一種薄膜光伏組件層壓工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏電池技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種薄膜光伏組件層壓工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜太陽能電池作為一種新型太陽能電池，由于其原材料來源廣泛、生產(chǎn)成本低，便于大規(guī)模生產(chǎn)，因而具有廣闊的市場前景。非晶硅薄膜太陽電池組件試試利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)，其具體制造步驟如下:1、在透明導電TCO的玻璃基底上通過化學或物理氣相沉積反應形成發(fā)電主體結(jié)構(gòu)；2、用制備好的互聯(lián)條將太陽能電池焊接為一體；3、自上而下將玻璃、EVA、電池發(fā)電主件、EVA、背板真空熱壓封裝；4、安裝接線裝置，加裝鋁合金邊框等制成太陽能電池組件。對薄膜太陽能電池組件的性能要求為功率衰減低、工作壽命長、有足夠的機械強度，由于其發(fā)電層及導電層薄膜暴露在空氣中，極易受到化學氧化、物理老化、水汽侵蝕等影響，對組件的輸出功率、工作壽命及機械強度造成致命威脅，因此需要通過真空層壓技術(shù)對其進行保護。真空層壓在電池組件的制造過程中是至關(guān)重要的一道關(guān)鍵工序，現(xiàn)有的層壓工藝在各層壓參數(shù)上的控制及配合度不夠完善，組件很容易產(chǎn)生氣泡、缺膠、交聯(lián)度不佳、剝離強度差等不良狀況，直接影響組件的成品合格率、使用可靠性能及使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)目的在于提供一種薄膜光伏組件層壓工藝，解決現(xiàn)有層壓工藝中易產(chǎn)生氣泡、組件結(jié)合度低、整體強度差的問題。
[0004]本發(fā)明的具體技術(shù)方案如下:一種薄膜光伏組件層壓工藝，包括以下工藝流程，
①制備電池芯片:在透明導電基底上沉積并層疊制成電池芯片；
②引接傳輸結(jié)構(gòu):在所述電池芯片上焊接并引線形成電池傳輸結(jié)構(gòu)；
③鋪設連接膜層:在所述電池芯片上鋪設連接膜層；
④鋪設背板封裝:在所述連接膜層上鋪設背板；
⑤層壓電池組件:將按前述步驟依次設置好的電池芯片、連接膜層以及背板通過層壓階段工序形成致密剛性的電池組件整體；
⑥完成電池組件:安裝接線盒并測試分檔，形成太陽能電池組件成品；
所述步驟⑤中的層壓階段環(huán)境具體為，控制層壓溫度為160~165°C并保持層壓時間為6~8min，控制抽真空時間為3~5min并保持層壓真空度為0~50Pa，控制層壓壓力為0.4-0.6個大氣壓。
[0005]申請人發(fā)現(xiàn)在現(xiàn)有層壓工藝中的層壓溫度、層壓時間及層壓壓力等環(huán)境參數(shù)選擇存在問題，且相互之間的配合無法獲得品質(zhì)較佳的電池組件，現(xiàn)有技術(shù)的層壓溫度雖然使得層壓環(huán)境較為穩(wěn)定但是尚顯不足，所述連接膜層無法達到較佳的反應溫度而不利于其自身快速交聯(lián)固化，組件封裝的可靠性難以達到最佳效果；此外所述連接膜層中分解不夠充分的交聯(lián)物質(zhì)容易殘留，使用過程中會嚴重影響組件的外觀及使用壽命，交聯(lián)物質(zhì)降解過程中還會導致組件的老化失效。而對現(xiàn)有技術(shù)的層壓溫度的改進不單單是簡單的升降溫，抽真空時間、層壓時間同樣與之相配合并影響產(chǎn)品性能，需要經(jīng)過不斷地摸索試驗才能找到合適的參數(shù)值，而現(xiàn)有的技術(shù)中層壓時間影響到所述連接膜層的交聯(lián)固化反應，往往使得層壓工序成為太陽能電池組件生產(chǎn)過程中的瓶頸工序，出現(xiàn)生產(chǎn)運行效率低、層壓過程能耗不合理的情況。再者，相配合的層壓壓力往往更為被依賴以降低組件氣泡發(fā)生率，但不當?shù)膶訅簤毫κ墙M件裂片不良率的一大原因。故申請人在至少上述現(xiàn)有技術(shù)概況的綜合考慮下，發(fā)現(xiàn)了經(jīng)過合理調(diào)控后的層壓方案。
[0006]作為優(yōu)選，所述步驟③中的所述連接膜層包括至少兩層交聯(lián)膜層和設于所述交聯(lián)膜層之間的柔性延展膜層。所述交聯(lián)膜層可采用EVA、PVB等材料，但不限于此；所述柔性延展膜層可采用PET等材料，但不限于此。所述交聯(lián)膜層作為粘結(jié)劑填充滿所述電池芯片與所述背板、所述電池芯片內(nèi)部之間的空隙，但是傳統(tǒng)電池組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)均無伸縮延展性能，較為硬質(zhì)，在層壓操作中粘接劑的流動性很差，容易在組件內(nèi)部形成氣泡，且在層壓過程中容易因為層壓壓力不當容易造成擠壓裂損，故所述柔性延展膜層的設置保證層壓時所述交聯(lián)膜層的物質(zhì)在熔融、交聯(lián)固化時的順暢流動，形成較好的膠封結(jié)構(gòu)。
[0007]作為優(yōu)選，所述交聯(lián)膜層包括至少一層透明交聯(lián)膜層和至少一層白色交聯(lián)膜層，所述透明交聯(lián)膜層與所述白色交聯(lián)膜層以任意順序?qū)盈B。
[0008]作為優(yōu)選，所述白色交聯(lián)膜層的厚度為0.1-0.3mm，所述透明交聯(lián)膜層的厚度為0.3?0.5mm。
[0009]所述白色交聯(lián)膜層可將從所述電池芯片透射過來的太陽光再次反射到所述電池芯片，增加對太陽光的吸收率與利用率，進而提高電池效能。所述白色交聯(lián)膜層表面及接近表面的較淺層面是光發(fā)射的主要發(fā)生地，故所述白色交聯(lián)膜層應控制在合理的較薄的厚度，而所述透明交聯(lián)膜層的設置是為了配合所述白色交聯(lián)膜層共同形成整體厚度合理達標的所述交聯(lián)膜層，并且對于所述交聯(lián)膜層來說，所述層壓階段環(huán)境的參數(shù)設置為之配合達到完好層壓的目的。
[0010]作為優(yōu)選，所述柔性延展膜層經(jīng)過層壓處理，所述層壓處理環(huán)境具體為控制層壓溫度為130~140°c并保持層壓時間為3~5min，控制抽真空時間為2~3min并保持層壓真空度為0~100Pa，控制層壓壓力為0.1-0.3個大氣壓。所述柔性延展膜層可為較厚的單片式結(jié)構(gòu)，也可為較薄的多片式結(jié)構(gòu)，較優(yōu)選的方式是多片式結(jié)構(gòu)，所述柔性延展膜層通過層壓處理，便于在所述層壓階段成型過程中減少其自身及所述電池組件其余部分的形變，從而保證所述電池組件的整體質(zhì)量，更好地保護內(nèi)部電池芯片，提高成品率。
[0011]作為優(yōu)選，所述步驟⑤還包括預壓階段，所述預壓階段環(huán)境具體為控制層壓溫度為130~150°C，控制抽真空時間為3~5min并保持層壓真空度為0~50Pa，控制層壓壓力為0.3-0.4個大氣壓并保持層壓時間為2~4min。
[0012]作為優(yōu)選，所述步驟⑤還包括預壓階段，所述預壓階段包括用于排出所述電池組件內(nèi)部氣泡的第一階段和用于引導黏合所述電池組件的第二階段。
[0013]作為優(yōu)選，所述第一階段環(huán)境具體為，控制層壓溫度為130~150°C，控制抽真空時間為3~5min并保持層壓真空度為0~50Pa，控制層壓壓力為0.3-0.35個大氣壓并保持層壓時間為l~2min ;所述第二階段環(huán)境具體為，控制層壓溫度為130~150°C，控制抽真空時間為3~5min并保持層壓真空度為0~50Pa，控制層壓壓力為0.35-0.4個大氣壓并保持層壓時間為 l~2min。
[0014]作為優(yōu)選，所述預壓階段采用所述第一階段與所述第二階段交替反復的方式。所述預壓階段確保所述電池芯片自身內(nèi)部及其至所述背板之間的間隙被初步引導填滿，所述電池組件內(nèi)部的氣泡被初步排出，所述電池組件的各部分均達到良好的相對層壓位置，為后續(xù)正式的所述層壓階段做鋪墊，不至于瞬間進入正式層壓階段環(huán)境時反而出現(xiàn)影響氣泡排除、層壓變位等狀況。短時、反復的預壓有助于解決上述不良狀況，為正式層壓階段做前序工作，更有利層壓出合格的產(chǎn)品。
[0015]作為優(yōu)選，所述步驟⑤還包括預熱階段，所述預熱階段具體為，控制預熱溫度為120~150°C并保持預熱時間為l~2min。所述預熱階段確保層壓環(huán)境的溫度段良好過渡，防止可能出現(xiàn)的因?qū)訅涵h(huán)境的溫度瞬間過高使所述交聯(lián)膜層熔融過快反而阻隔了原有空氣及新生成空氣排出的狀況，以致出現(xiàn)氣泡，淪為不良品。
[0016]本發(fā)明的技術(shù)優(yōu)點在于所述薄膜光伏組件層壓工藝采用不同于現(xiàn)有的層壓環(huán)境，有效提升產(chǎn)品的合格率及生產(chǎn)效率，同時通過優(yōu)化獲得層壓過程獲得可靠性更好、使用壽命更長、整體穩(wěn)定性與一致性優(yōu)良的薄膜太陽能電池組件。本發(fā)明使得所述交聯(lián)膜層能夠在較佳的層壓溫度下充分熔融進行交聯(lián)固化，交聯(lián)物質(zhì)極少殘留而不會使得所述電池組件在隨后長期日常使用中出現(xiàn)黃變、分層等狀況，從而外觀、密封保護性及使用壽命均得到大幅改善，不易老化失效；合理的層壓時間保證所述交聯(lián)膜層吸收足夠的熱量以良好完成整個交聯(lián)固化反應，確保層壓工序不會成為生產(chǎn)過程中的瓶頸程序，提高生產(chǎn)效能，降低運行能耗；與前述配合的層壓壓力不會同現(xiàn)有技術(shù)一樣，依靠增加層壓壓力來降低組件氣泡發(fā)生率，減輕機器工作負荷，進一步降低組件裂片的風險，提高組件良品率。
【具體實施方式】
[0017]下面將通過具體實施例對本發(fā)明作進一步說明:
實施例一:一種薄膜光伏組件層壓工藝，包括以下工藝流程，
①制備電池芯片:在玻璃基板的透明TCO導電膜上通過等離子體化學氣相沉積(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)反應沉積P型、i型、η型三層a_Si非晶硅薄膜層及背電極薄膜層，形成薄膜太陽能電池發(fā)電的主體結(jié)構(gòu)；
②引接傳輸結(jié)構(gòu):通過超聲波焊接技術(shù)，在薄膜太陽能電池芯片的背電極分別焊接引流條、匯流條，從薄膜太陽能電池的TCO導電膜和背電極分別引出正負極，形成薄膜太陽能電池芯片的電池傳輸結(jié)構(gòu)；
③鋪設連接膜層:在電池芯片表面層疊鋪設連接膜層，連接膜層包括至少兩層交聯(lián)膜層和設于交聯(lián)膜層之間的柔性延展膜層。交聯(lián)膜層包括至少一層透明交聯(lián)膜層和至少一層白色交聯(lián)膜層，透明交聯(lián)膜層與白色交聯(lián)膜層以任意順序?qū)盈B。白色交聯(lián)膜層的厚度為
0.2mm，透明交聯(lián)膜層的厚度為0.4mm。交聯(lián)膜層可選擇醋酸乙稀薄膜材料即EVA或聚乙稀醇縮丁醛薄膜材料即PVB等，白色交聯(lián)膜層相對設置較薄是因為光的反射利用主要是發(fā)生在膜層表面和較淺層面，透明交聯(lián)膜層相對設置較厚是因為兩層交聯(lián)膜層外加柔性延展膜層的總厚度受薄膜太陽能電池組件制作工藝限制，故用來配合白色交聯(lián)膜層及柔性延展膜層。兩層交聯(lián)膜層的設置還能在保證并增強電池組件整體結(jié)合度的同時，省去傳統(tǒng)的光反射設置工藝，減少成本投入，提高工作效率。而柔性延展膜層的設置同時也是為了交聯(lián)膜層更好的利用。柔性延展膜層可選擇PET膜等材料，其作為中間載體本身良好的延展性在層壓時，使得交聯(lián)膜層在交聯(lián)固化時能夠充分滲透流動，形成較佳的結(jié)合層，避免氣泡生成。柔性延展膜層本身經(jīng)過層壓處理，層壓處理環(huán)境具體為控制層壓溫度為135°C并保