CN102958696A - 用于层压组件的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种层压组件的设备及其方法。该设备包含一个用来对组件施加压力从而将组件的多个叠板压在一起的薄膜，一个用来阻止层压过程中释放的气体与薄膜接触的中间元件，一个用来容纳组件的基座，其中薄膜和基座能够形成一个真空腔体。

Description

用于层压组件的设备和方法

技术领域

本发明总体来说是关于夹层结构的层压，并且，尤其是关于以简单、性价比高、安全和环保的方式进行太阳能电池组件层压的设备和方法。

 

背景技术

在夹层结构的层压过程中，尤其是太阳能电池组件复合层的层压中，包含粘性箔片在内的太阳能电池组件多层叠板在热能和压力的影响下连接在一起。在层压的过程中，粘性箔片发生化学变化。其中包括一个聚合过程被启动，同时包括各种过氧化物的有害气体，例如过氧化氢，被释放在一个腔体内。由于腔体被设为真空，有害气体通过通道流出, 但是在这样做之前，有害气体已经与薄膜发生了接触。有害气体与薄膜的接触加速了热氧老化，进而缩短了薄膜的寿命，对薄膜产生了负面影响。

现有技术披露了许多不同的层压夹层结构技术，诸如太阳能电池组件。为了可靠运行，许多这样的设备都太复杂，并且不能保护昂贵的薄膜免受有害气体的损害，例如，根据专利号为JP2004-306420的日本专利提供的信息，伸展框架允许气体从其底部流出，其中，释放板和伸展框架不能阻止气体与薄膜接触。并且，伸展框架上表面和基座之间的角度也相对较大，将会对薄膜的寿命造成损害。

包括前述现有技术在内的传统的层压设备的特点揭示了一种复杂的设计和繁杂的结构参数，这种复杂的设计和繁杂的结构参数将会影响设备的性能。但是，目前这种能够阻止有害气体与薄膜接触的设备，即，允许有害气体从腔体内被排除而不与薄膜接触从而延长薄膜的寿命的设备，无法从商业市场上获得。

因此，当前的方案必须是一个满足以下要求的新设备，该设备通过阻止有害气体与薄膜接触能够克服叠板层压设备的，尤其是现有太阳能电池组件层压设备的固有缺点。例如，通过允许有害气体从腔体内被排除而不与薄膜接触以延长薄膜的寿命。

 

发明内容

鉴于前述现有技术中的固有缺点，本发明的主要目的旨在提供一个集方便和实用于一身的改进产品，既包括现有技术的优点，又克服了现有技术的固有缺陷。

本发明提供一种用于层压组件的设备，其包括：将压力施加在组件上以将组件的多层挤压在一起的薄膜；一个用来阻止在层压过程中释放的气体与薄膜接触的中间元件；及容纳组件的基座。薄膜和基座能够形成一个真空的腔体。

本发明还提供一种用于层压组件的设备，其包括：一个能够将压力施加在组件上以将组件的多层挤压在一起的薄膜；一个容纳组件的基座；及一个与基座平行方向延伸的伸展框架。薄膜和基座能够形成一个真空的腔体，并且伸展框架至少有一个斜面，与基座形成一个0度至15度或者最好为10度或5度的角度。

在另一个方面，本发明提供了一个改进和简化的设备和方法，该设备和方法用于层压夹层结构，叠板，并且尤其可用于因借助伸展框架而能够被低价量产的太阳能电池组件的层压。伸展框架与中间元件相结合能够阻止有害气体与薄膜接触，即，通过使有害气体从腔体内被排除而不与薄膜接触以延长薄膜的寿命。本发明将结构简单，性价比高，安全，可靠及环保操作的结构参数集于一身。

在另一方面，本发明还提供了一个适用于层压的伸展框架。伸展框架包括多个在拐角处相连形成矩形的棒状物；至少一个适合补偿薄膜延伸的浅斜面；及一个对表面提供气密的密封元件。伸展框架能被压在薄膜和密封元件上。伸展框架上的棒状物具有矩形横截面。具有矩形横截面的伸展框架能够完全包围真空腔体。伸展框架的上表面也可以是呈弧形曲面。在伸展框架上可以提供一个能够被注满密封剂的凹陷。

本发明的另一方面，还提供一种用于层压组件的方法，包含以下步骤：加热并将组件的叠板挤压在一起；阻止气体在层压过程中释放以免其与薄膜接触；提升薄膜；及取出被层压的组件。

除了作为本发明特征的各种新颖性特点之外，这些发明目的及本发明的其他目的在附在此后的权利要求中被专门指出，系本说明书的一个组成部分。为了更好地理解本发明以及对本发明进行使用可以获得的操作优势及特定目的，将会在附图及展示本发明的实施例的描述性事项中详细介绍。

 

附图说明

为了更好地理解本发明的特点，现结合附图详细陈述如下。

图1A是根据本发明的一个实施例的用于层压组件的设备的立体图。

图1B是根据本发明的一个实施例的 太阳能电池组件未被层压的叠层示意图。

图1C是根据本发明的一个实施例的被层压后太阳能电池组件的示意图。

图2A是根据本发明的一个实施例的覆盖元件处于打开状态时的示意图。 

图2B是根据本发明的一个实施例的覆盖元件关闭时的示意图。

图2C是根据本发明的一个实施例的当空气被从真空腔体中排除时薄膜延长的示意图。

图3是根据本发明的一个实施例的叠板置于设备内部的示意图。

图4是根据本发明的一个实施例的叠板被薄膜挤压的示意图。

图5是根据本发明的一个实施例的太阳能电池组件层压后，薄膜被提升的示意图。

图6是根据本发明的一个实施例的伸展框架延伸至与中间元件重叠的示意图。

图7是根据本发明的一个实施例的伸展框架的一个斜面的示意图。

图8是根据本发明的一个实施例的弹性板元件从伸展框架的斜面延伸至组件的示意图。

图9是根据本发明的一个实施例的弹性板元件和中间板元件的示意图。

图10和图11是根据本发明的一个实施例的伸展框架上表面和基座之间的0至5度的小角度的示意图。

图12A至12D是根据本发明的一个实施例的伸展框架的示意图。

图13是根据本发明的一个实施例的用于层压组件的方法的流程图。

附图的各个视图中相同的标号代表同一部件。  

具体实施方式

出于说明目的而在此被详述的实施例包含许多变化、结构和设计。但是，应该强调的是，正如被展示和叙述的那样，本发明不限于特定的用于层压夹层结构、叠板、太阳能电池组件的设备和方法。相反，本发明的原理能被应用于各种层压结构和结构布局。毫无疑问，因为各种环境变化而采取相应调整，各种省略、等同替代手段将会被想到。但以上运用或实施均在本发明权利要求的精神和范围之内。

出于解释的目的，在以下细节叙述中，为了提供针对本发明的透彻的理解，许多特定细节会被详细解释。但是，显然，对于本领域技术人员来说，在不知晓这些特定细节的情况下也可以实施本发明。

如本文中所用，术语“一”、“一个”、“至少”不表示数量的限制，而表示至少存在一个所述内容，术语“多数”表示存在一个以上的所述内容。术语“伸展框架”也叫“张力调整结构”，包括任何能够在层压过程中向薄膜提供张力、拉长和延伸的结构。

在一个实施例中，本发明提供了一个用于层压组件的改进设备和方法，通过阻止有害气体在层压过程中被释放而与薄膜接触。组件包括一个太阳能电池组件，一个夹层结构，一个许多材料层组成的叠板，或上述物品的任意组合。本发明延长了薄膜的寿命，不必频繁更换薄膜。本发明的伸展框架可以被低成本量产，并且为用户提供了一个简单易行、有效、安全、性价比高、环保及高产的层压方式。

参见图1A，根据本发明的一个实施例，该图展示了设备100的立体图（也称为“层合机”）。设备100包括伸展框架20，中间元件40，覆盖元件50，基座70和薄膜80。伸展框架20可以被附在覆盖元件50下或者基座70上。为了容纳薄膜80，多个耦合器54被放置在覆盖元件50或者伸展框架20上。耦合器54可以为薄膜提供初始张力。覆盖元件50可以具有多个侧壁52。耦合器54可以被设置以适合在覆盖元件50上安装伸展框架20和薄膜80。 中间元件40被设置在层压过程中阻止气体接触到薄膜80。中间元件40通常处于伸展框架20之下。中间元件40可以与组件同步移动。在本实施例中，中间元件40也构成一个释放板，该释放板能够防止薄膜80变脏。中间元件40也可以构成一个弹性板42。不允许接触薄膜80的气体将不能渗透中间元件40。热量可以通过薄膜80进入，使材料层之间达到最高程度的连接，并使层压过程得以重复。基座70也可以提供热量。薄膜80可以被延长以适应伸展框架20的外形。

参见图1B和图1C，根据本发明的一个实施例，其中图1B展示了一个未被层压的太阳能电池组件10的层叠状态，图1C展示了一个被层压的太阳能电池组件10。太阳能电池组件10由多个材料组成，其中包括玻璃板12、一个第一粘性箔片1、至少一个太阳能电池14、一个第二粘性箔片15和一个背板16。背板16可以由玻璃制成。背板16可以被放置在太阳能电池14的顶部。在层压的过程中，会发生一个相互连接的过程，在该过程中，太阳能电池14被包裹在覆盖的玻璃板12和背板16之间（玻璃或箔片背部）。背板可以被设置以适于保护第一粘性箔片13，第二粘性箔片15和太阳能电池14免于受潮，例如，背板16保护组件10不受天气特别是潮湿的影响。背板16可以由聚氟乙烯PVF和聚对苯二甲酸乙二酯PET制造。背板16也可以由玻璃板组成以致于最终的太阳能组件10可能是一个玻璃-玻璃组件。

第一粘性箔片13和第二粘性箔片15具有粘结性，例如乙烯－醋酸乙烯共聚物EVA或聚乙烯醇缩丁醛或任何其他热塑性箔片，诸如硅基箔片。第一粘性箔片13可以被放置在玻璃板12上。通常被连成一组的6×8个太阳能电池被放置在第一粘性箔片13上。叠板包括太阳能电池组件10在被层压之前的所有材料。通常，叠板可以被放置在基座70上。玻璃板12直接安装在基座70上，而不是（如图3-11所示）放在薄传输板60上，玻璃板12可以被用于将叠板拉入层压机，即基座70上，在这里叠板可以被加热并被挤压在一起。一旦叠板达到了一定温度，例如90摄氏度，作用在叠板上的压力就可以将全部叠板挤压在一起。

根据本发明的实施例，参见图2A至2C，其中图2A和2B展示了当覆盖元件50分别在打开和封闭的位置时处于被拉平状态的薄膜80，图2C展示了当空气被从真空腔体30中排出时处于被拉弯曲状态的薄膜80。

根据本发明的实施例，参见图3至图5，其中，图3展示了当覆盖元件50在空气中打开时，放置于设备100内部的叠板。压力可以由薄膜80施加。薄膜80和基座70能够形成一个真空的腔体30。中间元件40可以被放置在薄膜80和组件10之间，这样在层压过程中被融化的组件10的材料不会污染薄膜80。一般情况下，多个组件10被放置在传输板60上，该传输板60被设置用来将叠板放进层压机并将组件10移出层压机。 在附图（图3-11）中，传输板60可以在附图所在平面的垂直方向移动。

根据本发明的实施例，参见图4，当叠板在真空腔体30内部时，真空腔体30会通过多个通道72被排放成真空。薄膜80上面的大气压力将薄膜向下压向叠板，产生平均分配的压力。薄膜80的末端与伸展框架20一起向下移动。由于薄膜80被基座70加热，薄膜80变得更有弹性并且会由于受热而扩张。由于薄膜80不能折叠，它会导致背板16上的压痕或裂缝，薄膜80 会被伸展框架20拉紧。伸展框架20 的斜面22补偿了薄膜80的延长线。伸展框架20使通道72保持开启从而排空真空腔体30。

根据本发明的一个实施例，参见图5，当叠板被粘合时，真空腔体30里的压力和薄膜80上面的大气压力可能相等，这时薄膜80会被提升。这时层压的太阳能电池组件10会被从层压机中取出，该程序将会被重复。

根据本发明的一个实施例，多个组件会同时被层压，组成一个可以是2 x 3组件的二维阵列。组件尺寸通常是1200 x 800毫米。为清楚起见，附图中的尺寸规格有所夸大。通常的尺寸是（厚度为毫米）：薄膜80（3毫米），中间元件40（0.25毫米），背板16（0.15毫米），粘性箔片13和15（0.6毫米），太阳能电池14（0.2毫米），玻璃盘12（3-4毫米）。

根据本发明的一个实施例，可以用一个工作台（未显示）来堆积材料并将材料运进层压机。层压机包括两个部分：首先，叠板进入真空腔体30，在这里材料在真空下被加热、加压成为一体，然后被加热、加压后的材料被送往一个压缩机，这里材料将被保存在一个足够高的温度下，使得塑料能够成为聚合物。同时会加压以防止分层。

薄膜80可以被调整来运用一个压力在组件10上面，从而将太阳能电池组件10的叠板压在一起。伸展框架20至少有一个斜面22用来补偿薄膜80在层压过程中发生的增长，中间元件40用来阻止在层压过程中气体排放并接触薄膜80。耦合器54可以被放置在侧墙52上，基座70可以容纳太阳能电池组件10。薄膜80，基座70， 以及侧墙52可以共同组成一个真空腔体30。太阳能电池组件10的叠板可以被放置在设备100里面，在这里叠板将被加热并被压在一起从而层压为太阳能电池组件10。

根据本发明的一个实施例，真空腔体30可以由覆盖元件50组成。为了使之张紧，薄膜80可以被向上提升到覆盖元件50之外。在层压之前和过程中，伸展框架20能够张紧薄膜80。伸展框架20可以被夹持在覆盖元件50和基座70之间。当叠板在真空腔体30当中时，覆盖元件50在受压后会下降，薄膜80在受挤压在伸展框架20和基座70之间，从而在伸展框架20和基座70之间形成空气密封，即，使得真空腔体30被空气密封。至少一个液压缸可以被用来提升覆盖元件50。所有需要用来压紧组件10或叠板的压力都可以通过排空真空腔体30产生。中间板可以围绕整个设备活动，从而保护设备的上部不被污染。

根据本发明的一个实施例，参见图6和图7，伸展框架20延伸后与叠板的中间板40重叠，从而保护薄膜80免得与层压过程中释放的有害气体接触。伸展框架使得有害气体，例如过氧化氢气体，从真空腔体30中被排除而不与薄膜80接触。

参见图8和图9，根据本发明的一个实施例，中间板40的功能可以由弹性板元件42来实现，其中弹性板元件42被设置用来从伸展框架20延伸至组件10或组件10的一部分和/或由延伸到组件10的边界之外的背板16 来实现。

参见图10和图11，薄膜80的寿命有可能被弯曲24损害，该弯曲由薄膜在与伸展框架20分开时形成。根据本发明的一个实施例，伸展框架20的上部与基座70之间的一个角可能会很小，至少靠近弯曲24的地方的角度会很小，例如，可能小于15度，例如10度或者小于5度。由于层压材料的厚度被夸大，图11当中的弯曲24看上去比图10中还要明显。对于通常的组件，没有这种情况。

参见图12A至图12D，根据本发明的一个实施例，伸展框架20的上表面可以是曲面，从而导致在基座70 的表面上与基座70形成不同角度。由于薄膜80通常附在侧墙52上，伸展框架可以如图12A和12B所示有一个弯曲的形状。

根据本发明的一个实施例，伸展框架20包括多个在拐角处相连形成矩形的棒状物；至少一个适合补偿薄膜80延伸的浅斜面22；及一个对表面提供气密的密封元件28。上述棒状物具有矩形横截面，伸展框架20的上表面也可以是曲面。伸展框架20能被压在薄膜80和密封元件28上。伸展框架上的棒状物具有矩形横截面，具有矩形横截面的伸展框架能够完全包围真空腔体30。

根据本发明的一个实施例，伸展框架20的内部拐角可以由多种形状组成包括弧形的形状、斜度较小的斜面、弧形、平面、三角形或这些形状的组合。斜面22可以有一个12.4度的二面角（图12C）。

根据本发明的一个实施例，将中间元件40与伸展框架20密封的方法可以是在伸展框架20上面设置一个缺口，该缺口可以用来填充密封剂。该密封剂与气体不发生化学反应。

伸展框架20可以设置一些通道，这样即便薄膜80和中间板40横置在伸展框架顶部时，空气和气体也能够从真空腔体中放出来。

根据本发明的一个实施例，排气通道72可以被设置在基座70附近或者在组件10下面或基座70旁边从而排空真空腔体30。通道72可以非常小，以至于无论是薄膜80，还是中间元件40或中间板40都不能被拉进来，否则它们就会变形。通道72不是必须设置在伸展框架20的下方，而且可以放在伸展框架20和被层压的组件10之间，甚至放在组件10下面。在后一种情况下，传输板60对于要排出的气体来说必须是可渗透的。

根据本发明的一个实施例，伸展框架20可以是矩形从而可以包围真空腔体30。该框架的各个拐角可以是各种形状。最简单的情况下，该拐角可以是伸展框架20 的相互连接的梁的横截面形成的夹角。这将会导致伸展框架角的内部的上端和基座70 之间形成一个更大的角。因此，这些拐角应当做成这样，使得拐角的内部是弧形的，从而使伸展框架20的拐角的内部的上端与基座70之间形成的角大小不变，如图12B所示。

根据本发明的一个实施例，一个层压组件的方法200，包含以下步骤：步骤91，对组件的叠板加热和加压使之成为一体；步骤92，防止层压过程中释放的气体与薄膜接触；步骤93，提升薄膜80；步骤94，将层压后的组件取出。中间元件40可以被放置在组件10的上面。中间元件40可以与组件10同步移动。

虽然为了说明本发明的目的，本发明的实施例已经详细披露了本发明的内容，本领域的技术人员仍然会认识到，对于所披露的发明的变化、修改，包括对各部件结构的重新调整，对规格尺寸的修改，对形状的变更都是可能的。相应的，本发明旨在包含所有落入本发明保护范围和精神的该等可选方案、修改和变更。

以上为描述和说明本发明的目的，已经提供了具体实施例的说明。但是他们不能穷尽本发明的所有情形，同时也不应将本发明仅限制在上述披露的具体形式中，而且很显然，根据上述信息，可以有很多可能的修改和变更。所选择的上述实施例被用来作为描述本发明的原理及其实际应用的最佳解释，从而使得本领域技术人员能够最直接地利用本发明和不同的实施例及其能够想到的各种适于实际应用的变更。毫无疑问，在环境需要或提供机会时，各种省略、等同替换的方案都可能会被想到，但是本发明将会保护所有落入本发明权利要求的精神或范围的相关应用或实施。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.用于层压至少一个组件的设备，包括：

一个用来对组件施加压力从而将组件的多个叠板压在一起的薄膜；

一个用来防止层压过程中释放的气体与薄膜接触的中间元件；以及

一个容纳该组件的基座；

其中中间元件与组件一起移动，

其中薄膜和基座能够形成一个真空腔体。

2.如权利要求1所述的设备，其中伸展框架能够张紧薄膜。

3．(删去)

4．(删去)

5．以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件在伸展框架下面移动，从而保护薄膜避免其与层压过程中释放出的气体或污垢接触。

6．(删去)

7．以上任意一项权利要求所述的设备，其中伸展框架延伸从而与中间元件重叠。

8．以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件能够与伸展框架重叠。

9．以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件延伸到组件的边界之外从而防止层压过程中释放的气体与薄膜接触。

10．（删去）

11．以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件包含一个弹性板元件用来从伸展框架延伸至组件。

12．以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件构成一个释放板。

13．以上任意一项权利要求所述的用于层压组件的设备，包括：

一个用来给组件施加压力从而将组件的多个叠板压在一起的薄膜；

一个容纳该组件的基座；以及

一个与基座平行延伸的伸展框架，

其中中间元件与组件一起移动，

其中薄膜与基座能够形成一个真空腔体，同时伸展框架至少有一个斜面，与基座成0度到15度之间的一个角，或最好该角度为5度或10度。

14．以上任意一项权利要求所述的伸展框架，其中伸展框架的拐角的内部形状包括弧形、斜面、三角形、平面或它们的任意组合。

15．一个层压组件的方法，包括以下步骤：

将太阳能电池组件的叠板加热并压在一起；

防止层压过程中释放的气体与薄膜接触；

提升薄膜；以及

取出组件，

其中中间元件与组件同步移动。

16．以上权利要求15所述的层压组件的方法，其中中间元件构成一个释放板。

17．以上权利要求15或16所述的层压组件的方法，其中中间元件被放置在组件上面。

18．(删去)

Claims (18)

1.用于层压至少一个组件的设备，包括：

一个用来对组件施加压力从而将组件的多个叠板压在一起的薄膜；

一个用来防止层压过程中释放的气体与薄膜接触的中间元件；以及

一个容纳该组件的基座；

其中薄膜和基座能够形成一个真空腔体。

2.如权利要求1所述的设备，其中伸展框架能够张紧薄膜。

3.如权利要求1或2所述的设备，其中伸展框架的至少一个拐角的内部是弧形的，从而使得伸展框架拐角的内部的上表面与基座之间形成的角保持恒定。

4.以上任意一项权利要求所述的设备，其中伸展框架的上表面与基座之间形成的角至少在靠近弯曲处其角度在0度到15度之间，或最好是10度或5度。

5.以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件在伸展框架下面移动，从而保护薄膜避免其与层压过程中释放出的气体或污垢接触。

6.以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件围绕整个设备活动。

7.以上任意一项权利要求所述的设备，其中伸展框架延伸从而与中间元件重叠。

8.以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件能够与伸展框架重叠。

9.以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件延伸到组件的边界之外从而防止层压过程中释放的气体与薄膜接触。

10.以上任意一项权利要求所述的设备，其中组件包括太阳能电池组件、夹层机构、多个材料层的叠，板例如玻璃、塑料或复合材料或它们的任意组合。

11.以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件包含一个弹性板元件用来从伸展框架延伸至组件。

12.以上任意一项权利要求所述的设备，其中中间元件与组件同步移动。

13.以上任意一项权利要求所述的用于层压组件的设备，包括：

一个用来给组件施加压力从而将组件的多个叠板压在一起的薄膜；

一个容纳该组件的基座；以及

一个与基座平行延伸的伸展框架，

其中薄膜与基座能够形成一个真空腔体，同时伸展框架至少有一个斜面，与基座成0度到15度之间的一个角，或最好该角度为5度或10度。

14.以上任意一项权利要求所述的伸展框架，其中伸展框架的拐角的内部形状包括弧形、斜面、三角形、平面或它们的任意组合。

15.一个层压组件的方法，包括以下步骤：

将太阳能电池组件的叠板加热并压在一起；

防止层压过程中释放的气体与薄膜接触；

提升薄膜；以及

取出组件。

16.上述权利要求15所述的层压组件的方法，其中中间元件与组件同步移动。

17.上述权利要求15或16所述的层压组件的方法，其中中间元件被放置在组件之上。

18.以上任意一项权利要求所使用的伸展框架。

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