光伏組件及其制備方法
【專利摘要】根據(jù)本公開的光伏組件包括：至少一個(gè)太陽能電池；密封劑，所述密封劑被層壓以密封所述至少一個(gè)太陽能電池的上表面和下表面；透明絕緣基板，其被層壓在所述密封劑的上表面上；和背板，其被層壓在所述密封劑的下表面上，其中，所述密封劑由基于聚烯烴的材料形成，以及所述背板通過從所述密封劑的下表面開始依次層壓聚乙烯(PE)層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層和聚偏二氟乙烯(PVDF)層而形成，由此可以防止由于濕氣滲透導(dǎo)致的黃變和腐蝕，以及可以減少用于結(jié)合所述層壓模塊的材料的熔融時(shí)間，其可以導(dǎo)致提高生產(chǎn)率，提高所述背板對(duì)所述基于聚烯烴的密封劑的結(jié)合力，以及防止表面糙度，由此提高所述光伏組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
【專利說明】光伏組件及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書涉及一種光伏組件，以及更具體而言，涉及使用基于聚烯烴(LDPE)的密封劑的光伏組件，還涉及所述光伏組件的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]光伏電池(或太陽能電池)為用于吸收太陽光并獲取能量的裝置。所述光伏電池是以組件的形式制備的，其中，將多個(gè)太陽能電池排列在電池組中以對(duì)于要求(如電池容量等)是適合的。考慮到清潔能源的使用、無限的可用性，和更少的維護(hù)成本，作為解決環(huán)境問題(如石油資源的枯竭、全球變暖等)的一種替代方案，所述光伏電池組件(或光伏組件)為關(guān)注的焦點(diǎn)。
[0003]所述光伏組件具有用于保護(hù)太陽能電池免受外部環(huán)境影響的多層結(jié)構(gòu)。為了強(qiáng)烈地結(jié)合太陽能電池和層壓在各個(gè)太陽能電池的正面和背面的材料，通常使用基于乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)的膜。所述EVA膜還保護(hù)太陽能電池免受外部沖擊，并提高透光率，還使得太陽能電池和其它材料之間強(qiáng)烈結(jié)合。
[0004]然而，所述EVA膜不利地不耐受濕氣，濕氣穿透經(jīng)過位于所述太陽能電池的背面的背板和所述太陽能電池的側(cè)面。也就是，如果EVA被用作密封劑，濕氣可能容易地滲透經(jīng)過太陽能電池的背板和側(cè)面，這可能導(dǎo)致EVA的結(jié)合力降低，由此導(dǎo)致分層。
[0005]此外，就EVA基團(tuán)的特征而言，所述EVA膜可以與滲透的濕氣反應(yīng)，從而產(chǎn)生醋酸，其可能導(dǎo)致黃變。由于醋酸導(dǎo)致的黃變可能降低光伏組件的透光率，并且腐蝕所述太陽能電池的電極部分。因此，在相關(guān)領(lǐng)域中，當(dāng)光伏組件用于潮濕環(huán)境中時(shí)，這樣的使用導(dǎo)致縮短所述光伏組件的全壽命并降低所述光伏組件的效率。
[0006]由EVA產(chǎn)生的醋酸可以導(dǎo)致包含0.1?1.5%的醋酸的廢水。所述包含醋酸的廢水可以酸化附近的土地(土壤)，以及當(dāng)人接觸廢水或與廢水接觸時(shí)，可能威脅人的健康，如刺激人的眼睛或鼻子。此外，需要大量的成本處理包含醋酸的廢水，或在處理過程中導(dǎo)致環(huán)境污染，如產(chǎn)生大量的二氧化碳。
[0007]基于這種考慮，在已經(jīng)于2011年7月8日提交且在2013年I月3日公開的名稱為“耐濕氣光伏組件及其制備方法”的發(fā)明中，本申請(qǐng)的 申請(qǐng)人:已經(jīng)引入一種光伏組件，其通過采用低密度聚乙烯(LDPE)保護(hù)膜顯示在潮濕條件下的高的耐濕氣性能，不會(huì)導(dǎo)致黃變且提供了高的效率。
[0008]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的采用LDPE保護(hù)膜的耐濕氣光伏組件的側(cè)視圖，以及圖2為沿著圖1的線‘1-1’的剖視圖。
[0009]如在圖1和2中所示，現(xiàn)有技術(shù)的耐濕氣光伏組件(下文中，簡稱作光伏組件)包括:多個(gè)太陽能電池(在下文中稱作電池)110，密封(覆蓋)所述電池的上表面和下表面以保護(hù)電池110免受外部機(jī)械沖擊的密封劑(低密度聚乙烯(LDPE)) 120，形成為長方形板以覆蓋所述密封劑120的上表面的透明絕緣基板130，和粘附到所述密封劑120的下表面上的背板140。
[0010]所述密封劑120由基于聚乙烯的材料制備。所述背板140是以依次的方式向下層壓聚氟乙烯(PVF)層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層和PVF層的方式形成的。
[0011]然而，當(dāng)覆蓋太陽能電池110的密封劑120由聚烯烴制備時(shí)，如果與基于聚烯烴的密封劑120接觸的所述背板被形成為PVF層-PET層-PVF層的常用結(jié)構(gòu)時(shí)，由于密封劑120與背板140之間的結(jié)合力下降導(dǎo)致耐濕氣性下降，或?qū)е卤嘲?40的表面糙度，這導(dǎo)致產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]因此，詳細(xì)說明的一個(gè)方面提供了一種光伏組件，通過提高基于聚烯烴的密封劑和背板之間的結(jié)合力能夠提高耐濕氣性和提高產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，在采用基于聚烯烴的密封劑之后，所述背板與所述密封劑接觸。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)和根據(jù)本發(fā)明的目的，如在這里所體現(xiàn)和廣泛描述的，提供了一種光伏組件，其包括:至少一個(gè)太陽能電池，層壓以密封所述至少一個(gè)太陽能電池的上表面和下表面的密封劑，層壓在所述密封劑的上表面上的透明絕緣基板，和層壓在所述密封劑的下表面的背板，其中，所述背板可以通過從所述密封劑的下表面開始依次層壓聚乙烯(PE)層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層，和聚偏二氟乙烯(PVDF)層而形成。
[0014]在本申請(qǐng)中，所述PE層和PET層可以比PVDF層更厚。
[0015]所述PE層可以具有80至250 μ m的厚度，以及PET層可以具有150至200 μ m的厚度，以及所述PVDF層可以具有10至50 μ m的厚度。
[0016]所述密封劑的至少部分表面可以涂布有紫外線(UV)吸收劑。
[0017]所述至少一個(gè)太陽能電池可以設(shè)置為多個(gè)電池，以及所述多個(gè)太陽能電池可以使用多個(gè)連接帶(connect1n ribbon)連接。
[0018]所述密封劑可以由基于聚烯烴的材料形成。
[0019]所述密封劑可以由通過聚合在單體中具有一個(gè)雙鍵的鏈烴得到的均聚物組成。
[0020]所述密封劑可以由不同烯烴的共聚物組成。
[0021 ] 所述密封劑可以包含低密度聚烯烴(LDPE)。
[0022]所述密封劑可以進(jìn)一步包含線性低密度聚烯烴(LLDPE)。
[0023]所述密封劑可以由通過聚合乙烯制備的合成樹脂制備。
[0024]所述密封劑可以由合成樹脂制備，所述合成樹脂在室溫下以透明固體的形式存在且具有0.91g/cm2至0.94g/cm2的密度值。
[0025]所述密封劑的至少部分表面可以涂布有紫外線(UV)吸收劑。
[0026]為了實(shí)現(xiàn)這些和其它優(yōu)點(diǎn)和根據(jù)本發(fā)明的目的，如在這里所體現(xiàn)和廣泛描述的，提供了一種用于制備光伏組件的方法，其包括:在層壓器的加熱板上層壓至少一個(gè)電池、密封劑、透明絕緣基板和背板，熔融所述密封劑以使所述至少一個(gè)電池的正面結(jié)合到所述透明絕緣基板的背面上，并且同時(shí)使所述至少一個(gè)電池的背面結(jié)合到所述背板的正面上，和在室溫下冷卻結(jié)合的層壓體。
[0027]這里，可以進(jìn)行所述密封劑的熔融以在140°C至160°C的溫度下用層壓器加熱密封劑7至10分鐘。
[0028]在本申請(qǐng)中公開的光伏組件及其制備方法中，密封電池的密封劑可以由基于聚烯烴的材料形成，以及背板可以通過從所述密封劑的下表面開始依次層壓聚乙烯(PE)層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層、和偏二氟乙烯(PVDF)層而形成。因此可以防止由于濕氣滲透導(dǎo)致的黃變和腐蝕，并且降低用于結(jié)合層壓組件的材料所需的熔融時(shí)間。這可以導(dǎo)致提高生產(chǎn)率，提高背板對(duì)基于聚烯烴的密封劑的結(jié)合力，以及防止產(chǎn)生表面糙度。結(jié)果，可以提高光伏組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0029]本申請(qǐng)的適用的其它范圍從下文中給出的詳細(xì)描述中將變得更加顯而易見。然而，應(yīng)該理解，雖然所述詳細(xì)描述和具體實(shí)例指示了本公開優(yōu)選實(shí)施方式，但是給出所述詳細(xì)描述和具體實(shí)例只是為了舉例說明，因?yàn)閷?duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，通過這些詳細(xì)描述在本公開的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)進(jìn)行各種改變和修改將是顯而易見的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]包括附圖以提供本公開的進(jìn)一步理解以及將附圖并入且組成說明書的一部分，所述附圖示出了示例性的實(shí)施方式，并與說明書一起用于解釋本公開的原理。
[0031]在附圖中:
[0032]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的光伏組件的透視圖；
[0033]圖2為根據(jù)圖1的光伏組件的剖視圖；
[0034]圖3為根據(jù)本公開的光伏組件的剖視圖；
[0035]圖4為顯示圖3的部分“A”的剖視圖；以及
[0036]圖5為顯示在根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的示例性實(shí)施方式的制備光伏組件的方法中的層壓步驟的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0037]參照附圖，將給出根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的一個(gè)示例性實(shí)施方式的光伏組件及其制備方法的描述。
[0038]圖3為根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的示例性實(shí)施方式的采用低密度聚乙烯(LDPE)的光伏組件的剖視圖，圖4為顯示圖3的部分“A”的剖視圖。
[0039]根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的示例性實(shí)施方式的光伏組件10可以包括多個(gè)電池11、密封(或覆蓋)多個(gè)電池11的各自的上表面和下表面以保護(hù)所述多個(gè)電池11免受外部沖擊的密封劑12、形成為長方形板的形狀以覆蓋所述密封劑的上表面的透明絕緣基板13、和粘附到所述密封劑12的下表面上的背板14。除了長方形板之外，所述光伏組件10可以形成為其它的形狀。
[0040]所述多個(gè)電池11可以吸收入射太陽光并且將太陽光轉(zhuǎn)化為電能或熱能。所述多個(gè)電池11可以使用多個(gè)連接帶Ila彼此連接。例如，所述多個(gè)電池11可以通過多個(gè)帶Ila串聯(lián)連接或并聯(lián)連接。在本申請(qǐng)中，所述電池11可以吸收具有不同波長段的每一種光束(射線、光)、僅吸收具有特定波長段的光或僅反射具有特定波長段的光。
[0041]通過密封脆弱的電池11，所述密封劑12可以用于進(jìn)一步增強(qiáng)層壓在所述電池11的兩個(gè)表面上的材料之間的結(jié)合力，并且保護(hù)電池11免受外部沖擊。在本申請(qǐng)中公開的用作密封劑12的聚烯烴指的是通過聚合在單體中具有一個(gè)雙鍵的鏈烴得到的均聚物或者不同烯烴的共聚物。這種示例性的實(shí)施方式舉例說明了基于低密度聚乙烯(LDPE)的密封劑作為代表性的實(shí)例。
[0042]所述LDPE具有非常優(yōu)異的耐濕氣性和電絕緣性，并且與現(xiàn)有技術(shù)的基于EVA的密封劑不同，甚至在接觸濕氣的情況下也不會(huì)產(chǎn)生醋酸?；贚DPE的樹脂通過聚合乙烯得至IJ，在室溫下以透明固體的形式存在。所述基于LDPE的樹脂通常具有0.91g/cm2至0.94g/cm2的密度，顯示高的機(jī)械加工性和關(guān)于低結(jié)晶度的柔性，并且耐受酸/堿溶液，并且具有優(yōu)異的透明度。
[0043]這種LDPE組的類型還可以包括具有高耐久性的線性低密度聚乙烯(LLDPE)等，和LDPE。所述LLDPE具有優(yōu)異的熱封強(qiáng)度，即使由于比LDPE高的熔融溫度而具有高熱封溫度。然而，考慮到機(jī)械加工性，所述LLDPE顯示比LDPE更高的擠壓載荷和更低的泡沫穩(wěn)定性。在這個(gè)示例性的實(shí)施方式中，如果所述LDPE被用作用于保護(hù)和結(jié)合電池11的膜，則可以進(jìn)一步促進(jìn)提供對(duì)電池11的結(jié)合力的模塑，并且可以進(jìn)一步縮短熔融時(shí)間。
[0044]根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的這個(gè)示例性實(shí)施方式的密封劑12可以以在大約150°C的溫度下加熱或壓制7至10分鐘的方式使得各電池11的正面與透明絕緣基板13的背面結(jié)合，和使得各電池11的背面與背板14的正面結(jié)合。與在大約150°C的相同溫度下加熱或壓制大約15至30分鐘的現(xiàn)有技術(shù)的基于EVA的密封劑相比，使用LDPE保護(hù)膜的用于制備光伏組件的制備方法還可以大大減少用于層壓工藝的層壓時(shí)間。
[0045]根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的這個(gè)示例性實(shí)施方式的密封劑12可以具有約400μπι至600 μ m的厚度，優(yōu)選地，具有約450 μ m至550 μ m的厚度。
[0046]根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的這個(gè)示例性實(shí)施方式的密封劑12可以以在所述LDPE保護(hù)膜的至少部分表面上涂布預(yù)定量的UV吸收劑的方式層壓。在這種情況下，可以進(jìn)一步提高所述密封劑12的透光率和耐濕氣性。
[0047]根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的這種示例性實(shí)施方式的密封劑12還可以與至少一個(gè)不同的保護(hù)膜一起層壓以進(jìn)一步提高與電池11的結(jié)合力。在這種情況下，可以進(jìn)一步提高所述密封劑12的結(jié)合力和耐濕氣性。
[0048]在具有所述結(jié)構(gòu)的光伏組件10中，可以防止由于當(dāng)使用EVA膜密封電池11時(shí)導(dǎo)致的濕氣滲透引起的黃變和防止由于黃變導(dǎo)致的電極腐蝕。因此，即使在潮濕的海洋環(huán)境中，也可以穩(wěn)定地使用所述光伏組件。
[0049]所述透明絕緣基板13可以實(shí)施為具有高透光率和低光反射率的低鐵鋼化玻璃。所述透明絕緣基板13可以用作用于保護(hù)所述電池11免受外部沖擊的緩沖部件，并且根據(jù)所述光伏組件10的設(shè)計(jì)形式可以制備成多種形狀。
[0050]所述背板14可以被附著到密封劑12的下表面上從而保護(hù)所述太陽能電池11免受外部環(huán)境影響。所述背板14可以優(yōu)選由可以容易、穩(wěn)定地結(jié)合到由基于LDPE的材料制備的密封劑12的材料形成。
[0051]例如，所述背板14可以如下方式制備:以遠(yuǎn)離所述密封劑12的下表面的方向上依次層壓聚乙烯(PE)層14a、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層14b和聚偏二氟乙烯(PVDF)層14c (即，以 14a — 14b — 14c 的次序)。
[0052]所述PE層14a可以為約80至250 μ m厚，所述PET層14b可以為約150至200 μ m厚，以及所述PVDF層14c可以為約10至50 μ m厚。
[0053]這里，所述PE層14a可以與由LDPE組形成的密封劑12良好地結(jié)合，所述PET層14b可以具有優(yōu)異的耐水性，以及所述PVDF層14c可以有利地提高所述光伏組件的強(qiáng)度。
[0054]圖5為顯示在根據(jù)在本申請(qǐng)中公開的示例性實(shí)施方式的制備光伏組件的方法中的層壓步驟的流程圖。
[0055]如在圖5中所示，在所述層壓器(未示出)的加熱板上可以層壓電池11、密封劑12、透明絕緣基板13和背板14(SlO)。
[0056]然后使用所述層壓器可以熔融所述密封劑12從而將各電池11的正面結(jié)合到所述透明絕緣基板13的背面，以及將各電池11的背面結(jié)合到所述背板14的正面(S20)。這里，所述密封劑12可以以在140°C至160°C的溫度條件下用層壓器加熱7至10分鐘的方式熔融。如果如在現(xiàn)有技術(shù)中所示使用EVA膜作為密封劑12時(shí)，使用層壓器的熔融時(shí)間通常延長至大于15分鐘至30分鐘，以及需要額外的加工以周期性地排出在層壓過程中由于加熱導(dǎo)致的由EVA膜產(chǎn)生的氣體。另一方面，如果所述LDPE保護(hù)膜被用作密封劑12，可以大大降低用于結(jié)合所使用的保護(hù)膜的熔融時(shí)間。
[0057]然后，可以在室溫下冷卻結(jié)合的層壓體以進(jìn)一步提高結(jié)合力，由此完成所述光伏組件的層壓工藝(S30)。
[0058]在根據(jù)本申請(qǐng)公開的這種示例性實(shí)施方式的光伏組件10中，通過采用太陽能電池11和在各電池11的兩個(gè)表面上的作為密封劑12的基于LDPE的保護(hù)膜，可以防止由于濕氣滲透導(dǎo)致的黃變引起的電極腐蝕和透光率的下降。這可以使得光伏組件10甚至能夠應(yīng)用于潮濕的環(huán)境中。此外，熔融作為密封劑12的LDPE保護(hù)膜可以大大節(jié)省時(shí)間，由此提高生產(chǎn)率。
[0059]當(dāng)使用基于LDPE的密封劑時(shí)，在使用現(xiàn)有技術(shù)的基于EVA的密封劑已經(jīng)采用的具有PVF層-PET層-PVF層的結(jié)構(gòu)的背板會(huì)具有降低的與基于LDPE的密封劑的結(jié)合力，并且明顯地得到表面糙度。另一方面，如在本申請(qǐng)中公開的示例性實(shí)施方式中所示，通過使背板14形成為PE層-PET層-PVDF層的結(jié)構(gòu)，所述背板14可以具有提高的與所述基于LDPE的密封劑的結(jié)合力，并且同時(shí)可以防止得到明顯的表面糙度，這可以導(dǎo)致提高由此制備的光伏組件的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0060]可以不受限制地應(yīng)用在上述實(shí)施方式中的移動(dòng)終端的構(gòu)型和方法，但是通過所述實(shí)施方式的所有或部分的選擇性結(jié)合可以配置這些實(shí)施方式，從而實(shí)施為許多變體。
[0061]由于本發(fā)明的特征在不偏離其特性的情況下可以以多種方式實(shí)施，因此，應(yīng)該還可以理解:除非另外說明，上述實(shí)施方式不限于上述描述的任何細(xì)節(jié)，而是應(yīng)當(dāng)在所附的權(quán)利要求所定義的范圍內(nèi)寬泛地解釋，而因此落入到所述權(quán)利要求的邊界和范圍或這些邊界和范圍的等價(jià)方式內(nèi)的所有變化和修改都打算被所附的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種光伏組件，其包括: 至少一個(gè)太陽能電池； 密封劑，所述密封劑被層壓以密封所述至少一個(gè)太陽能電池的上表面和下表面； 透明絕緣基板，其被層壓在所述密封劑的上表面上；和 背板，其被層壓在所述密封劑的下表面上， 其中，所述背板通過從所述密封劑的下表面開始依次層壓聚乙烯(PE)層、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)層和聚偏二氟乙烯(PVDF)層而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件，其中，所述PE層和所述PET層比所述PVDF層更厚。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光伏組件，其中，所述PE層具有80μ m至250 μ m的厚度，所述PET層具有150 μ m至200 μ m的厚度，以及所述PVDF層具有10 μ m至50 μ m的厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏組件，其中，所述密封劑的至少部分表面涂布有紫外線(UV)吸收劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件，所述至少一個(gè)太陽能電池設(shè)置為多個(gè)，以及所述多個(gè)太陽能電池使用多個(gè)連接帶連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏組件，其中，所述密封劑由基于聚烯烴(PE)的材料形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏組件，其中，所述密封劑由通過聚合在單體中具有一個(gè)雙鍵的鏈烴得到的均聚物組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏組件，其中，所述密封劑由不同烯烴的共聚物組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光伏組件，其中，所述密封劑包含低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)。
10.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的光伏組件的方法，其包括: 在層壓器的加熱板上層壓至少一個(gè)電池、密封劑、透明絕緣基板和背板； 熔融所述密封劑以使所述至少一個(gè)電池的正面結(jié)合到所述透明絕緣基板的背面上，并且同時(shí)使所述至少一個(gè)電池的背面結(jié)合到所述背板的正面上；和在室溫下冷卻結(jié)合的層壓體。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，進(jìn)行所述密封劑的熔融以在140°C至160°C的溫度下用所述層壓器加熱所述密封劑7至10分鐘。
【文檔編號(hào)】H01L31/048GK104282785SQ201410325797
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月11日
【發(fā)明者】元昌燮, 金東贊, 姜寶蘭, 李鎮(zhèn), 勞倫斯·魏特伊魯 申請(qǐng)人:Ls產(chǎn)電株式會(huì)社