本发明专利技术公开了一种用于制造太阳能装置的自动化系统，自动化系统包括用于提供系统自动控制的计算机；基板吊架和连接到计算机可操作的真空腔室，真空腔室包括至少一个用于均匀加热基板的加热元件；涂覆头组件，其中包括：蒸发室，用于升华光伏材料以形成光伏材料蒸汽；与蒸发室流体耦通的膨胀室，用于接收光伏材料蒸汽，沉积腔室，用于在基板上均匀地沉积光伏材料蒸汽，计算机被配置为控制加热元件，蒸发室和基板吊架的速度，以便确定基板相对于膨胀室的位置，使得光伏材料蒸汽均匀地沉积在玻璃基板的预定部分上。
A method and system for fabricating photovoltaic modules on variable-size substrates
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种用于在可变尺寸基板上制作光伏组件的方法和系统
本专利技术涉及用于在可变尺寸的基板上制造光伏组件的方法和系统。更具体地，本专利技术涉及用于建筑一体化光伏(BIPV)应用的可变尺寸基板上制造光伏组件的方法和系统，例如，PV集成的窗口或光伏一体化玻璃。
技术介绍
随着太阳能的发展，建筑一体化光伏(BIPV)已成为增长最快的行业之一。BIPV光伏包括光伏材料，用于代替传统建筑外墙结构部分的常规材料，例如屋顶，天窗或外墙。将BIPV光伏纳入基础设施为建筑物提供了额外的能源，有利地补充并最终提供其所有能量需求。这对于无法使用可用电网的远程建筑尤其重要，例如海上基础设施。在这方面，重要的是使BIPV光伏组件可以定制尺寸，以适应每个基础设施的设计和需求。BIPV光伏技术的最新进展使得光伏(PV)能够结合到透明基板诸如玻璃上，为将PV光伏引入普遍存在的建筑构件诸如窗户铺平了道路。与目前可用的太阳能电池板相比，这些窗户(也称为太阳能窗户)具有安装空间和成本最小化的优点。然而，太阳能窗户通常受到标准尺寸的限制,例如，当前的行业标准是65“×40”(即约1.65米×1.02米),当前制造标准的这种限制意味着为了个人需要这些PV光伏玻璃面板必须首先在标准尺寸上制造后，再重新调整至定制的设计和尺寸。结果，在这种BIPV光伏的生产过程中经常发生不必要的时间，能量和材料的浪费。为了克服这个限制，本专利技术的实施例公开了一种用于在可变尺寸和形状基板上生产PV光伏组件的方法和系统，其旨在满足大规模的低或净零能量BIPV光伏建筑结构的需求。此外，本专利技术实施例的BIPV光伏具有增加产量和降低制造成本的制造优点，这对于推动BIPV光伏成为广泛的商品是至关重要的。此外，结合附图和本公开的
技术介绍
，从随后的详细描述和所附权利要求中，其他期望的特征和特性将变得显而易见。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，描述了一种用于制造太阳能装置的自动化系统，该自动化系统包括自动化控制系统的计算机，用于制造太阳能装置；直接连接到计算机操作的基板吊架，基板吊架被配置成能夹住在太阳能制造真空腔室内的基板玻璃；操作上连接到计算机的真空腔室，真空腔室包括至少一个可操作且连接到计算机的加热元件，用于将真空腔室中的基板的至少一侧均匀加热到预定温度；涂覆头组件和沉积腔室，用于将光伏材料蒸汽均匀地沉积在均匀加热的基板的至少一侧上。涂覆头组件包括连接到计算机的蒸发室，用于升华光伏材料以形成光伏材料蒸汽；膨胀室与蒸发室流动耦合，用于接收光伏材料蒸汽。计算机被配置为控制至少一个加热元件和确定加热速率以用于将基板的至少一侧均匀加热到预定基板温度；也被配置为控制蒸发室和确定光伏材料的升华速率，以确定要形成的光伏材料蒸气的量；并且配置成控制基板吊架的速度，以便确定基板相对于膨胀室的位置。并回应光伏材料的升华速率，这样使得光伏材料蒸汽均匀地沉积在基板的至少一侧的预定部分上。优选地，自动控制系统还包括至少一个泵，所述至少一个泵可操作地连接到真空腔室，并由计算机控制，以将真空腔室的压强设定到预定压强。优选地，所述计算机还被配置为控制至少一个位在泵和真空腔室之间的至少一个节流阀，在电脑的控制下，所述至少一个节流阀被配置成一起控制所述真空腔室中的预定压强。优选地，膨胀室包括至少一个狭缝，至少一个狭缝被配置成将膨胀室联接到蒸发室，使得膨胀室可以从蒸发室接收光伏材料蒸汽。优选地，计算机还被配置成由确定蒸发室的预定室温和蒸发室中的光伏材料的流速来回应光伏材料的升华速率。优选地，蒸发室的预定室温度范围为1000℃至1300℃。优选地，预定压强的范围为3至5托。优选地，基板吊架包括基板夹子，基板吊架夹子被配置为将基板保持在原来位置。优选地，该膨胀室包括至少一个开口，该开口面向朝向基板的至少一侧方向，该至少一个开口被配置为将光伏材料蒸汽均匀地沉积在已均匀加热的玻璃基板至少一侧上。优选地，沉积腔室还包括至少一个闸门，闸门由计算机控制，并被配置成在基板的至少一侧上沉积光伏材料蒸汽期间，隔离沉积腔室。优选地，预定基板温度的范围为550℃至610℃。优选地，基板包括玻璃。优选地，光伏材料包括碲化镉或硫化镉中的一种或多种。优选地，至少一个加热元件被配置为通过红外辐射加热基板。优选地，基板的面积最大为1.2米×2.6米。附图说明在整个单独的视图中，其中相同的附图标记指代表相同或功能相似的元件，并且与下面的详细描述一起包含在说明书中并形成说明书的一部分，用于通过示例的方式说明各种实施例。並解释了根据本实施例的各种原理和优点。图1描绘了根据本实施例的用于在玻璃基板上制造光伏组件的系统框图。图2描绘了真空腔室的框图，该真空腔室是根据本实施例如图1所示在玻璃基板上制造光伏组件系统的一部分。图3描绘了沉积腔室的框图，该沉积腔室是图2中所示的真空腔室的一部分，包括涂覆头组件，根据本实施例该涂覆头组件包括蒸发室和膨胀室。图4描绘了模组装配线的框图，该装配线是根据本实施例如图1所示用于在玻璃基板上制造光伏组件系统的一部分。图5描绘了根据本实施例的用于在玻璃基板上制造光伏组件的方法的流程图。图6描绘了根据本实施方案的图2的真空腔室中的涂覆过程的流程图。图7描绘了根据本实施方案的图6的涂覆方法的流程图。图8描绘了根据本实施方案的图6的涂覆方法的另一流程图。图9描绘了根据本实施例显示不同基材尺寸(例如60cm×120cm和80cm×160cm)的相对材料，加工和总成本(材料和加工)的图表，以每片模组成本和每瓦特成本表示。技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例描绘。例如，为帮助及改进对本实施例的理解，框图中的一些元件的尺寸或流程图或流程图中的步骤可能相对于其他元件被夸大。具体实施方式在本申请中，除非另有说明，否则术语“包括”，“包含”及其语法变体旨在表示“开放”或“包含”语言，使得它们包括所列举的元素但也允许包含附加的，非明确引用的元素。以下详细描述本质上仅是示例性的，并不意图限制本专利技术或本专利技术的应用和用途。此外，无意受到在本专利技术的前述
技术介绍
或以下详细描述中呈现的任何理论的约束。优选实施例的目的是公开一种用于在可变尺寸的基板上制造光伏组件的方法和系统。根据本实施例的方法有效地实现了用于建筑一体化光伏(BIPV)应用的在可变尺寸基板上制造光伏组件的方法和系统。优选地，用于建筑一体化光伏组件的基板上制造光伏组件的方法和系统允许处理大面积的可变尺寸的基板，例如，异形的单个大块或多个较小的基板。通过这种方式，可以制造具有合适形状和尺寸的定制BIPV光伏，用于每个定制设计和需求的基础设施。优选地，用于在基板上制造建筑一体化光伏组件的方法和系统同时也集成在完整的建筑制造组装线中，这样该生产线能够从原始玻璃输入一直到完成生产任何所需配置和尺寸的完整商业太阳能窗，形成一体化产品。在本实施例中，用于在基板上制造建筑一体化光伏组件的系统能够以高生产率和单个步骤将薄膜涂覆施加到任何形状或尺寸的基板的总面积上。优选地，制造组装线是定制设计的，用于生产完整的玻璃制品而无需额外的工艺步骤。优选地，该系统以及制造组装线可以提供不同厚度的可变尺寸和形状及高速和高产量的PV光伏板，供组装到用于BIPV应用的太阳能窗户中。此外，根据本实施例的方本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于制造太阳能装置的自动化系统，其特征在于：该自动化系统包括：用于提供制造太阳能装置的自动控制系统的计算机；与计算机连接的可操作的基板吊架，基板吊架被配置为能将制造太阳能装置的基板紧捉住；与计算机连接的可操作的真空腔室，真空腔室包括：与计算机连接的可操作的至少一个加热元件，用于将真空腔室中基板的至少一侧均匀加热到预定的基板温度；一个涂覆头组件，涂覆头组件包括：一个与计算机连接的可操作的蒸发室，蒸发室用于升华光伏材料以形成光伏材料蒸气，一个与蒸发室流体耦合的膨胀室，膨胀室用于接收光伏材料蒸汽；一个沉积腔室，沉积腔室用于在基板均匀加热的至少一侧上均匀地沉积光伏材料蒸汽；其中，计算机被配置为能控制至少一个加热元件以确定加热速率从而用于将基板的至少一侧均匀加热到预定基板温度；计算机被配置为能控制蒸发室，以确定光伏材料的升华速率以确定待形成的光伏材料蒸汽的量；并且计算机还被配置为能控制基板载体的速度，以便确定基板相对于膨胀室的位置；从而实现控制光伏材料升华速率使得光伏材料蒸汽均匀地沉积在基板的至少一侧的预定部分上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.19 SG 10201607821W1.一种用于制造太阳能装置的自动化系统，其特征在于：该自动化系统包括：用于提供制造太阳能装置的自动控制系统的计算机；与计算机连接的可操作的基板吊架，基板吊架被配置为能将制造太阳能装置的基板紧捉住；与计算机连接的可操作的真空腔室，真空腔室包括：与计算机连接的可操作的至少一个加热元件，用于将真空腔室中基板的至少一侧均匀加热到预定的基板温度；一个涂覆头组件，涂覆头组件包括：一个与计算机连接的可操作的蒸发室，蒸发室用于升华光伏材料以形成光伏材料蒸气，一个与蒸发室流体耦合的膨胀室，膨胀室用于接收光伏材料蒸汽；一个沉积腔室，沉积腔室用于在基板均匀加热的至少一侧上均匀地沉积光伏材料蒸汽；其中，计算机被配置为能控制至少一个加热元件以确定加热速率从而用于将基板的至少一侧均匀加热到预定基板温度；计算机被配置为能控制蒸发室，以确定光伏材料的升华速率以确定待形成的光伏材料蒸汽的量；并且计算机还被配置为能控制基板载体的速度，以便确定基板相对于膨胀室的位置；从而实现控制光伏材料升华速率使得光伏材料蒸汽均匀地沉积在基板的至少一侧的预定部分上。2.根据权利要求1所述的自动化系统，其特征在于：还包括：至少一个泵，至少一个所述泵可操作地连接到真空腔室，并由计算机控制，将真空腔室的压强设定到预定压强。3.根据权利要求2所述的自动化系统，其特征在于：还包括：所述计算机还被配置能控制至少一个节流阀在至少一个泵和所述真空腔室之间的位置，至少一个所述节流阀配置成协同控制真空腔室的预定压强，其中至少一个泵在计算机的控制下的。4.根据权利要求1至3中任意一项所述的自动化系统，其特征在于：其中，所述膨胀室包括至少一个狭缝，至少一个所述狭缝构造成将所述膨胀室流体耦联接到所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：加里·费伊科斯，
申请(专利权)人：美德安全玻璃制造新私人有限公司，
类型：发明
国别省市：新加坡,SG
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