度來選擇，充分獲得當(dāng)?shù)氐淖畲笕照樟?；電?片的表面不得被水泥或其他物體遮蓋；各個(gè)電池片之間的連接通過串并聯(lián)電 極引線相互連接，組成光伏建筑一體化結(jié)構(gòu)。同時(shí)，為了增強(qiáng)防水防氧性能， 可以在水泥和保護(hù)層接縫處涂上適量硅膠。通過使用本發(fā)明建造的外墻結(jié)構(gòu) 將墻體的受到光照部分轉(zhuǎn)化為電能，供人們使用，既綠色環(huán)保，又有效利用 了資源，而且比起常用的鋼架，可以顯著減少投資。本發(fā)明采用了廉價(jià)易制的背板材料代替現(xiàn)有昂貴封裝復(fù)雜材料，降低了 太陽能電池的封裝成本，大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)在作為墻面結(jié)構(gòu)使用中 有效保護(hù)了太陽能電池。使用和推廣本發(fā)明將對(duì)我國的能源、環(huán)保等領(lǐng)域帶 來極大利益。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其 限制；盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者對(duì)部分技 術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā) 明請(qǐng)求保護(hù)的技術(shù)方案范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種光伏組件(6)，包括透光層(1)，太陽能電池層(2)，電極引線(3)以及設(shè)置于太陽能電池層(2)的背電極層后面的保護(hù)層(4)，其特征在于該保護(hù)層(4)是絕緣性無機(jī)材料。
2、 如權(quán)利要求l所述的光伏組件(6)，其特征在于所述保護(hù)層(4)的 材料是氮化硅、二氧化硅、氧化鋁中的一種。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的光伏組件(6)，其特征在于所述保護(hù)層(4) 的厚度在10nm 50um。
4、 如權(quán)利要求3所述的光伏組件(6)，其特征在于所述透光層(1)是 玻璃。
5、 一種帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件，包括透光層(1)和帶有電 極引線(3)的太陽能電池層(2)，以及設(shè)置于太陽能電池層(2)的背電極 層后面的保護(hù)層(4)，其特征在于該保護(hù)層(4)是絕緣性無機(jī)材料，該光 伏組件(6)上除透光層(1)以外的其它表面包覆有水泥層(5)，電極引線(3)穿出水泥層(5)。
6、 如權(quán)利要求5所述的帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件，其特征在于 所述保護(hù)層(4)的材料是氮化硅、二氧化硅、氧化鋁中的一種。
7、 如權(quán)利要求6所述的帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件，其特征在于 所述保護(hù)層(4)的厚度為10nm 50um。
8、 如權(quán)利要求7所述的帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件，其特征在于 所述透光層(1)是玻璃。
9、 一種如權(quán)利要求l所述的光伏組件(6)的生產(chǎn)工藝，其特征在于包括 以下步驟步驟一、在透光層(1)上沉積電池層(2)，焊接匯流條并引出電極引線 (3);步驟二、在電池層(2)上包覆一層絕緣性無機(jī)材料的保護(hù)層(4)，電極 引線(3)穿出保護(hù)層(4)。
10、 如權(quán)利要求9所述的光伏組件(6)的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步 驟二中，在電池層(2)上磁控濺射保護(hù)層(4)。
11、 如權(quán)利要求9所述的光伏組件(6)的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述步驟二中，在電池層(2)上化學(xué)氣相沉積保護(hù)層(4)。
12、 如權(quán)利要求5所述的帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件的生產(chǎn)工藝， 其特征在于包括以下步驟步驟一、在透光層(1)上沉積電池層(2)，焊接匯流條并引出電極引線(3);步驟二、在電池層(2)上包覆一層絕緣性無機(jī)材料的保護(hù)層(4)，電極 引線(3)穿出保護(hù)層(4)，制得光伏組件(6);步驟三、將制得的光伏組件(6)嵌入未固化的水泥模具(7)中，且電 極引線(3)穿出水泥模具(7)，透光層(1)的表面不被遮蓋；步驟四、水泥固化之后，去除模具(7)。
13、 如權(quán)利要求12所述的帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件的生產(chǎn)工藝， 其特征在于所述步驟二中，在電池層(2)上磁控濺射保護(hù)層(4)。
14、 如權(quán)利要求12所述的帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件的生產(chǎn)工藝, 其特征在于所述步驟二中，在電池層(2)上化學(xué)氣相沉積保護(hù)層(4)。
15、 如權(quán)利要求l所述的光伏組件(6)的應(yīng)用，其特征在于將光伏組 件(6)嵌入水泥尚未固化的建筑物外墻面上，相鄰的光伏組件(6)的電極 引線(3)電連接。
16、 如權(quán)利要求5所述的帶有光伏組件(6)的水泥建筑構(gòu)件的應(yīng)用其 特征在于將該水泥構(gòu)件用于建筑物外墻上，構(gòu)件上的電極引線(3)電連接。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種光伏組件及其生產(chǎn)工藝和應(yīng)用，包括透光層和帶有電極引線太陽能電池層，該太陽能電池層的背電極面設(shè)置保護(hù)層，該保護(hù)層是絕緣性無機(jī)材料。其生產(chǎn)工藝為在透光層上沉積電池層，在電池層上設(shè)置保護(hù)層；然后嵌入未固化的水泥模具中，最后等水泥固化之后，去除模具。將若干個(gè)這種光伏組件嵌入水泥墻體，光伏組件之間通過電極引線串并聯(lián)，就能得到新型的光伏建筑一體化結(jié)構(gòu)。本發(fā)明采用了價(jià)格低廉，容易制備的背板代替材料，降低了太陽能電池的封裝成本，大大提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)在作為墻面結(jié)構(gòu)使用中有效保護(hù)了太陽能電池。使用和推廣本發(fā)明將對(duì)我國的能源、環(huán)保等領(lǐng)域帶來極大利益。
文檔編號(hào)H01L31/18GK101404298SQ20081004267
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月9日
發(fā)明者劉古巖, 芃 夏, 施松林 申請(qǐng)人:上海拓引數(shù)碼技術(shù)有限公司