[发明专利]一种太阳能电池光伏建筑组件及制造方法

说明书

技术领域

本发明公开一种透光型薄膜太阳能电池组件，广泛应用于光伏建筑一体化，属于太阳能技术领域。

背景技术

目前，现有技术光伏建筑一体化（以下简称BIPV）中的太阳能电池组件，作为一种具有发电功能的新型建筑材料，在太阳能电池市场占有重要地位。薄膜太阳能电池，一般选择透明刚性(玻璃)基片或柔性基片材料。刚性薄膜太阳能电池可以做到大尺寸，软基柔性薄膜太阳能电池以轻、薄为显著特征,可以任意弯曲，形状多变。本发明正是为光伏建筑一体化，提供尺寸、形状、美观、具有发电功能，符合建筑美学要求的太阳能电池光伏组件。目前，薄膜太阳能电池的透光技术可以归纳为：一，用预留孔方式解决透光性，在电池未成膜之前，预先在绝缘基板预留通孔模式来实现。二,用激光刻蚀、丝印联同喷砂技术，在成膜过程中形成透光组件。前者造成组件的抗风荷等机械强度下降，并降低衬底在电池制备工艺中的不稳定性，同时极大增加BIPV电池组件制造成本。后者存在薄膜刻蚀过程中都会对光吸收层（光电转换层）会造成污染和破坏，影响电性能。日本专利JP2003003956采用激光刻蚀光吸收层和背金属电极层实现透光，激光刻蚀产生高能等离子体熔化背金属，易导致被刻蚀的界面上前电极和背电极的直接短路以及非晶硅颗粒的晶化，增大漏电流，降低填充因子，因而降低了电池电性能。日本专利JP2009059772A，公开电池打孔汇流技术，克服了以上技术不足，但因孔径变化范围窄，透光不足。解决太阳能电池组件高透光度状态下，仍然保持电性能和强度不受影响，正是本发明亟待要继续突破的技术，以满足特种行业标准，尤其作为光伏建筑一体化使用的太阳能电池光伏组件，需透光度高，形式多样化、美观度高。

发明内容

鉴于此，本发明旨在提出一种透光性薄膜太阳能电池光伏组件及其制造方法。太阳能电池光伏建筑组件，包括用来制成光伏建筑组件和BIPV光伏模块的软性的薄膜太阳能电池芯片，其特征是太阳能电池基片，电池芯片包括柔性衬底与光电转换层依次叠加呈三明治结构,其通孔贯通分布于基片及电池芯片的各薄膜层上；

由聚合物材料做柔性电池基片，选择包括聚酰亚胺、聚对苯二甲酸类塑料、聚环氧乙烷其中的一种；

分布于基片和基片各膜层上的孔通, 构成具有透光功能的通孔和通孔透光图案,分别是电池芯片的汇流孔和导流孔; 

柔性电池芯片与封装材料层压制成透光型太阳能光伏建筑组件。

本发明将透光处理与不损坏电池性能有机的结合，突破大孔径加工技术，透光孔直径0.5mm~50mm内可任意调节。满足BIPV光伏屋顶和光伏幕墙的采光要求，同时，提出透光型薄膜太阳能电池光伏组件的制造方法，包括不同透光率和透光图案的柔性和刚性BIPV光伏组件。

 本发明所说的透光型柔性太阳能电池，可以用来制成光伏建筑组件（以下简称透光BIPV组件），是一种以柔性聚合物（如聚酰亚胺、聚对苯二甲酸类塑料、聚环氧乙烷等）为衬底，并在不同的薄膜沉积阶段对该聚合物薄膜进行机械冲孔，形成不同孔径和图案的光伏电池芯片，再通过层压机或高压釜工艺，将前板透明柔性氟材料（如聚氟乙烯、氟化乙烯丙烯共聚物等）或前板刚性透明材料（如玻璃等），电池芯片、背板柔性材料（如高分子聚合物、有机无机复合材料）或背板刚性材料（如玻璃等），在胶黏剂（如乙烯乙酸乙烯脂、聚乙烯醇缩丁醛酯等）的粘合下形成一个完整的透光BIPV光伏组件。

 本发明所要解决的技术问题，与现有技术相比，主要的区别在于太阳能电池的基片是以柔性材料作为电池衬底和光电转换层（光吸收层）依次叠加呈三明治型结构；通孔贯通分布于基片及光电转换层的各膜层上；通孔形成于沉积硅基薄膜和透明导电膜之前，避免损坏膜层结构和电性能，采用机械冲模；对基片成膜前形成的通孔包括透光孔和汇流孔；封装材料可以是高分子聚合物包括有机无机复合材料以及玻璃材料的组合；透光型BIPV光伏组件既可以是刚性组件，也可以是柔性组件。

太阳能电池芯片,其光电转换层为非晶微晶硅叠层柔性电池，其透光通孔在0.5mm~50mm范围内任意调节。目的在于根据BIPV设计要求调节不同透光率和透光图案。

本发明包括了柔性太阳电池芯片的制造和封装。

一种太阳能电池光伏建筑组件的制造方法，包括用来制成光伏建筑组件和BIPV光伏模块的太阳能电池芯片,选用软基片聚合物高分子材料和封装材料，其特征是具有透光功能的通孔，形成于沉积硅基薄膜和透明导电膜之前，分布贯穿于整个电池芯片工序流程；

基片的第一次冲孔：首先对绝缘的基片，沿着长度方向对基片两侧幅面进行冲孔，形成透光通孔；