制造包括光伏电池的适配定位的弯曲光伏模块的方法技术

本申请提出一种制造包括多个光伏电池(7)的非均匀弯曲的光伏模块(1)的方法。所述光伏模块(1)可以形成车辆的车身部分，并且可以包括不同的弯曲区域(3，5)。该方法包括：

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造包括光伏电池的适配定位的弯曲光伏模块的方法


[0001]本专利技术涉及一种光伏模块的制造方法。

技术介绍

[0002]光伏模块包括可以基于光伏效应将光能转化为电能的光伏电池。今天，大多数商业光伏模块包括基于诸如硅晶圆之类的半导体晶圆制造的光伏电池。基于晶圆的光伏电池的生产可以在低成本下具有高转换率。此外，基于晶片的光伏电池可以通过可靠的工业制造工艺来进行制造。
[0003]在下文中，术语“光伏”可以缩写为“PV”。PV电池也称为太阳能电池。
[0004]传统上，PV模块包括由若干片和层组成的堆叠结构。通常，包括多个PV电池和互连PV电池的电连接结构的太阳能电池装置被插入在正面聚合物箔和背面聚合物箔之间。而由于箔片通常很薄因此容易弯曲，单独的箔片可能无法为PV模块提供足够稳定和刚性的支撑因此，除了箔片之外PV模块还包括载体结构。
[0005]传统上，所述载体结构由一个或多个刚性片组成。例如，正面片，即，布置在PV模块的正面指向入射光方向，可以由透明玻璃板制成。这种正面片可以覆盖、保护和稳定PV电池。附加或替代地，所述载体结构可以包括背面片，所述背面片例如由玻璃板、聚合物箔或金属片制成。在制造传统的光伏模块时，需要制备由一个或多个刚性片、太阳能电池装置以及正面和背面聚合物箔组成的堆叠结构。其中将所述太阳能电池装置布置在正面和背面聚合物箔之间以形成子堆叠结构。将所述子堆叠布置在一个刚性片上或两个刚性片之间以形成完整的堆叠结构。并且将所述完整的堆叠结构加热至高温。在所述高温下，聚合物箔的材料液化或至少变成粘稠状态，使得正面聚合物箔和后侧聚合物箔被层压以形成紧密的堆叠结构，其中所述太阳能电池装置被包含在两个箔片之间，并且所述聚合物箔与一个或多个刚性片连接。最后，通常还要将一个框架围绕布置在层压的完整堆叠结构上。所述框架可以提供额外的机械稳定性并且可以用于将PV模块安装在例如屋顶顶部或柱子上。
[0006]虽然上述传统的PV模块制造工艺已经很成熟，但它仍存在各种缺陷。
[0007]例如，将太阳能电池装置层压到一个或多个刚性片上的载体结构通常要求刚性片是平面形。因此整个PV模块也是平面形。然而，在许多应用场景中，非平面形状的PV模块可能会更为有益。例如，在本申请人的申请在先的专利申请WO 2019/020718 A1中提出，将太阳能电池集成到车辆的车身部分中。其中，所述车身部分可以具有非平面形状并且所述PV模块应放置在所述车身部分的顶部，或者优选地，所述PV模块应集成到所述车身部分中或整体形成所述车身部分。
[0008]此外，为PV模块提供例如由玻璃片和/或金属片制成的载体结构会显著增加PV模块的重量和/或会显著增加提供玻璃片和/或金属片的成本。
[0009]为了至少部分克服上述缺陷，本申请人在申请在先的专利申请PCT/EP2020/056972中提出了一种制造PV模块的新方法。其中将与聚合物箔连接的太阳能电池装置与通过注塑成型制成的模塑层集成。所述模塑层与集成的太阳能电池装置可以一同形成具有非
平面形状的PV模块并且可以降低制造成本。该方法的特点和特征也可以适用于本申请所述的方法，并且在先专利申请的内容应通过引用整体并入本申请。
[0010]然而，经观察，在制造曲面PV模块时必须小心以避免造成例如PV模块转换效率不是最佳和/或PV模块寿命缩短的缺陷。
[0011]因此，本申请的目的是能够制造一种PV模块并且至少部分克服上述缺陷。具体而言，本申请的目的是能够制造一种具有高模塑效率、高可靠性、高产量、低成本和/或制造一种高质量的最终的PV模块，特别是制造具有非平面形状的PV模块。
[0012]
技术实现思路
和实施方式
[0013]至少部分上述目的可以根据独立权利要求中限定的方法来实现。优选实施例在从属权利要求以及随后的说明书中进行限定。
[0014]根据本专利技术的一个方面，提出一种制造包括多个光伏电池的非均匀弯曲的光伏模块的方法。该方法至少包括以下方法步骤(下列步骤的顺序优选但不必须)：
[0015]‑
确定光伏电池的最小允许弯曲半径，
[0016]‑
分析假设布置在光伏模块内的定位区域处的光伏电池的其中之一的曲率半径，其中针对沿所述光伏模块横向延伸的多个定位区域中的每一个，分析其曲率半径，
[0017]‑
以曲率受限配置方式来布置光伏电池，其中光伏电池与高度弯曲的区域不重叠，所述高度弯曲区域的曲率半径被分析为小于光伏电池的最小允许弯曲半径，以及
[0018]‑
以曲率受限配置方式将所述光伏电池固定在所述光伏模块中。
[0019]本专利技术的实施例的基本思想可以被解释为基于以下观察和认识(尤其基于但不限制本专利技术的范围)。
[0020]首先，可以将本专利技术实施例的一些基本思想简要概括如下：
[0021]基于晶圆的太阳能电池，例如由单晶硅、多晶硅或多晶硅晶圆制成的太阳能电池，由于可以高效率和低成本进行制造，如今被应用于大多数的光伏模块中。然而，已知基于晶圆的太阳能电池通常是刚性的并且非常脆。因此，通常假设基于晶圆的太阳能电池在被封装到PV模块中时基本上不应被弯曲或弯折。因此，基于晶圆的太阳能电池通常被包含在刚性和平面的PV模块中，其中正面的刚性玻璃板和/或背面的刚性板保护太阳能电池免于过度弯曲。然而，申请人发现，只要采取特定措施，即使是刚性和易碎的太阳能电池也可以设置在弯曲的光伏模块中。具体而言，经发现，通过一方面确定太阳能电池可以弯曲而不会断裂或开裂的允许弯曲半径，并且另一方面分析每个太阳能电池在被布置在PV模块内的多个区域的其中之一处时必须弯曲的曲率半径，可以确定PV模块内的太阳能电池位置的合适配置方式，使得没有太阳能电池被过度弯曲。因此，在该方法中，太阳能电池可以被适当地布置在非均匀弯曲的PV模块内。
[0022]接下来，将讨论所提出的制造PV模块的方法的实施例的细节、特征和可能的优点。
[0023]本文提出的方法特别适用于制造包括多个基于脆性半导体晶圆制备的PV电池的PV模块。所述PV电池例如可以是基于晶体硅晶圆制造的太阳能电池。所述基于晶圆的Si
‑
PV电池通常可以具有高效率(例如效率超过15％，可以是17％到24％之间)和高可靠性。此外，它们的制造已存在完善的工业流程。这些PV电池的横向尺寸通常为50x50mm2至300x300mm2，大部分在150x150mm2和200x200mm2之间，形状为方形、矩形、圆形、半圆形或任何其他形状。进一步地，这些PV电池的厚度通常超过50μm，通常在100μm和300μm之间。在这种厚度下，这
些PV电池是相对刚性的，也就是说他们通常无法弯曲成小弯曲半径(例如小于它们的横向尺寸)。每个PV电池均包括电触点。相邻的PV电池的电触点通过电连接结构相互连接，以使这些PV电池可以通过串联、并联或串联和并联连接的任何组合方式电连接。所述电连接结构可以由两个相邻光伏电池之间(优选在相应串的每两个相邻光伏电池之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造包括多个光伏电池(7)的非均匀弯曲的光伏模块(1)的方法，该方法至少包括：
‑
确定光伏电池(7)的最小允许弯曲半径r
b
，
‑
分析假设布置在光伏模块(1)内的定位区域(11)处的光伏电池(7)的其中之一的曲率半径r
c
，其中针对沿所述光伏模块(1)横向延伸的多个定位区域(11)中的每一个，分析其曲率半径，
‑
以曲率受限配置方式来布置所述光伏电池(7)，其中所述光伏电池(7)与高度弯曲的区域(13)不重叠，该高度弯曲的区域(13)的曲率半径被分析为小于所述光伏电池(7)的最小允许弯曲半径r
b
，以及
‑
以曲率受限配置方式将所述光伏电池(7)固定在所述光伏模块(1)中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，分析假设布置在所述光伏模块(1)的所述定位区域(11)处的光伏电池(7)的其中之一的曲率半径r
c
，其中所述光伏模块(1)处于制造完成后的最终几何形状。3.根据权利要求2所述的方法，其中，分别通过布置实验、布置模拟和布置计算进行测量、模拟和计算的至少其中之一来分析光伏电池(7)布置在定位区域(11)时的曲率半径r
c
。4.根据前述权利要求的其中之一所述的方法，当光伏模块(1)在制造过程变形为第一临时几何形状时，针对假设布置在光伏模块(1)内的定位区域(11)处的光伏电池的其中之一，分析曲率半径r
c
。5.根据权利要求所述的方法，其中，分别通过变形实验、变形模拟和变形计算的测量、模拟和计算来分析所述光伏电池(7)在设置于定位区域(11)时所述光伏电池(7)受到变形作用后的所述光伏电池(7)的曲率半径r
c
，其中变形作用由制造过程产生，并且在制造过程中暂时使光伏电池(7)的曲率发生改变。6.根据前述权利要求的其中之一所述的方法，其中当制造得到的光伏模块根据预期的安装配置方式进行安装并且经过了预定的温度变化时，所述光伏模块(1)由于所述光伏模...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：索诺电机有限公司，
类型：发明
国别省市：