一种曲面多形态集成光伏模块及其封装方法与流程

1.本发明涉及集成光伏技术领域，尤其涉及一种曲面多形态集成光伏模块及其封装方法。


背景技术：

2.光伏太阳能作为一种可再生能源，取之不尽，用之不竭，在全球范围内发展迅速。光伏能源系统不仅将取代一些常规能源，还将成为世界能源供应的主体。据统计，可再生能源将占总能源结构的30％以上，太阳能光伏发电系统将占世界总电力供应的10％以上。
3.光伏产业的不断发展带动了封装材料的增长。封装材料是一种保护材料，完全包裹和隔离光伏电池，使其免受水分、热量和机械损伤，并在光伏电池表面和玻璃或背板之间提供良好的粘合性能。目前，全世界已经开发出二十多种不同类型的封装材料。
4.eva或醋酸乙烯乙烯酯是用于太阳能电池板的传统密封剂。它们本质上是可交联的，具有耐用和透明的特点。但是，eva密封剂很难模拟，并且无法抵抗紫外线，这就是为什么需要前玻璃的原因。
5.随着时间的推移，poe或聚烯烃封装材料的普及率显著上升，具有以下优势：改善热机械性能，以实现持久的内外性能；紫外线截止，这意味着它可以保护太阳能电池板免受紫外线伤害；化学惰性是防止酸性气体腐蚀的另一个功能；改进的pid(体积，热量和湿度)抵抗力，以提供出色的性能；较高的体积电阻率，以防止电流从绝缘材料泄漏。尽管poe具有许多优点，但它并不能满足集成光伏等所有光伏系统的要求。
6.集成光伏包括农业光伏(apv)、浮动光伏(fpv)、城市光伏(upv)、道路集成光伏(ripv)、建筑集成光伏(bipv)、设备集成光伏(dipv)、车辆集成光伏(vipv)等。这些集成的光伏电池，特别是vipv，由于其形状和应用，给封装材料带来了新的挑战。
7.车载集成光伏(vipv)是指将光伏组件集成到车辆中的机械、电气和设计技术。光伏组件与车辆外部无缝融合，并与电动车辆的电力负载或驱动电池相连。同时，光伏组件可替换车辆的其他部件，例如车顶或发动机罩。vipv增加了电动汽车的行驶里程，改善了它们的二氧化碳平衡。对于汽车来说，融入汽车设计的审美期望尤其高。
8.粘结太阳能汽车的零件也有自己的挑战。这包括制备表面以及提高不同基板表面的封装材料强度。主要关注的是当封装材料干燥时粘结的持久质量。太阳能汽车将受到极端的条件，比如高温、极端干燥、不断和有时严重的振动，这些对封装材料也是一个考验。
9.用于光伏的eva或poe薄膜基封装材料的厚度通常小于1mm。这种厚度在某些集成光伏应用中还不够厚。由于集成光伏器件的结构，特别是在结构中有台阶的情况下，在eva或poe层压过程中可能产生气泡，从而导致基板分层。特别是对于vipv，由于所处的极端条件，对封装材料的可靠性要求更高。
10.液态硅酮封装剂可以满足包括vipv在内的集成光伏器件的严格要求。
11.硅酮是以硅、碳、氢、氧为主要成分的无机
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有机混合聚合物。硅酮最常用于要求非常高质量的特殊应用领域。由于其化学性质，硅酮具有优异的耐氧、耐臭氧和耐紫外线性
能。硅酮的其他优点是温度稳定范围宽，在紫外
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可见光波长范围内具有极好的透明度。较低的杨氏模量和玻璃化转变温度值也意味着硅酮对机械应力具有很高的抵抗力。通过改变硅原子上的化学基团，可使硅酮的折射率在1.38～1.58之间变化。由于低吸湿性(<0.05％)，硅酮封装材料对水分非常不敏感，使其在光学和光电应用中非常有吸引力。
12.硅酮聚合物具有特殊的固有物理特性，包括：工作温度范围宽
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115至300℃；优异的电气性能和灵活性；硬度范围：软凝胶至中等硬度橡胶；抗紫外线良好的耐化学性；耐潮湿和水；无毒或低毒；易于使用；抗真菌
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硅酮不会促进真菌生长。
13.当需要时，可以使用填料和化学添加剂进一步增强这些天然特性，以提供额外的特性，包括阻燃性、导热性、导电性和附着力。通过选择聚合物和填料，还可以调整粘度和流变性以及固化橡胶的最终硬度和模量。简而言之，硅酮密封材料用途广泛，为设计工程师提供了广泛的产品选择。
14.因此，本领域的技术人员致力于开发一种曲面多形态集成光伏模块及其封装方法，能够满足集成光伏的要求。


技术实现要素：

15.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何使曲面多形态太阳光伏模块具有更好的稳定性，达到更严格的封装要求。
16.为实现上述目的，本发明提供了一种曲面多形态集成光伏模块，其特征在于，包括盖窗、太阳能电池、背板、液态硅酮封装剂，其中，所述液态硅酮封装剂粘接所述盖窗与所述太阳能电池、所述太阳能电池与所述背板；所述液态硅酮封装剂对多个不同波长的光敏感；所述液态硅酮封装剂具有触变性，施加压力粘度会降低；所述太阳能电池、所述盖窗、所述背板为多形态。
17.进一步地，所述液态硅酮封装剂的涂布方式包括：单点涂布、多珠涂布、狭缝涂布。
18.进一步地，所述液态硅酮封装剂的玻璃化转变温度和熔化温度均低于
‑
10℃。
19.进一步地，所述液态硅酮封装剂的光学雾度小于96％。
20.进一步地，所述液态硅酮封装剂具有热稳定性，使得在250℃下加热1小时时的重量损失为5％或更小。
21.进一步地，所述液态硅酮封装剂含有荧光成分，用于质量检查。
22.进一步地，所述液态硅酮封装剂依次通过预活化法和快速固化法实现完全固化。
23.进一步地，所述预活化法是在所述液态硅酮封装剂涂布后，直接接受光辐射，以触发所述液态硅酮封装剂的交联。
24.进一步地，所述快速固化法通过将另一个波长不同于所述预活化法的光照射到所述盖窗，在所述液态硅酮封装剂引发第二反应实现。
25.一种基于曲面多形态集成光伏模块的封装方法，所述方法包括以下步骤：
26.步骤1、将液态硅酮封装剂涂布后，直接接受光辐射，触发所述液态硅酮封装剂的第一次化学反应；所述液态硅酮封装剂会在短时间内保持其初始润湿性，从而允许上下组件在预激活后接合和调整；
27.步骤2、采用另一个波长不同于所述步骤1的光照射，在所述液态硅酮封装剂中引发第二次化学反应，反应产生的热量被所述液态硅酮封装剂、上下组件吸收，上下组件中的
热量将传回所述液态硅酮封装剂，以加速所述液态硅酮封装剂的固化
28.与现有技术相比，本发明至少具有如下有益技术效果：
29.本发明采用的液态硅酮封装剂粘接质量好，效率更高，采用的快速固化法，比热固化或者环境湿度固化要快得多，不仅可以缩短生产时间从而降低成本，而且可以使弯曲部件之间的结合更牢固。
30.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
31.图1是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；
32.图2是本发明的一个较佳实施例的结构示意图；
33.图3是本发明的一个较佳实施例的结构示意图。
34.其中，1
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盖窗，2
‑
液态硅酮封装剂，3
‑
太阳能电池，4
‑
背板。
具体实施方式
35.以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
36.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
37.实施例1：
38.如图1所示，是本发明的一个较佳实施例的结构示意图，包括盖窗1、液态硅酮封装剂2、太阳能电池3、背板4，盖窗1材料为玻璃或塑料，背板4也可以是玻璃，液态硅酮封装剂2涂布在太阳能电池3上，以粘接盖窗1和背板4，涂布方式可以是单点涂布、多珠涂布或者狭缝涂布；盖窗1、太阳能电池3、背板4均为平面。
39.液态硅酮封装剂2由具有硅氧主链的聚合物质组成，其中硅原子具有选择的特定官能团和添加剂，具有以下一种或多种性能；对一个或多个不同的、独立选择的波长的光敏感，例如紫外
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可见光和红外光；折射率在1.40
‑
1.60之间，本实施例优选1.41
‑
1.55；触变性强，施加剪切力后粘度降低；具有热稳定性，使得在250℃下加热1小时时的重量损失为5％或更小；玻璃化转变温度和融化温度均低于
‑
10℃，本实施例优选低于
‑
15℃；在耐气候试验中保持不变的光学清晰度(雾度<96％)和色坐标(a*，b*＝>0.2，<
‑
0.4)中无变色；具有荧光，可以用于质量检查；不含小分子量硅成分，例如si
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o环，具有多种分子量的聚合物可以很好地混合，不会出现聚合物渗色(bleeding)问题。
40.本实施例的封装方法，包括以下步骤：
41.步骤1、先用预活化法将基板粘合起来，预活化的特点是，液态硅酮封装剂2在涂布后、连接上下组件之前直接接受光辐射；将液态硅酮封装剂2涂在下面的组件上，然后辐射几秒钟，这就触发了它的交联；
42.液态硅酮封装剂2在称为“打开时间”的短时间内保持其初始润湿性，从而允许上
下组件在预激活后接合和调整；打开时间通常为20秒，但也可以在客户定制的配方材料中设置为更短或更长的持续时间。
43.步骤2、进行快速固化，快速固化是通过将另一个波长不同于预激活光的光照射到透明玻璃或塑料来实现的，在液态硅酮封装剂2中引发第二次化学反应，反应产生的热量被液态硅酮封装剂2、上下组件吸收，上下组件中的热量将传回液态硅酮封装剂2，因此将加速液态硅酮封装剂2的固化。
44.这种快速固化比热固化或环境湿度固化快得多，它不仅可以缩短生产时间从而降低成本，而且可以使弯曲组件之间的结合更牢固。
45.实施例2：
46.如图2所示，是本发明另一个实施例的结构示意图，与实施例1不同在于，盖窗1、太阳能电池3、背板4均为曲面。因为液态硅酮封装剂2粘度高，适用于弯曲部件，触变性好，在一定压力下粘度会降低，
47.实施例3：
48.如图3所示，本发明另一个实施例的结构示意图，与实施例1的不同在于，盖窗1、太阳能电池3、背板4均为不规则表面。
49.本发明采用的液态硅酮封装剂2，可以提高封装材料的性能，厚度可调，厚度可达几毫米，不规则表面的附着力更好，具有更好的稳定性和机械性能，快速紫外线固化，低于 80℃的低温固化，无卤族元素。
50.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。