一种太阳能电池组件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种太阳能电池组件是由按自上而下依次叠放的表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜Ａ、绝缘基板所组成；而绝缘基板由按自上而下依次叠放的绝缘膜、碳纤维板、轻质胶膜Ｂ、蜂窝芯、轻质胶膜Ｃ、碳纤维板所组成，其中，蜂窝芯内根据具体使用要求还需适当添加预埋件。其制备方法的技术方案有步骤如下：（１）用烘箱配以真空泵对碳纤维预浸料进行预压实处理，（２）与此同时，进行太阳能电池片焊接工序；（３）裁剪工序；（４）层压工艺处理；（５）后处理工序，依次为：去除毛边、镶嵌边条、安装接线盒、高压测试、表面清洗、光电输出特性测试、组件定级、外观检验。其优点是：具有轻质、高效并且低温特性良好，非常适合在平流层应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供，属于太阳能光伏
二
技术介绍
以前的太阳能电池组件主要应用于宇宙空间或地面，针对平流层飞行器工作 环境所设计的电池组件还没有出现。随着空天
的进一步拓展，针对航 空、航天结合部使用的平流层飞行器已成为各国研究的重点，在这类飞行器中 尤以平流层浮空器最受关注。配以太阳能电池阵和可循环储能系统后的平流层 浮空器具有飞行高度高、使用时间长、可区域驻留、对环境污染小等优点，可 用于通信中继、预警、侦查监视、高空技术验证等领域。由于平流层空间具有温度低(-56X:左右)、气压小(几千帕)、风场平稳(长期是定向、常流风，风速《20m/s)、臭氧浓度大(300吗/1113左右)、中子辐射强(4cm、左右)等特点， 尤其是后两种情况使得常规地面组件或空间电池组件无法直接应用。为此，通 过对地面组件和空间组件的对比分析，选取各自的优势，并结合平流层环境的 自身特点，开发了可应用于平流层环境的轻质高效太阳能电池组件。三
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有轻质高效特点的太阳能电池组件及其制备 方法，该太阳能电池组件可以在保持电池组件输出特性高效的情况下，尽量降 低自重，有利于在平流层飞行器上的应用，以解决现有技术中空间电池和地面 组件无法直接应用于平流层飞行器的问题。本专利技术所提供的新型高效太阳能电池组件，改变了传统单晶硅组件的玻璃 式表面封装结构，利用与空间电池基板结构类似的单层碳纤维蜂窝夹层板作为 轻质高效太阳能电池组件的背板，达到足够刚度支持的目的；利用透光率很高 (90%以上)的膜系材料作为表面封装材料，达到表面材料轻质化的目的；利用高效硅太阳能电池片作为能量输出元，达到整个组件高效输出的目的。本专利技术一种太阳能电池组件，是由按自上而下依次叠放的表面封装膜、透 明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜A、绝缘基板所组成；而绝缘基板又是由按 自上而下依次叠放的绝缘膜、碳纤维板、轻质胶膜B、蜂窝芯、轻质胶膜C、 碳纤维板所组成，其中，蜂窝芯内根据具体使用要求(如太阳能电池组件需与 其它结构相连)还需适当添加预埋件。该表面封装膜位于本专利技术电池组件的外表面，在满足足够透光率的情况下 起保护太阳能电池片的作用；该透明胶膜填充于表面封装膜与太阳能电池片上 表面的间隙之中；轻质胶膜A填充于太阳能电池片下表面与绝缘基板的间隙之 中；该绝缘基板位于本专利技术电池组件的底层，为整个组件提供足够的刚度支持。 对于绝缘基板中的各层结构绝缘膜起电气绝缘的作用；碳纤维板由碳纤维预 浸料经预压实处理后获得，起支撑面板的作用；轻质胶膜B和轻质胶膜C用于 连接碳纤维板与蜂窝芯；蜂窝芯内的预埋件起结构间连接的作用。其中，该碳纤维预浸料可采用正交双向编织布或碳纤维单向布的叠层预浸 而成；其中，该蜂窝芯可采用铝蜂窝或NOMEX纸蜂窝；其中，该透明胶膜和轻质胶膜A、 B、 C可采用改性的EVA胶膜或环氧树 脂胶膜，透明胶膜的透光率需达到90%以上；其中，该表面封装膜可釆用改性的PET膜或透明TPT膜；其中，该太阳能电池片可釆用高效单晶硅电池或高效多晶硅电池；其中，该绝缘膜可采用聚酰亚胺薄膜或PET薄膜；其中，该预埋件可采用聚甲醛或航空铝合金；各层材料的实际使用厚度和 尺寸视具体设计要求而定。本专利技术中一种太阳能电池组件的制备方法，其技术方案是通过利用所选胶 膜工艺处理方法的相似性，适当简化工艺流程，缩短组件制备时间，具体步骤 如下1.用烘箱配以真空泵对碳纤维预浸料进行预压实处理，即将碳纤维预浸料放入 真空袋中，并在真空袋上安装出气接头与真空泵相连，抽真空后将真空袋放入烘箱中加温，烘箱的加热温度控制在120 150°C，升温时间控制在30 60分钟，压力控制在0.998 1.5个标准大气压，加热时间不少于l小时；此夕卜，为确保碳纤维预浸料在此过程中保持平整性，需在预浸料顶部加放钢化 玻璃等平板类物体。2. 与此同时，进行太阳能电池片焊接工序用恒温电烙铁沿电池片的主栅线方 向为封装所用的太阳能电池片焊接电极焊带，在主栅线方向上，焊带的起始、终止接触点距离电池片边缘的长度保持在2.5 3mm左右，恒温电烙铁的温 度保持在350 40(TC左右；随后，将多片太阳能电池片按指定的设计方式在 串接模板上进行串焊。其中，在进行太阳能电池片焊接时，为确保该太阳能电池组件输出的高效性， 焊接过程应在洁净室(洁净程度越高越好)内完成。3. 裁剪工序用专用裁剪机按组件规格(四周留有5mm的加工余量)裁剪所 需的蜂窝芯，擦净事先加工好的预埋件，裁剪并擦拭所需的膜系材料(包括 表面封装膜、透明胶膜、轻质胶膜A、轻质胶膜B以及轻质胶膜C)，保证 膜上无杂质。4. 层压工艺处理将表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜A、聚酰亚胺薄膜 、碳纤维板、轻质胶膜B、蜂窝芯(可包括预埋件)、轻质胶膜C、 碳纤维板按自上而下的顺序依次进行叠层，将层叠好的半成品放入层压机中 加热、层压，加热温度控制在120 150°C，升温时间控制在30 60分钟， 压力控制在0.998 1.5个标准大气压，加热时间不少于2小时。该步骤4的 优点是，在尺寸精度要求不高且预埋件较少的情况下，可不用先单独制作出 绝缘基板，从而减少了加工工序，节省了时间和成本。但如果对于尺寸精度 要求高且有较多预埋件的电池组件，可按传统的空间太阳能电池的制作工 艺，先制作出绝缘基板，再进行叠层层压。 其中，在进行叠层时，务必保证各层材料平整，太阳能电池片和各预埋件 的相对位置准确，同样，为保证太阳能电池组件输出的高效性，该过程也应在 洁净室内完成；此外，层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度和层压时间 需根据透明胶膜和轻质胶膜的性质综合确定(固化温度、固化时间均以高者为 基准)。5. 将层压后的半成品进行如下后处理工序，依次为去除毛边、镶嵌边条、安装接线盒、高压测试、表面清洗、光电输出特性测试、组件定级、外观检验。 以上各工序的具体方法和步骤在实施例中给出。其中，高压测试中的环境温度需根据电池组件的应用环境——平流层，设置为-56C，光电输出特性测试中的标准太阳光谱为AM0。本专利技术一种轻质高效电池组件及其制备方法，其优点是具有轻质、高效 并且低温特性良好，非常适合平流层浮空器长期区域驻留的需要。此外，本发 明还将单层碳纤维蜂窝夹层背板的制备和电池组件的封装这两个传统工艺中必 须分步实施的工序，进行了合理的重叠，不但縮短了电池组件的制备时间，还 简化了组件的生产流程。四附图说明图l为本专利技术应用到某具体太阳能组件实施例中的结构示意图； 图2为组件中相应绝缘基板的结构示意图； 图3为该太阳能组件制备方法的工艺流程图。 图中标号说明如下l.表面封装膜，2.透明胶膜，3.太阳能电池，4.轻质胶膜A,5.绝缘基板， 6.绝缘膜， 7.碳纤维板， 8.轻质胶膜B，9.蜂窝芯，10.预埋件；ll.轻质胶膜C， 12.碳纤维板五具体实施例方式下面结合图1、 2、 3，对本专利技术中的太阳能电池组件及其制备方法作进一步的说明本专利技术一种太阳能电池组件，如图1， 2所示，它是由按自上而下依次叠放 的表面封装膜1、透明胶膜2、太阳能电池片3、轻质胶膜A4、绝缘基板5所 组成；而绝缘基板又是由按自上而下依次叠放的绝缘膜6 (本实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能电池组件，其特征在于：它是由按自上而下依次叠放的表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜Ａ、绝缘基板所组成；而绝缘基板又是由按自上而下依次叠放的绝缘膜、碳纤维板、轻质胶膜Ｂ、蜂窝芯、轻质胶膜Ｃ、碳纤维板所组成，其中，该蜂窝芯内根据具体使用要求还需添加预埋件；该表面封装膜位于该电池组件的外表面，在满足足够透光率的情况下起保护太阳能电池片的作用；该透明胶膜填充于表面封装膜与太阳能电池片上表面的间隙之中；该轻质胶膜Ａ填充于太阳能电池片下表面与绝缘基板的间隙之中；该绝缘基板位于本专利技术电池组件的底层，为整个组件提供足够的刚度支持；对于绝缘基板中的各层结构：该绝缘膜起电气绝缘的作用；该碳纤维板由碳纤维预浸料经预压实处理后获得，起支撑面板的作用；轻质胶膜Ｂ和轻质胶膜Ｃ用于连接碳纤维板与蜂窝芯；该蜂窝芯内的预埋件起结构间连接的作用。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能电池组件，其特征在于它是由按自上而下依次叠放的表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜A、绝缘基板所组成；而绝缘基板又是由按自上而下依次叠放的绝缘膜、碳纤维板、轻质胶膜B、蜂窝芯、轻质胶膜C、碳纤维板所组成，其中，该蜂窝芯内根据具体使用要求还需添加预埋件；该表面封装膜位于该电池组件的外表面，在满足足够透光率的情况下起保护太阳能电池片的作用；该透明胶膜填充于表面封装膜与太阳能电池片上表面的间隙之中；该轻质胶膜A填充于太阳能电池片下表面与绝缘基板的间隙之中；该绝缘基板位于本发明电池组件的底层，为整个组件提供足够的刚度支持；对于绝缘基板中的各层结构该绝缘膜起电气绝缘的作用；该碳纤维板由碳纤维预浸料经预压实处理后获得，起支撑面板的作用；轻质胶膜B和轻质胶膜C用于连接碳纤维板与蜂窝芯；该蜂窝芯内的预埋件起结构间连接的作用。2. —种太阳能电池组件的制备方法，其特征在于其具体步骤如下(1) 用烘箱配以真空泵对碳纤维预浸料进行预压实处理，即将碳纤维预浸料放入 真空袋中，并在真空袋上安装出气接头与真空泵相连，抽真空后将真空袋放入烘箱中加温，烘箱的加热温度控制在120 15(TC，升温时间控制在30 60分 钟，压力控制在0.998 1.5个标准大气压，加热时间不少于1小时；此外，为 确保碳纤维预浸料在此过程中保持平整性，需在预浸料顶部加放钢化玻璃等平 板类物体；(2) 与此同时，进行太阳能电池片焊接工序用恒温电烙铁沿电池片的主栅线方 向为封装所用的太阳能电池片焊接电极焊带，在主栅线方向上，焊带的起始、 终止接触点距离电池片边缘的长度保持在2.5 3mm左右，恒温电烙铁的温度 保持在350 40(TC左右；随后，将多片太阳能电池片按指定的设计方式在串接 模板上进行串焊；其中，在进行太阳能电池片焊接时，为确保该太阳能电池组 件输出的高效性，焊接过程应在洁净室(洁净程度越高越好)内完成；(3) 裁剪工序用专用裁剪机按组件规格(四周留有5mm的加工余量)裁剪所需的蜂窝芯，檫净事先加工好的预埋件，裁剪并擦拭所需的膜系材料(包括表面封装膜、透明胶膜、轻质胶膜A、轻质胶膜B以及轻质胶膜C)，保证膜上无 杂质；(4) 层压工艺处理将表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜A、聚 酰亚胺薄膜、碳纤维板、轻质胶膜B、蜂窝芯(包括预埋件)、轻质胶膜C、碳纤维板按自上而下的顺序...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝明，孙康文，吕明云，武哲，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]