光伏模块的制造方法

文档序号:7208588
专利名称:光伏模块的制造方法
技术领域
本发明涉及一种制造光伏模块的 方法。另外,本发明涉及一种已组装的后端部件和一种夹层箔(interlayer foil)。
背景技术
人们长期以来一直期望捕获光辐射,尤其是可见光,以通过利用光伏电池而将其直接转换为电能。已考虑和构造出许多类型的通常称为太阳能电池的光伏电池。例如,已生产出单晶体电池、以及利用砷化镓和其他类似材料制成的电池。另外,已通过化学气相沉积、溅射或其他类似手段现场在基板上沉积微晶材料、非晶材料、复合材料或半导体材料而非单晶体半导体材料来制造薄膜电池。在使用中,将这些电池组装在光伏板和模块中,这些光伏板和模块必须可耐受环境的严酷和商业中的搬运。在本说明书中使用的术语“光伏板(photovoltaic panel) ”是指如下元件的组合 透明材料片材或其他叠片,其被称为前盖元件;相互连接的光伏电池阵列或光伏电池组,用于提供所期望的功率输出;以及任何背衬片材(backing sheet)或材料,其被称为后盖元件。该组合形成能够以可靠的方式将入射辐射转换为电流的装置。此种光伏板传统上由透明前片材或朝向辐射的片材(例如玻璃或透明聚合物)被层压以透明导体层、光伏材料层、 电池连接电路层、金属层和其他叠片层而构成,这些元件一起构成可工作的光伏板。因此, 光伏板传统上包括用于保护光伏电池的玻璃片材或其他刚性透明材料片材、以及后玻璃片材(也称为后玻璃)或可能包括铝箔的聚合物叠片,各个叠片通过介电层而结合在一起,该介电层为增塑的聚乙烯醇缩丁醛(plasticized polyvinyl butyral)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(ethylene vinyl acetate)、基于烯烃的夹层材料或所属领域的技术人员所知晓的其他化合物。视所用的夹层箔而定,可将构成光伏板的各叠片的初始总成、板的边缘弄平滑以提供齐平的边缘表面,并使用非导电清漆和接着使用一或多层聚酯和/或聚氨酯胶带或丁基胶带进行密封。在对边缘进行此种密封后,将板封闭在由铝、钢、模制聚合物或其他刚性框架材料制成的外围框架内。此种对板外围进行密封和加框的方法是必要的,目的是将太阳能电池与环境隔离、并提供对板进行加强的框架以及提供边界以便易于搬运和易于附装连接器盒等以将光伏电池连接到外部电路。例如,在美国专利第US 4,401,839号中显示一种太阳能板,其带有夹在聚氟乙烯树脂片材之间的硬化的箔背面层并被框在刚性的外围框架内。在本说明书中,将光伏板与框架、密封构件、连接构件和辅助支撑结构的组合称为光伏模块。在制造此光伏模块时,将光伏板或光伏模块的各个片材、层和元件如形成夹心结构一样以正确的顺序分别层叠设置,这会导致制造极为耗时且生产成本很高。例如,在将光伏电池施加在前盖元件上后,将接触元件施加在包括光伏电池的前盖元件上,将后反射镜施加在接触元件上,将层压层施加在后反射镜上,以及将接线盒施加在层压层上。

发明内容
本发明的一个目的是提供一种制造光伏模块、光伏模块的后端部件和夹层箔的方法,其能够减少光伏模块的制造时间并减小制造成本。

本目的是通过独立权利要求的特征来实现。较佳实施例则由从属权利要求给出。根据本发明的制造光伏模块的方法包括如下步骤a)组装前端部件,该前端部件包括前盖元件及光伏电池,b)组装后端部件,该后端部件包括后反射镜、接线盒及后盖元件,该后盖元件最后包括用于固定该光伏模块的安装元件,以及c)连接该已组装的前端部件与已组装的后端部件。本发明的方法包括在该前端部件与后端部件相互连接之前将其分别组装到光伏板或光伏模块。因此,后端部件可与前端部件并行地组装,从而能够极大地减小制造时间和制造成本。光伏模块的前端部件较佳地包括前盖元件、光伏电池,且如果提供不止一个光伏电池,则对前端部件添加光伏电池之间的互连。光伏电池较佳地是能够将辐射转换为电能的薄膜光伏电池。通过将光伏电池放置到前盖元件上来组装前端部件。前盖元件可为透明材料,例如玻璃。较佳地,同时组装光伏模块的后端部件,其中至少将后反射镜、接线盒和后盖元件彼此相连。后盖元件可包括位于集成的后玻璃或结构上的支撑结构。因此,光伏模块的后端部件所需的所有组件在与光伏模块的前端部件的元件进行连接之前均已预组装。 前端部件与后端部件相连后形成光伏板,其中在对此光伏板加框之后形成光伏模块。安装元件可包括夹具(holder)、支架和/或墙壁固定构件。根据本发明的较佳实施例,在步骤b)中将电接触元件包含于后端部件中。电接触元件是为在前端部件中的光伏电池与后端部件之间提供电连接所必需的,以将来自光伏电池的电能较佳地通过后端部件中的接线盒传递到光伏模块的外部。根据本实施例,在连接后端部件与前端部件之前,在组装后端部件时,将这些电接触元件直接包含于后端部件中。 由于在连接后端部件与前端部件时已将电接触元件嵌置入后端部件中,因而较佳地在连接后端部件与前端部件时不需要嵌置其他元件。这使前端部件与后端部件之间能够极容易和快速地进行连接。另外,这能够简化以后光伏模块的回收利用,且易于实现以后可能对光伏模块进行的维修。在步骤b)中将电接触元件包含于后端部件中时,较佳是在步骤C)中连接已组装的前端部件与已组装的后端部件时附加边缘密封材料。边缘密封材料可为边缘隔离屏障。 通过施加此边缘密封材料,可避免潮气或任何其他侵入性成份进入光伏模块或光伏板,尤其是到达光伏模块或光伏板的光伏电池或其他敏感组件。较佳地将边缘密封材料(例如, 基于丁基的材料)沿后端部件与前端部件的外围区域施加到前端部件与后端部件之间的接触表面上。作为在连接后端部件与前端部件之前将电接触元件包含于后端部件的实施例的替代实施例,根据另一实施例,较佳是在步骤c)中将包括电接触元件的夹层箔设置在已组装的前端部件与已组装的后端部件之间。由此,将电接触元件包含于夹层箔中,而不是后端部件中。接触元件较佳地为金属线,即具有锡银(SnAg)涂层的铜线,以便可在夹层箔内的预定点进行接触。在连接后端部件与前端部件时,将夹层箔与所包含的电接触元件一起设置在前端部件与后端部件之间。因此,夹层箔包含功能元件,以实现前端部件与预组装的后端部件之间的电接触。因此,可实现前端部件的光伏电池与后端部件中的电缆之间的电连接,以将光伏电池的电能通过接线盒和/或外部电缆传递到光伏模块的外部并同时能够防止前盖元件中的光伏电池受到环境中所存在的侵入性化学成份的侵害。由此,提供对光伏模块的室外保护。更佳的是,将双胶粘剂接触元件(bi-adhesive contacting element)直接施加在夹层箔上。在此种情况下,夹层箔是由与后片材(backsheet)层压在一起的层压箔(例如为基于离聚物或烯烃的材料)构成,后片材为光伏模块的后部部件及双胶粘剂导电胶带提供适当的电绝缘、防潮保护和环境保护。较佳地,将夹层箔层压在已组装的前端部件与已组装的后端部件之间。由此,较佳地通过对夹层箔施加热和/或压力,而使夹层箔较佳地与前端部件和后端部件粘结在一起。为实现此,夹层箔较佳地提供一或多个密封层。夹层箔可作为粘结材料来连接前端部件与后端部件,而不需其他粘接材料。因此,与已知的方法相比,可简化光伏模块的制造。较佳地可使用已知的层压方法,来将夹层箔层压在已组装的前端部件与已组装的后端部件之间。另外,较佳对后端部件增设加强材料。加强材料较佳为金属材料、纤维材料、聚合物片材或梁柱(girder),其可包含在后端部件中,以增强光伏板或光伏模块的机械稳定性。夹层箔较佳由基于聚烯烃的聚合物(polyolefin based polymer)和/或基于离聚物的聚合物(ionomer based polymer)制成。聚烯烃是半晶体热塑性聚合物,其是由也称为链烯(alkene)的简单烯烃作为单体而制成,该简单烯烃的通式为CnH2n。例如,聚乙烯是通过对乙烯烯烃(olefin ethylene)进行聚合而制成的聚烯烃。例如,聚乙烯(PE)、 聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)及聚酰胺(PA)可用作夹层箔的基于聚烯烃的聚合物。另外,例如可使用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)作为夹层箔的材料。EVA是乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物。醋酸乙烯酯的重量百分比通常为10%至 40%,剩余物是乙烯。EVA是软度(softness)和挠性接近弹性体材料的聚合物,然而其可像其他热塑性塑料一样进行加工。该材料具有良好的透明度和光泽、阻隔特性、低温韧性、耐应力开裂性(stress-crack resistance)、热熔粘合剂防水特性和耐紫外线辐射性。另外, 可使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)作为夹层箔的材料。PVB是一种树脂,通常用于要求具有强粘合性、透光性、对许多表面的粘附性、强韧性和挠性的用途。其是利用聚乙烯醇与丁醛反应而制备。根据又一较佳实施例,在步骤C)中将可流动的材料涂覆在已组装的前端部件与已组装的后端部件之间。较佳地,在连接前端部件与后端部件时,前端部件与后端部件之间形成间隙,其中可嵌置所述可流动的材料。可流动的材料较佳包括密封和粘结特性。可除了夹层箔以外再额外嵌置可流动的材料(例如,基于硅的材料),或在电接触元件已包含在已组装的后端部件内时只嵌置可流动的材料而不需要夹层箔。另外,较佳的是提供步骤d),其中施加用于至少部分地封装前端部件和/或后端部件的包装和/或密封。步骤d)较佳是在该方法的步骤C)之后实现。该包装和/或密封可例如由夹层箔和/或可流动的材料实现。因此,夹层箔和/或可流动的材料较佳地固化, 以连接前端部件与后端部件。通过对包装和/或密封使用夹层箔和/或可流动的材料,可提供整体式边界包装,尤其是整体式弹性边界包装,以用于至少部分封装前端部件和/或后端部件以及其周边和/或边缘区域,从而形成周边密封。通过对壳体和/或密封仅使用可流动的材料,可密封前端部件和/或后端部件的周边,以避免湿气或其他有害反应物渗透到光伏模块的前端部件和/或后端部件。在另一方面,本发明涉及一种用于光伏模块的已组装的后端部件,其包括至少一个接触区域,该接触区域提供已组装的后端部件与已组装的前端部件之间的电连接。该接触区域允许根据器件的需要而将前端部件,尤其是将前端部件的光伏电池,配置成几种电性配置(即并联或串联)。该已组装的后端部件包括光伏模块的后端部件的所有所需的组件,组件用以与光伏模块的前端部件进行连接。通过在与前端部件连接之前预组装后端部件,制造工艺可达到更高的效率。

根据本发明的已组装的后端部件的较佳实施例和优点,对应于上文针对本发明的方法所述的较佳实施例和优点。在一个较佳实施例中,已组装的后端部件包括电接触元件,用于将所产生的电能从前端部件传递到光伏模块的外部,所述电接触元件包括以下元件中的至少一个一或多个二极管、极性电缆及各自的连接器、接触条或区域、用于增加光捕获量的反射面以及模块支撑结构。在另一方面,本发明涉及一种可设置在光伏模块的后端部件与前端部件之间的夹层箔,其包括电接触元件。较佳地,该夹层箔由基于烯烃的聚合物(olefin based polymer) 制成。根据本发明的夹层箔的较佳实施例和优点,对应于上文针对本发明的方法所述的较佳实施例和优点。


根据下文所述的实施例,本发明的这些方面和其他方面将变得一目了然。附图中图1显示根据本发明的第一实施例的光伏模块的示意图;图2显示根据本发明的第二实施例的光伏模块的示意图;图3显示根据本发明的第一实施例的夹层的示意图;以及图4显示根据本发明的第二实施例的夹层的示意图。
具体实施例方式图1显示根据本发明的第一实施例的光伏模块的示意图,该第一实施例包括连接到光伏模块的前端部件10和后端部件12。前端部件10和后端部件12在相互连接之前分别预先组装到光伏板或光伏模块。光伏模块的前端部件10较佳包括前盖元件、光伏电池及互连线(interconnection)。光伏电池较佳为能够将辐射转换为电能的薄膜光伏电池。通过将光伏电池置于前盖元件上来组装前端部件10。前盖元件可为透明材料,例如玻璃。较佳地,同时组装光伏模块的后端部件12,其中至少后反射镜、接线盒和后盖元件彼此连接。 后盖元件可包括位于集成式后玻璃(integrated back glass)或结构上的支撑结构。因此, 在连接光伏模块的前端部件10的元件之前,光伏模块的后端部件12所需的所有组件均已预组装。根据所示的第一实施例,在组装后端部件12时,将电接触元件(未显示)包含在后端部件内。为了对前端部件中的光伏电池与后端部件之间提供电连接,以将来自光伏电池的电能较佳通过后端部件中的接线盒传递到光伏模块的外部,电接触组件是必需的。根据本实施例,在连接后端部件12与前端部件10之前,在组装后端部件12时,将这些电接触元件直接包含于后端部件12中。通过仅仅改变后端部件12中包含的接触元件的集成度来改变光伏板或光伏模块的设计,本实施例能够增强光伏模块生产线的灵活性。

图2显示第二实施例,其中在连接前端部件10与后端部件12时将包括接触元件的夹层箔16置于前端部件10和后端部件12之间。因此,电接触元件被包含于夹层箔14 而不是后端部件12内。通过仅仅改变夹层箔14内的接线或通过改变后端部件12上的电缆敷设构造,即通过改变输出电压,此实施例能够增强光伏模块设计的灵活性。图3和图4显示此种夹层箔14,其包括接触元件16,其中图3所示的夹层箔14的第一实施例提供用于单一电流的接触元件16,而图4所示的夹层箔14的第二实施例提供用于双电流(double current)和半电压(half voltage)的接触元件。对于常常在本质上是高电压装置的薄膜光伏电池,能够减小电压的设计自由度会对系统层次的成本具有有利的影响。尽管在附图和前述说明中例示和详细描述了本发明,然而这些例示和说明应被视为例示性或实例性而非限制性的,本发明并不限于所揭示的实施例。所属领域的技术人员在实践本发明时,通过研究附图、说明书和随附权利要求书, 可理解并作出所揭示实施例的其他变化形式。在权利要求书中,措词“包括(comprising)” 并不排除其他元件或步骤,且不定冠词“一(a或an)”并不排除复数形式。在互不相同的附属权利要求中引用某些措施这一事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求书中的任何参考符号均不应解释为限制本发明的范围。
权利要求
1.一种用于制造光伏模块的方法,其特征在于,包括以下步骤a)组装前端部件(10),所述前端部件(10)包括前盖元件及光伏电池,b)组装后端部件(12),所述后端部件(1 包括后反射镜、接线盒及后盖元件,所述后盖元件最后包括用于固定所述光伏模块的安装元件,以及c)连接所述已组装的前端部件(10)与所述已组装的后端部件(12)。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤b)中组装所述后端部件(12) 时,电接触元件包含于所述后端部件(1 中。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,在所述步骤c)中连接所述已组装的前端部件(10)与所述已组装 的后端部件(1 时,附加边缘密封材料。
4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤c)中,在所述已组装的前端部件 (10)与所述已组装的后端部件(1 之间设置夹层箔(14),所述夹层箔(14)包括电接触元件(16)。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述夹层箔(14)层压于所述已组装的前端部件(10)与所述已组装的后端部件(12)之间。
6 如权利要求4所述的方法,其特征在于,对所述夹层箔(14)附加加强材料。
7.如权利要求4所述的方法,其特征在于,所述夹层箔(14)是由基于聚烯烃的聚合物及/或由基于离聚物的聚合物制成。
8.如权利要求1所述的方法,其特征在于,在所述步骤c)中,在所述已组装的前端部件 (10)与所述已组装的后端部件(1 之间涂覆可流动的材料。
9.如权利要求1所述的方法,其特征在于,提供步骤d),在所述步骤d)中,施用至少部分地封装所述前端部件(10)及/或所述后端部件(1 的壳体及/或密封。
10.一种用于光伏模块的已组装的后端部件,其特征在于,包括至少一个接触区域,所述至少一个接触区域在所述已组装的后端部件(1 与已组装的前端部件(10)之间提供电连接。
11.如权利要求10所述的已组装的后端部件,其特征在于,所述已组装的后端部件 (12)包括电接触元件,所述电接触元件将所产生的电能从所述前端部件(10)传递至所述光伏模块的外部,所述电接触元件包括以下元件中的至少一个一或多个二极管、极性电缆及各自的连接器、接触条或区域、用于增加光捕获量的反射面以及模块支撑结构。
12.—种可设置于光伏模块的后端部件(1 与前端部件(10)之间的夹层箔,其特征在于,包括电接触元件(16)。
13.如权利要求12所述的夹层箔,其特征在于,加强材料嵌置在所述夹层箔(14)中。
14.如权利要求13所述的夹层箔,其特征在于,所述夹层箔(14)是由基于聚烯烃的聚合物及/或由基于离聚物的聚合物制成。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造光伏模块的方法,包括以下步骤a)组装前端部件(10),前端部件(10)包括前盖元件及光伏电池;b)组装后端部件(12),后端部件(12)包括后反射镜、接线盒及后盖元件;以及c)连接所述已组装的前端部件(10)与所述已组装的后端部件(12)。另外,本发明涉及一种已组装的后端部件(12)及一种夹层箔(14)。
文档编号H01L31/048GK102160193SQ200980138292
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月23日 优先权日2008年9月23日
发明者A·休吉利, I·希尼科 申请人:欧瑞康太阳能(处贝区市)公司
再多了解一些
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