[發(fā)明專利]一種增強型輕質(zhì)光伏組件及制造方法

有效

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• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113178500B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李毅;王付然
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市創(chuàng)益新材料有限公司;科睿智慧技術(shù)（深圳）有限公司
• 主分類號: H01L31/048
• 分類號: H01L31/048;H01L31/054;H01L31/18;H02S40/34;H02S50/10
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本發(fā)明提供了一種增強型輕質(zhì)光伏組件及制造方法，屬太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域，其主要技術(shù)特征在于：光伏組件從受光面依次疊層為前封裝層、第一粘結(jié)層、前承載層、第二粘結(jié)層、塊狀光伏電池、第三粘結(jié)層、后承載層、第四粘結(jié)層、后封裝層；前承載層為玻璃纖維網(wǎng)，涂覆有碳量子點或無機量子點等轉(zhuǎn)換材料，塊狀光伏電池背面涂覆有溫感材料，后承載層為電路板，在對應(yīng)光伏電池背面的溫感材料處開有觀察孔，來觀察溫感材料的顏色變化，接線盒的盒體內(nèi)設(shè)置有上電極片、下電極片、旁路二極管、熱雙金屬開關(guān)管、開關(guān)電路和推動導(dǎo)電裝置，提高太陽能光伏組件的快速維修性、可靠性、測試性、安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種增強型輕質(zhì)光伏組件及制造方法，屬太陽能光伏技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

太陽能是一種永不枯竭的清潔能源，光伏發(fā)電已成為重要的綠色能源，目前光伏電池主要分為塊狀的晶體硅電池和沉積的薄膜電池，而作為光伏發(fā)電的核心部件，太陽能光伏電池片的封裝和保護尤其重要，直接影響太陽能光伏電池的產(chǎn)品質(zhì)量、安全可靠性和壽命。

目前光伏組件主要有剛性封裝和柔性封裝，所謂的剛性光伏組件主要是由鋼化玻璃、粘結(jié)層和背板將太陽能光伏電池芯片類似三明治的結(jié)構(gòu)封裝起來，加上鋁合金邊框和接線盒即可形成剛性光伏組件，剛性光伏組件安全、可靠，但是剛性組件體型笨重，表面鋼化玻璃脆弱易破碎，不易攜帶，在用于宿營、帳篷上等場合造成很大不便，一般主要用于地面固定電站；所謂的柔性封裝的光伏組件，主要是在柔性材料襯底（不銹鋼、聚合物等）上制備的薄膜太陽能光伏電池，然后使用柔性材料進行三明治結(jié)構(gòu)封裝，即可形成柔性光伏組件，柔性光伏組件的特點是重量輕、薄、可卷曲以及適合折疊和攜帶，適合用于宿營、帳篷等場合上使用。但是目前柔性太陽能光伏電池成本高，轉(zhuǎn)換效率偏低，因此只能用于消費類產(chǎn)品和特殊場合下使用，大型電站和并網(wǎng)光伏電站則因成本原因未被推廣應(yīng)用。

為了既有柔性組件的輕質(zhì)優(yōu)點又能克服柔性組件中薄膜光伏電池的轉(zhuǎn)換效率低的問題，目前軍、民市場有很多種使用晶體硅太陽能電池封裝的半柔性輕質(zhì)光伏組件，產(chǎn)品特點是比剛性光伏組件重量輕，可彎曲，能量密度高，便于攜帶等，結(jié)構(gòu)上介于剛性光伏組件和柔性光伏組件之間，轉(zhuǎn)換效率比柔性光伏組件高，深受移動市場和軍工市場的歡迎和青睞，但是目前半柔性輕質(zhì)光伏組件在追求太陽能電池輕、柔的同時，也犧牲了部分產(chǎn)品的質(zhì)量，因此存在很大的質(zhì)量缺陷，其造成產(chǎn)品質(zhì)量下降原因主要是：第一，晶體硅電池片越來越薄，也就比較脆弱，芯片受到外力作用會導(dǎo)致裂紋、破損，從而可能引起熱斑，特別是晶體硅電池電流密度大，有潛在火災(zāi)的風(fēng)險，而這種外力存在于操作安裝、運輸、搬運中，以及在風(fēng)壓變化載荷和雪壓的恒定荷載下，過大的彎曲和震動都會使單晶硅電池芯片形成隱裂甚至斷裂，特別是半柔性光伏組件一般結(jié)構(gòu)是背面加上承載板來保護單晶硅電池芯片不受破壞，正面為了提高透過率使用較薄ETFE和熱熔膠膜來進行封裝，往往忽略了來自正面的沖擊應(yīng)力對單晶硅電池芯片破壞，如冰雹、飛沙走石的破壞導(dǎo)致單晶硅電池芯片損壞引起熱斑造成火災(zāi)的風(fēng)險；第二，在使用過程中來自水汽滲透對半柔性光伏組件系統(tǒng)絕緣電阻的影響，導(dǎo)致系統(tǒng)不工作或漏電造成安全事故，甚至引起雷擊造成半柔性光伏組件破壞，造成漏電事故的原因如下：（1）半柔性光伏組件一般采用拉索懸掛、或者支撐點固定的方法進行固定，半柔性光伏組件各層封裝材料受到風(fēng)載荷的反復(fù)應(yīng)力下，固定點的材料受到應(yīng)力下會變形→撕裂→分層，水汽會順著縫隙進入單晶硅電池芯片內(nèi)部，導(dǎo)致封裝失效，降低絕緣性；（2）半柔性光伏組件一般都是采用無邊框設(shè)計，各層封裝材料長期受到雨水、風(fēng)雪、鹽霧、以及紫外線和熱脹冷縮的侵蝕，加上變化荷載應(yīng)力的破壞，半柔性光伏組件會在邊緣開始分層，致使水汽從邊緣侵入晶體硅電池芯片內(nèi)部，導(dǎo)致封裝失效，降低絕緣性；（3）半柔性光伏組件一般采用高分子材料和熱熔材料進行封裝，表面的封裝材料的破壞，導(dǎo)致水汽從邊緣或破壞位置侵入晶體硅電池芯片內(nèi)部，導(dǎo)致絕緣失效；（4）半柔性光伏組件使用過程中晶體硅電池芯片造成破壞、或者陰影的遮擋、鳥糞、樹葉等都會造成局部熱斑，使其封裝材料長期在比較高的溫度下老化→開裂→分層→燒毀，降低絕緣性。針對以上問題，中國專利公開號：CN112189264A《包括聚合物構(gòu)成的前層和復(fù)合材料構(gòu)成的后層輕質(zhì)且柔性的光伏模塊》給出了部分解決方案，通過在背光面增加基于纖維的預(yù)浸料型復(fù)合材料及附加層提高強度，但不能解決正面受到的外力損傷；第三，目前太陽能光伏組件接線盒都是采用傳統(tǒng)的接線盒，其存在以下缺陷：（1）一旦太陽能光伏組件被破壞或產(chǎn)生熱斑，可以導(dǎo)致接線盒內(nèi)部旁路保護二極管長時間導(dǎo)通產(chǎn)生過熱，造成潛在火災(zāi)風(fēng)險；（2）光伏組件局部破壞可能導(dǎo)致絕緣電阻降低，影響整個系統(tǒng)工作，現(xiàn)有的技術(shù)只能更換太陽能光伏組件，無法對太陽能光伏組件進行修復(fù)使用，造成成本上升；（3）傳統(tǒng)的接線盒在光伏組件進行組串連接時，光伏組件的組串電壓超過安全電壓36V，甚至超過1000V以上，在特殊場合操作時會產(chǎn)生電擊安全事故；（4）傳統(tǒng)的接線盒在組串連接后，電壓都超過安全電壓36V，一旦光伏電站發(fā)生火災(zāi)，光伏陣列是帶電體，消防員是不能通過水滅火的，只能眼睜睜地看著電站被燒毀，甚至?xí)斐删薮蟮陌踩鹿省?/p>