一種具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光伏組件應(yīng)用領(lǐng)域，具體設(shè)及一種具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著全球能源日趨緊張，太陽能作為一種新型的清潔能源被大力開發(fā)，光 伏組件（又稱太陽能電池組件）也因此被廣泛應(yīng)用于日常生活、電力驅(qū)動等各個方面。然 而，光伏組件的薄、脆、易氧化等物理缺陷限制了其在不同環(huán)境下的大規(guī)模應(yīng)用。正因如此， 光伏組件的保護性封裝和固定成為其工業(yè)化生產(chǎn)和大規(guī)模使用的關(guān)鍵技術(shù)之一。
[0003] 如圖1所示，現(xiàn)有的光伏組件在固定于成型件上時通常是先對電池組件11進行物 理封裝，即在電池組件11的兩個相對表面上分別設(shè)置內(nèi)表面封裝層12和外表面封裝層13， 從而形成光伏組件，隨后將該光伏組件膠接固定在基板14上，并制備成型件15,最后將光 伏組件通過粘結(jié)層16與成型件15進行粘結(jié)固定，從而形成具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件。
[0004] 采用上述方式制得的結(jié)構(gòu)件表面會存在因固定光伏組件而形成的凸起，如果要使 結(jié)構(gòu)件表面光滑，則需要在成型件表面設(shè)置厚度與光伏組件相應(yīng)的凹槽，因此工藝流程復(fù) 雜、加工困難、制作成本高。而將光伏組件固定于基板上會導(dǎo)致整個結(jié)構(gòu)件的重量大、柔度 小、尺寸受限，不利于其在車輛、航空等領(lǐng)域曲面封裝上的應(yīng)用；并且，利用粘結(jié)層進行粘結(jié) 無法較好地滿足光伏組件與成型件之間的粘結(jié)強度；此外，由于常規(guī)封裝機器的規(guī)模限制， 光伏組件無法進行大面積一次性封裝而需要被迫設(shè)計工藝分離面，從而造成封裝工序翻 倍、成本上升、重量增加等缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中光伏 組件封裝和固定操作復(fù)雜、不適于曲面封裝、封裝后的結(jié)構(gòu)件重量大、成型件與光伏組件之 間的粘結(jié)強度較差等技術(shù)缺陷。
[0006] 本發(fā)明提供一種具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件，由成型件和設(shè)置在所述成型件上的光伏 組件構(gòu)成，所述光伏組件由電池組件和分別設(shè)置在所述電池組件兩個相對表面的內(nèi)表面封 裝層和外表面封裝層構(gòu)成，所述內(nèi)表面封裝層朝向所述成型件。
[0007] 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件無需設(shè)置基板和粘結(jié)層，重量大大減輕，并且光伏組件與成型件 之間的粘結(jié)強度高。在本發(fā)明中，成型件為利用模具進行成型的構(gòu)件，對成型件的具體結(jié) 構(gòu)無嚴(yán)格限制，其可W為任意需要安裝光伏組件的構(gòu)件，特別是安裝面（即安裝光伏組件 的表面）為曲面的構(gòu)件；即，所述成型件具有曲面，所述光伏組件設(shè)置在所述成型件的曲面 上。此外，對光伏組件的結(jié)構(gòu)無嚴(yán)格限制，可W為本領(lǐng)域常規(guī)的光伏組件。
[0008] 在本發(fā)明中，所述成型件具體可W為航空器的殼體，例如飛機的機翼等。
[0009] 進一步地，光伏組件的內(nèi)表面封裝層和外表面封裝層均可W為本領(lǐng)域的常規(guī)結(jié) 構(gòu)；特別是，為了更好地適應(yīng)曲面封裝需求，所述內(nèi)表面封裝層和外表面封裝層可由柔性 材料形成，例如由聚四氣乙締形成的層（即聚四氣乙締層），其不僅防水，而且可耐高溫 15(TC，此外內(nèi)表面封裝層和外表面封裝層可W通過常規(guī)方式進行成型，例如真空層壓熱烙 成型。在本發(fā)明中，所述內(nèi)表面封裝層和外表面封裝層的厚度可W相同或不同，并且厚度均 可W為 0. 1-lmm，進一步為 0. 2-lmm，例如 0. 8mm。
[0010] 本發(fā)明對制備所述成型件的原料無嚴(yán)格限制，在一實施方式中，所述成型件可由 纖維增強復(fù)合材料制備；特別是，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件可W通過將制備所述成型件的原料成型 后與光伏組件共固化所制得。具體地，制備所述成型件的原料可W包括樹脂和纖維增強材 料，并且所述結(jié)構(gòu)件是將所述原料成型后與所述光伏組件共固化所制得。
[0011] 在本發(fā)明中，所述原料包括制備纖維增強復(fù)合材料的常規(guī)原料，其不限于樹脂和 纖維增強材料，還可W包括不對所述結(jié)構(gòu)件的性能造成不利影響的其它輔助劑，例如固化 劑、引發(fā)劑、促進劑、稀釋劑、增初劑、增塑劑、觸變劑、填料、顏料等。此外，對原料的成型方 式不作嚴(yán)格限定，可W為本領(lǐng)域的常規(guī)成型方法，例如手糊成型、注射成型、噴射成型、模壓 成型、拉擠成型、壓力袋成型等，也可根據(jù)實際需要選擇兩種W上成型方式。
[0012] 進一步地，所述樹脂在所述原料中的質(zhì)量含量可W為本領(lǐng)域的常規(guī)范圍，例如 25 ~40%。
[0013] 本發(fā)明對所述樹脂和纖維增強材料的種類不作嚴(yán)格限制，樹脂可W為不飽和聚醋 樹脂、環(huán)氧樹脂等，纖維增強材料可W為碳纖維、玻璃纖維等。在一實施方式中，所述樹脂為 環(huán)氧樹脂，所述纖維增強材料為碳纖維或玻璃纖維。
[0014] 本發(fā)明還提供上述任一所述具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件的制備方法，包括如下步驟：
[0015] 在模具上涂上脫模劑，將光伏組件固定在模具中，并將制備成型件的原料成型于 光伏組件上，形成制件，其中，所述原料包括樹脂和纖維增強材料；
[0016] 對所述制件進行共固化，隨后脫模，制得所述具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件。
[0017] 在本發(fā)明中，模具主要用于成型所述成型件，可W根據(jù)產(chǎn)品要求來設(shè)計適宜的模 具；在進行共固化后，所述原料成型為成型件。具體地，模具可W為復(fù)合材料模具；其短期 耐溫值可達120°c，表面粗糖度Ra可達3.2umW上，在真空壓力下不漏氣，在0.3MPaW下模 具形狀無變形，并且外型尺寸能夠較好地符合產(chǎn)品設(shè)計要求。
[0018] 在使用模具前，需對模具進行清洗并涂刷脫模劑，從而便于產(chǎn)品脫模，脫模劑可采 用本領(lǐng)域常規(guī)的脫模劑，例如脫模劑FREK0TE44-NC等。具體地，首先可W采用丙酬等溶劑 將模具表面擦洗干凈，驚干后，可在溫度為50°C的條件下，每隔30min用毛刷均勻涂刷脫模 劑FREK0TE44-NC-次，總共可涂刷6次脫模劑。
[0019] 在將光伏組件固定于模具中時，可W先在模具上標(biāo)記光伏組件位置，隨后按照標(biāo) 記位置將光伏組件鋪放好，在固定時可采用雙面膠進行固定，貼膠位置要求能夠保證在后 續(xù)工序中光伏組件的位置不會發(fā)生移動即可。雙面膠具體可W為3M3702雙面膠帶，其為透 明，長期耐溫性達120°C，短期耐溫性達140°C，厚度為0. 205mm，并且具有良好的熱穩(wěn)定性、 化學(xué)穩(wěn)定性、抗溶劑，對粘貼表面無損傷并且撕下后無殘留痕跡，能夠良好地滿足光伏組件 的固定。
[0020] 對包括樹脂和纖維增強材料的原料的成型可采用本領(lǐng)域常規(guī)方式。在一實施方式 中，所述成型包括依次進行的手糊成型和壓力袋成型；其中，手糊成型是W手工作業(yè)為主成 型復(fù)合材料構(gòu)件的方法，其通常一邊手工鋪設(shè)纖維增強材料一邊涂刷由樹脂制成的膠液， 反復(fù)進行，直至達到預(yù)設(shè)厚度；壓力袋成型主要是通過在柔初袋中產(chǎn)生均勻真空，W-定壓 力使置于模具內(nèi)的材料壓實成型；上述兩種成型方式均為本領(lǐng)域的常規(guī)成型方式。
[0021] 在本發(fā)明中，所述手糊成型可采用本領(lǐng)域常規(guī)方法進行，例如可W包括：
[00巧 1)對纖維增強材料進行預(yù)處理，并將樹脂制成膠液；
[0023] 2)在所述光伏組件上刷涂所述膠液，隨后鋪設(shè)預(yù)處理后的纖維增強材料；
[0024] 3)重復(fù)步驟2)直至達到預(yù)設(shè)厚度，再依次鋪設(shè)增強層、隔離層和表面層，形成預(yù) 制件。
[0025] 其中，對纖維增強材料進行預(yù)處理具體為對纖維增強材料進行剪裁，并且可W采 用常規(guī)方式將樹脂制成膠液。
[00%] 在本發(fā)明中，增強層主要作為承載層；隔離層用于隔離增強層和表面層；表面層 主要用于防止表面形成富樹脂層而使產(chǎn)品滲漏，進一步提高耐腐蝕性；各層均可為本領(lǐng)域 的常規(guī)材料。在一實施方式中，所述增強層可W為化皮布，所述表面層可W為透氣拉。
[0027] 進一步地，進行所述手糊成型的環(huán)境溫度可W為18-30°C，相對濕度不大于75%。
[0028] 在本發(fā)明中，所述壓力袋成型也可采用本領(lǐng)域常規(guī)方法進行，例如可W包括：將真 空袋套設(shè)于所述預(yù)制件上，對所述真空袋進行抽真空至0.OSMPaW下，并保持一段時間（例 如5-15min)，形成制件。進一步地，可W采用真空累抽真空，真空累例如可W為2X-15型旋 片式真至累。
[0029] 在一實施方式中，所述共固化包括：將所述制件W1-2°C/min的升溫速率從室溫 加熱至120°C，保溫60-120min后，再W不高于rC/min的降溫速率降溫至60°CW下。進一 步地，升溫速率可W為2°C/min。
[0030] 在本發(fā)明所述的制備方法中，可W采用輔助工裝輔助產(chǎn)品成型。輔助工裝可W為 鋼制密封箱體，其結(jié)構(gòu)牢固可靠，密封性好，可耐受0. 17MPa的壓力。
[0031] 通過上述方式制備的結(jié)構(gòu)件拉伸強度>SOOMPa;拉伸模量> 30GPa;壓縮強度 > 480MPa;層間剪切強度> 40MPa;光伏組件光伏衰減率小于2%。其中，上述拉伸強度和 拉伸模量按照ISO527-4方法測得；壓縮強度按照ISO14126方法測得；層間剪切強度按 照ISO14130方法測得。
[0032] 本發(fā)明的實施，至少具有W下優(yōu)勢：
[0033] 1、本發(fā)明的方法通過共固化方式將制備成型件的原料與光伏組件一次固化成型， 不僅免去了傳統(tǒng)工藝中間復(fù)雜的成型、制造過程，此外易于使結(jié)構(gòu)件形成光滑表面，大大地 簡化了工藝操作、縮短了生產(chǎn)周期，并且降低制作成本。
[0034] 2、本發(fā)明采用纖維增強復(fù)合材料作為原料制備成型件，利用該原料耐腐蝕、抗疲 勞等特點來提高結(jié)構(gòu)件的力學(xué)性能，從而無需設(shè)置基板和粘結(jié)層，大大減輕了結(jié)構(gòu)件的重 量，減重可達20-30%;此外，通過共固化方式即可實現(xiàn)光伏組件與成型件的粘結(jié)，粘結(jié)強度 較義用粘結(jié)層提局20%左右。
[0035] 3、本發(fā)明W制作纖維增強復(fù)合材料的原料作為基礎(chǔ)進行成型和固化，材料在成型 前柔度較大，因此能夠方便地適應(yīng)大面積、多曲面的鋪制，最終能夠成型制得具有復(fù)雜曲面 構(gòu)型的結(jié)構(gòu)件，從而較好地適應(yīng)曲面封裝需求。
[0036] 4、本發(fā)明的成型固化方式能夠使光伏組件的封裝、固定擺脫機床尺寸的束縛，從 而能夠成型較大曲率的結(jié)構(gòu)件，同時結(jié)構(gòu)件的尺寸不受限制。
[0037] 5、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)簡單、重量輕，其拉伸強度可達640MPa，拉伸模量可達 50GPa，壓縮強度可達550MPa，層間剪切強度可達50MPa，并且光伏組件光伏衰減率小于 2%，具有良好的力學(xué)性能和光伏特性。
【附圖說明】
[0038]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的具有光伏組件的結(jié)構(gòu)件的爆炸圖；
[0039] 圖