曲面光伏组件的制作方法

本实用新型涉及光伏组件，具体为一种曲面光伏组件。

背景技术：

目前在建筑中注入绿色元素(诸如太阳能)已成为建筑发展的趋势。绿色建筑有其丰富的内涵，洁净能源，尤其是太阳能的合理、高效利用是绿色建筑的重要内容。太阳能薄膜发电建筑的产生是建筑物设计领域超越能源意识的新型设计意识，对人类生态环境起着重要作用。光伏并网和建筑一体化的发展，标志着太阳能薄膜发电由边远地区向城市过渡，由补充能源向替代能源过渡，人类社会向可持续发展的能源体系过渡。

太阳能薄膜发电曲面玻璃瓦应用技术作为一种新型的技术，在建筑学上是一种新的可行的选择。太阳能薄膜发电曲面玻璃瓦应用技术是利用太阳光这种巨大的可再生能源来产生电力，其太阳能薄膜发电曲面玻璃瓦既可以安装在建筑物上，又可以作为多功能建筑材料构成实际的建筑物部件。

太阳能薄膜发电曲面玻璃瓦产品及安装系统即通过建筑物，主要是利用屋顶与太阳能薄膜发电集成起来，使建筑物自身利用绿色、环保的太阳能资源产生电力。

现有技术公开了模块化曲面光伏瓦，前板和背板均为玻璃材质，质量重，形成曲面有较大的破裂风险，成本高。

技术实现要素：

本实用新型的一个主要目的在于提供一种曲面光伏组件，包括背板层、第一胶膜层、光伏芯片、第二胶膜层及热塑性面层，其中，所述第一胶膜层设置于所述背板层；所述光伏芯片设置于所述第一胶膜层；所述第二胶膜层设置于所述光伏芯片；所述热塑性面层设置于所述第二胶膜层；所述曲面光伏组件为拱形或波浪状的曲面体。

根据本实用新型一实施方式，所述拱形的曲面体为一圆弧体。

根据本实用新型一实施方式，所述波浪状的曲面体由方向相反的多个圆弧体交错排布形成，两相邻所述圆弧体的圆心分别位于所述曲面体的两侧。

根据本实用新型一实施方式，所述圆弧体圆弧的度数为60～120°。

根据本实用新型一实施方式，所述波浪状的曲面体包括依次相连的第一圆弧体、第二圆弧体和第三圆弧体；所述第一圆弧体和所述第三圆弧体圆弧的圆心位于所述背板层一侧，所述第二圆弧体圆弧的圆心位于所述面层一侧；或者，所述第一圆弧体和所述第三圆弧体圆弧的圆心位于所述面层一侧，所述第二圆弧体圆弧的圆心位于所述背板层一侧。

根据本实用新型一实施方式，所述热塑性面层的材质为PC、PET、及PEN中的一种或多种。

根据本实用新型一实施方式，所述热塑性面层的厚度为1～10mm。

根据本实用新型一实施方式，所述背板层的材质为PET板。

根据本实用新型一实施方式，所述光伏芯片为CIGS芯片、碲化镉芯片、或砷化镓芯片。

根据本实用新型一实施方式，所述第一胶膜层和/或所述第二胶膜层为POE胶膜，所述第一胶膜层和/或所述第二胶膜层的厚度为0.2～0.5mm。

本实用新型一实施方式的曲面光伏组件，由于热塑性面层具有优异的高透光性、耐候性、耐燃性，使得光伏组件的质量轻、耐候性好、不易破损、寿命长。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本实用新型的优选实施例的详细说明，本实用新型的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本实用新型的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1为本实用新型一实施方式的曲面光伏组件的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施方式的曲面光伏组件的结构示意图；

图3为本实用新型一实施方式的平面光伏组件的结构示意图；

图4为本实用新型一实施方式的曲面光伏组件的制备流程示意图。

具体实施方式

体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。

如图1、2所示，本实用新型一实施方式提供了一种曲面光伏组件，包括依次叠置的背板层11、光伏芯片13和透明热塑性面层15。

其中，面层15的材质为透明、耐磨的热塑性材料，例如热塑性塑料。热塑性塑料具体可以为PC(聚碳酸酯)、PET(聚对苯二甲酸类塑料)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)等。由于热塑性塑料具有优异的高透光性、耐候性、耐燃性，使得光伏组件产品质量轻、耐候性好、不易破损、寿命长。

于一实施方式中，如图1所示，曲面光伏组件整体呈拱形，为一拱形曲面体。其中，拱形曲面体可以是圆弧体，圆弧体的部分曲面或全部曲面为圆弧面，圆弧体圆弧的圆心可位于面层15一侧，也可位于背板层11一侧(如图1所示)。

于另一实施方式中，如图2所示，曲面光伏组件整体呈波浪状，为波浪状曲面体，可由方向相反的多个圆弧体交错排布形成，两相邻圆弧体的圆心分别位于曲面体的上、下两侧。

于一实施方式中，圆弧体所对应的圆弧的度数为60～120°，例如70°、80°、90°、100°等。

于一实施方式中，如图2所示，波浪状的光伏组件包括依次相连的圆弧体31、圆弧体32和圆弧体33，圆弧体31和圆弧体33的圆弧的圆心位于背板层11的下方(按照图示方向)，圆弧体32的圆弧的圆心位于面层15的上方。圆弧体32分别通过两个端面(圆弧两端点的延伸面)与圆弧体31、圆弧体33相连。

于一实施方式中，背板层11通过胶膜层12粘贴于光伏芯片13的第一表面，面层15通过胶膜层14粘贴于光伏芯片13的与第一表面相对设置的第二表面。

于一实施方式中，面层15的厚度可以为1～10mm，例如2mm、5mm、8mm。

于一实施方式中，背板层11可以是带有铝膜的PET板。

于一实施方式中，胶膜层12、胶膜层14可以为耐紫外POE胶膜，厚度可以为0.2～0.5mm。

于一实施方式中，光伏芯片13为柔性光伏芯片，包括但不限于非晶硅薄膜芯片，例如可以为CIGS芯片、碲化镉芯片、砷化镓芯片等。

参照图3、4，本实用新型一实施方式的曲面光伏组件的制备方法包括：

由下至上依次叠置背板层11、光伏芯片13和热塑性面层15，形成平面光伏组件10；

将平面光伏组件10通过热压形成曲面体，制得曲面光伏组件。

本实用新型一实施方式中，由于热塑性塑料较玻璃质量轻，更易于成型，降低了热压过程中面层破裂的风险，提高了光伏组件生产的良率。

于一实施方式中，通过在面层15和/或背板层11设置挤压模具，使得平面光伏组件在热压过程中被挤压成曲面体。

于一实施方式中，通过在例如面层15上设置挤压模具，并进行挤压处理，可使平面光伏组件10在挤压模具的挤压作用下形成以面层15为内表面(上表面)、背板层11为外表面(下表面)的拱形。

于一实施方式中，通过在背板层11上设置挤压模具，并进行挤压处理，可使平面光伏组件10形成以背板层11为内表面(下表面)、面层15为外表面(上表面)的拱形。

于一实施方式中，在面层15上和背板层11下设置多个相互平行的挤压模具，面层15上的挤压模具与背板层11上的挤压模具沿光伏组件长度方向交替排布。

于一实施方式中，挤压模具可以为圆柱体，例如热压处理开始前，将圆柱体直接置于面层15上，或者通过硅胶袋置于面层15上，圆柱体的圆弧面与面层15或者硅胶袋保持相切；随着热压工艺的进行，平面光伏组件各层软化，面层15由与圆弧面相切变为逐渐包覆部分圆弧面，使得平面光伏组件被挤压为圆弧体。

于一实施方式中，圆柱体20，可以是实心的圆柱，也可以是空心的圆筒，优选为不锈钢材质，例如可以是不锈钢圆柱，或者圆柱状的不锈钢模具。

于一实施方式中，可在面层15和背板层11上分别设置一个或多个相互平行的挤压模具，使得平面光伏组件10在热压过程中被挤压成波浪状。例如，参见图4，可在面层15上设置一个圆柱体20，在背板层11上设置两个圆柱体，三个圆柱体平行设置，并沿光伏组件的长度方向排布，背板层11上的两个圆柱体分别位于面层15上圆柱体20的两侧，即，面层15上圆柱体20的投影位于背板层11上两圆柱体投影之间。使得挤压处理后，所得到的圆弧体31、圆弧体32、圆弧体33整体呈波浪状分布。

于一实施方式中，可根据所要制备的光伏组件的形状，在面层15上、背板层11上设置多个沿光伏组件长度方向上下交替相邻排布的圆柱体20。

于一实施方式中，热压工艺在负压状态，例如真空度小于100帕的压强下进行。

于一实施方式中，热压过程可在硅胶袋40，例如硅胶密封袋中进行。硅胶袋40的上下两层硅胶板具有凹槽密封结构，边部设有抽泣阀门，可与外部管路连接，对硅胶袋40进行抽气。

于一实施方式中，在对平面光伏组件10加热挤压前进行预热除汽。由于面层材料，例如PC板材本身会吸收水汽，预热除汽可以有效去除板材内部水汽，如果加热挤压过程中再除去水分，成型后制品就会出现气泡和雾状的微孔群，从而影响光伏组件的外观。

于一实施方式中，预热除汽阶段的加热温度为110～130℃，时间为5～15分钟，例如10分钟。

于一实施方式中，热压工艺包括预热(除汽)阶段、持续加热阶段、挤压成型阶段和冷却阶段。

于一实施方式中，持续加热的加热温度为140～160℃、时间为30～50分钟。

于一实施方式中，挤压成型阶段的温度为140～160℃。

于一实施方式中，冷却阶段的温度为60～80℃、时间为5～10分钟。

以下，通过具体实施例对本实用新型一实施方式的曲面光伏组件及其制备方法进行进一步说明。

实施例

平面光伏组件制备

以带铝膜的PET板作为背板层11，通过POE胶膜将背板层11粘贴于柔性碲化镉芯片的下表面，以带抗紫外涂层的2mm厚的PC板作为面层15，通过厚度0.2mm的耐紫外POE胶膜将面层15粘贴于柔性碲化镉芯片的上表面，形成包含“背板层11/胶膜层12/光伏芯片13/胶膜层14/面层15”的平面光伏组件。

其中，PET板、柔性碲化镉芯片和PC板均为平板，使得所形成的平面光伏组件10大致呈立方体状。

准备阶段

将立方体状的平面光伏组件10按照定位放置在一个由可以上下两层硅胶板密封的硅胶袋40内，硅胶袋40的上下两层硅胶板四周具有凹槽密封结构，边部设有抽气阀门，可与外部管路连接，对硅胶袋40进行抽气。

通过抽气阀门对硅胶袋40进行抽气，使硅胶袋40内处于负压状态，待硅胶袋40内真空度小于100帕后，断开抽气阀门，将硅胶袋40推入热压机内部，并与热压机内部的抽气管路连接。在之后的整个热压阶段，持续对硅胶袋40进行抽气处理。

其中，热压机通过控制电加热和鼓风的方式，实现对硅胶袋40内平面光伏组件的加热处理。

热压阶段

1)预热除汽阶段

将热压机内部温度保持在110～120℃范围内，持续时间为10分钟。

2)持续加热阶段

将热压机内部温度上升至140～150℃范围内，保持30～50分钟。期间，胶膜层12、14发生热熔，面层15软化，使得平面光伏组件10各层得到有效粘接。

3)波形成型阶段

保持温度于140～150℃范围内，在平面光伏组件10的平面状的面层15上放置一根表面光滑的不锈钢圆柱，在平面状的背板层11之下设置两根表面光滑的不锈钢圆柱并进行精准定位，上述不锈钢圆柱均设置于硅胶袋40的外部。在液压或电机传动带动下对平面光伏组件10进行挤压处理，光伏组件按照预设波形成型。

或者，也可以在热压机内设置上下两排不锈钢模具，精确定位后，在液压或电机传动带动下对平面光伏组件进行挤压处理，光伏组件按照预设波形成型。

还可以使用上述两种方式进行组合，平面光伏组件10按照预设波形成型。

4)冷却出仓阶段

将热压机内部温度降至60～70℃范围，保持5～10分钟。温度低于60℃后，断开硅胶袋40的抽气阀门，将硅胶袋40从热压机内推出，冷却到室温后，打开硅胶袋40，波形光伏组件热压处理完成，得到由三段圆弧体组成的波浪状的光伏组件，其中每段圆弧体的度数均为60°。

安装接线盒、功率测试

将热压完成的波形光伏组件经过外观检测后安装接线盒，功率测试，绝缘测试后包装存储。

将实施例所制得的曲面光伏组件在STC，即AM1.5，1000W/m²，25℃条件下进行光电转换效率的测试，测得其光电转换效率为14％。

除非特别限定，本实用新型所用术语均为本领域技术人员通常理解的含义。

本实用新型所描述的实施方式仅出于示例性目的，并非用以限制本实用新型的保护范围，本领域技术人员可在本实用新型的范围内作出各种其他替换、改变和改进，因而，本实用新型不限于上述实施方式，而仅由权利要求限定。