專利名稱：一種建材型雙面玻璃光伏構件及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種建材型的光伏構件，特別涉及一種可選擇透光型、光電轉換效率高、性能穩(wěn)定、壽命長、安全可靠、采用柔性薄膜太陽能電池芯板和新型封裝技術、外形美觀、方便實現(xiàn)太陽能與建筑一體化(BIPV)、特別適合復雜曲面的光伏玻璃幕墻、光伏玻璃采光頂和光伏停車棚、光伏候車亭等建筑使用的、基于有機或無機基材的建材型雙面玻璃光伏構件。
背景技術：
太陽能光伏發(fā)電技術發(fā)展到今天，光伏發(fā)電的應用領域越來越廣，太陽能與建筑一體化設計(BIPV)的應用越來越普及，而且逐漸成主流趨勢。如太陽能光伏發(fā)電與屋頂或建筑的東南西面立面墻相結合，既降低了建筑能耗，又節(jié)省了太陽能組件的安裝空間和建筑裝飾費用，又如太陽能候車亭、報刊亭、雨棚等。 以往與建筑一起使用的都是普通晶體硅太陽能電池組件(包括單晶硅和多晶硅太陽能電池)、薄膜太陽能電池組件(包括非晶硅、多晶硅、微晶硅、硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵、銅銦硒、銅銦鎵硒、磷化鋅、或其它多元化合物的薄膜太陽能電池)，并且存在如下缺點
I、常規(guī)太陽能電池組件結構安全性不高，不能直接作為建筑構件，僅是在安裝上與建筑結合；2、常規(guī)太陽能電池組件均采用不透光的TPT(聚氟乙烯復合膜)做背板保護材料，透光性很差。圖I是普通晶體硅太陽能電池組件及結構示意圖，圖2是普通非晶硅或其他薄膜太陽能電池組件及結構示意圖。隨著太陽能光伏技術的發(fā)展和市場需求，出現(xiàn)了雙玻璃太陽能電池組件(又稱雙玻璃光伏構件，主要用作建筑幕墻)，即超白鋼化玻璃+PVB/EVA膠+太陽能電池片層+PVB/EVA膠+鋼化玻璃，再通過層壓機或輥壓機熱熔壓制而成，所述的太陽能電池片層一般為晶體硅太陽能電池片、非晶硅太陽能電池組件、或其他薄膜太陽能電池組件。如圖3所示，是常規(guī)晶體硅雙玻璃太陽能電池組件及結構示意圖。常規(guī)晶體硅雙玻璃太陽能電池組件存在如下缺陷1、太陽能電池組件都是平板型，款式單一 ；2、晶體硅太陽能電池片容易破碎，很難制出有弧度(或弧度稍大)的光伏組件；3、不適合曲面安裝，遇曲面時要求弧度設計盡量小、并采用多塊平板拼接的方式，增大安裝難度和成本，且影響整體美觀；4、其為了保護易破碎的晶體硅片，往往采用較厚的鋼化玻璃進行封裝，組件單位面積質(zhì)量過大，同時對支撐結構的強度要求更高，增加系統(tǒng)成本；5、通過調(diào)整晶體硅電池片間的間距、并預留較大透光空隙來滿足建筑的采光要求，降低了單位面積的發(fā)電量。由于鋼化玻璃因內(nèi)部應力致使玻璃表面不平整，并會影響其表面鍍膜的膜層均勻性和質(zhì)量，所以非晶硅或其他薄膜太陽能電池組件采用非鋼化超白玻璃襯底+薄膜太陽能池片層(多次鍍膜和激光劃線)+PVB/EVA+TPT/玻璃，再通過層壓機或輥壓機熱熔壓制而成。故非晶硅或其他薄膜雙玻璃太陽能電池組件一般是在非晶硅或其他薄膜太陽能電池組件的正面或背面上，用EVA/PVB膠膜再粘上保護作用的鋼化玻璃而成，其外形和結構示意圖如圖4和圖4A所示。常規(guī)薄膜雙玻璃太陽能電池組件存在如下缺陷1、常規(guī)薄膜太陽能電池的制膜方式不能在彎曲的基面上實現(xiàn)均勻鍍膜，使得非晶硅或其他薄膜雙面玻璃太陽能電池組件不能直接做成彎曲型；2、不適合曲面安裝，遇曲面時要求弧度設計盡量小、并采用多塊平板拼接的方式，增大安裝難度和成本，且影響整體美觀；3、非晶硅或其他薄膜太陽能電池均采用不透光的AL膜作為背電極，僅有太陽能電池單元的激光刻劃間隙可透微量的光線，整個組件透光性很差；4、為滿足建筑的采光要求，一般采用激光交叉刻劃電極AL(鋁)膜和薄膜太陽能電池片層，得到很多微小的電池單元和透光間隙，這樣不但增加了激光刻劃作業(yè)的成本，還白白浪費了很多有效的太陽能電池面積。同時，薄膜太陽能電池一般都采用雙結(PN+PN或PIN+PIN結構，P代表P型導電層，I代表本征層，N代表N型導電層)或多結的疊層結構形式，利用不同結層(PN結或PIN結)的帶隙(物質(zhì)價帶和導帶間電子勢能的差值)大小，吸收相應波長的光子而產(chǎn)生光電流，從而延伸的薄膜太陽能電池的吸收波段、提高了光電轉換效率。非晶硅或其他薄膜太陽能電池的多結疊層結構如圖5所示，其等效電路圖如圖5A所示，上下結層的太陽能電池是依次串聯(lián)的。由電路知識易知，雖然薄膜太陽能電池的輸出電壓是各結層電壓之和，但其輸出電流卻等于各結層單獨輸出時最小的那個電流。同時，太陽能電池的輸出電壓與材料本身的帶隙直接相關，隨太陽能光強的變化波動較小，而太陽能電池的光電流則隨太陽光強 的變化波動很大。所以薄膜太陽能電池受內(nèi)部結層相互串聯(lián)結構的影響，在一定程度上損失了較多的光電流，從而減少了自身的光電轉換效率。在美觀上建筑玻璃幕墻趨于單塊大尺寸或弧形設計，所以常規(guī)的太陽能電池組件均不能滿足使用要求。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上缺陷，本發(fā)明旨在提供一種建材型雙面玻璃光伏構件，它是一種可選擇透光型、光電轉換效率高、性能穩(wěn)定、壽命長、安全可靠、采用柔性薄膜太陽能電池芯板和新型封裝技術、外形美觀、方便實現(xiàn)太陽能與建筑一體化(BIPV)、特別適合弧形光伏幕墻、光伏采光頂和光伏停車棚、光伏候車亭等各類建筑使用的、基于有機或無機基材的光伏構件。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案一種建材型雙面玻璃光伏構件，包括太陽能電池芯板及設于太陽能電池芯板兩側的上保護層和下保護層；其特征在于所述的上保護層和下保護層為彎曲曲率相同的曲面玻璃，所述太陽能電池芯板為柔性材料，其彎曲曲率也與上保護層、下保護層的彎曲曲率相同。其進一步技術方案為所述的太陽能電池芯板與上保護層、下保護層之間分別設有上膠膜、下膠膜；所述的太陽能電池芯板包括柔性襯底和與柔性襯底聯(lián)接的太陽能電池膜層。其進一步技術方案為所述的柔性襯底為金屬箔或非金屬柔性基片；所述的太陽能電池膜層為薄膜太陽能電池層；所述的上膠膜、下膠膜為PVB膜或EVA膜。其進一步技術方案為所述的柔性襯底設有若干個通孔結構，所述的通孔結構為圓孔、橢圓孔、方孔、三角孔、菱形孔或星形孔等；所述的上保護層、下保護層均為單一彎、折彎、復合彎、多曲彎、球冠面或扭曲面等形式的曲面玻璃。
其進一步技術方案為所述的上保護層為低鐵超白鋼化玻璃；所述的下保護層為普通鋼化玻璃、防火玻璃或半鋼化玻璃。其進一步技術方案為所述的太陽能電池膜層包括上導電膜、下導電膜，及設于上導電膜與下導電膜之間的P-I-N結層，所述的上導電膜為透光導電膜，所述的下導電膜為透光導電膜或AL (鋁)膜，所述的P-I-N結層為一層或二層以上。其進一步技術方案為所述太陽能電池芯板上的太陽能電池膜層分為若干個電池片，每個電池片的下導電膜設有置于柔性襯底與相鄰電池片的P-I-N層之間的嵌入端，所述P-I-N結層設有用于聯(lián)接上導電膜與相鄰電池片的下導電膜嵌入端的導電穿孔，所述的導電穿孔內(nèi)設有與上導電膜為一體的導電體。其進一步技術方案為所述太陽能電池芯板上的太陽能電池膜層分為若干個電池片，為單個P-N結或多個P-N結的串聯(lián)結構、單個P-I-N結或多個P-I-N結的串聯(lián)組合結構、P-N結與P-I-N結的串聯(lián)組合結構，或為前述結構的并聯(lián)聯(lián)接方式。
一種建材型雙玻璃光伏構件的制造方法，它包括以下的制造過程1、柔性襯底下料、清洗、烘干；2、制作第一透明導電膜；3、按要求用激光刻劃導電膜；4、將上述基板裝入“沉積夾具”，并預熱；5、基片預熱后裝入PECVD (等離子增強化學氣相沉積爐)，進行P-N或P-I-N(或P-I-N/P-I-N)半導體結的沉積；6、沉積完后取出基片并放入冷卻室慢速冷卻；7、激光刻劃太陽能電池膜層，以使第一透明導電膜與后面的第二透明導電膜相連接；8、在上述基板面上制作第二透明導電膜；9、按要求用激光刻劃第二透明導電膜；10、重復步驟4、
5、6，在上述基板上制作第二太陽能電池結層；11、用激光將第二太陽能電池結層、第二透明導電膜、第一太陽能電池結層劃穿；12、在上述基板上制作第三透明導電膜；13、用激光將第三透明導電膜、第二太陽能電池結層劃穿，實現(xiàn)整板由若干個單體子電池串聯(lián)；14、制作輸出電極；15、IV測試，測試上述成型薄膜太陽能電池芯板的光伏特性；16、將下PVB/EVA膠膜、柔性薄膜太陽能電池芯板、上PVB/EVA膠膜、上保護玻璃正確疊放于下保護玻璃上；17、將上述疊放好的待壓組件裝入真空袋抽真空；18、將上述待壓組件放入氣壓釜，加溫加壓進行層壓成型作業(yè)。其進一步技術方案為所述的柔性太陽能電池層材料為薄膜多晶硅、非晶硅、微晶硅、納米Ti02晶體、硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵、銅銦硒、銅銦鎵硒、磷化鋅或其它多元化合物無機材質(zhì)或上述材料的任意組合，或，為P型的酞菁化合物、P卜啉、菁、聚噻吩衍生物、聚亞苯基乙烯基、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯卡唑，η型的二酰亞胺衍生物、萘酰亞胺衍生物、芘類化合物等有機材質(zhì)，或，為有機、無機摻雜體系的太陽能電池。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是本發(fā)明利用子電池內(nèi)部太陽能電池結層采用并聯(lián)方式的柔性薄膜太陽能電池做成的太陽能電池芯板，能與上、下保護層(曲面玻璃)構成一個整體，形成具有光電轉換效率高、性能穩(wěn)定、壽命長、安全可靠，既隔熱、保溫、隔音、防紫外線、防碎落、可選擇透光的建材型雙面玻璃光伏構件，既可滿足一定采光需求，又可雙面米光發(fā)電，同時外表弧度美觀大方，方便實現(xiàn)太陽能與建筑一體化(BIPV),特別適合復雜曲面及平面的光伏玻璃幕墻、光伏玻璃采光頂和光伏停車棚、光伏候車亭等各類建筑使用。下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。


圖I是普通晶體硅太陽能電池組件平面示意圖；圖IA為圖I的剖面示意圖；圖2是普通非晶硅或其他薄膜太陽能電池組件平面示意圖；圖2A為圖2的剖面示意圖；圖3是常規(guī)晶體硅雙玻璃太陽能電池組件平面示意圖；圖3A為圖3的剖面示意圖；圖4是常規(guī)非晶硅或其他薄膜雙玻璃太陽能電池組件平面示意圖；
圖4A為圖4的剖面示意圖；圖5是常規(guī)雙結非晶硅或其他薄膜太陽能電池結構示意圖；圖5A是常規(guī)多結非晶硅或其他薄膜太陽能電池結構示意圖；圖5B是常規(guī)多結非晶硅或其他薄膜太陽能電池等效電路示意圖；圖6A是本發(fā)明單一彎曲面式建材型雙玻璃光伏構件示意圖；圖6B是本發(fā)明折彎曲面式建材型雙玻璃光伏構件示意圖；圖6C是本發(fā)明復合彎曲面式建材型雙玻璃光伏構件示意圖；圖6D是本發(fā)明球冠式多曲彎曲面式建材型雙玻璃光伏構件示意圖；圖6E是本發(fā)明扭曲式多曲彎曲面式建材型雙玻璃光伏構件示意圖；圖6F是本發(fā)明金屬箔襯底太陽能電池建材型雙玻璃光伏構件不意圖一；圖6G是本發(fā)明金屬箔襯底太陽能電池建材型雙玻璃光伏構件示意圖二 ；圖7是本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件詳細結構示意圖；圖8A是本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件太陽能電池芯板詳細結構一不意圖；圖SB是本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件太陽能電池芯板詳細結構二示意圖；圖9A至圖9C是本發(fā)明所用太陽能電池芯板的太陽能電池層結構示意圖；圖IOA至圖IOC分別為本發(fā)明之太陽能電池層為單結、雙擊、三結的太陽能電池芯板電路結構不意圖。附圖標識(部分)A 向熱熔壓制方向SI晶體硅太陽能電池片S2 鋼化玻璃S3電極引線S4 鋁合金邊框S5 EVA/PVB膠膜S6 TPT 保護膜Tl 薄膜太陽能電池膜 T2玻璃T3 鋁合金邊框T4 AL導電極T5 透明導電極T6EVA/PVB膠膜T7 TPT保護膜T8薄膜太陽能電池片層Rl 晶體硅太陽能電池片 R2鋼化玻璃R3 電極引線R4EVA/PVB膠膜Al a-si太陽能電池膜 A2玻璃A3 AL導電極A4透明導電極
A5薄膜太陽能電池片層A6EVA/PVB膠膜A7鋼化玻璃Cl正極C2負極C3玻璃襯底C4玻璃襯底C5子電池C6極導電膜C7負極導電膜D子電池
具體實施例方式為了更充分理解本發(fā)明的技術內(nèi)容，下面結合具體實施例對本發(fā)明的技術方案進一步介紹和說明，但不局限于此。 如圖6A、圖6B、圖6C、圖6D、圖6E所示，分別是本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件的單一彎曲面式、折彎曲面式、復合彎曲面式、球冠式多曲彎曲面式、扭曲式多曲彎曲面式的結構示意圖；圖6 是本發(fā)明金屬箔襯底太陽能電池建材型雙玻璃光伏構件示意圖一，圖6G是本發(fā)明金屬箔襯底太陽能電池建材型雙玻璃光伏構件示意圖二。如圖7所示，是本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件的詳細結構示意圖。如圖6A、圖6B、圖6C、圖6D、圖6E、圖7所示，包括建材型雙玻璃光伏構件I、柔性薄膜太陽能電池芯板2、透光間隙3、上封裝保護玻璃4、上EVA/PVB膠膜5、下EVA/PVB膠膜
6、下封裝保護玻璃7。建材型雙玻璃光伏構件I是由柔性薄膜太陽能電池芯板2、透光間隙
3、上封裝保護玻璃4、上EVA/PVB膠膜5、下EVA/PVB膠膜6、下封裝保護玻璃7構成的整體。上封裝保護玻璃4是彎曲的，主要起采光和保護雙重功能，采用平面的低鐵超白玻璃通過彎模(一種專業(yè)進行玻璃熱彎的多用模具)或特殊模具(如利用玻璃加熱軟化，并使之因重力作用隨模具表面彎曲)制作成需要的彎曲式，再進行鋼化而成，通過不同的模具可制得單一彎、折彎、復合彎、多曲彎(如球冠面、扭曲面等形式)等各種形式的曲面式玻璃4 ;下裝保護玻璃7也是彎曲的，且彎曲方式和制作方式玻璃與上封裝保護玻璃4相同，主要起支承和保護雙重功能，可制做成普通鋼化玻璃、半鋼化玻璃、防火玻璃，達到既安全，又經(jīng)濟實用的目的。透光間隙3是用來滿足本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件一定的采光要求，是激光刻劃透明襯底的薄膜太陽能電池時產(chǎn)生的或是采用多塊小金屬箔襯底的薄膜太陽能電池排布時預留的，再或者是整塊金屬箔襯底薄膜太陽能電池沖孔形成的。因為金屬箔一般不透光，所以在需要滿足透光要求時，可將金屬箔襯底薄膜太陽能電池制作成單位的小塊、按一定排布間距布置、并將各自引出的相應輸出電極相互串并聯(lián)好來制作太陽能電池芯板的，或將整塊大的金屬箔襯底薄膜太陽能電池按一定要求沖通孔(不會損壞電池性能)，沖孔的形狀可方形、圓形、橢圓形、矩形、菱形、三角形、星形等。從而制作出既發(fā)電，又可透光，且外形美觀的建材型雙面玻璃光伏構件。上EVA/PVB膠膜5和下EVA/PVB膠膜6可選擇EVA膠膜或者PVB膠膜。EVA(是Ethylene乙烯Vinyl乙烯基Acetate醋酸鹽的簡稱)是一種熱固性有粘性的復合膠膜，其有著低熔點、粘著力強、耐久性好、透光率高等多方面的優(yōu)越性，如O. 38mm厚的透明EVA膠片滿足性能指標如下1)抗拉強度彡17MPa ；2)可見光透射率彡87% ；3)斷裂伸長率彡650% ；4)霧度0.6% ；5)粘接強度彡2kg/cm2 ；6)吸水率彡O. 15% ；7)紫外線截止率98. 5% ；8)耐輻照性、耐熱性、耐濕性、抗沖擊性、霰彈袋沖擊性能均合格。PVB (即PolyVinyl Butyral Film,是聚乙烯醇縮丁醒薄膜)是一種熱塑性樹脂膜,是由PVB樹脂加增塑劑生產(chǎn)而成，具有可回收利用加工、重復使用的特點，其安全性、耐候性、耐熱性、粘接力等均優(yōu)于EVA膠膜。采用可透光的柔性襯底(如聚酰亞胺)作為本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件太陽能電池芯板的襯底時，因各層導電膜也都是透光的，所以本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件可雙面米光發(fā)電。同時因太陽能電池結層也具備一定的透光性，故本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件既可采光發(fā)電，又可透過適當比例的光線，滿足一定的照明需求。圖8A是本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件太陽能電池芯板詳細結構一示意圖。如圖8A所示，柔性薄膜太陽能電池芯板2具體包括柔性襯底8、第一導電膜9、第一太陽能電池層10、第二導電膜11、絕緣層12、第三導電膜13、第二太陽能電池層14、第四導電膜15。柔性襯底8可采用機械、力學、表面性能好及耐高溫、耐腐蝕的無機材料(如不銹鋼箔、鈦箔等)或有機材料(如可透光的聚酰亞胺類、可透光的聚芳砜、聚醚酰亞胺類、聚 苯并咪唑類、聚硅氧烷類、聚苯硫醚、聚環(huán)氧乙烷類、聚醚醚酮類、或其他高分子聚合物，或上述材料的組合)；柔性襯底8采用金屬箔時，襯底8與第一導電膜之間至少應敷設一層絕緣層；第一導電膜9、第二導電膜11、第三導電膜13、第四導電膜15均是透光性好、電阻率低、機械性能好的導電膜，可采用In (銦)、Sn (錫)、Zn (鋅)和Cd (鎘)的氧化物及其復合多元氧化物之一或組合，還可選擇摻AL (鋁)的In (銦)、Sn (錫)、Zn (鋅)和Cd (鎘)的氧化物及其復合多元氧化物之一或組合；所述絕緣層12可采用電絕緣性好、可透光的無機材質(zhì)(如氧化硅或其他材質(zhì)和組合)、有機材質(zhì)(如聚酰亞胺類、可透光的聚芳砜或其他材料和組合)，或有機無機材料的組合；第一太陽能電池層10和第二太陽能電池層14的材質(zhì)可采用無機材質(zhì)(如薄膜多晶硅、非晶硅、微晶硅、納米Ti02晶體、硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵、銅銦硒、銅銦鎵硒、磷化鋅、或其它多元化合物，或上述組合)或采用有機材質(zhì)(如P型的酞菁化合物、卟啉、菁、聚噻吩衍生物、聚亞苯基乙烯基、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯卡唑，η型的二酰亞胺衍生物、萘酰亞胺衍生物、芘類化合物)，或有機、無機摻雜體系(如染料敏化太陽能電池)。本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件太陽能電池芯板可米用磁控派射、金屬有機化學氣相沉積(MOCVD)、蒸鍍法等鍍膜方式制作透明導電膜，和采用增強型等離子體輔助化學氣相沉積法(PECVD)制作薄膜太陽能電池結層，具體工藝流程如下1、柔性襯底下料、清洗、烘干；2、制作第一透明導電膜；3、按要求用激光刻劃導電膜；4、將上述基板裝入“沉積夾具”，并預熱；5、基片預熱后裝入PECVD (等離子增強化學氣相沉積爐)，進行P-N或Ρ-Ι-Ν(或Ρ-Ι-Ν/Ρ-Ι-Ν)半導體結的沉積；6、沉積完后取出基片并放入冷卻室慢速冷卻；7、激光刻劃太陽能電池膜層，以使第一透明導電膜與后面的第二透明導電膜相連接；8、在上述基板面上制作第二透明導電膜；9、按要求用激光刻劃第二透明導電膜和第一太陽能電池結層；
10、在上述基板上制作絕緣層；11、用激光刻劃將絕緣層、第二透明導電膜和第一太陽能電池結層劃穿；12、制作第三透明導電膜；13、用激光刻劃第三透明導電膜；14、重復步驟4、5、6，在上述基板上制作第二太陽能電池結層；15、用激光將第二太陽能電池結層、第三透明導電膜、絕緣層劃穿；16、在上述基板上制作第四透明導電膜；17、用激光將第四透明導電膜、第二太陽能電池結層、第三透明導電膜、絕緣層、第二透明導電膜和第一太陽能電池結層劃穿，實現(xiàn)整板由若干個單體子電池串聯(lián)；18、制作輸出電極；19、IV測試，測試上述成型薄膜太陽能電池芯板的光伏特性。圖SB是本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件太陽能電池芯板詳細結構二示意圖。如圖SB所示，柔性薄膜太陽能電池芯板2具體包括柔性襯底8、第一導電膜9、第一太陽能電池層10、第二導電膜11、第二太陽能電池層14、第三導電膜15。對于各結構層的敘述同上。同時注意第一太陽能電池層10和第二太陽能電池層11的極性是繞第二導電層11對稱布置，以使得第一太陽能電池層10和第二太陽能電池層11共用第二導電層11來進行電能輸出。本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件太陽能電池芯板詳細結構二的制作方式和工藝流程同結構一，但是結構二比結構一簡單、制作方式和工藝流程簡便，制作成本低。其制作的工藝流程如下1、柔性襯底下料、清洗、烘干；2、制作第一透明導電膜；3、按要求用激光刻劃導電膜；4、將上述基板裝入“沉積夾具”，并預熱；5、基片預熱后裝入PECVD (等離子增強化學氣相沉積爐)，進行P-N或P-I-N(或P-I-N/P-I-N)半導體結的沉積；6、沉積完后取出 基片并放入冷卻室慢速冷卻；7、激光刻劃太陽能電池膜層，以使第一透明導電膜與后面的第二透明導電膜相連接；8、在上述基板面上制作第二透明導電膜；9、按要求用激光刻劃第二透明導電膜；10、重復步驟4、5、6，在上述基板上制作第二太陽能電池結層；11、用激光將第二太陽能電池結層、第二透明導電膜、第一太陽能電池結層劃穿；12、在上述基板上制作第三透明導電膜；13、用激光將第三透明導電膜、第二太陽能電池結層劃穿，實現(xiàn)整板由若干個單體子電池串聯(lián)；14、制作輸出電極；15、IV測試，測試上述成型薄膜太陽能電池芯板的光伏特性。圖9A至圖9C是本發(fā)明所用太陽能電池芯板的太陽能電池層結構示意圖。如圖9A所示，太陽能電池層包括第一型層16、第二型層17 ;如圖9B所示，太陽能電池層包括第一型層16、本征層18、第二型層17 ;如圖9C所示，太陽能電池層包括第一型層16、本征層18、第二型層17、第一型層19、本征層20、第二型層21 ;第一型層可為P型導電層，而第二型層為η型導電層，或第一型層可為η型導電層，而第二型層為P型導電層。上述圖8Α和圖8Β中的第一太陽能電池層10和第二太陽能電池層14可以是圖9Α的結構或圖9Β的結構，或者是圖9Α的結構的疊層(即兩個圖9Α結構的電池層串聯(lián))或圖9Β的結構的疊層(即兩個圖9Β結構的電池層串聯(lián))，或上述兩者或多者的疊層組合。圖IOA至圖IOC是太陽能電池層為單結、雙結、三結的太陽能電池芯板電路結構示意圖。本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件的太陽能電池芯板的第一太陽能電池層10和第二太陽能電池層11可采用并聯(lián)方式構成一個太陽能子電池(是被激光分割的、并作為構成薄膜太陽能電池組串的串聯(lián)單元的太陽能電池)。太陽能電池的輸出電壓主要決定于材料本身的帶隙(導帶和價帶間的能帶寬度)，而隨太陽光線強弱變化得很小，但是太陽能電池的輸出電流卻主要決定于作用其上的太陽光線強度，且隨太陽光線強弱變化得很大。不同大小帶隙的疊層太陽能電池(如圖9Α結構或圖9Β結構)吸收不同波長的光，輸出電壓值雖各自不同，但都在一個數(shù)量級內(nèi)，而太陽光線內(nèi)各波長的光的強度分配很不均勻(光的能量隨波長分配很不均勻)，使得各疊層太陽能電池的輸出電流數(shù)值有很大差距，同時常規(guī)薄膜太陽能電池的各疊層太陽能電池都是串聯(lián)的，雖輸出電壓增大，但輸出電流只能以數(shù)值最小的電流值為準，從而導致對太陽能電池輸出功率貢獻較多的光電流大打折扣，直接降低了太陽能電池的輸出功率和轉換效率。所以，將薄膜太陽能電池的子電池內(nèi)部疊層太陽能電池并聯(lián)起來，充分利用了各疊層太陽能電池的電流，有利于提升太陽能電池的輸出功率和轉換效率。同時薄膜太陽能電池的子電池內(nèi)部的第一層太陽能電池層、第二太陽能電池層均采用多結(多個P-N結或P-I-N結)疊層結構時，整個薄膜太陽能電池將由多個單一的P-N結或P-I-N結按串聯(lián)方式構成第一太陽能電池層和第二太陽能電池層，再由第一太陽能電池層和第二太陽能電池層并聯(lián)夠成子電池，然后由子電池串聯(lián)構成一個整體的薄膜太陽能電池。本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件因外形不規(guī)則，不能采用制作常規(guī)太陽能電池組件的層壓機進行加工，但本發(fā)明建材型雙玻璃光伏構件的結構和用材，與玻璃行業(yè)常規(guī)的雙面夾膠玻璃和彎鋼化夾膠玻璃極為相近，并可采用生產(chǎn)彎鋼化夾膠玻璃的熱彎爐(或改進的熱彎爐及模具)、鋼化爐、夾膠氣壓釜(或改進的玻璃夾膠氣壓釜)進行生產(chǎn)。具體生產(chǎn)方式和工藝流程如下1)上、下兩塊玻璃疊在一起同時加熱熱彎；2)熱彎后慢慢退火冷卻；3)將需要鋼化的玻璃放入鋼化爐進行鋼化；4)冷卻后進入無塵室，在采光面玻璃上依次敷 設EVA/PVB膠膜、柔性薄膜太陽能電池芯板(已做好電極引線)、EVA/PVB膠膜、支撐保護玻璃(敷設時注意米光玻璃的和薄膜太陽能電池的受光方向)；5、將上述待壓光伏構件裝于真空袋，抽真空；6、取出上述待壓光伏構件，放入氣壓釜內(nèi)，合蓋并加熱；7、調(diào)節(jié)氣壓釜內(nèi)的濕度，保證膠膜粘接的可靠性；8待壓光伏構件升至一定溫度時，給氣壓釜內(nèi)加壓，進行光伏構件的壓制。同時，簡單曲面外形的建材型雙玻璃光伏構件也可采用滾壓機熱熔壓制?？傊景l(fā)明利用子電池內(nèi)部太陽能電池層采用并聯(lián)方式的柔性薄膜太陽能電池做成的柔性太陽能電池芯板、能與上、下保護層(曲面玻璃)構成一個整體，形成具有光電轉換效率高、性能穩(wěn)定、壽命長、安全可靠，既隔熱、保溫、隔音、防紫外線、防碎落、又可選擇透光、滿足一定米光需求、并且可雙面米光發(fā)電、同時外表弧度美觀大方的建材型雙面玻璃光伏構件，可被加工成各種復雜的形狀，更方便實現(xiàn)太陽能電池組件在曲面上與建筑保持一致，做到太陽能與建筑一體化，不但節(jié)省了太陽能安裝場地和建筑幕墻成本，同時可依據(jù)采光或使用場合，在用材和太陽能電池芯板制備上分別加以控制，使之滿足經(jīng)濟效益好、光電轉換率高、安全可靠，同時實現(xiàn)光伏發(fā)電、建筑幕墻裝飾、安全防火等各方面的功能。前述都是本發(fā)明的舉例說明，并不以此為限，本發(fā)明同樣適用于平面的建材型雙玻璃光伏構件，和僅采用單個或多個半導體結(P-N結或P-I-N結)、或是P-N結和P-I-N結的組合而成的串聯(lián)式太陽能子電池構成的薄膜太陽能電池的雙玻璃光伏構件。綜上所述，本發(fā)明利用子電池內(nèi)部太陽能電池結層采用并聯(lián)方式的柔性薄膜太陽能電池做成的太陽能電池芯板，能與上、下保護層(曲面玻璃)構成一個整體，形成具有光電轉換效率高、性能穩(wěn)定、壽命長、安全可靠，既隔熱、保溫、隔音、防紫外線、防碎落、可透光的建材型雙面玻璃光伏構件，既可滿足一定米光需求，又可雙面米光發(fā)電，同時外表弧度美觀大方，方便實現(xiàn)太陽能與建筑一體化(BIPV)，特別適合復雜曲面及平面的光伏玻璃幕墻、光伏玻璃采光頂和光伏停車棚、光伏候車亭等各類建筑使用。盡管本發(fā)明的基本原理、結構、方法通過上述具體實施例予以闡述，在不脫離本發(fā)明要旨的前提下，根據(jù)以上所述的啟發(fā)，本領域普通技術人員可以不需要付出創(chuàng)造性勞動即可實施變換/替代形式或組合，此處不再贅述。
權利要求
1.一種建材型雙面玻璃光伏構件，包括太陽能電池芯板及設于太陽能電池芯板兩側的上保護層和下保護層；其特征在于所述的上保護層和下保護層為彎曲曲率相同的曲面玻璃，所述太陽能電池芯板為柔性材料，其彎曲曲率也與上保護層、下保護層的彎曲曲率相同。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種建材型雙面玻璃光伏構件，其特征在于所述的太陽能電池芯板與上保護層、下保護層之間分別設有上膠膜、下膠膜；所述的太陽能電池芯板包括柔性襯底和與柔性襯底聯(lián)接的太陽能電池膜層。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種建材型雙面玻璃光伏構件，其特征在于所述的柔性襯底為金屬箔或非金屬柔性基片；所述的太陽能電池膜層為薄膜太陽能電池層；所述的上膠膜、下膠膜為PVB膜或EVA膜。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種建材型雙面玻璃光伏構件，其特征在于所述的柔性襯底設有若干個通孔結構，所述的通孔結構為圓孔、橢圓孔、方孔、三角孔、菱形孔或星形孔等；所述的上保護層、下保護層均為單一彎、折彎、復合彎、多曲彎、球冠面或扭曲面等形式的曲面玻璃。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種建材型雙面玻璃光伏構件，其特征在于所述的上保護層為低鐵超白鋼化玻璃；所述的下保護層為普通鋼化玻璃、防火玻璃或半鋼化玻璃。
6.根據(jù)權利要求3所述的一種建材型雙面玻璃光伏構件，其特征在于所述的太陽能電池膜層包括上導電膜、下導電膜，及設于上導電膜與下導電膜之間的P-I-N結層，所述的上導電膜為透光導電膜，所述的下導電膜為透光導電膜或鋁膜，所述的P-I-N結層為一層或二層以上。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種建材型雙面玻璃光伏構件，其特征在于所述太陽能電池芯板上的太陽能電池膜層分為若干個電池片，每個電池片的下導電膜設有置于柔性襯底與相鄰電池片的P-I-N層之間的嵌入端，所述P-I-N結層設有用于聯(lián)接上導電膜與相鄰電池片的下導電膜嵌入端的導電穿孔，所述的導電穿孔內(nèi)設有與上導電膜為一體的導電體。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種建材型雙面玻璃光伏構件，其特征在于所述太陽能電池芯板上的太陽能電池膜層分為若干個電池片，為單個P-N結或多個P-N結的串聯(lián)結構、單個P-I-N結或多個P-I-N結的串聯(lián)組合結構、P-N結與P-I-N結的串聯(lián)組合結構，或為前述結構的并聯(lián)聯(lián)接方式。
9.一種建材型雙玻璃光伏構件的制造方法，它包括以下的制造過程 1、柔性襯底下料、清洗、烘干； 2、制作第一透明導電膜； 3、按要求用激光刻劃導電膜； 4、將上述基板裝入“沉積夾具”，并預熱； 5、基片預熱后裝入PECVD(等離子增強化學氣相沉積爐)，進行P-N或P-I-N (或P-I-N/P-I-N)半導體結的沉積； 6、沉積完后取出基片并放入冷卻室慢速冷卻； 7、激光刻劃太陽能電池膜層，以使第一透明導電膜與后面的第二透明導電膜相連接； 8、在上述基板面上制作第二透明導電膜； 9、按要求用激光刻劃第二透明導電膜；10、重復步驟4、5、6，在上述基板上制作第二太陽能電池結層； 11、用激光將第二太陽能電池結層、第二透明導電膜、第一太陽能電池結層劃穿； 12、在上述基板上制作第三透明導電膜； 13、用激光將第三透明導電膜、第二太陽能電池結層劃穿，實現(xiàn)整板由若干個單體子電池串聯(lián)； 14、制作輸出電極； 15、IV測試，測試上述成型薄膜太陽能電池芯板的光伏特性； 16、將下PVB/EVA膠膜、柔性薄膜太陽能電池芯板、上PVB/EVA膠膜、上保護玻璃正確疊放于下保護玻璃上； 17、將上述疊放好的待壓組件裝入真空袋抽真空； 18、將上述待壓組件放入氣壓釜，加溫加壓進行層壓成型作業(yè)。
10.根據(jù)權利要求9所述的一種建材型雙玻璃光伏構件的制造方法，其特征在于所述的太陽能電池層材料為 薄膜多晶硅、非晶硅、微晶硅、納米Ti02晶體、硫化鎘、碲化鎘、砷化鎵、銅銦硒、銅銦鎵硒、磷化鋅或其它多元化合物無機材質(zhì)或上述材料的任意組合， 或， 為P型的酞菁化合物、葉啉、菁、聚噻吩衍生物、聚亞苯基乙烯基、聚碳酸酯、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯卡唑，η型的二酰亞胺衍生物、萘酰亞胺衍生物、芘類化合物等有機材質(zhì)， 或， 為有機、無機摻雜體系的太陽能電池。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種建材型雙面玻璃光伏構件，包括太陽能電池芯板及設于太陽能電池芯板兩側的上保護層和下保護層；上保護層和下保護層為彎曲曲率相同的曲面玻璃，太陽能電池芯板為柔性材料，其彎曲曲率也與上保護層、下保護層的彎曲曲率相同。本發(fā)明還公開了一種建材型雙玻璃光伏構件的制造方法。本發(fā)明的太陽能電池芯板能與上、下保護層構成一個整體，形成具有光電轉換效率高、性能穩(wěn)定、壽命長、安全可靠，既隔熱、保溫、隔音、防紫外線、防碎落、可選擇透光的建材型雙面玻璃光伏構件，既可滿足一定采光需求，又可雙面采光發(fā)電，同時外表弧度美觀大方，方便實現(xiàn)太陽能與建筑一體化，特別適合復雜曲面及平面的光伏玻璃幕墻、光伏玻璃采光頂和光伏停車棚、光伏候車亭等各類建筑使用。
文檔編號H01L31/078GK102916067SQ20111022369
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2011年8月5日
發(fā)明者陳學力, 趙亮, 郭清華 申請人:深圳市中航三鑫光伏工程有限公司