曲面太陽能汽車天窗的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及具有太陽能發(fā)電功能的汽車天窗結(jié)構，具體是一種曲面太陽能汽車天窗。
【背景技術】
[0002]太陽能車頂系統(tǒng)是太陽能發(fā)電技術與汽車工業(yè)結(jié)合的產(chǎn)物。將太陽能電池或者太陽能組件內(nèi)嵌到汽車頂上接受太陽光照的區(qū)域，能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化成電能，用來支持在發(fā)動機停止工作時，仍然需要電能支撐的一些功能，例如高溫天氣的車內(nèi)通風，污染環(huán)境下的車內(nèi)空氣凈化，汽車安防系統(tǒng)，車載冰箱等，從而減少這些功能對蓄電池的依賴，降低蓄電池的損耗。隨著電動汽車的興起，以及太陽能技術的發(fā)展，將太陽能車頂系統(tǒng)產(chǎn)生的電量用作汽車動力也已經(jīng)變成現(xiàn)實。太陽能車頂系統(tǒng)不僅提高了汽車的舒適性，而且能夠帶來明顯的電能和燃油的節(jié)省，減少二氧化碳的排放。
[0003]汽車太陽能天窗制作最大的難點在于天窗的外形大多為曲面設計，而太陽能電池片或者太陽能組件多為平面結(jié)構，要使平面材料貼合到曲面的外表面或者內(nèi)表面，通常要使平面材料發(fā)生一定的塑性形變，如授權公告號為CN100361318C的中國發(fā)明專利提出了采用弧面層壓模具將通過串聯(lián)/并聯(lián)形成的太陽能組件層壓到太陽能汽車天窗上形成一體化結(jié)構。太陽能電池所采用的單晶硅片，多晶硅片，以及以玻璃為襯底的非晶硅，碲化鎘和CIGS等多為脆性材料，這種塑性形變產(chǎn)生的應力使得脆性材料容易在生產(chǎn)過程中破損，導致產(chǎn)品的良品率低下，是太陽能汽車天窗無法大規(guī)模推廣的原因之一。授權公告號為CNlOl 192630B的中國發(fā)明專利提出了能夠防止太陽能電池在弧形層壓過程中破碎和相對于天窗玻璃移位的太陽能電池天窗及其制造方法，該方法采用了制作工藝難度很大成本很高的帶弧度的多平面玻璃，即將天窗玻璃一側(cè)的圓弧磨成多邊形，每條邊對應一個平面。上述方法對于拱形(一維彎曲)的天窗具有一定的意義，對于穹頂型(二維彎曲)天窗來說，此方法無法同時彌補兩個方向的彎曲，而現(xiàn)實上，大多數(shù)汽車天窗都是穹頂型的。專利公開號CN 103296114A的中國發(fā)明專利提出了薄膜太陽能電池與汽車天窗結(jié)合的結(jié)構和制作方法。薄膜電池先沉積在超薄的玻璃上，再通過層壓實現(xiàn)與汽車天窗的結(jié)合。厚度在Imm以下的超薄玻璃具有可彎曲性，因此在合片的過程中超薄玻璃可以貼合到汽車天窗玻璃的彎曲表面。此方法適用于彎曲程度不高的汽車天窗，當汽車天窗尺寸越來越大，特別是穹頂型天窗的出現(xiàn)，使得天窗玻璃的彎曲程度大大增加，仍然采用上述方法將超薄玻璃與天窗玻璃貼合會導致薄玻璃邊緣受到很大的應力而破裂，或者導致天窗的中央部分玻璃與玻璃結(jié)合不充分，引起氣泡或者空鼓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種能夠提高太陽能電池與汽車天窗玻璃復合的良品率、制造工藝簡單、制造成本低的曲面太陽能汽車天窗。
[0005]本實用新型的曲面太陽能汽車天窗包括有曲面形狀的單層或雙層天窗玻璃，在單層天窗玻璃內(nèi)側(cè)或雙層天窗玻璃之間復合有太陽能電池片，所述太陽能電池片包括有一層曲面形狀與天窗玻璃相同或相近的超薄玻璃襯底，在超薄玻璃襯底上依次鍍有第一電極、光電轉(zhuǎn)換層和第二電極；太陽能電池片通過粘合層與天窗玻璃粘合。
[0006]所述超薄玻璃襯底的材料為未強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鋁硅酸鹽玻璃，或者是硼硅酸鹽玻璃。
[0007]所述第一電極和第二電極為透明導電氧化物薄膜或金屬薄膜。
[0008]所述太陽能電池片上具有將部分鍍層去除形成的透光線，透光線的寬度為30~100um,線與線之間的距離為60~1000um。
[0009]本實用新型將光電轉(zhuǎn)化層和導電層沉積在與天窗玻璃具有相同或相近曲面形狀的超薄玻璃襯底上，表面彎曲的預先引入減少了天窗玻璃和太陽能電池在合片過程中由于弧度的差異引起的邊緣應力，可以大大減少因為應力導致的生產(chǎn)過程中裂片破損等問題，提高了良品率，降低了制造成本。在一般情況下，預先引入的彎曲程度較小，薄膜沉積設備通常無須進行改造，可直接使用常見的平板鍍膜設備，通過適當調(diào)整鍍膜工藝，如延長襯底預熱時間等，可以實現(xiàn)較均勻鍍膜，對電池效率的負面影響可忽略。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型實施例一的截面結(jié)構示意圖；
[0011]圖2是本實用新型實施例二的截面結(jié)構示意圖；
[0012]圖3是本實用新型實施例三的截面結(jié)構示意圖。
【具體實施方式】
[0013]實施例一:制造不透光單層天窗玻璃的太陽能天窗。
[0014]汽車天窗玻璃具有跟車頂相一致的表面弧度，天窗玻璃的厚度在4mm，為鋼化玻璃;
[0015]將0.7mm厚的鈉鈣(Soda lime)玻璃切割成汽車天窗的尺寸，邊緣略比汽車天窗玻璃縮進3~5mm ；
[0016]對上述玻璃進行磨邊處理，將處理后的玻璃放置于加熱模具中，加熱到550~650度使玻璃軟化，等待玻璃與模具完全貼合，開始冷卻直到室溫；
[0017]取出成型的薄玻璃，在鍍膜設備里面進行第一電極透明導電薄膜摻硼氧化鋅的沉積，沉積厚度在1500~2500nm，方塊電阻在8~15ohm/sq ;為了實現(xiàn)在有一定弧度的玻璃上均勻鍍膜，通常將玻璃預熱時間延長I倍以上(與平板玻璃鍍膜相比)，保證玻璃均勻地升高到預設溫度；在第一電極之上進行光電轉(zhuǎn)化層的沉積，沉積的結(jié)構依次是N型非晶硅30~40nm，本征非晶硅200~350nm，P型非晶硅10~20nm ;在P型非晶硅之上進行第二電極透明導電薄膜摻硼氧化鋅的沉積，沉積厚度在1500~2500nm，方塊電阻在10~20ohm/sq ;并通過激光劃線將薄膜分隔成若干子電池并實現(xiàn)所有電池之間的串聯(lián)，在電池的正負極鋪設匯流帶，以引出到天窗的外部，至此完成太陽能電池結(jié)構。
[0018]將薄玻璃的鍍膜面朝向汽車天窗玻璃的內(nèi)側(cè)，中間夾一層厚度為0.3-0.8mm的PVB膠膜作為粘合層材料，通過層壓將太陽能電池與汽車天窗玻璃粘合在一起，具體的，加熱到160度使PVB融化將太陽能電池與天窗玻璃粘合，加熱的過程中同時抽真空，排除電池與玻璃之間的空氣。層壓完畢后再通過高壓釜加壓到10個大氣壓，升溫到120度左右，將殘余的氣泡消除，形成顏色均勻的太陽能天窗。
[0019]制成的太陽能天窗截面結(jié)構如圖1所示，其結(jié)構由外至內(nèi)依次為天窗玻璃1、粘合層2、第二電極3、光電轉(zhuǎn)化層4、第一電極5、超薄玻璃襯底6。
[0020]實施例二:透光的單層天窗玻璃，如圖2所示，其與實施例一的結(jié)構相似，均包括由外至內(nèi)的天窗玻璃1、粘合層2、第二電極3、光電轉(zhuǎn)化層4、第一電極5、超薄玻璃襯底6，但在超薄玻璃襯底上的鍍層具有透光線7。
[0021]實施例三:制造夾層太陽能天窗。
[0022]汽車天窗玻璃具有跟車頂相一致的表面弧度，天窗玻璃有兩塊，天窗為夾層玻璃結(jié)構，兩塊玻璃的厚度都為2.1mm，為半鋼化玻璃；
[0023]將0.4mm厚的鈉鈣(Soda lime)玻璃切割成汽車天窗的尺寸，邊緣略比汽車天窗玻璃縮進3~5mm ；
[0024]對上述玻璃進行磨邊處理，將處理后的玻璃放置于加熱模具中，加熱到550~650度使玻璃軟化，等待玻璃與模具完全貼合，開始冷卻直到室溫；
[0025]取出成型的薄玻璃，在鍍膜設備里面進行第一電極透明導電薄膜摻硼氧化鋅的沉積，沉積厚度在1500~2500nm，方塊電阻在10~20ohm/sq ;為了實現(xiàn)在有一定弧度的玻璃上均勻鍍膜，通常將玻璃預熱時間延長I倍以上(與平板玻璃鍍膜相比)，保證玻璃均勻地升高到預設溫度；在第一電極之上進行光電轉(zhuǎn)化層的沉積，沉積的結(jié)構依次是P型非晶硅10~20nm，本征非晶硅200~350nm，N型非晶硅30~40nm ;在N型非晶硅之上進行第二電極透明導電薄膜摻硼氧化鋅的沉積，沉積厚度在1500~2500nm，方塊電阻在8~15ohm/sq ;并通過激光劃線將薄膜分隔成若干子電池并實現(xiàn)所有電池之間的串聯(lián)；
[0026]為了實現(xiàn)天窗的透光效果，通過激光刻蝕的方式去除部分光電轉(zhuǎn)化層和光電轉(zhuǎn)化層之上的第二電極。具體的方法是選取非晶硅吸收強烈的綠光激光器，采用脈沖燒蝕的方法，通過高能量的激光將非晶硅氣化，同時帶走非晶硅上方的摻硼氧化鋅材料。每隔300um距離刻蝕一條60um寬的溝道露出下面的透明導電薄膜，可以實現(xiàn)20%的透光率；
[0027]在電池的正負極鋪設匯流帶，以引出到天窗的外部，以完成電池結(jié)構；
[0028]此實施例中的天窗為夾層天窗，因此需要將太陽能電池通過前后各一張PVB膠膜與前后各一塊天窗玻璃粘合在一起。具體的采用0.3-0.8mm的PVB膠膜，通過層壓將太陽能電池與汽車天窗玻璃粘合在一起，即加熱到160度使PVB融化將太陽能電池與天窗玻璃粘合，加熱的過程中同時抽真空，排除電池與玻璃之間的空氣。層壓完畢后再通過高壓釜加壓到10個大氣壓，升溫到120度左右，將殘余的氣泡消除，形成顏色均勻的太陽能天窗。
[0029]制成的太陽能天窗截面結(jié)構如圖3所示，其結(jié)構由外至內(nèi)依次為天窗玻璃1、粘合層2、超薄玻璃襯底6、第一電極5、光電轉(zhuǎn)化層4、第二電極3、粘合層2、天窗玻璃I。
【主權項】
1.一種曲面太陽能汽車天窗，包括有曲面形狀的單層或雙層天窗玻璃，在單層天窗玻璃內(nèi)側(cè)或雙層天窗玻璃之間復合有太陽能電池片，其特征是:所述太陽能電池片包括有一層曲面形狀與天窗玻璃相同或相近的超薄玻璃襯底，在超薄玻璃襯底上依次鍍有第一電極、光電轉(zhuǎn)換層和第二電極；太陽能電池片通過粘合層與天窗玻璃粘合；所述太陽能電池片上具有將部分鍍層去除形成的透光線，透光線的寬度為30?lOOum，線與線之間的距離為 60 ?lOOOum。2.根據(jù)權利要求1所述的曲面太陽能汽車天窗，其特征是:所述超薄玻璃襯底的材料為未強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鈉鈣玻璃，或者經(jīng)過化學強化的鋁硅酸鹽玻璃。3.根據(jù)權利要求1所述的曲面太陽能汽車天窗，其特征是:所述第一電極和第二電極為透明導電氧化物薄膜或金屬薄膜。
【專利摘要】本實用新型涉及具有太陽能發(fā)電功能的汽車天窗結(jié)構，具體是一種曲面太陽能汽車天窗。它包括有曲面形狀的單層或雙層天窗玻璃，在單層天窗玻璃內(nèi)側(cè)或雙層天窗玻璃之間復合有太陽能電池片，所述太陽能電池片包括有一層曲面形狀與天窗玻璃相同或相近的超薄玻璃襯底，在超薄玻璃襯底上依次鍍有第一電極、光電轉(zhuǎn)換層和第二電極；太陽能電池片通過粘合層與天窗玻璃粘合。本實用新型在合片過程中可以大大減少因為應力導致的生產(chǎn)過程中裂片破損等問題，提高了良品率，降低了制造成本。
【IPC分類】B60R16/033, H01L31/0392, H01L31/048
【公開號】CN204834641
【申請?zhí)枴緾N201520370272
【發(fā)明人】王明華, 潘勝漿, 蔣前哨, 汪浩, 楊立友
【申請人】寧波山迪光能技術有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月2日