一种高性能光电转换模块的制作方法

本发明涉及光电转换的技术领域，特别是涉及一种高性能光电转换模块。

背景技术：

太阳能电池是一种有效地吸收太阳辐射能，利用光生伏打效应把光能转换成电能的器件，当太阳光照在半导体p-n结(p-njunction)上，形成新的空穴-电子对(v-epair)，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。由于是利用各种势垒的光生伏特效应将太阳光能转换成电能的固体半导体器件，故又称太阳能电池或光伏电池，是太阳能电池阵电源系统的重要组件。太阳能电池主要有晶硅(si)电池，三五族半导体电池，无机电池，有机电池等，其中晶硅太阳能电池居市场主流主导地位。晶硅太阳能电池的基本材料为纯度达99.9999％、电阻率在10ω-cm以上的p型单晶硅，包括正面绒面、正面p-n结、正面减反射膜、正背面电极等部分。在组件封装为正面受光照面加透光盖片(如高透玻璃及eva)保护，防止电池受外层空间范爱伦带内高能电子和质子的辐射损伤。单体太阳能电池不能直接做电源使用，必须将若干单体电池串、并联连接和严密封装成组件。然而组件是太阳能发电系统中的核心部分，其作用是将太阳能转化为电能，再将电能送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。

太阳能电站在运行过程中，由于电池组件要接受太阳光的辐射，同时自身发电的原因，导致电池及组件产生很大的热量，造成温度升高。其中温度对太阳能电池组件功率的输出有很大的影响。太阳能电池组件温度较高时，工作效率下降。随着太阳能电池温度的增加，其输出开路电压减小，在20-100℃范围，大约每升高1℃，每片电池的电压减小2mv。整体而言，温度升高，太阳能电池的功率下降，典型温度系数为-0.35％/℃。有数据表明，电池板的温度每升1℃，光电转化率下降0.4％。目前光伏太阳能转换率在14％-18％之间，因此降低电池板自身工作温度，让电池板的温度有效散发出来，保证光转换效率是一个不可忽略的因素。目前有实验改变电池片下层eva导热性的方法来解决散热问题，因为100％eva膜导热系数只有0.32w/m*k。如果加入合适的导热材料能使eva的导热系数提高到2.8w/m*k，这会是一个十分理想效果。但是把导热材料加入到eva后，会影响到eva拉伸度，耐水性能，以及绝缘强度。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种高性能光电转换模块。

为实现上述目的，本发明提出的一种高性能光电转换模块，包括设置在第一层的超白玻璃层，设置在第二层的高透eva胶膜层，设置在第三层的电池片层，设置在第四层的低导热eva胶膜层，以及设置在第五层的导热背板层，所述电池片层中的电池片包括正面银电极、氮化硅层、氧化硅层、n+层、p型硅、背面铝背场和背面银电极，所述氮化硅层、氧化硅层、n+层、p型硅和背面铝背场依次层叠设置，正面银电极位于氮化硅层上侧且与氮化硅层相接触，背面银电极位于背面铝背场下侧与背面铝背场相接触，所述背面铝背场下侧层叠有石墨烯导热膜，背面银电极穿过石墨导热膜与背面铝背场相接触。

作为优选，所述低导热eva胶膜层由如下质量百分比的各组份组成：eva75％，硫化锌母粒25％，过氧化物交联剂1.6-1.8％，抗老化剂0.8％，以及交联促进剂1.2％。

作为优选，所述导热背板层包括由上至下依次层叠的导热e膜，pet胶膜，以及pvdf胶膜，所述导热e膜的厚度为0.3mm，所述pet胶膜的厚度为0.3mm，所述pvdf胶膜的厚度为0.05mm。

作为优选，所述导热e膜由如下质量百分比的各组份组成：茂金属m-pe75％，硫化锌母粒22％，以及抗老化剂3％。

作为优选，所述石墨烯导热膜设有可让背面银电极穿过的镂空部，所述石墨烯导热膜厚度为30至60微米。

作为优选，所述石墨烯导热膜密度为1.5至2.1g/cm³，所述石墨烯导热膜导热系数为1000至2500w/mk。

作为优选，所述石墨烯导热膜为单层石墨烯层或者石墨烯复合层。

作为优选，所述石墨烯复合层由石墨烯层和pen层压合而成。

作为优选，所述石墨烯导热膜与背面铝背场相接触，正面银电极的主栅根数为二至五根。

本发明的有益效果：本发明在电池片层的下层设置了低导热eva胶膜层，不仅让光电转换模块保持原有的性能，避免发生绝缘电阻下降，耐水性能降低，出现pid的现象。另外，本发明通过改善导热背板的结构，从而使得导热背板的导热系数由低至高，满足原有电池板的要求，又能解决散热、确保光能转化的效率，同时在电池片的背面铝背场下侧加入石墨烯导热膜，由于石墨导热膜具有超高热传导率，在组件端可以将电池组于发电过程中的热量传导出去，并降低峰值温度，将电池组本身的热量均匀再分布，进而有效的降低电池组热斑效应，保持电池片的光电转换效率稳定，进而提升组件的发电量。

附图说明

图1是本发明的一种高性能光电转换模块的结构示意图；图2是本发明的电池片的结构示意图；图3是石墨烯导热膜的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：图1-3所示，涉及一种高性能光电转换模块，包括设置在第一层的超白玻璃层1，设置在第二层的高透eva胶膜层2，设置在第三层的电池片层3，设置在第四层的低导热eva胶膜层4，以及设置在第五层的导热背板层5，所述电池片层4中的电池片包括正面银电极31、氮化硅层32、氧化硅层33、n+层34、p型硅35、背面铝背场36和背面银电极37，所述氮化硅层32、氧化硅层33、n+层34、p型硅35和背面铝背场36依次层叠设置，正面银电极31位于氮化硅层32上侧且与氮化硅层32相接触，背面银电极37位于背面铝背场36下侧与背面铝背场36相接触，所述背面铝背场36下侧层叠有石墨烯导热膜38，背面银电极37穿过石墨导热膜38与背面铝背场36相接触。

所述低导热eva胶膜层4由如下质量百分比的各组份组成：eva75％，硫化锌母粒25％，过氧化物交联剂1.6-1.8％，抗老化剂0.8％，以及交联促进剂1.2％。制造时，将上述各组分的物质经过混合均匀后，通过流延或压延工艺制膜，制得的低导热eva胶膜层4的厚度在0.3-0.5mm之间。这样制得的低导热eva胶膜层4的体积电阻率：1*10¹³～1*10¹⁴，吸水率：〈0.025％，交联度：140℃，18min75～85％，导热系数：0.6w/m*k。上述低导热eva胶膜层4是相对于纯eva0.32w/m*k和导热最好的eva2.8w/m*k而言，在不影响eva原有绝缘强度和耐水性提前下对eva进行适当导热改性。

所述导热背板层5包括由上至下依次层叠的导热e膜，pet胶膜，以及pvdf胶膜，所述导热e膜的厚度为0.3mm，所述pet胶膜的厚度为0.3mm，所述pvdf胶膜的厚度为0.05mm。制造时，将导热e膜、pet胶膜和pvdf胶膜经过二次复合，在经60℃100小时老化处理即成导热背板。

其中，所述导热e膜由如下质量百分比的各组份组成：茂金属m-pe75％，硫化锌母粒22％，以及抗老化剂3％。制造时，按上述比例将茂金m-pe和处理过的硫化锌母粒、以及抗老化剂混合均匀后，由105℃开练20min，开练好的材料经压延或流延成厚度0.3mm的导热e膜。这样制得的导热e膜的体积电阻1*10¹³～1*10¹⁴，耐水性〈0.01％，导热系数1.0w/m*k。另外，还需要对硫化锌母粒进行活化处理；首先，选择直径1um以下的硫化锌母粒40份，含10％ndz40-1的醇溶液100份(四异丙基(二辛基亚磷酸酰氧基))钛酸酯。工艺为：将上述硫化锌母粒和含10％ndz40-1的醇溶液升温60℃，然后充分搅拌混合20min，脱醇去水，真空干燥100℃/600mmhg2小时，粉碎成原粒。成品活性硫化锌水含量〈0.02％

此外，所述石墨烯导热膜38设有可让背面银电极37穿过的镂空部381，所述石墨烯导热膜38厚度为30至60微米，所述石墨烯导热膜38密度为1.5至2.1g/cm³，所述石墨烯导热膜38导热系数为1000至2500w/mk。

其中，所述石墨烯导热膜38为单层石墨烯层或者石墨烯复合层，所述石墨烯复合层38由石墨烯层和pen层压合而成，所述石墨烯导热膜38与背面铝背场36相接触，正面银电极31的主栅根数为二至五根。

本发明在电池片层的下层设置了低导热eva胶膜层，不仅让光电转换模块保持原有的性能，避免发生绝缘电阻下降，耐水性能降低，出现pid的现象。另外，本发明通过改善导热背板的结构，从而使得导热背板的导热系数由低至高，满足原有电池板的要求，又能解决散热、确保光能转化的效率，同时在电池片的背面铝背场下侧加入石墨烯导热膜，由于石墨导热膜具有超高热传导率，在组件端可以将电池组于发电过程中的热量传导出去，并降低峰值温度，将电池组本身的热量均匀再分布，进而有效的降低电池组热斑效应，保持电池片的光电转换效率稳定，进而提升组件的发电量。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。