一种晶硅太阳能电池及其封装方法与流程

1.本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种晶硅太阳能电池及其封装方法。


背景技术：

2.随着技术的发展，太阳能电池的应用领域逐渐得到扩展。目前主要的太阳能电池有晶硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池、塑料太阳能电池等，其中硅太阳能电池是发展最成熟的，在应用中占主导地位。由于太阳能电池的价格并不便宜，所以太阳能电池的使用寿命是影响其性能的关键指标，而在使用时太阳能电池需要长期放置在室外，并经受户外各种气候条件的考验，所以雨水等的侵蚀对太阳能电池寿命的影响较大。
3.对于晶硅太阳能电池而言，防御雨水侵蚀的关键在于封装阻隔水氧的性能。晶硅太阳能电池从上至下的结构一般是：光伏玻璃、封装胶膜、电池组件、封装胶膜、背板/玻璃，封装胶膜主要为eva或poe材质，但是在实际使用的过程中，水汽非常容易从裸露的封装胶膜渗入，导致电池组件的使用寿命下降。为了进一步地提升晶硅太阳能电池的使用寿命，有的晶硅太阳能电池会在侧面安装边框组件，以防止水汽从晶硅太阳能电池的侧面入侵，但是在使用的过程中也发现较多边框组件封胶老化进气导致电池失效的情况，而且边框组件会增加晶硅太阳能电池整体的重量，对屋面、连接支撑面会有更高的承载要求。


技术实现要素：

4.本发明提供一种晶硅太阳能电池，该晶硅太阳能电池的封装层使用聚天门冬氨酸酯聚脲制成，不仅能够包覆太阳能电池并良好的隔绝水氧，同时还能与光伏玻璃粘结，解决了现有技术中封装胶膜易渗入水氧导致电池失效的问题，从而使太阳能电池的使用寿命得到保障。
5.本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种晶硅太阳能电池，包括依次排列的：第一光伏玻璃层、第一封装层、太阳能电池片层、第二封装层、第二光伏玻璃层，其中，第一封装层和第二封装层中均包括聚天门冬氨酸酯聚脲。
6.进一步地，聚天门冬氨酸酯聚脲由质量份之比为(4-7)：1的聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯混合反应制成。
7.进一步地，聚天门冬氨酸酯聚脲由质量份之比为(5-6)：1的聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯混合反应制成。
8.进一步地，聚天门冬氨酸酯聚脲由质量份之比为(5.1-5.4)：1的聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯混合反应制成。
9.进一步地，第一封装层的边缘和第二封装层的边缘连接，太阳能电池层位于第一封装层和第二封装层的内部。
10.本发明还提供一种硅晶太阳能电池的封装方法，用于制备上述晶硅太阳能电池，封装方法包括：
11.s100：将聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯按比例混合，制备得到聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料；
12.s200：将电池片固定在传送装置上，并使电池片在传送装置的带动下浸入聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料中，得到浸涂电池片；
13.s300：将浸涂电池片置于下层光伏玻璃上，并将上层光伏玻璃盖在浸涂电池片上，得到封装电池；
14.s400：将封装电池旋转、挤压，然后在常温常压下对封装电池进行干燥固化，得到硅晶太阳能电池。
15.进一步地，浸涂电池片上的浸涂厚度在0.8mm-1.5mm，上层光伏玻璃和下层光伏玻璃的厚度均在3mm-3.5mm。
16.进一步地，传送装置包括：转动轮、第一固定件、第二固定件，至少部分转动轮与聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料接触，第一固定件和第二固定件互相配合固定电池片，第一固定件靠近电池片的一侧设置有第一固定齿，第二固定件靠近电池片的一侧设置有第二固定齿，第一固定齿和第二固定齿均与电池片接触，转动轮上固定连接有至少两个第二固定件。
17.进一步地，封装电池在干燥箱中进行干燥固化，控制干燥箱的换气速率≥10次/h。
18.进一步地，封装电池进行干燥固化的时间控制在15min-30min。
19.与现有技术相比，本发明的优点是：
20.(1)本发明采用聚天门冬氨酸酯聚脲制成封装层，聚天门冬氨酸酯聚脲隔绝水氧的性能优于传统的eva或poe材质，能有效避免由于水氧侵入导致的电池失效的情况，大大提高了太阳能电池的使用寿命；
21.(2)传统的eva或poe材质封装层采用胶膜封装法制备，胶膜封装法要用到加热和抽真空工艺，能耗较大，本发明的聚天门冬氨酸酯聚脲封装层采用浸涂法制备，在常温常温下风干就能固化，能耗极低，同比于一台单工位的15kwh胶膜加热加压装置，本发明的制备方法一小时可以节省用电15kw；
22.(3)本发明还在制备时对封装电池挤压流平，使得在硅晶太阳能电池的周圈侧边缘位置形成具有一定宽度的聚天门冬氨酸酯聚脲封装层，从而实现对电池片的全密封保护，继而可以取消边框组件的设置，在不降低硅晶太阳能电池的使用寿命的同时，极大的减少电池的自重，从而对既有屋面的分布式光伏的推广提供更大的市场空间。
附图说明
23.图1为本发明提供的一种晶硅太阳能电池的结构示意图；
24.图2为本发明提供的传送装置的机构示意图；
25.图3为本发明提供的第一固定件和第二固定件的机构示意图；
26.附图标记说明：
27.100-第一光伏玻璃层；200-第一封装层；300-太阳能电池片层；400-第二封装层；500-第二光伏玻璃层；30-电池片；60-传送装置；61-转动轮；62-第一固定件；63-第二固定件；64-第一固定齿；65-第二固定齿；70-浸涂池。
具体实施方式
28.以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
29.实施例一：
30.本实施例提供一种硅晶太阳能电池的封装方法，具体步骤如下：
31.s100：将质量份之比为5.3：1聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯按比例混合，制备得到聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料；
32.s200：将聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料注入浸涂池70中，然后将焊接完成并测试良好的电池片30装入传送装置60中，用一组第一固定件62和第二固定件63将电池片30夹住，电池片30由多个太阳能电池硅片串联连接而成，然后使电池片30在转动轮61的带动下浸入装有聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料的浸涂池70中，完成一次浸涂；将电池片30取下用另一组第一固定件62和第二固定件63将电池片30夹住，并使第一固定齿64和第二固定齿65与电池片30接触的位置与上一组的不同，然后使电池片30在转动轮61的带动下再次浸入装有聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料的浸涂池70中，以使电池片30的表面能涂满聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料；检查电池片30的正反面、侧面是否被聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料均匀的包裹，以及浸涂层中是否有气泡，检测合格后取出，得到浸涂电池片；浸涂电池片上的浸涂厚度在1.2mm；
33.s300：将浸涂电池片水平放置于厚度为3.2mm的光伏玻璃上，同时将厚度为3.2mm的光伏玻璃盖在浸涂电池片上，得到封装电池；
34.s400：将封装电池左右旋转、挤压均匀，以增加侧边封装的厚度，然后将封装电池放入风干箱中，并控制换气速率在12次/h、固化时间在20min，聚天门冬氨酸酯聚脲依靠空气流动在常温常压下固化成型，最终得到硅晶太阳能电池。
35.上述方法制备得到的硅晶太阳能电池如图1所示，从上至下一次为：第一光伏玻璃层100、第一封装层200、太阳能电池片层300、第二封装层400、第二光伏玻璃层500。
36.上述封装方法使用的传送装置60如图2-3所示，传送装置60包括：转动轮61、第一固定件62、第二固定件63，1/3的转动轮61浸入在聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料中，第一固定件62和第二固定件63互相配合固定电池片30，第一固定件62靠近电池片30的一侧设置有第一固定齿64，第二固定件63靠近电池片30的一侧设置有第二固定齿65，第一固定齿64和第二固定齿65均与电池片接触，转动轮61上固定连接有至少两个第二固定件63。
37.实施例二：
38.本实施例提供一种硅晶太阳能电池的封装方法，具体步骤如下：
39.s100：将质量份之比为5.1：1聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯按比例混合，制备得到聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料；
40.s200：将聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料注入浸涂池70中，然后将焊接完成并测试良好的电池片30装入传送装置60中，用一组第一固定件62和第二固定件63将电池片30夹住，电池片30由多个太阳能电池硅片串联连接而成，然后使电池片30在转动轮61的带动下浸入装有聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料的浸涂池70中，完成一次浸涂；将电池片30取下用另一组第一固定件62和第二固定件63将电池片30夹住，并使第一固定齿64和第二固定齿65与电池片30接触的位置与上一组的不同，然后使电池片30在转动轮61的带动下再次浸入装有聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料的浸涂池70中，以使电池片30的表面能涂满聚天门冬
氨酸酯聚脲透明封装料；检查电池片30的正反面、侧面是否被聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料均匀的包裹，以及浸涂层中是否有气泡，检测合格后取出，得到浸涂电池片；浸涂电池片上的浸涂厚度在0.8mm；(3次)
41.s300：将浸涂电池片水平放置于厚度为3mm的光伏玻璃上，同时将厚度为3mm的光伏玻璃盖在浸涂电池片上，得到封装电池；
42.s400：将封装电池左右旋转、挤压均匀，以增加侧边封装的厚度，然后将封装电池放入风干箱中，并控制换气速率在15次/h、固化时间在15min，聚天门冬氨酸酯聚脲依靠空气流动在常温常压下固化成型，最终得到硅晶太阳能电池。
43.实施例三：
44.本实施例提供一种硅晶太阳能电池的封装方法，具体步骤如下：
45.s100：将质量份之比为5.4：1聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯按比例混合，制备得到聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料；
46.s200：将聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料注入浸涂池70中，然后将焊接完成并测试良好的电池片30装入传送装置60中，用一组第一固定件62和第二固定件63将电池片30夹住，电池片30由多个太阳能电池硅片串联连接而成，然后使电池片30在转动轮61的带动下浸入装有聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料的浸涂池70中，完成一次浸涂；将电池片30取下用另一组第一固定件62和第二固定件63将电池片30夹住，并使第一固定齿64和第二固定齿65与电池片30接触的位置与上一组的不同，然后使电池片30在转动轮61的带动下再次浸入装有聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料的浸涂池70中，以使电池片30的表面能涂满聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料；检查电池片30的正反面、侧面是否被聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料均匀的包裹，以及浸涂层中是否有气泡，检测合格后取出，得到浸涂电池片；浸涂电池片上的浸涂厚度在1.5mm；(两个轮子)
47.s300：将浸涂电池片水平放置于厚度为3.5mm的光伏玻璃上，同时将厚度为3.5mm的光伏玻璃盖在浸涂电池片上，得到封装电池；
48.s400：将封装电池左右旋转、挤压均匀，以增加侧边封装的厚度，然后将封装电池放入风干箱中，并控制换气速率在10次/h、固化时间在30min，聚天门冬氨酸酯聚脲依靠空气流动在常温常压下固化成型，最终得到硅晶太阳能电池。
49.性能测试：
50.以gb/t 29848—2018《光伏组件封装用乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(eva)胶膜》国家标准对实施例一制备得到的硅晶太阳能电池中的聚天门冬氨酸酯聚脲封装层进行检测，测试结果如表1所示。
51.表1
52.项目单位标准测试值与玻璃的粘结强度n/cm》4045收缩率％《32.8透光率％》90(380～1100nm)92体积电阻率ω
·
cm》3
×
10
14
6.1
×
10
15
湿汽透过率g/(24h
·
㎡
)《2015人工气候加速老化h》25003000
53.通过表1的检测结果可以发现，按照本技术的方法制备得到的硅晶太阳能电池不仅具有优良的隔绝水氧的性能，还能与玻璃有效连接，不易脱落。
54.本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种晶硅太阳能电池，其特征在于，包括依次排列的：第一光伏玻璃层（100）、第一封装层（200）、太阳能电池片层（300）、第二封装层（400）、第二光伏玻璃层（500），其中，所述第一封装层（200）和所述第二封装层（400）中均包括聚天门冬氨酸酯聚脲。2.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述聚天门冬氨酸酯聚脲由质量份之比为（4-7）：1的聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯混合反应制成。3.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述聚天门冬氨酸酯聚脲由质量份之比为（5-6）：1的聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯混合反应制成。4.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述聚天门冬氨酸酯聚脲由质量份之比为（5.1-5.4）：1的聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯混合反应制成。5.如权利要求1所述的晶硅太阳能电池，其特征在于，所述第一封装层（200）的边缘和所述第二封装层（400）的边缘连接，所述太阳能电池层（300）位于所述第一封装层（200）和所述第二封装层（400）的内部。6.一种硅晶太阳能电池的封装方法，其特征在于，用于制备权利要求1-5任一项所述的晶硅太阳能电池，所述封装方法包括：s100：将聚天门冬氨酸酯基础树脂、异氰酸酯按比例混合，制备得到聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料；s200：将电池片（30）固定在传送装置（60）上，并使所述电池片（30）在所述传送装置（60）的带动下浸入所述聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料中，得到浸涂电池片；s300：将所述浸涂电池片置于下层光伏玻璃上，并将上层光伏玻璃盖在所述浸涂电池片上，得到封装电池；s400：将所述封装电池旋转、挤压，然后在常温常压下对所述封装电池进行干燥固化，得到硅晶太阳能电池。7.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，所述浸涂电池片上的浸涂厚度在0.8mm-1.5mm，所述上层光伏玻璃和所述下层光伏玻璃的厚度均在3mm-3.5mm。8.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，所述传送装置（60）包括：转动轮（61）、第一固定件（62）、第二固定件（63），至少部分所述转动轮（61）与所述聚天门冬氨酸酯聚脲透明封装料接触，所述第一固定件（62）和所述第二固定件（63）互相配合固定所述电池片（30），所述第一固定件（62）靠近所述电池片（30）的一侧设置有第一固定齿（64），所述第二固定件（62）靠近所述电池片（30）的一侧设置有第二固定齿（65），所述第一固定齿（64）和所述第二固定齿（65）均与所述电池片（30）接触，所述转动轮（61）上固定连接有至少两个所述第二固定件（62）。9.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，所述封装电池在干燥箱中进行干燥固化，控制所述干燥箱的换气速率≥10次/h。10.如权利要求6所述的封装方法，其特征在于，所述封装电池进行干燥固化的时间控制在15min-30min。

技术总结
本发明公开了一种晶硅太阳能电池及其封装方法,晶硅太阳能电池包括依次排列的：第一光伏玻璃层、第一封装层、太阳能电池片层、第二封装层、第二光伏玻璃层，其中，第一封装层和第二封装层中均包括聚天门冬氨酸酯聚脲。该晶硅太阳能电池的封装层使用聚天门冬氨酸酯聚脲制成，不仅能够包覆太阳能电池并良好的隔绝水氧，同时还能与光伏玻璃粘结，解决了现有技术中封装胶膜易渗入水氧导致电池失效的问题，从而使太阳能电池的使用寿命得到保障。而使太阳能电池的使用寿命得到保障。而使太阳能电池的使用寿命得到保障。


技术研发人员：李夏燕
受保护的技术使用者：宁波市高科新材料产业技术创新服务中心
技术研发日：2023.07.20
技术公布日：2023/10/20