应用激光增材制造技术的BIPV光伏组件的封装工艺的制作方法

应用激光增材制造技术的bipv光伏组件的封装工艺
技术领域
1.本发明涉及bipv光伏组件的生产技术领域，尤其涉及一种应用激光增材制造技术的bipv光伏组件的封装工艺。


背景技术：

2.太阳能作为绿色清洁能源，随着社会环保意识的增强，已逐渐被广泛应用。building integrated photovoltaic光伏建筑一体化，简称bipv，是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术，打破了传统光伏行业和建筑行业之间的壁垒。现有光伏组件应用在bipv往往存在许多弊端，如光伏组件的发电效率受到透光度的影响较大，同时组件对温度和光线的调控效果不佳，并且气泡、密封问题也成为影响组件发电的一大因素，因此光伏组件的使用寿命很容易受到影响，另外bipv对光伏组件在耐火性能方面的要求也较高，现有光伏组件的应用受到一定限制。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种应用激光增材制造技术的bipv光伏组件的封装工艺，该封装工艺能够增大光伏组件的密封性能，达到密封水气的作用，进而满足bipv行业对光伏组件的耐火需求，提高光伏组件的使用效果和使用寿命，扩大应用前景。
4.本发明采用的技术方案是：应用激光增材制造技术的bipv光伏组件的封装工艺，包括如下步骤：
5.a：对光伏盖板进行清洗、吹干；
6.b：采用激光增材制造技术环光伏盖板周向制备一层具有一定厚度的氧化硅层；
7.c：于经步骤b处理后的光伏盖板上覆盖pvb薄膜，后与光伏组件进行合片得到模组，再对模组层压封装；
8.d：采用振镜激光焊接机焊接氧化硅层与光伏组件的界面处，得到bipv光伏组件；
9.所述氧化硅层厚度比pvb薄膜厚度大50～200μm。
10.在步骤a中，光伏盖板可选超白钢化玻璃板、钠钙玻璃、硼硅玻璃或不锈钢片。
11.在步骤b中，激光增材制造技术使用的激光器为二氧化碳激光器、连续光纤激光器、纳秒激光器、皮秒激光器中的一种；
12.连续光纤激光器，波长可以是1064nm的红外激光器，532nm的绿光激光器，亦可以是355nm的紫外激光器，激光器功率为300～3000w；
13.纳秒激光器，波长可以是1064nm的红外激光器，532nm的绿光激光器，亦可以是355nm的紫外激光器，脉宽是1ns～500ns之间，激光器功率为3～200w；
14.皮秒激光器，可以是1064nm的红外激光器，532纳米的绿光激光器，亦可以是355nm的紫外激光器，脉宽是0.5ps～800ps之间，激光器功率为3～200w。
15.在步骤b中，采用激光增材制造技术制备氧化硅层的具体方法为如下任一种：
16.可以采用将激光聚焦到盖板玻璃，同轴送氧化硅粉体的方式在盖板玻璃上制备氧
化硅层；
17.或采用提前铺上一定厚度的纳米氧化硅粉体，然后采用激光进行定型，制备出氧化硅层；
18.或采用在盖板玻璃上涂覆氧化硅粉体悬浮溶液，经固化后，然后采用激光进行加热定型，制备出氧化硅层。
19.激光增材使用的氧化硅粉体主要成分为sio2，为了能够更好的吸收激光，在粉体中还可添加钠离子盐或者钾离子盐，na

盐或k

盐钠离子所占氧化硅粉体的重量比为0.01％到0.5％，钠离子盐可以是氯化钠、氟化钠、溴化钠、硫酸钠等，钾离子盐可以是氯化钾、氟化钾、溴化钾、硫酸钾等。
20.激光增材操作是将激光经过准直之后聚焦到光伏盖板表面，聚焦光斑根据选择的聚焦镜有关，聚焦光斑为圆形；亦可以采用光纤整形的方式将激光整形成方形光斑，该方案会大大的减小生产的耗时；
21.激光增材操作中激光进行运动的方式可以采用振镜的方式进行扫描，亦可以采用直线电机带动聚焦镜往复运动的方式；
22.氧化硅层的厚度根据pvb膜的厚度进行优化，要求比pvb膜厚度大50到200μm，该厚度需要根据pvb实际的收缩进行优化。
23.在步骤c中，光伏组件可以是串联的晶硅太阳能电池组件，亦可以是铜铟镓硒、碲化镉、钙钛矿、石墨烯等薄膜太阳能电池组件。
24.在步骤d中，激光振镜焊接采用的激光器可以为皮秒红外激光器，激光器波长为1064nm；亦可以是飞秒激光器，激光器波长为1064nm；
25.激光振镜焊接操作，当光伏盖板为超白钢化玻璃板、钠钙玻璃、硼硅玻璃等透明材质时，激光器发射的激光可以从光伏组件一侧入射进行聚焦，也可以从光伏盖板一侧入射进行聚焦；当光伏盖板为不锈钢片时，激光器发射的激光从光伏组件一侧入射进行聚焦；
26.振镜扫描的速度为1m/s～10m/s。
27.本发明的封装工艺，首次将激光增材制造技术应用在制造用于bipv的光伏组件的封装，通过上述封装工艺，能够增大组件的密封性能，达到密封水气的作用，进而满足bipv行业对光伏组件的耐火需求，提高光伏组件的使用效果和使用寿命，扩大应用前景。
附图说明
28.图1为本发明应用激光增材制造技术的bipv光伏组件的封装工艺中的采用连续光纤激光器制备的氧化硅sem表面形貌图(20万倍)；
29.图2为本发明应用激光增材制造技术的bipv光伏组件的封装工艺中的采用皮秒激光器制备的氧化硅sem表面形貌图(20万倍)。
具体实施方式
30.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
31.实施例
32.本实施例涉及一种应用激光增材制造技术的bipv光伏组件的封装工艺，具体包括如下步骤：
33.a：采用超声波、滚刷或高压水喷淋对光伏盖板进行清洗，后采用热风刀将清洗后的光伏盖板吹干；光伏盖板可选超白钢化玻璃板、钠钙玻璃、硼硅玻璃或不锈钢片；
34.b：采用激光增材制造技术环光伏盖板周向制备一层具有一定厚度的氧化硅层；氧化硅层的厚度根据后面覆盖的pvb薄膜的厚度进行优化，要求比pvb薄膜厚度大50～200μm，该厚度需要根据pvb实际的收缩进行优化；制备氧化硅层所用氧化硅粉体主要成分为sio2，为了能够更好的吸收激光，在粉体中还可添加钠离子盐或者钾离子盐，na

盐或k

盐钠离子所占氧化硅粉体的重量比为0.01％到0.5％，钠离子盐可以是氯化钠、氟化钠、溴化钠、硫酸钠等，钾离子盐可以是氯化钾、氟化钾、溴化钾、硫酸钾等；
35.c：于制备了氧化硅层的光伏盖板上覆盖pvb薄膜，后与光伏组件进行合片得到模组，并采用层压设备对合片后的模组进行层压封装；光伏组件可选串联的晶硅太阳能电池组件、铜铟镓硒薄膜太阳能电池组件、碲化镉薄膜太阳能电池组件、钙钛矿薄膜电池组件或石墨烯薄膜太阳能组件；
36.d：使用振镜激光焊接机，将激光聚焦到氧化硅层与光伏组件的界面处，采用振镜的方式进行快速扫描，完成对模组四周的焊接，得到bipv光伏组件。
37.实施例中，激光增材制造技术使用的各设备、制备条件、扫描路径以及振镜激光焊接机使用的激光设备、聚焦路径等因素具体如下表所示：
38.[0039][0040]
目前，密封性一般通过高压湿漏检测，需要复合绝缘电阻大于40mω/m2,双85环境500h效率下降低于0.5％；耐火评价等级标准为t/cstm 00260
‑
2021《屋面晶体硅光伏与压型钢板构件防火等级试验方法》评价标准为：防火等级分别为aa/ab/ac/ba/bb/bc。
[0041]
由上述实施例获得的bipv光伏组件，各性能检测结果(如密封性能、耐火性能等)如下表。
[0042] 性能指标实施例163mω/m2，双85环境500h效率下降0.4％；耐火评价等级标准ac实施例283mω/m2，双85环境500h效率下降0.4％；耐火评价等级标准aa实施例363mω/m2，双85环境500h效率下降0.4％；耐火评价等级标准ac实施例483mω/m2，双85环境500h效率下降0.4％；耐火评价等级标准aa
[0043]
关于密封性，取决于氧化硅层厚度及利用激光增材制备氧化硅层的操作顺序。氧化硅层厚度由晶硅厚度、焊带厚度、pvb/eva胶膜厚度决定，厚度范围在200μm～500μm之间。玻璃焊接时想要达到焊接密封性要求，玻璃之间的厚度要小于1/4波长(即以1064nm为例需为266nm)要求，实际组件中玻璃之间的厚度远大1/4激光波长，达到百μm级别，因此需要提前采用增材技术在光伏盖板周向制备一层氧化硅，再覆盖pvb薄膜、与光伏组件合片、层压封装、焊接，否则无法达到焊接密封性要求。
[0044]
关于激光增材制备技术中使用的激光器，连续光纤激光器和二氧化碳激光器熔覆得到的氧化硅质量和厚度精确度稍微差些，纳秒激光器和皮秒激光器熔覆得到的氧化硅质量和厚度精确度较好，其中皮秒激光器最佳。
[0045]
如图1中所示为采用连续光纤激光器制备的氧化硅sem表面形貌图(20万倍)，图2中所示为采用皮秒激光器制备的氧化硅sem表面形貌图(20万倍)，可以明显看出皮秒激光器制备的氧化硅层比较致密，成膜质量较好，而采用连续光纤激光器制备的氧化硅层颗粒较大。
[0046]
关于振镜激光焊接机，由于使用的激光器不一样，重复频率不同，对焊接速度有影响，另外高脉冲能力的飞秒除了速度快，焊接效果也会更好。
[0047]
当光伏盖板为超白钢化玻璃板、钠钙玻璃、硼硅玻璃时，由于激光可以透过玻璃，振镜激光焊接机的激光器发射的激光可以从光伏组件一侧入射进行聚焦，也可以从光伏盖板一侧入射进行聚焦；当光伏盖板为不锈钢片时，由于激光不能透过不锈钢，振镜激光焊接机的激光器发射的激光需从光伏组件一侧入射进行聚焦。
[0048]
对比例
[0049]
现有组件封装工艺
[0050]
a：采用超声波、滚刷或高压水喷淋对光伏盖板进行清洗，后采用热风刀将清洗后的光伏盖板吹干；光伏盖板可选超白钢化玻璃板、钠钙玻璃、硼硅玻璃或不锈钢片；
[0051]
b：在光伏盖板和发电玻璃之间覆盖pvb薄膜，在边缘四周覆盖丁基胶膜，并采用层压设备对合片后的模组进行层压封装；
[0052] 性能指标对比例45mω/m2，双85环境500h效率下降0.8％；耐火评价等级标准无
[0053]
经由对比例，对比现有组件封装工艺发现，现在封装工艺双85环境500h效率下降率、耐火评价等级标准等不能满足密封要求。
[0054]
以上所述仅为本发明较佳实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术构思加以等同替换或改变所得的技术方案，都应涵盖于本发明的保护范围内。