一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法及封裝結構的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法及封裝結構，先形成底層保護層，再在底層保護層上形成第一熱熔膠層，在第一熱熔膠層上設置發電元件層，在發電元件層上順序形成窗口層、第二熱熔膠層和窗口保護層，最后采用逐漸升溫的層壓方式將底層保護層、第一熱熔膠層、發電元件層、窗口層、第二熱熔膠層和窗口保護層層壓到一起，在減薄封裝材料的情況下，也能使柔性太陽能發電裝置保持較高的良品率。
【專利說明】
一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法及封裝結構
技術領域
[0001]本發明涉及光伏發電技術領域，具體涉及一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法及封裝結構。
【背景技術】
[0002]隨著移動互聯網時代的到來，每個人身上攜帶的電子產品也越來越多，電力短缺已成為各類電子產品體驗的一大痛點。目前市場上各類充電寶層出不窮，但是大都存在電池容量有限、攜帶笨重的缺陷，特別是對戶外運動愛好者更不是一個理想的選擇，存在對于柔性太陽能發電裝置的需求。
[0003]在現有的柔性太陽能發電裝置的封裝過程中，通常在較高的溫度下將層壓材料放入層壓室，以使熱熔膠層充分溶解，從而期望達到比較好的層壓效果。但在層壓抽真空的過程中材料受熱會收縮，因收縮率不同容易產生褶皺，尤其對于較薄的材料，由于其本身的支撐強度低，產生的褶皺更加明顯，容易引起產品外觀缺陷，導致產品的良品率降低。為此，只能通過增加封裝材料的厚度來提高良品率，導致柔性太陽能發電裝置的生產成本居高不下，市場接受程度比較低。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題在于現有技術中柔性太陽能發電裝置的封裝材料厚，從而導致生產成本高。
[0005]為此，本發明實施例提供了如下技術方案:
[0006]本發明提供了一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法，包括如下步驟:
[0007]形成底層保護層；
[0008]在所述底層保護層上形成第一熱熔膠層；
[0009]在所述第一熱熔膠層上設置發電元件層，所述發電元件層是由順序設置的各個層層壓形成的，用于將太陽能轉換為電能后輸出；
[0010]在所述發電元件層上順序形成窗口層、第二熱熔膠層和窗口保護層，所述窗口層上開有與所述發電元件層相匹配的窗口；
[0011]將所述底層保護層、所述第一熱熔膠層、所述發電元件層、所述窗口層、所述第二熱熔膠層和所述窗口保護層采用逐漸升溫的層壓方式層壓到一起。
[0012]本發明所述的封裝方法，所述將所述底層保護層、所述第一熱熔膠層、所述發電元件層、所述窗口層、所述第二熱熔膠層和所述窗口保護層采用逐漸升溫的層壓方式層壓到一起的步驟包括:
[0013]對所述底層保護層、所述第一熱熔膠層、所述發電元件層、所述窗口層、所述第二熱熔膠層和所述窗口保護層的各層加壓至第一預設壓力，同時按照預設升溫速率從起始溫度起逐漸升高至第一預設溫度；
[0014]在所述第一預設溫度下保持所述第一預設壓力第一預設時長，以將所述底層保護層、所述第一熱熔膠層、所述發電元件層、所述窗口層、所述第二熱熔膠層和所述窗口保護層一次性層壓到一起。
[0015]本發明所述的封裝方法，在所述加壓至第一預設壓力的過程中，直接加壓至第一預設壓力；
[0016]或者分階段加壓至第一預設壓力，其中每次增加的壓力數值由第一預設壓力和階段數確定。
[0017]本發明所述的封裝方法，所述第一預設壓力的范圍為0.07-0.1lMpa;所述第一預設時長的范圍為5-30分鐘。
[0018]本發明所述的封裝方法，所述預設升溫速率為l-10°C/min;所述起始溫度的范圍為25 °C -120 °C ;所述第一預設溫度的范圍為120 °C -160 °C。
[0019]本發明所述的封裝方法，所述預設升溫速率為:TC/min;所述起始溫度為70°C;所述第一預設溫度為140°C。
[0020]本發明所述的封裝方法，層壓形成發電元件層中按順序設置的各個層的步驟包括:
[0021]形成底部保護層；
[0022]在所述底部保護層上設置第一發電元件熱熔膠層；
[0023]在所述第一發電元件熱熔膠層上設置電池片，且每個所述電池片的受光面朝上；
[0024]在所述電池片上順序形成第二發電元件熱熔膠層和發電元件保護層；
[0025]采用定溫層壓方式將所述底部保護層、所述第一發電元件熱熔膠層、所述電池片、所述第二發電元件熱熔膠層和所述發電元件保護層層壓到一起，以形成獨立封裝的發電元件；
[0026]將所述發電元件串聯或者并聯形成發電元件層，且所述發電元件的排布與所述窗口層上開有的窗口相匹配。
[0027]本發明所述的封裝方法，所述采用定溫層壓方式將所述底部保護層、所述第一發電元件熱熔膠層、所述電池片、所述第二發電元件熱熔膠層和所述發電元件保護層層壓到一起的步驟包括:
[0028]在第二預設溫度下，對所述底部保護層、所述第一發電元件熱熔膠層、所述電池片、所述第二發電元件熱熔膠層和所述發電元件保護層施加第二預設壓力并保持第二預設時長。
[0029]本發明所述的封裝方法，所述第二預設溫度的范圍為110°C-16(TC;所述第二預設壓力的范圍為0.07-0.1 IMpa;所述第二預設時長的范圍為5_30分鐘。
[0030]本發明還提供了一種由上述柔性太陽能發電裝置的封裝方法制成的柔性太陽能發電裝置的封裝結構。
[0031]本發明實施例技術方案，具有如下優點:
[0032]本發明實施例提供的一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法，先形成底層保護層，再在底層保護層上形成第一熱熔膠層，在第一熱熔膠層上設置發電元件層，在發電元件層上順序形成窗口層、第二熱熔膠層和窗口保護層，最后采用逐漸升溫的層壓方式將底層保護層、第一熱熔膠層、發電元件層、窗口層、第二熱熔膠層和窗口保護層層壓到一起，在減薄封裝材料的同時使產品保持較高的良品率。
【附圖說明】
[0033]為了更清楚地說明本發明【具體實施方式】或現有技術中的技術方案，下面將對【具體實施方式】或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0034]圖1為本發明實施例中柔性太陽能發電裝置的封裝方法的一個具體實例的工藝流程圖；
[0035]圖2為采用本發明實施例中的柔性太陽能發電裝置的封裝方法制備的柔性太陽能發電裝置的封裝結構的一個具體實例的結構示意圖；
[0036]圖3為本發明實施例中提及的層壓機的層壓室和上室的位置關系示意圖；
[0037]圖4為本發明實施例中封裝結構中的發電元件的一個具體實例的結構示意圖。
[0038]附圖標記:
[0039]1-底層保護層;2-第一熱熔膠層;3-發電元件層;4-窗口層;5-第二熱熔膠層;6_窗口保護層;31-發電元件;311-底部保護層;312-第一發電元件熱熔膠層;313-電池片；314-第二發電元件熱熔膠層;315-發電元件保護層。
【具體實施方式】
[0040]下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0041]在本發明的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0042]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，還可以是兩個元件內部的連通，可以是無線連接，也可以是有線連接。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0043]此外，下面所描述的本發明不同實施方式中所涉及的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互結合。
[0044]本發明實施例提供了一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法，如圖1所示，其中圖1為本實施例封裝方法的一個具體實例的工藝流程圖，圖2為采用本實施例中的封裝方法制成的柔性太陽能發電裝置的封裝結構的一個具體實例的結構示意圖，可知本實施例中的封裝方法包括如下步驟:
[0045]S1.形成底層保護層I。具體地，底層保護層I的材料可以為尼龍或者腈綸，彈性好，耐磨、不吸水，能夠起到很好的底層保護作用。
[0046]S2.在底層保護層I上形成第一熱熔膠層2。具體地，第一熱熔膠層2的材料可以為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯縮丁醛、聚烯烴共聚物(PO)或者聚氨酯等熱熔膠膜中的任意一種，優選乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA);鋪設的膠膜厚度可以在100μπι-500μπι之間，優選300μπι。上述材料具有很好的透明性、表面光澤性、化學穩定性和抗老化性，無毒無害、
耐臭氧強度尚。
[0047]S3.在第一熱熔膠層2上設置發電元件層3，發電元件層3是由順序設置的各個層層壓形成的，用于將太陽能轉換為電能后輸出。具體地，通過發電元件層3能夠將太陽能源源不斷地轉換為電能后輸出。
[0048]S4.在發電元件層3上順序形成窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6，窗口層4上開有與發電元件層3相匹配的窗口。具體地，窗口層4的材料可以為尼龍或者腈綸;第二熱熔膠層5的材料可以為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯縮丁醛、聚烯烴共聚物(PO)或者聚氨酯等熱熔膠膜中的任意一種，優選乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA);鋪設的膠膜厚度可以在100μπι-500μπι之間，優選300μπι;窗口保護層6的材料可以為氟膜(例如乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜(ETFE)、氯三氟乙烯薄膜(PCTFE)、乙烯-氯三氟乙烯共聚物薄膜(ECTFE)等)或者聚脂薄膜，優選乙稀-四氟乙稀共聚物薄膜(ETFE);厚度在15μηι-200μηι之間，優選25μηι。氟膜或者聚脂薄膜均為無色透明、有光澤的薄膜，機械性能優良，剛性、硬度及韌性高，耐穿刺，耐摩擦，耐高溫和低溫，耐化學藥品、耐油、阻水性高。上述層次結構，能夠使陽光透過窗口保護層6、第二熱熔膠層5和窗口層4上的窗口照射入發電元件層3上，在對發電元件層3中的各層進行保護的同時，也能保障比較好的光電轉換效率。
[0049]S5.將底層保護層1、第一熱熔膠層2、發電元件層3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6采用逐漸升溫的層壓方式層壓到一起。具體地，本實施例中的封裝方法，在較低的起始溫度下，采用逐漸升溫的層壓方式將底層保護層1、第一熱熔膠層2、發電元件層3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6層壓到一起，也達到了比較好的層壓效果，大大減少了各層在層壓抽真空過程中因溫度過高受熱收縮所產生的褶皺，在減薄封裝材料的情況下，也能使柔性太陽能發電裝置保持較高的良品率，克服了現有技術中的技術偏見。
[0050]優選地，本實施例中的封裝方法，步驟S5進一步包括:
[0051]I)對底層保護層1、第一熱熔膠層2、發電元件層3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6的各層加壓至第一預設壓力，同時按照預設升溫速率從起始溫度起逐漸升高至第一預設溫度。優選地，第一預設壓力的范圍為0.07-0.1IMpa，進一步優選地為0.1OMpa;預設升溫速率為l_10°C/min，進一步優選地為3°C/min;起始溫度的范圍為25°C_120°C，進一步優選地為70°C ;第一預設溫度的范圍為120°C-160°C，進一步優選地為140°C。
[0052]2)在第一預設溫度下保持第一預設壓力第一預設時長，以將底層保護層1、第一熱熔膠層2、發電元件層3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6—次性層壓到一起。優選地，第一預設時長的范圍為5-30分鐘，進一步優選地為10分鐘。
[0053]由此可以進一步降低在封裝過程中出現的褶皺，提高產品良品率。
[0054]具體地，如圖3所示，可以選用層壓機來進行各層的層壓處理。層壓機包括層壓室和上室，上室位于層壓室的上部，通過活動擋板與層壓室密閉隔離，后期可以通過對上室充氣調節本實施例中柔性太陽能發電裝置各層所承受的壓力，以符合層壓的工藝要求。首先可以在預設起始溫度下將鋪設好的第一熱熔膠層2、發電元件層3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6放入層壓機的層壓室;之后對層壓室和層壓機的上室進行抽真空處理，按照預設升溫速率從預設起始溫度起逐漸升高層壓室的溫度，抽真空至預定時長(一般為3-10分鐘)后，層壓室近似真空，此時對上室充氣，對底層保護層1、第一熱熔膠層2、發電元件層
3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6加壓至第一預設壓力(例如，對上室充氣，使上室的氣壓達到0.65-0.93個大氣壓，優選地為0.93個大氣壓，再加上活動擋板自身的重力，使層壓室中各層承受壓力范圍在0.7-1個大氣壓的第一預設壓力)，并在層壓室升溫至第一預設溫度后，保持第一預設壓力至第一預設時長，將上述各層層壓到一起。抽真空和升溫的操作可以同步進行，也可以抽真空完成后再升溫。通過對層壓室進行抽真空處理，可以抽出各層間的空氣以及材料自身分解或者吸附的氣體，減少層壓過程中因各層間的空氣或者氣體所產生的氣泡。達到第一預設時長后，可以直接取出層壓后形成的柔性太陽能發電裝置或者在保持第一預設壓力下冷卻至室溫后再取出柔性太陽能發電裝置。
[0055]優選地，本實施例中的封裝方法，在加壓至第一預設壓力的過程中，可以直接加壓至第一預設壓力。以第一預設壓力為I個大氣壓為例，可以對上室直接充氣至約0.93個大氣壓，此時活動擋板受壓，對層壓室中的第一熱熔膠層2、發電元件層3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6提供約I個大氣壓的壓力(各層所承受的壓力由上室中的氣體壓力和活動擋板的重力共同提供)。
[0056]作為另一種可選的實施方式，在加壓至第一預設壓力的過程中，也可以分階段加壓至第一預設壓力，其中每次增加的壓力數值由第一預設壓力和階段數確定。具體地，分幾個階段加壓由封裝結構和封裝材料的性質決定，可以分兩個階段加壓至第一預設壓力，也可以分三個或者四個階段加壓至第一預設壓力，只要確保經幾個階段的加壓后達到第一預設壓力即可。比如可以先對上室充氣至約0.31個大氣壓，維持10-20s，再對上室繼續充氣至約0.62個大氣壓，維持10-20s，直至加壓至約0.93個大氣壓。
[0057]通過以下具體實例，可以更好地理解本發明實施例的柔性太陽能發電裝置的封裝方法的優點。
[0058]具體實例I
[0059]本具體實例中，底層保護層I的材料選用尼龍，第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的材料選用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，發電元件層3中的電池片選用銅銦鎵砸太陽能電池，電池片的襯底選用不銹鋼襯底，窗口層4的材料選用尼龍，窗口保護層6的材料選用乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜(ETFE)。通過層壓機采用現有的封裝方法來對柔性太陽能發電裝置進行封裝，其中，層壓機的層壓溫度選取140°C，各層所承受的層壓壓力選取I個大氣壓(0.1013Mpa)o
[0060](I)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度為25μm時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品只有50個，良品率只有5 %。
[0061 ] (2)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度為50μm時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品上升至412個，良品率為41.2%，但仍遠低于良品率90%的彳丁業標準。
[0062] (3)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度增加至ΙΟΟμπι時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品上升至901個，良品率為90.1 %，此時才勉強達到良品率90%的彳丁業標準。
[0063]具體實例2
[0064]在本具體實例中，各層所選用的具體材料與具體實例I相同，通過層壓機采用上文逐漸升溫的層壓方式來對柔性太陽能發電裝置進行封裝，其中，起始溫度選取70°C，第一預設溫度選取140°C，升溫速率選取3°C/min，第一預設時長選取10分鐘，對各層直接加壓至I個大氣壓，并在升溫至140°C后繼續保持該壓力直至滿足第一預設時長(10分鐘)。
[0065](I)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度為25μm時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品高達981個，良品率為98.1 %，此時已?兩足良品率90%的彳丁業標準。
[0066](2)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度為50μm時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品繼續上升至991個，良品率為99.1%，已超出良品率90 %的彳丁業標準。
[0067](3)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度增加至ΙΟΟμπι時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品上升至998個，良品率尚達99.8% ,遠超良品率90 %的彳丁業標準。
[0068]具體實例3
[0069]在本具體實例中，各層所選用的具體材料與具體實例I和2相同，通過層壓機采用上文所述的逐漸升溫的層壓方式來對柔性太陽能發電裝置進行封裝，其中，與具體實例2相同，起始溫度選取70°C，第一預設溫度選取140°C，升溫速率選取3°C/min，第一預設時長選取10分鐘，與具體實例2不同的是，具體實例3采用分階段加壓的方式，在第一階段對上室充氣至約0.31個大氣壓，維持20s，第二階段對上室繼續充氣至約0.62個大氣壓，維持20s，第三階段繼續充氣至約0.93個大氣壓，從而對層壓室中的各層材料提供I個大氣壓的壓力(為上室氣體壓力和活動擋板自身重力的合力)，并在升溫至140°C后繼續保持該壓力直至滿足第一預設時長(10分鐘)。
[0070](I)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度為25μm時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品高達983個，良品率為98.3%，此時已超出良品率90%的彳丁業標準。
[0071](2)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度為50μm時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品繼續上升至994個，良品率為99.4%，遠超良品率90 %的彳丁業標準。
[0072](3)當第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度增加至ΙΟΟμπι時，以該條件下制取的1000個柔性太陽能發電裝置為統計樣本，合格的產品上升至998個，良品率尚達99.8% ,遠超良品率90 %的彳丁業標準。
[0073]通過對比具體實例I和具體實例2可知，現有技術中的封裝方法，需要第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度在300μπι、窗口保護層6的厚度至少要達到ΙΟΟμπι時，才能達到良品率90%的行業標準。而本實施例中的封裝方法，在第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的厚度為300μπι、窗口保護層6的厚度減薄至25μπι時，仍然能夠滿足良品率90 %的行業標準。在較低的起始溫度下，通過采用逐漸升溫的層壓方式將底層保護層1、第一熱熔膠層2、發電元件層3、窗口層4、第二熱熔膠層5和窗口保護層6層壓到一起，也達到了比較好的層壓效果，大大減少了各層在層壓抽真空過程中因溫度過高受熱收縮所產生的褶皺，在減薄封裝材料(尤其是價格昂貴的窗口保護層材料)的情況下，也能使柔性太陽能發電裝置保持較高的良品率，克服了現有技術中的技術偏見。
[0074]通過對比具體實例2和具體實例3可知，采用分階段加壓至第一預設壓力的方式制備的柔性太陽能發電裝置的良品率要略優于采用直接加壓至第一預設壓力的方式制備的柔性太陽能發電裝置的良品率，但直接加壓至第一預設壓力可以縮短整個工藝流程所需的時長，因此可以根據具體需求選取適合的加壓方式。
[0075]作為進一步優選的實施方式，可以采用如圖4所示的方法來層壓形成發電元件層3中的各個層，該方法包括如下步驟:
[0076]11)形成底部保護層311。具體地，底部保護層311的材料可以為聚酰胺薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、金屬化薄膜或者含金屬箔的復合薄膜等材料中的任意一種，厚度在25μπ?-400μπ?之間，優選地，厚度為200μm。上述材料具有較高的物理機械性能和較好的化學穩定性。
[0077]12)在底部保護層311上設置第一發電元件熱熔膠層312。
[0078]13)在第一發電元件熱熔膠層312上設置電池片313，且每個所述電池片313的受光面朝上。優選地，電池片313的材料包括銅銦鎵砸太陽能電池、非晶硅單結太陽能電池、非晶硅多結太陽能電池、砷化鎵太陽能電池或者有機太陽能電池等太陽能電池中的任意一種；電池片313的襯底材料包括不銹鋼或者聚酰亞胺薄膜。上述材質的太陽能電池光電轉換效率高，可塑性強。
[0079]14)在電池片313上順序形成第二發電元件熱熔膠層314和發電元件保護層315。具體地，第一發電元件熱熔膠層312和第二發電元件熱熔膠層314的材料可以為乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯縮丁醛、聚烯烴共聚物(PO)或者聚氨酯等熱熔膠層中的任意一種，優選聚烯烴共聚物(PO);膠膜厚度在100μπι-500μπι之間，優選200μπι;發電元件保護層315的材料可以為聚酰胺薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚甲基丙稀酸甲酯薄膜、復合薄膜等高透光薄膜材料中的任意一種，厚度在25μηι-40Ομπι之間，優選ΙΟΟμπι。具有強度高、隔水蒸汽性能佳，透明性好等特點。
[0080]15)采用定溫層壓方式將底部保護層311、第一發電元件熱熔膠層312、電池片313、第二發電元件熱熔膠層314和發電元件保護層315層壓到一起，形成獨立封裝的發電元件31。具體地，通過對發電元件31進行獨立封裝，能夠在柔性太陽能發電裝置使用過程中更好的保護電池片313，具有更好的彎折性，使用壽命長。
[0081]16)將發電元件31串聯或者并聯形成發電元件層3，且發電元件31的排布與窗口層4上開有的窗口相匹配。
[0082]通過采用上述步驟11)至16)，利用層壓獨立封裝發電元件，在此情況下，封裝后的柔性太陽能發電裝置在彎折度為30%時，其內封裝的電池片未發現發生變形或者斷裂的情況，在彎折度升至35%時，其內封裝的電池片的斷裂、變形率也僅為6.93%，仍能維持正常的使用。而現有技術中，發電元件31通常不是獨立封裝的，只是將多個電池片按照設計需求串聯或者并聯構成發電元件層，在此情況下，封裝后的柔性太陽能發電裝置在彎折度為30%時，其內封裝的電池片的斷裂、變形率已經升至72.6%，無法再正常使用了。
[0083]由此可知，通過上述步驟11)至16)，提升了封裝后的柔性太陽能發電裝置的抗彎折特性，延長了其使用壽命。
[0084]優選地，本實施例中的封裝方法，步驟15)進一步包括:
[0085]在第二預設溫度下，對底部保護層311、第一發電元件熱熔膠層312、電池片313、第二發電元件熱熔膠層314和發電元件保護層315施加第二預設壓力并保持第二預設時長。優選地，第二預設溫度可以為110°C_160°C，進一步優選地為160°C ；第二預設壓力的范圍為
0.07-0.1IMpa，進一步優選地為0.1013Mpa(l個大氣壓)；第二預設時長的范圍為5分鐘-30分鐘，進一步優選地為1分鐘。
[0086]由此可以更好的對發電元件31進行獨立封裝，進一步增強封裝后的柔性太陽能發電裝置的抗彎折性。
[0087]具體地，可以選用層壓機對發電元件31的各層進行層壓處理。可以在第二預設溫度(160°C)下，將鋪設好的底部保護層311、第一發電元件熱熔膠層312、電池片313、第二發電元件熱熔膠層314和發電元件保護層315放入層壓機的層壓室;之后對層壓室和層壓機的上室進行抽真空處理，抽真空至預定時長(一般為3-10分鐘)后，對底部保護層311、第一發電元件熱熔膠層312、電池片313、第二發電元件熱熔膠層314和發電元件保護層315施加第二預設壓力并保持至第二預設時長(例如，對上室充氣，使上室的氣壓達到0.65-0.93個大氣壓，優選地為0.93個大氣壓，再加上活動擋板自身的重力，使層壓室中各層承受壓力范圍在0.7-1個大氣壓的第二預設壓力)，形成獨立封裝的發電元件31。達到第二預設時長后，可以直接取出層壓后形成的獨立封裝的發電元件31或者在保持第二預設壓力下冷卻至室溫再取出柔性太陽能發電裝置。
[0088]本發明實施例還提供了上文所述的柔性太陽能發電裝置的封裝方法制成的柔性太陽能發電裝置的封裝結構。
[0089]本實施例中的柔性太陽能發電裝置的封裝結構，產品薄，良品率高，抗彎折特性好。
[0090]優選地，本實施例中的封裝結構，底層保護層I和窗口層4的材料為尼龍或者腈綸，尼龍、腈綸的彈性好，耐磨、不吸水，能夠起到很好的底層保護作用；第一熱熔膠層2和第二熱熔膠層5的材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯縮丁醛、聚烯烴共聚物(PO)或者聚氨酯等熱熔膠層中的任意一種，優選乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，上述熱熔膠層具有很好的透明性、表面光澤性、化學穩定性和抗老化性，無毒無害、耐臭氧強度高；膠膜厚度在100μηι-500μηι之間，優選300μηι;窗口保護層6的材料為氟膜(例如乙稀-四氟乙稀共聚物薄膜(ETFE)、氯三氟乙烯薄膜(PCTFE)、乙烯-氯三氟乙烯共聚物薄膜(ECTFE)等)或者聚脂薄膜，優選乙烯-四氟乙烯共聚物薄膜(ETFE)，氟膜或者聚酯薄膜均為無色透明、有光澤的薄膜，機械性能優良，剛性、硬度及韌性高，耐穿刺，耐摩擦，耐高溫和低溫，耐化學藥品、耐油、阻水性高；厚度在15μηι-200μηι之間，優選25μηι。上述層次結構，能夠使陽光透過窗口保護層6、第二熱熔膠層5和窗口層4上的窗口照射入發電元件31上，在對發電元件層3中的發電元件31和布線進行保護的同時，也能保障比較好的光電轉換效率。
[0091]優選地，本實施例中的封裝結構，底部保護層311的材料包括聚酰胺薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、金屬化薄膜或者含金屬箔的復合薄膜等中的任意一種，上述薄膜或者復合薄膜具有較高的物理機械性能和較好的化學穩定性，厚度在25μπι-400μπι之間，優選200μπι;第一發電元件熱熔膠層312和第二發電元件熱熔膠層314的材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯縮丁醛、聚烯烴共聚物(PO)或者聚氨酯等材料中的任意一種，優選聚烯烴共聚物(PO);膠膜厚度在100μπι-500μπι之間，優選200μπι;發電元件保護層315的材料包括聚酰胺薄膜、聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚甲基丙烯酸甲酯薄膜、復合薄膜等高透光薄膜材料中的任意一種，上述高透光薄膜材料具有強度高、隔水蒸汽性能佳，透明性好等特點，厚度在25μπι-400μηι之間，優選ΙΟΟμπι。
[0092]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發明創造的保護范圍之中。
【主權項】
1.一種柔性太陽能發電裝置的封裝方法，其特征在于，包括如下步驟: 形成底層保護層(I); 在所述底層保護層(I)上形成第一熱熔膠層(2); 在所述第一熱熔膠層(2)上設置發電元件層(3)，所述發電元件層(3)是由順序設置的各個層層壓形成的，用于將太陽能轉換為電能后輸出； 在所述發電元件層(3)上順序形成窗口層(4)、第二熱熔膠層(5)和窗口保護層(6)，所述窗口層(4)上開有與所述發電元件層(3)相匹配的窗口； 將所述底層保護層(I)、所述第一熱熔膠層(2)、所述發電元件層(3)、所述窗口層(4)、所述第二熱熔膠層(5)和所述窗口保護層(6)采用逐漸升溫的層壓方式層壓到一起。2.根據權利要求1所述的封裝方法，其特征在于，所述將所述底層保護層(I)、所述第一熱熔膠層(2)、所述發電元件層(3)、所述窗口層(4)、所述第二熱熔膠層(5)和所述窗口保護層(6)采用逐漸升溫的層壓方式層壓到一起的步驟包括: 對所述底層保護層(I)、所述第一熱熔膠層(2)、所述發電元件層(3)、所述窗口層(4)、所述第二熱熔膠層(5)和所述窗口保護層(6)的各層加壓至第一預設壓力，同時按照預設升溫速率從起始溫度起逐漸升高至第一預設溫度； 在所述第一預設溫度下保持所述第一預設壓力第一預設時長，以將所述底層保護層(I)、所述第一熱熔膠層(2)、所述發電元件層(3)、所述窗口層(4)、所述第二熱熔膠層(5)和所述窗口保護層(6) —次性層壓到一起。3.根據權利要求2所述的封裝方法，其特征在于，在所述加壓至第一預設壓力的過程中，直接加壓至第一預設壓力； 或者分階段加壓至第一預設壓力，其中每次增加的壓力數值由第一預設壓力和階段數確定。4.根據權利要求2或3所述的封裝方法，其特征在于，所述第一預設壓力的范圍為0.07-0.1 IMpa;所述第一預設時長的范圍為5-30分鐘。5.根據權利要求2或3所述的封裝方法，其特征在于，所述預設升溫速率為1-10°C/min;所述起始溫度的范圍為25 °C -120 °C ;所述第一預設溫度的范圍為120 °C -160 °C。6.根據權利要求5所述的封裝方法，其特征在于，所述預設升溫速率為3°C/min;所述起始溫度為70°C ;所述第一預設溫度為140°C。7.根據權利要求1所述的封裝方法，其特征在于，層壓形成發電元件層(3)中按順序設置的各個層的步驟包括: 形成底部保護層(311); 在所述底部保護層(311)上設置第一發電元件熱熔膠層(312); 在所述第一發電元件熱熔膠層(312)上設置電池片(313)，且每個所述電池片(313)的受光面朝上； 在所述電池片(313)上順序形成第二發電元件熱熔膠層(314)和發電元件保護層(315); 采用定溫層壓方式將所述底部保護層(311)、所述第一發電元件熱熔膠層(312)、所述電池片(313)、所述第二發電元件熱熔膠層(314)和所述發電元件保護層(315)層壓到一起，以形成獨立封裝的發電元件(31); 將所述發電元件(31)串聯或者并聯形成發電元件層(3)，且所述發電元件(31)的排布與所述窗口層(4)上開有的窗口相匹配。8.根據權利要求7所述的封裝方法，其特征在于，所述采用定溫層壓方式將所述底部保護層(311)、所述第一發電元件熱熔膠層(312)、所述電池片(313)、所述第二發電元件熱熔膠層(314)和所述發電元件保護層(315)層壓到一起的步驟包括: 在第二預設溫度下，對所述底部保護層(311)、所述第一發電元件熱熔膠層(312)、所述電池片(313)、所述第二發電元件熱熔膠層(314)和所述發電元件保護層(315)施加第二預設壓力并保持第二預設時長。9.根據權利要求8所述的封裝方法，其特征在于，所述第二預設溫度的范圍為IlOtC-160°C ;所述第二預設壓力的范圍為0.07-0.1 IMpa;所述第二預設時長的范圍為5_30分鐘。10.—種由權利要求1-9任一項所述的柔性太陽能發電裝置的封裝方法制成的柔性太陽能發電裝置的封裝結構。
【文檔編號】H01L31/048GK105932083SQ201610394060
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月6日
【發明人】殷亮, 王繼存, 楊沛然, 卜明利, 張小文, 佟強
【申請人】漢能聯創移動能源投資有限公司