薄膜光伏自動點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及薄膜光伏柔性太陽能電池片互聯(lián)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及薄膜光伏自動點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]出于對嚴(yán)重的環(huán)境污染和全球變暖的擔(dān)憂，以及化石燃料將在不遠(yuǎn)的未來耗盡的預(yù)期，人類對可再生清潔能源的開發(fā)與利用近年來已獲得飛速的發(fā)展。在可再生清潔能源的家族中，太陽能作為人類取之不盡的終極能源而地位獨(dú)尊，對太陽能的利用可分為光熱與光伏兩大方面。傳統(tǒng)的光伏器件，或稱太陽能電池，是基于諸如單晶或多晶硅材料的硅半導(dǎo)體，然而，硅材料的制造是一種高耗能高污染的產(chǎn)業(yè)，硅電池片的剛性與脆性又極大地限制了它們的應(yīng)用空間。為克服這些問題，一些替代物，如薄膜太陽能電池已經(jīng)被開發(fā)為第二代太陽能電池。目前主要有三種第二代薄膜太陽能電池存在:非晶硅、銅銦鎵砸CIGS和碲化鎘CdTe。在這些薄膜太陽能電池中，銅銦鎵砸太陽能電池具有可與晶硅電池匹敵的超過20%的最高光電轉(zhuǎn)換率，同時也是目前唯一適合于在柔性基板上制作的薄膜光伏電池。在元素周期表中，銅銦鎵砸吸收層的元素位于IB-1IIA-VIA族，這些吸收材料屬于多組份P型半導(dǎo)體。對于這種半導(dǎo)體材料而言，不同組份的分布、化學(xué)計量關(guān)系以及晶體型態(tài)可決定材料的質(zhì)量。
[0003]銅銦鎵砸與碲化鎘太陽能電池二者均包含吸收/緩沖薄膜層的堆集以產(chǎn)生有效的光伏異質(zhì)結(jié)。一個包含一高電阻層，該電阻層具有一個透射太陽光到吸收/緩沖界面的禁帶和一旨在于減小阻抗損失及提供電接觸的低電阻層的透明導(dǎo)電金屬氧化物TCO窗口被沉積于吸收/緩沖堆集的表面。這種設(shè)計顯著減少了電荷載流子在窗口層和/或在窗口/緩沖界面的重新組合，因?yàn)榇蠖鄶?shù)電荷載流子的產(chǎn)生與分離是座落在吸收層內(nèi)部及其界面上的。一般說來，銅銦鎵砸太陽能電池是一個位于元素周期表IB-1IIA-VIA組別的化合物半導(dǎo)體的典型，而這些化合物半導(dǎo)體由位于IB組(銅、銀、金)、IIIA組(硼、鋁、鎵、銦、鉈)和VIA組(氧、硫、砸、碲、卦)的元素所構(gòu)成，而這些元素構(gòu)成了優(yōu)異的薄膜太陽能電池吸收層材料。尤其是，包含銅、銦、鎵、砸和硫的化合物一般被寫為CIGS(S)或Cu (In，Ga)(S，Se) ^CuInhGax (SySei_y)n，這里O彡x彡1，O彡y彡1，且η大約為2，并且已經(jīng)被應(yīng)用于可產(chǎn)生超過20%光電轉(zhuǎn)換率的銅銦鎵砸薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu)中。
[0004]銅銦鎵砸和碲化鎘薄膜均必須被高溫退火以形成均勻且符合化學(xué)計量關(guān)系的化合物吸收層。一層緩沖層薄膜，通常為N型硫化物半導(dǎo)體材料，必須被沉積于吸收層之上以形成光伏異質(zhì)結(jié)。隨后將透明導(dǎo)電金屬氧化物沉積于緩沖層表面以形成完整的銅銦鎵砸或碲化鎘薄膜太陽能電池。碲化鎘薄膜電池一般以基板在TCO窗口層之上的頂層配置為主，這使其不適用于柔性基板而一般沉積于剛性透明的玻璃板上，而銅銦鎵砸薄膜太陽能電池因其均為底層配置而可將各層薄膜沉積于覆有金屬背電極導(dǎo)電層的柔性不透明基板之上。
[0005]無論銅銦鎵砸太陽能電池的各層薄膜是沉積于剛性的玻璃板或以卷對卷的方式沉積于柔性基板之上，它們最后都要被分割成小塊獨(dú)立的電池片再通過串并聯(lián)的方法連接成電池組以滿足輸出參數(shù)的要求。若背電極及吸收層等皆沉積于剛性玻璃或柔性絕緣高分子基板之上，這種分割與互聯(lián)可通過經(jīng)典的機(jī)械或激光劃線的“3P”方法，即P1、P2、P3三道劃線工序進(jìn)行。但由于銅銦鎵砸吸收層需要經(jīng)過高溫退火的過程，而能夠耐高溫且表面平滑的柔性高分子或硅基板非常昂貴，柔性薄膜電池片所采用的基板一般均為導(dǎo)電金屬材料，如不銹鋼或鋁合金，它們無法以劃線的方式分割成不同的相互絕緣的電池單元，而需要先在TCO表面上印刷金屬珊線，再切割成一片片類似于多晶硅的電池片，最后在電池片之間用互聯(lián)條串接。對于硅片而言，這種串接可通過焊接的方法并具有成熟的技術(shù)。但焊接目前難以在柔性薄膜電池片上進(jìn)行，這是由于互聯(lián)后的薄膜電池串沒有經(jīng)過類似于硅電池片的高溫?zé)Y(jié)過程，印刷后的金屬珊線是低溫固化的，焊接很難將電池片牢固地結(jié)合在一起，于是柔性薄膜電池片的互聯(lián)一般均以導(dǎo)電銀膠粘接后再低溫固化的方式進(jìn)行。
[0006]不同于晶硅電池的焊接方法，柔性薄膜電池片的互聯(lián)很難通過手工完成。這是因?yàn)槭止るy以準(zhǔn)確控制涂膠及安放互聯(lián)條的操作且難以解決定位固化的難題，因此需要由機(jī)器來完成，某些發(fā)達(dá)國家已制成并出售這種成套設(shè)備，但價格通常高于百萬美元，令資本不足的小企業(yè)望而卻步。
[0007]綜上所述，本領(lǐng)域急需一種性價比較高的自動點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)及方法來完成柔性薄膜太陽能電池片的粘接。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種薄膜光伏自動點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)及方法，以改善現(xiàn)有技術(shù)中缺少一種性價比較高的自動點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)及方法來完成柔性薄膜太陽能電池片的粘接，無法滿足實(shí)際需求的問題。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0010]第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種薄膜光伏自動點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)，包括工作臺、真空吸附模塊和電池片壓塊，以及均安裝在所述工作臺上的自動點(diǎn)膠單元、可移動串接模板；
[0011]所述串接模板包括多個串接單元和設(shè)于各所述串接單元內(nèi)部的多個真空室，所述串接單元與所述真空室一一對應(yīng)，各所述串接單元上均設(shè)有與所述串接單元對應(yīng)的所述真空室連通的電池片吸附孔和互聯(lián)條吸附孔，所述真空室通過所述串接單元底部的大真空孔與工作臺上的真空源相通，在開啟所述真空室的真空源時，與開啟真空源的所述真空室對應(yīng)的所述串接單元用于吸附住位于所述電池片吸附孔上的電池片和位于所述互聯(lián)條吸附孔上的互聯(lián)條；
[0012]所述自動點(diǎn)膠單元用于涂膠；
[0013]所述真空吸附模塊的底部設(shè)有兩個高度不同的平面，兩個所述平面中較高的平面上設(shè)有互聯(lián)條吸附孔，較低的平面上設(shè)有與真空泵相連接的真空吸盤，所述真空吸附模塊用于通過所述較低的平面吸附所述電池片壓塊、使吸附后的所述電池片壓塊底面朝上，經(jīng)所述較低的平面吸附的所述電池片壓塊的底面與所述真空吸附模塊較高的平面處于同一水平面；
[0014]所述電池片壓塊頂面設(shè)有真空孔，用于與所述真空吸附模塊低平面的真空吸盤實(shí)現(xiàn)無縫對接，底面設(shè)有互聯(lián)條吸附孔，用于在所述電池片壓塊被連接到所述真空吸附模塊的真空源時，通過底面的所述互聯(lián)條吸附孔吸附互聯(lián)條。
[0015]結(jié)合第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，其中，所述系統(tǒng)還包括可沿平行于所述串接模板的方向移動、臂膀可上下左右運(yùn)動的電池片傳遞機(jī)械臂，所述電池片傳遞機(jī)械臂上安裝有真空吸盤，所述電池片傳遞機(jī)械臂用于通過所述真空吸盤吸取電池片、將吸取的所述電池片放置于所述串接單元上的電池片吸附孔上；
[0016]所述工作臺上設(shè)有供所述電池片傳遞機(jī)械臂移動的輪軌。
[0017]結(jié)合第一方面，或第一方面的第一種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，其中，所述系統(tǒng)還包括與所述真空吸附模塊相連接的機(jī)械手;
[0018]所述機(jī)械手用于帶動所述真空吸附模塊移動和轉(zhuǎn)動并可將所述真空吸附模塊翻轉(zhuǎn)180度；
[0019]所述工作臺上設(shè)有供所述機(jī)械手移動的輪軌。
[0020]結(jié)合第一方面的第二種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，其中，所述系統(tǒng)還包括互聯(lián)條點(diǎn)切機(jī)，所述互聯(lián)條點(diǎn)切機(jī)包括裝載互聯(lián)條卷的輪軸，水平傳送所述互聯(lián)條卷中的互聯(lián)條、將傳送的所述互聯(lián)條在狹縫中拉直的傳動系統(tǒng)，以及切斷傳送的所述互聯(lián)條的切刀。
[0021]結(jié)合第一方面的第三種可能的實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例提供了第一方面的第四種可能的實(shí)施方式，其中，所述串接模板安裝于所述工作臺中部，供所述電池片傳遞機(jī)械臂移動的所述輪軌和供所述機(jī)械手移動的所述輪軌分別設(shè)于所述串接模板兩側(cè)。
[0022]第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種薄膜光伏自動點(diǎn)膠互聯(lián)方法，應(yīng)用于點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)，所述點(diǎn)膠互聯(lián)系統(tǒng)包括工作臺、點(diǎn)膠單元、串接模板、真空吸附模塊、互聯(lián)條