對(duì)于建筑行業(yè)而言，光伏是可再生能源中與建筑物結(jié)合成本最低，節(jié)能效果最好的產(chǎn)品。我國(guó)建筑能耗約占全社會(huì)總能耗的 30%，光伏+建筑成為建筑行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、節(jié)能減排的新思路通過(guò)產(chǎn)品創(chuàng)新、工藝改進(jìn)、產(chǎn)線智能化等手段，光伏綠色建材產(chǎn)品價(jià)格逐年下降，已達(dá)到可量化推廣的階段。

1 背景技術(shù)

光伏組件指具有封裝及內(nèi)部聯(lián)結(jié)的，能單獨(dú)提供直流電輸出的，最小不可分割的光伏電池組合裝置。光伏組件（俗稱(chēng)太陽(yáng)能電池板）由太陽(yáng)能電池片（整片的兩種規(guī)格 125 mm×125 mm、156 mm×156 mm、124 mm×124 mm 等）或由激光切割機(jī)或鋼線切割機(jī)切割開(kāi)的不同規(guī)格的太陽(yáng)能電池組合在一起構(gòu)成。由于單片太陽(yáng)能電池片的電流和電壓都很小，然后把其先串聯(lián)獲得高電壓，再并聯(lián)獲得高電流后，通過(guò)一個(gè)二極管（防止電流回輸）然后輸出，并且把他們封裝在一個(gè)不銹鋼、鋁或其他非金屬邊框上，安裝好上面的玻璃及背面的背板、充入氮?dú)狻⒚芊?，整體稱(chēng)為組件，也就是光伏組件或說(shuō)是太陽(yáng)電池組件。

光伏綠色建材是將光伏和建筑融合到一起，代替屋頂、窗戶(hù)和外墻，形成光伏與建筑材料集成產(chǎn)品，既可以當(dāng)建材，又能利用綠色太陽(yáng)能資源發(fā)電，可謂兩全其美，而且可以降低系統(tǒng)造價(jià)?，F(xiàn)有的光伏綠色建材中，單個(gè)光伏建材的尺寸較小，對(duì)于較大的應(yīng)用面而言，需要進(jìn)行光伏建材的拼接，降低了光伏建材的整體美觀性，而對(duì)于大尺寸的光伏建材，由于單片的尺寸較大，在制備過(guò)程中存在的問(wèn)題包括：組件過(guò)程中，極易出現(xiàn)短路的情況；在合片、層壓過(guò)程中，極易出現(xiàn)開(kāi)焊、擠碎或硌碎電池片的情況?，F(xiàn)有的技術(shù)中，也僅僅是記錄了對(duì)于小型的光伏綠色建材的制備方法和工藝要求，缺乏對(duì)于大型光伏綠色建材的技術(shù)探索，在消費(fèi)者對(duì)于建材美觀程度的需求日益增長(zhǎng)的前提下，急需一種大型光伏綠色建材填補(bǔ)市場(chǎng)的空白，以滿(mǎn)足消費(fèi)者的美觀需求。

2 技術(shù)方案設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光伏綠色建材包括：超白鋼化玻璃、背板用鋼化玻璃、電池串組，電池串組包括若干組電池串，每組電池串由若干片單晶電池片組成，通過(guò)密封膠封裝在玻璃前端和背板之間，密封膠為聚乙烯醇縮丁醛(Polyvinyl Butyral,PVB)膠，若干組電池串至少包括八組電池串，每組電池串至少包括四片單晶電池片。

電池串組還包括若干二極管，每個(gè)二極管至少與兩組電池串連接。單晶電池片包括第一單晶電池片、第二單晶電池片，第一單晶電池片的正極與第二單晶電池片的負(fù)極連接。

背板的長(zhǎng)度為 2～5 m，寬度為 1～2 m。背板條的長(zhǎng)度為 3 255 mm，其中長(zhǎng)度的第一誤差范圍為 ±1 mm，背板條的寬度為 1 487 mm，其中寬度的第二誤差范圍為 ±1 mm。

2.2 生產(chǎn)工藝

2.2.1 原材料準(zhǔn)備

原材料主要包括：鋼化玻璃、電池片、焊帶、匯流帶、PVB、接線盒、硅膠等，生產(chǎn)前對(duì)玻璃、PVB 進(jìn)行保溫，環(huán)境溫度為：25～30 ℃。

2.2.2 焊 接

將單晶電池片焊接成電池串，將單晶電池片焊接成電池串的過(guò)程中，保持片間焊帶的長(zhǎng)度一致，在焊接收尾時(shí)，焊接工具延伸到單晶電池片的外部；時(shí)間間隔為 1～5 min。焊接注意焊接手法，在收尾時(shí)，要延伸到電池片外部在抬起烙鐵頭。焊接過(guò)程中，注意錫點(diǎn)、錫凸起，及時(shí)用烙鐵抹平。焊接時(shí)注意開(kāi)焊，邊焊邊檢，及時(shí)返修。焊接時(shí)注意片間焊帶長(zhǎng)短，避免出現(xiàn)片間焊帶出現(xiàn) S 彎，造成外觀不合格、頂碎電池片。焊接時(shí)注意焊帶連接方式按圖紙要求焊接，避免出現(xiàn)短路現(xiàn)象。

2.2.3 敷 設(shè)

將電池串鋪設(shè)在背板上，將玻璃前端和背板通過(guò) PVB 膠進(jìn)行合片。

敷設(shè)環(huán)境溫度為：25～30 ℃，敷設(shè)前對(duì)每串電池串進(jìn)行EL圖像測(cè)試，敷設(shè)大料前，對(duì)上下層玻璃進(jìn)行合片。敷設(shè)前檢查電池串高點(diǎn)、開(kāi)焊、片連接。連接匯流帶時(shí)，引線和非引兩端人員，一人按住非引端焊帶，另一人均勻用力拉平電池串。

合片過(guò)程溫度為 25～30 ℃，層壓過(guò)程和合片過(guò)程的時(shí)間間隔不超過(guò) 5 min。合片過(guò)程中需固定電池串的非引端焊帶，將電池串拉平，其中，在拉平過(guò)程中，拉力保持一致，拉力大于 3 N；時(shí)間間隔為 2～4 min。合片前進(jìn)行電致發(fā)光（electro luminescence,EL）圖像測(cè)試，檢查組件是否存在雜物，避免玻璃起片。合片后，在抬運(yùn)組件過(guò)程中，要平穩(wěn)搬抬，避免組件彎曲，擠碎電池片。

2.2.4 層 壓

組件到層壓后，5 min 內(nèi)進(jìn)爐，避免 PVB 變硬硌碎電池片；組件入爐前，關(guān)閉羅茨泵，減小抽空速度。層壓過(guò)程的抽空速度為 60～75 L/s。

2.3 合片裝置的設(shè)計(jì)

在合片的過(guò)程中，最上方的一張玻璃板緩慢無(wú)沖擊放置在電池板上，為了避免將電池板壓壞的情況，提高成品率，本文還設(shè)計(jì)了一種電池板合片裝置。

合片裝置包括工作臺(tái)，工作臺(tái)上對(duì)稱(chēng)設(shè)置有輔助合片裝置，輔助合片裝置包括水平推送部和豎直升降部，水平推送部與豎直升降部固接，豎直升降部底端與工作臺(tái)滑動(dòng)連接，豎直升降部頂端設(shè)置有合片組件。水平推送部為第一氣缸，第一氣缸缸體水平固接在工作臺(tái)上，第一氣缸活塞桿端部固接在豎直升降部側(cè)面。豎直升降部包括第二氣缸，第二氣缸缸體底端與工作臺(tái)滑動(dòng)連接，第二氣缸缸體底端側(cè)面與第一氣缸活塞桿端部固接。工作臺(tái)兩端開(kāi)設(shè)有滑槽，第二氣缸底端固接有滑塊，滑塊設(shè)置在滑槽內(nèi)并與滑槽滑動(dòng)連接。合片組件為支撐架，支撐架包括L形板，L形板一側(cè)固接有支撐板，支撐板遠(yuǎn)離 L 形板的一端固接在第二氣缸活塞桿端部。合片組件為夾具，夾具包括 U 形槽，U 形槽內(nèi)插接有夾塊，U 形槽內(nèi)水平設(shè)置有彈簧，彈簧一端與夾塊固接，彈簧另一端與 U 形槽內(nèi)壁固接。

合片裝置通過(guò)設(shè)置水平推送部、豎直升降部，實(shí)現(xiàn)對(duì)合片組件的水平與豎直移動(dòng)，在機(jī)械手抓取玻璃板達(dá)到電池板上方時(shí)，通過(guò)水平推送部、豎直升降部將合片組件移動(dòng)至玻璃板位置并將玻璃板夾取，此時(shí)移走機(jī)械手，通過(guò)控制合片組件緩慢下移，直至完全放置在電池板上時(shí)，再最后移走合片組件，實(shí)現(xiàn)了最后一張玻璃板無(wú)沖擊合片作業(yè)，避免了在合片時(shí)對(duì)電池板造成壓壞的情況。

3 結(jié) 語(yǔ)

光伏綠色建材整體尺寸大，能應(yīng)用于圍欄、隔離墻、闌珊等，實(shí)現(xiàn)了光伏綠色建材的大尺寸建材的成功制備，滿(mǎn)足了消費(fèi)者對(duì)于大尺寸建材的需求，填補(bǔ)了行業(yè)的技術(shù)空白。