[发明专利]一种曲面多形态集成光伏模块及其封装方法

说明书

本发明公开了一种曲面多形态集成光伏模块及其封装方法，涉及集成光伏技术领域，包括盖窗、太阳能电池、背板、液态硅酮封装剂，液态硅酮封装剂粘接盖窗与太阳能电池、太阳能电池与背板；液态硅酮封装剂对多个不同波长的光敏感；液态硅酮封装剂具有触变性，施加压力粘度会降低；液态硅酮封装剂通过预活化法和快速固化法实现完全固化；太阳能电池、盖窗、背板为多形态。本发明采用的液态硅酮封装剂粘接质量好，效率更高，采用的快速固化法，不仅可以缩短生产时间从而降低成本，而且可以使弯曲部件之间的结合更牢固。

技术领域

本发明涉及集成光伏技术领域，尤其涉及一种曲面多形态集成光伏模块及其封装方法。

背景技术

光伏太阳能作为一种可再生能源，取之不尽，用之不竭，在全球范围内发展迅速。光伏能源系统不仅将取代一些常规能源，还将成为世界能源供应的主体。据统计，可再生能源将占总能源结构的30％以上，太阳能光伏发电系统将占世界总电力供应的10％以上。

光伏产业的不断发展带动了封装材料的增长。封装材料是一种保护材料，完全包裹和隔离光伏电池，使其免受水分、热量和机械损伤，并在光伏电池表面和玻璃或背板之间提供良好的粘合性能。目前，全世界已经开发出二十多种不同类型的封装材料。

EVA或醋酸乙烯乙烯酯是用于太阳能电池板的传统密封剂。它们本质上是可交联的，具有耐用和透明的特点。但是，EVA密封剂很难模拟，并且无法抵抗紫外线，这就是为什么需要前玻璃的原因。

随着时间的推移，POE或聚烯烃封装材料的普及率显著上升，具有以下优势：改善热机械性能，以实现持久的内外性能；紫外线截止，这意味着它可以保护太阳能电池板免受紫外线伤害；化学惰性是防止酸性气体腐蚀的另一个功能；改进的PID(体积，热量和湿度)抵抗力，以提供出色的性能；较高的体积电阻率，以防止电流从绝缘材料泄漏。尽管POE具有许多优点，但它并不能满足集成光伏等所有光伏系统的要求。

集成光伏包括农业光伏(APV)、浮动光伏(FPV)、城市光伏(UPV)、道路集成光伏(RIPV)、建筑集成光伏(BIPV)、设备集成光伏(DIPV)、车辆集成光伏(VIPV)等。这些集成的光伏电池，特别是VIPV，由于其形状和应用，给封装材料带来了新的挑战。

车载集成光伏(VIPV)是指将光伏组件集成到车辆中的机械、电气和设计技术。光伏组件与车辆外部无缝融合，并与电动车辆的电力负载或驱动电池相连。同时，光伏组件可替换车辆的其他部件，例如车顶或发动机罩。VIPV增加了电动汽车的行驶里程，改善了它们的二氧化碳平衡。对于汽车来说，融入汽车设计的审美期望尤其高。

粘结太阳能汽车的零件也有自己的挑战。这包括制备表面以及提高不同基板表面的封装材料强度。主要关注的是当封装材料干燥时粘结的持久质量。太阳能汽车将受到极端的条件，比如高温、极端干燥、不断和有时严重的振动，这些对封装材料也是一个考验。

用于光伏的EVA或POE薄膜基封装材料的厚度通常小于1mm。这种厚度在某些集成光伏应用中还不够厚。由于集成光伏器件的结构，特别是在结构中有台阶的情况下，在EVA或POE层压过程中可能产生气泡，从而导致基板分层。特别是对于VIPV，由于所处的极端条件，对封装材料的可靠性要求更高。

液态硅酮封装剂可以满足包括VIPV在内的集成光伏器件的严格要求。

硅酮是以硅、碳、氢、氧为主要成分的无机-有机混合聚合物。硅酮最常用于要求非常高质量的特殊应用领域。由于其化学性质，硅酮具有优异的耐氧、耐臭氧和耐紫外线性能。硅酮的其他优点是温度稳定范围宽，在紫外-可见光波长范围内具有极好的透明度。较低的杨氏模量和玻璃化转变温度值也意味着硅酮对机械应力具有很高的抵抗力。通过改变硅原子上的化学基团，可使硅酮的折射率在1.38～1.58之间变化。由于低吸湿性(0.05％)，硅酮封装材料对水分非常不敏感，使其在光学和光电应用中非常有吸引力。