专利名称：一种太阳能电池组件的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能电池组件的制备方法。
背景技术：
石油等传统能源的大量消耗及其储存量有限，而且对环境存在严重污染等缺点， 使风能、太阳能等清洁能源越来越成为现有能源的发展趋势，特别是太阳能受地域限制较 少，且能源丰富，越来越成为现有研究的热点和重点。太阳能电池组件为受光提供电能的部件，为太阳能电池的核心部件，其要求较高， 制备性能优良的太阳能电池组件，不但提升其性能是现在研究的重点，常规的太阳能电池 组件通过从上到下依次层叠玻璃/粘结剂层/电池片/粘结剂层/柔性背板，经依次层叠 放置后加热层压，制成密封性良好的太阳能电池组件。现有技术一般将层叠的玻璃/粘结剂层/电池片/粘结剂层/柔性背板放入层 压机中的加热板上加热，用层压机顶盖上的弹性膜实现对层叠的太阳能电池组件的动态层 压，但此种方法对外观完美、性能优良的硬质背板的太阳能电池组件实现层压条件较难控 制，弹性层压膜每个位置的压力容易出现不均勻，且由于弹性层压膜的自重等问题，很难保 证太阳能电池组件上受力均勻，由于背板为硬质背板，动态压的不均勻也容易造成太阳能 电池片的碎片；或挤压不均勻造成太阳能电池组件中粘结剂不均勻，及少量气泡残留等问 题。而太阳能电池组件对密封性要求较高，气泡、粘结剂的厚薄不均勻及孔隙将严重影响电 池的性能。特别是针对现有研究的热点汽车太阳能电池，其为弧型太阳能电池组件，不仅性 能要求更严格，而且其层压也是现在研究的难点，目前也有研究将组件放在弧型模具的加 热板上，采用弹性层压膜层压，但此种方法不仅由于模具定型，只能制备单一形状的太阳能 电池组件，效率较低、成本较高，并不利于大规模生产；而且对硬质背板的太阳能电池组件， 模具与硬质背板必须具有很好的贴合度，同时保证加热板的热度均一，要求较严格，实现较 困难；同时层压的效果并不理想，气泡、粘结剂厚度不均勻等情况仍然存在，制备的太阳能 电池组件并不理想，很难达到现有技术的要求，成品率不高。
发明内容
本发明为了克服采用现有的制备方法制备硬质背板的太阳能电池组件容易造成 太阳能电池组件中残存气泡、太阳能电池片碎片、粘结剂不均勻等问题，导致太阳能电池的 性能下降，造成太阳能电池组件的成品率下降，造成巨大的浪费，同时生产效率低等问题。提供了一种更简单、更易实现，能保证硬质背板的太阳能电池组件的性能和成品 率，制备的太阳能电池组件更完美、生产效率更高的太阳能电池组件的制备方法，步骤包括
a、对依次层叠的玻璃板/粘结剂层/太阳能电池片/粘结剂层/硬质背板进行冷抽真空和 热抽真空；冷抽真空为温度在0 50°C以下抽真空；热抽真空为温度在50 200°C抽真空。
b、将步骤a所得抽真空后的产品经过高温高压处理，高温高压处理的温度为100 200°C， 压强为0. 5 1. 5MPa。
本发明的发明人意外发现采用上述制备方法制备硬质背板的太阳能电池组件，区 别于现有广泛使用的接触式动态层压制备方法，能减少太阳能电池组件中的气泡、太阳能 电池片碎片、粘结剂不均勻等不良问题的出现机率，提高太阳能电池组件的成品率，且制备 的太阳能电池组件更完美，更能保证太阳能电池组件中层与层间的吻合的一致性，更能满 足现有技术的发展要求。本发明采用了高压非接触式的静态合片的制备方法，采用气体静态层压，层压方 式更温和，更能依据太阳能电池组件的形状进行定型，且不宜出现太阳能电池片的碎片，而 且可以通过增强太阳能电池组件的两大外表面压强，使太阳能电池组件的内外压差增大， 使层压更彻底，高压差不仅能增强太阳能电池组件各层的粘结强度，挤压排气更彻底，而且 粘结剂更易吸收微量的雾状气泡，降低太阳能电池组件中出现气泡的可能性，防止微小气 泡对太阳能电池性能的影响。为外观更完美、应用更广泛的硬质背板的太阳能电池提供了 实用基础。特别是本发明的制备方法解决了现有对弧型太阳能电池组件难层压制备的难点 问题，制备方法更简单、更易实现，而且设备更易得，很大程度上降低了成本，特别是可以制 备各种形状的太阳能电池组件，满足现有各种需求，也不须提供各种模具。同时制备的弧型 太阳能电池组件更完美，不宜出现碎片。而且针对先进的将电极电路及二极管保护电路布设在太阳能电池组件的内部的 太阳能电池组件的层压，实用价值更高，此种结构对制备工艺要求更高，特别是二极管等电 器元件较脆弱，易碎，或太阳能电池片在动态压力下可能出现错位，对电路和二极管等都会 造成不可估量的损失，严重影响电池的性能，而本发明的非接触式静态层压，是基于太阳能 电池组件的本身形状进行层压，由于压力的均一性，不易出现错位等严重问题，简单实用， 适宜于大规模生产，有利于此种性能优良结构的太阳能电池的规模化生产和应用。
具体实施例方式本发明提供了一种更简单、更易实现，能保证太阳能电池组件的性能和成品率，制 备的太阳能电池组件更完美、生产效率更高的太阳能电池组件的制备方法，步骤包括a、对 依次层叠的玻璃板/粘结剂层/太阳能电池片/粘结剂层/硬质背板进行冷抽真空和热抽 真空；冷抽真空为温度在0 50°C以下抽真空；热抽真空为温度在50 200°C抽真空。b、将 步骤a所得抽真空后的产品经过高温高压处理，高温高压处理的温度为100 200°C，压强 为0. 5 1. 5MPa。区别于现有广泛使用的接触式动态层压方法，能大大提高常规产品的生 产速率，特别对于硬质背板的太阳能电池组件，减少封装过程中的气泡，外观更为完美。特 别解决了现有对弧型太阳能电池组件难层压制备的难点问题，制备方法更简单、更易实现， 而且设备更易得，很大程度上降低了成本，特别是可以制备各种形状的太阳能电池组件，满 足现有各种需求，也不须提供各种模具。同时制备的弧型太阳能电池组件更完美。本发明进一步优选冷抽真空的温度为20 30°C，时间为10 15min，减压速率为 90 lOOKPa/min，真空度为-50 -IOlKPa,进一步优化工艺，提高制备的太阳能电池组件 的性能。优选热抽真空的温度为90 110°C，时间为10 120min，真空度为-50 IOlKPa ； 进一步优选热抽真空为多段加热抽真空，其中，多段加热抽真空的温度可以相同，也可以不 同，通过温度分段保持的时间不同，实现抽真空，进一步更详尽的排除太阳能电池组件中的气泡。其中，抽真空可以采用本领域技术人员公知的各种抽真空的方式实现，例如将依 次层叠的玻璃板/粘结剂层/太阳能电池片/粘结剂层/硬质背板放入抽真空室，实现抽 真空，本发明的优选通过在依次层叠的玻璃/粘结剂层/太阳能电池片/粘结剂层/硬质 背板的边缘四周包覆含有气孔的密封套，从气孔处抽气来实现，提高了抽真空的速度，特别 是此种方法能更有效的减少太阳能电池组件中的气泡，达到完全排气的效果，同时不会对 太阳能电池组件造成影响，较现有的层压机中抽真空的不可见，更是提供了一种再次抽真 空或分析检测查找原因解决问题的途径，有利于每步控制质量，提到最终的产品质量，且设 备简单易实现。其中，本发明优选步骤b包括将步骤a所得抽真空后的产品放入高温高压反应器 中，高温高压反应器经过升温升压到高温高压，保持高温高压处理后降温降压，其中，升温 升压可以为多段升温升压，即产品在高温高压处理前经过几段低温低压的处理，在低温低 压的条件下保持数分钟，进一步优化高温高压处理的过程，例如可以分3 5段。其中，优 选升温升压的起始温度为20 30°C，起始压力为0 0. IMPa，进一步优选为0. IMPa ；降温 降压的终止温度为50 30°C，终止压力为0 0. IMPa，使粘结剂固化。本发明优选升温升压的升温速率为1 50°C /min，升压速率为0. 01 0. 2MPa/ min ；降温降压的降温速率为1 50°C /min,降压速率为0. 01 0. 2MPa/min。其中，高温 高压处理的温度进一步优选为130 160°C，压强进一步优选为1. 0 1. 5MPa,时间优选为 5 120min，进一步优选为40 55min。进一步优化高温高压环境，实现对太阳能电池组件 的完美化，防止碎片等不良情况的发生。其中，本发明的玻璃板可以为本领域技术人员公知的各种透光玻璃板，例如钢化 白玻璃；本发明的硬质背板可以为本领域技术人员公知的各种硬质背板，例如玻璃板、钢板 等，其中，本发明的硬质背板制备的太阳能电池组件不仅外观更完美，性能更优良，而且硬 质背板能增强一般户外使用的太阳能电池的强度，加强对核心部件太阳能电池片的保护， 增加太阳能电池的使用寿命；而且本发明的制备方法对此种电池效果更明显，更为适合，高 强度也可以提高本发明的高温高压环境中太阳能电池组件的两面的压力差，进一步提高太 阳能电池组件的定型，提高制备的太阳能电池组件的完美程度等。进一步优选硬质背板为 玻璃板，本发明的太阳能电池更完美，双玻璃层能实现更完美的贴合，更易排除太阳能电池 组件间的气泡，提高太阳能电池的性能。本发明的技术方案对非平板式的弧型太阳能电池的效果更为显著，例如玻璃均为 弧型玻璃，能主要解决了现有研究和制备工艺的难点，提供了一种方法更简单、设备要求更 简单、有利于节约成本及规模化生产各种形状的太阳能电池组件的制备方法，且制备的太 阳能组件更完美，更能满足现有技术的要求，为汽车太阳能电池等先进技术的规模化应用 发展，奠定了基础。太阳能电池片本发明没有特别限制，可以采用本领域公知的各种太阳能 电池片，可以是单片电池片，也可以将电池片的电极串并联的多个串并联的电池片，对于汽 车弧型太阳能电池，可以采用现有的多个小的太阳能电池片沿背板或玻璃进行组装排列， 实现弧型，且不会造成太阳能电池片在层压时的碎片，对太阳能电池片有更好的保护。其中，粘结剂可选用乙烯_醋酸乙烯共聚物(EVA)或聚乙烯醇缩丁醛树脂(PVB)， 进一步优选为PVB，使本发明的太阳能电池组件的层与层之间具有更好的贴合度，提高了组件的密封性，提高组件的安全强度和防水性能，粘结剂层的厚度优选为0. 15 1. 5mm，进一 步优选为0. 76mm，优化了电池组件的强度，避免电池片裂片，同时太阳能电池组件的厚度也 得到优化。特别对于硬质背板为玻璃的太阳能电池组件PVB为半透明薄膜，无杂质，表面平 整，有一定的粗糙度和良好的柔软性，对无机玻璃有很好的粘结力、具有透明、耐热、耐寒、 耐湿、机械强度高等特性，粘结性和透光性等性能更优，更为适合。太阳能电池片上含有引出电流的引出电极，本发明优选引出电极与硬质背板连 接，实现太阳能电池片的单个更牢固固定，连接优选为焊接，通过焊接点的电连接实现太阳 能电池片的串联、并联或混联，焊接点的电连接可以通过在太阳能电池组件的硬质背板的 上表面布设电路例如印刷烧结金属浆料等来实现。本发明也可以优选在太阳能片上或其组 成的太阳能电池片方阵上反向并联旁路二级管，对太阳能电池片实行保护，防止光斑效应， 旁路二极管可以并联在太阳能电池组件外的电流引出线上，也可以并联于太阳能电池组件 内部，例如太阳能电池片的间歇里，将电路及旁路二极管等布设与硬质背板上表面，可以避 免现有将电路及旁路二极管设置于太阳能电池组件外易出现的引出线繁琐、易脱落损坏等 出现短路或断路的的风险，增加产品可靠性。也可以为了保护电器元件的使用寿命，优选在 电器元件上涂覆密封胶或罩上防水外壳。进一步提高电池的性能，且本发明的制备方法更 优良、更为适合。下面结果具体实施例对本发明做进一步详述。实施例1在拱高为20mm、大小为1115mm*998mm、厚度为2. Omm的弧形玻璃透光上盖板与拱 高为20mm、大小为1115mm*998mm、厚度为1. 6mm的弧形玻璃硬质背板间设置6列两串三并 的太阳能电池片组成的太阳能电池片方阵，电池片的大小为125mm*62. 5mm，共84PCS，设计 电压为14V，太阳能电池片间的间距为2mm，组成的太阳能电池片方阵为961mm*820mm，弧 形玻璃透光上盖板与太阳能电池片间及太阳能电池片与弧形玻璃硬质背板间设置厚度为 0. 76mm的PVB层，将此5层依次层叠，在层叠的5层边缘四周包覆一个有气孔的橡胶密封 套，在-IOlKPa从气孔处用真空泵抽真空lOmin，抽气速率为lOKPa/min，真空度为-IOlKPa, 后分8段对太阳能电池组件进行热抽真空，每段温度及保持的时间分别为90°C、225s ； 95 "C>255s ；100 "C>300s ；105 "C>300s ；110 "C>300s ；115 "C>300s ；120 °C、315s ；125 "C、 315s，真空度为-100 lOOKPa。后放入高压釜中，进行升温升压，分三段进行，第一段温度 为90°C，升压至0. IMPa，保持时间9_10Min，第二段温度90°C，压力仍为0. IMPa，保持时间 为3-4Min，第三阶段升温至150°C，升压至1. 2MPa，整个过程处理时间45min。之后进行高 温高压处理及降温降压高温高压处理的温度维持140 158°C，压力维持1. 2MPa，时间持 续40 50min ；降温降压，温度及压力在40 45min内分别勻速降至30°C、0. IMPa。制得太阳能电池组件后引出电极，并进一步打硅胶等措施进行封装制成太阳能电 池。制备的太阳能电池的外观完美，太阳能电池组件中没有气泡、气雾、微气泡等，且太阳能 电池片没有碎片，层与层之间贴合完美，制备的太阳能电池组件的效率为16. 5%。实施例2采用与实施例1相同的方法制备太阳能电池组件，不同的是高温高压处理的压力 为1. 5MPa，制备的太阳能电池的外观完美，太阳能电池组件中没有气泡、气雾、微气泡等，且 太阳能电池片没有碎片，层与层之间贴合完美，制备的太阳能电池组件的效率为15. 5%。
实施例3采用与实施例1相同的方法制备太阳能电池组件，不同的是高温高压处理的压力 为0. 5MPa，实施例3制备的太阳能电池的外观完美，太阳能电池组件中没有气泡、气雾、微 气泡等，且太阳能电池片没有碎片，层与层之间贴合完美，制备的太阳能电池组件的效率为 14%。对比例1在拱高为20mm、大小为1115mm*998mm、厚度为2. Omm的弧形玻璃透光上盖板与拱 高为20mm、大小为1115mm*998mm、厚度为1. 6mm的弧形玻璃硬质背板间设置6列两串三并 的太阳能电池片组成的太阳能电池片方阵，电池片的大小为125mm*62. 5mm，共84PCS，设计 电压为14V，太阳能电池片间的间距为2mm，组成的太阳能电池片方阵为961mm*820mm，弧 形玻璃透光上盖板与太阳能电池片间及太阳能电池片与弧形玻璃硬质背板间设置厚度为 0. 76mm的PVB层，将此5层依次层叠，放入层压机中抽真空20min，加热到140°，工作处理 时间50min，结果玻璃板爆裂，太阳能电池组件制作失败。本发明的制备方法制备的太阳能电池组件外观完美，性能优良，简单易实现，特别 对于制备弧形硬质背板太阳能电池具有更好的应用前景。
权利要求
1.一种太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，步骤包括a、对依次层叠的玻璃板/粘结剂层/太阳能电池片/粘结剂层/硬质背板进行冷抽真 空和热抽真空；所述冷抽真空为温度在0 50°C以下抽真空；所述热抽真空为温度在50 200°C抽真空。b、将步骤a所得抽真空后的产品经过高温高压处理，所述高温高压处理的温度为 100 200°C，压强为 0. 5 1. 5MPa。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述冷抽 真空的温度为20 30°C，时间为10 15min，减压速率为90 100KPa/min，真空度 为-50 -IOlKPa0
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述热抽真空的 温度为90 110°C，时间为10 120min，真空度为-50 -lOlKPa。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述热抽真空为 多段加热抽真空。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述冷抽真空和 热抽真空为通过在依次层叠的玻璃板/粘结剂层/太阳能电池片/粘结剂层/硬质背板的 边缘四周包覆含有气孔的密封套，从气孔处抽气实现对太阳能电池组件抽真空。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述步骤b包括 将步骤a所得抽真空后的产品放入高温高压反应器中，所述高温高压反应器经过升温升压 到高温高压，保持高温高压后降温降压；升温升压为多段升温升压，升温升压的起始温度为 20 30°C，起始压力为0 0. IMPa ；降温降压的终止温度为50 30°C，终止压力为0 0.1MPa。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述升温升压的 升温速率为1 50°C /min，升压速率为0. 01 0. 2MPa/min ；所述降温降压的降温速率为 1 50°C /min,降压速率为 0. 01 0. 2MPa/min。
8.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述高温高压处 理的温度为130 160°C，压强为1 1. 5Mpa，时间为5 120min。
9.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述玻璃及硬质 背板均为弧形；所述硬质背板为玻璃板。
10.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述粘结剂层 为聚乙烯醇缩丁醛树脂膜层或者聚乙烯醋酸乙烯酯膜层，所述粘结剂层的厚度为0. 15 1.5mm。
11.根据权利要求1所述的太阳能电池组件的制备方法，其特征在于，所述太阳能电池 片上含有引出电流的引出电极，所述引出电极与硬质背板焊接；所述太阳能电池片间反向并联有旁路二极管。
全文摘要
本发明提供了一种太阳能电池组件的制备方法，步骤包括a、对依次层叠的玻璃板/粘结剂层/太阳能电池片/粘结剂层/硬质背板进行冷抽真空和热抽真空；冷抽真空为温度在0～50℃以下抽真空；热抽真空为温度在50～200℃抽真空。b、将步骤a所得抽真空后的产品经过高温高压处理，高温高压处理的温度为100～200℃，压强为0.5～1.5MPa，能大大提高常规产品的生产速率。同时能很好减少太阳能电池组件封装过程中的气泡，太阳能电池组件外观更完美，制备方法简单易实现。
文档编号H01L31/0203GK102005498SQ20091018980
公开日2011年4月6日 申请日期2009年8月31日 优先权日2009年8月31日
发明者罗辉 申请人:比亚迪股份有限公司