一種屋面光伏瓦的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種集防火、防水、裝飾和光伏發(fā)電多種功能為一體的屋面光伏瓦，所述屋面光伏瓦包括屋面瓦基材和光伏裝飾層，所述光伏裝飾層通過(guò)粘結(jié)劑與所述屋面瓦基材的曲形表面粘結(jié)成一體結(jié)構(gòu)；所述屋面瓦基材為粘土瓦、陶瓷瓦、金屬瓦、琉璃瓦或水泥瓦；在所述屋面瓦基材上涂覆有高分子界面劑；所述光伏裝飾層由里至外依次包括柔性薄膜電池組件、膜層和涂料層。本實(shí)用新型通過(guò)將非晶硅等柔性太陽(yáng)能光伏薄膜電池用高分子聚合物膠粘接于帶有波浪起伏感的陶瓷瓦、粘土瓦和琉璃瓦等表面，在工廠內(nèi)生產(chǎn)出具各種復(fù)雜造型，既能實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電又能保持建筑屋面瓦型狀和顏色的光伏屋面瓦。
【專利說(shuō)明】一種屋面光伏瓦
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光伏建筑一體化和光伏建材領(lǐng)域，特別涉及一種集防火、防水、裝飾和光伏發(fā)電多種功能為一體的屋面光伏瓦。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏建筑一體化(BIPV)正成為光伏技術(shù)最有前景的應(yīng)用領(lǐng)域，建筑屋面因具有理想的采光面，可供安裝光伏產(chǎn)品，因此成為光伏建筑一體化推廣應(yīng)用的首選。美國(guó)、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家相繼推出了太陽(yáng)能金屋頂計(jì)劃，我國(guó)政府也將屋頂發(fā)電作為光伏應(yīng)用市場(chǎng)的推手，出臺(tái)了一系列政策來(lái)大力推廣。能與建筑屋面有機(jī)融合在一起，并成為建筑屋面不可分割的一部分的建材型光伏產(chǎn)品，已成為世界各國(guó)競(jìng)相研究開發(fā)的新領(lǐng)域。傳統(tǒng)的屋面光伏系統(tǒng)屬于光伏系統(tǒng)附著建筑技術(shù)(BAPV)，其是在建筑建成后，將光伏板等通過(guò)金屬支架固定在建筑屋面，這種支架型光伏系統(tǒng)是后期附著在建筑物上，該附加系統(tǒng)因不是和建筑物同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工，同時(shí)安裝，因此在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)增加建筑物荷載、破壞建筑已有防水、保溫層、在風(fēng)揭作用下出現(xiàn)安全隱患和破壞建筑整體美觀等缺陷。為克服上述問(wèn)題，使建材與光伏產(chǎn)品能有機(jī)統(tǒng)一的完美融合，實(shí)現(xiàn)真正意義上的光伏建筑一體化，開發(fā)具有建材和光伏發(fā)電雙重功能的光伏產(chǎn)品顯得尤為重要，因此，目前，將光伏電池組件與傳統(tǒng)屋面瓦結(jié)合在一起的光伏瓦，是目前研究開發(fā)的熱點(diǎn)。如中國(guó)專利CN1680673 —種光伏發(fā)電瓦片，在瓦片基板的正面固定有快速電纜連接座和晶硅板光伏發(fā)電組件，瓦片基板的正面邊緣處設(shè)有上下向的防水槽。又如CN2788357屋面太陽(yáng)能光伏電池裝置，其包括晶硅光伏電池玻璃板和瓦體，該光伏電池玻璃板覆蓋于瓦體表面，在瓦體的一端設(shè)有凸起的爪，兩側(cè)設(shè)有可彼此扣合的企口。上述兩個(gè)專利都是將晶硅光伏玻璃板以各種形式固定在傳統(tǒng)的波浪型瓦上，再將瓦安裝于屋面上，這種光伏瓦存在以下缺點(diǎn)，一是其采用的晶硅電池光伏瓦對(duì)太陽(yáng)光強(qiáng)度和角度要求很高，因此對(duì)安裝部位和角度都有嚴(yán)格的要求；二是此種光伏玻璃板與瓦的結(jié)合形式破壞了波浪瓦的裝飾效果，影響了建筑的整體美觀。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種與屋面瓦完全融為一體的屋面光伏瓦，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、制作工藝簡(jiǎn)便、防火、防水、裝飾和光伏發(fā)電一體化等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是改變已有光伏瓦用晶硅光伏電池玻璃板作為光伏發(fā)電板的形式，充分發(fā)揮非晶硅等柔性太陽(yáng)能光伏薄膜電池組件柔韌性強(qiáng)和透明性好的技術(shù)特點(diǎn)，通過(guò)將非晶硅等柔性太陽(yáng)能光伏薄膜電池用高分子聚合物膠粘接于帶有波浪起伏感的陶瓷瓦、粘土瓦和琉璃瓦等表面，在工廠內(nèi)生產(chǎn)出具各種復(fù)雜造型，既能實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電又能保持建筑屋面瓦型狀和顏色的光伏屋面瓦。
[0005]一種屋面光伏瓦，包括屋面瓦基材和光伏裝飾層，所述光伏裝飾層通過(guò)粘結(jié)劑與所述屋面瓦基材的曲形表面粘結(jié)成一體結(jié)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型所述的屋面光伏瓦，其中所述屋面瓦基材為粘土瓦、陶瓷瓦、金屬瓦、琉璃瓦或水泥瓦；在所述屋面瓦基材上涂覆有高分子聚合物界面劑，所述高分子聚合物界面劑由醋酸乙烯一乙烯乳液制成。
[0007]高分子聚合物界面劑由醋酸乙烯一乙烯乳液制成。具有超強(qiáng)的粘接力，優(yōu)良的耐水性，耐老化性。用其涂覆于屋面瓦基材表面，解決了由于瓦基材表面吸水性強(qiáng)或光滑引起界面不易粘接，基材表面與光伏裝飾層之間易空鼓、開裂、剝落等問(wèn)題。
[0008]本實(shí)用新型所述的屋面光伏瓦，其中所述光伏裝飾層由里至外依次包括柔性薄膜電池組件、膜層和涂料層。
[0009]本實(shí)用新型所述的屋面光伏瓦，其中所述柔性薄膜電池組件是在塑料等可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導(dǎo)電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽(yáng)能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽(yáng)能電池、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池、染料敏化電池或有機(jī)薄膜電池。
[0010]本實(shí)用新型所述的屋面光伏瓦，其中所述膜層為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)膜，厚度為250um，主要起防水、隔離的作用；所述粘結(jié)劑為西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑；其中所述柔性薄膜電池組件是在塑料等可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導(dǎo)電膜制備的薄膜電池。所述柔性薄膜太陽(yáng)能電池包括:非晶硅柔性太陽(yáng)能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太能能電池(CIGS)、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池(CdTe)，染料敏化太陽(yáng)能電池(DSC)和有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池。
[0011]所述涂料層由具有自潔防污染功能的、粒徑為納米級(jí)的有機(jī)硅丙烯酸涂料或氟碳涂料涂覆而成，厚度為30?70um，主要起到自潔、防污染作用，該涂料可有效避免粉塵、霧霾等污染物降低太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0012]本實(shí)用新型所述的屋面光伏瓦，其中所述柔性薄膜電池組件上設(shè)置有正負(fù)極導(dǎo)線，所述屋面瓦基材上設(shè)置有通孔和外部用電器，所述外部用電器包括電池組件和導(dǎo)線接線盒；所述導(dǎo)線外面用防水膠作為保護(hù)層，并在所述保護(hù)層外纏繞具有防水防火功能的膠條；所述導(dǎo)線穿過(guò)所述通孔并采用封閉式雌雄快速接口與相鄰所述屋面瓦基材上的外部用電器相互配合連接。
[0013]本實(shí)用新型所述屋面光伏瓦與現(xiàn)有技術(shù)不同之處在于本實(shí)用新型將柔性薄膜電池組件直接貼合延壓在傳統(tǒng)的屋面瓦基材的外表面，因而可利用現(xiàn)有的多種屋面瓦外表面材料和工藝，直接加工制造光伏建筑一體化屋面瓦，不需要另外設(shè)計(jì)特定的基材結(jié)構(gòu)構(gòu)件；本實(shí)用新型中使用非晶硅等柔性薄膜太陽(yáng)能光伏電池組件，該組件與傳統(tǒng)的晶體硅太陽(yáng)能電池的最大區(qū)別之一就是可以利用各種聚合物等質(zhì)輕柔軟的材料作為襯底，使之具有柔軟、輕薄、等優(yōu)點(diǎn)；而且制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，因而成本較低，襯底的選擇余地大，適宜大面積工業(yè)化生產(chǎn)。這種非晶硅柔性薄膜太陽(yáng)能電池組件的光伏輸出特性較現(xiàn)有的晶體硅太陽(yáng)能電池要好，不僅可以利用太陽(yáng)能直射發(fā)電，還可以利用環(huán)境光實(shí)現(xiàn)弱光發(fā)電，它的表面用極薄的保護(hù)膜密封以防止水和氧氣進(jìn)入，發(fā)電壽命長(zhǎng)達(dá)20年以上；本實(shí)用新型充分發(fā)揮了非晶硅等柔性太陽(yáng)能光伏薄膜電池組件所特有的體薄輕質(zhì)、柔韌可繞、加工性能好、靈活多變、易于安裝、對(duì)弱光、散射光、漫射光吸收能力強(qiáng)等特性的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]本實(shí)用新型所述屋面光伏瓦通過(guò)傳統(tǒng)陶瓷、粘土瓦和琉璃瓦的安裝方式固定于建筑屋面上；將屋面瓦在建筑方面的防水、裝飾功能與太陽(yáng)能電池的發(fā)電功能相結(jié)合，在工廠內(nèi)，將柔性太陽(yáng)能光伏薄膜電池組件其與各種凹凸復(fù)雜形狀的陶瓷、粘土瓦、金屬瓦和琉璃瓦粘結(jié)復(fù)合在一起，制成屋面光伏瓦，具有光伏發(fā)電功能又輕柔美觀、安全可靠、經(jīng)久耐用、且不影響建筑屋面的整體裝飾效果；作為光伏建材，與房屋建設(shè)同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)安裝，并與建筑形成完美結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)(BIPV)。
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型所述屋面光伏瓦作進(jìn)一步說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型一種實(shí)施方式下的屋面光伏瓦的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖2為圖1的P處的局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例1
[0019]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型所述屋面光伏瓦包括屋面瓦基材I和光伏裝飾層6，所述光伏裝飾層6通過(guò)粘結(jié)劑2與所述屋面瓦基材I的曲形表面粘結(jié)成一體結(jié)構(gòu)；所述屋面瓦基材I為粘土瓦；在所述屋面瓦基材I上涂覆有高分子界面劑，所述高分子聚合物界面劑由醋酸乙烯一乙烯乳液制成。所述光伏裝飾層6由里至外依次包括柔性薄膜電池組件3、膜層4和涂料層5 ;所述柔性薄膜電池組件3是在塑料等可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導(dǎo)電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽(yáng)能薄膜電池；所述膜層4為含氟TPT聚酯膜，厚度為250um ;所述粘結(jié)劑2為西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑；所述涂料層5厚度為30um，由具有自潔防污染功能的、粒徑為納米級(jí)的有機(jī)硅丙烯酸涂料和氟碳涂料涂覆而成。所述柔性薄膜電池組件3上設(shè)置有正負(fù)極導(dǎo)線，所述屋面瓦基材I上設(shè)置有通孔和外部用電器，所述外部用電器包括電池組件和導(dǎo)線接線盒；所述導(dǎo)線外表面用防水膠作為保護(hù)層，并在所述保護(hù)層外纏繞具有防水防火功能的膠條；所述導(dǎo)線穿過(guò)所述通孔并采用封閉式雌雄快速接口與相鄰所述屋面瓦基材I上的外部用電器相互配合連接。
[0020]實(shí)施例2
[0021]本實(shí)用新型所述屋面瓦基材I為陶瓷瓦；所述柔性薄膜電池組件3為銅銦鉀硒薄膜太陽(yáng)能電池；所述涂料層5厚度為70um，其他同實(shí)施例1。
[0022]實(shí)施例3
[0023]本實(shí)用新型所述屋面瓦基材I為琉璃瓦；所述柔性薄膜電池組件3為碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池；所述涂料層5厚度為50um，其他同實(shí)施例1。
[0024]實(shí)施例4
[0025]本實(shí)用新型所述屋面瓦基材I為水泥瓦；所述柔性薄膜電池組件3為染料敏化電池；所述涂料層5厚度為60um，其他同實(shí)施例1。
[0026]實(shí)施例5
[0027]一種屋面光伏瓦的制備方法，其特征在于:包括如下步驟:
[0028](I)屋面瓦基材的制備:將屋面瓦基材表面清洗干凈，并在其上涂覆高分子界面齊U，晾干備用；其中所述屋面瓦基材為粘土瓦、陶瓷瓦、金屬瓦、琉璃瓦或水泥瓦；
[0029](2)光伏裝飾層的制備:將用TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)膜封裝的柔性薄膜電池組件正面涂覆具有自潔防污染功能的納米級(jí)有機(jī)硅丙烯酸涂料氟碳涂料，并加工成符合屋面瓦基材規(guī)格要求的尺寸；
[0030](3)采用西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑將所述柔性薄膜電池組件底部粘結(jié)到所述屋面瓦基材的表面；
[0031](4)合并封裝:按照柔性薄膜光伏電池組件、西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑和屋面瓦基材的順序依次層疊，經(jīng)過(guò)輥壓和高壓釜處理，使各層組件緊密粘合，形成一體結(jié)構(gòu)，即得產(chǎn)品。
[0032]實(shí)施例6
[0033]安裝和使用準(zhǔn)備:
[0034]將本實(shí)用新型所述屋面光伏瓦用傳統(tǒng)屋面瓦基材的安裝方式固定到建筑屋頂?shù)牟晒饷嫔?，在安裝時(shí)將每片屋面光伏瓦上的正負(fù)極導(dǎo)線與引出接線盒進(jìn)行電路連接組合(串聯(lián)或并聯(lián)電路連接)，然后將線路連接至逆變器，將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，?jīng)安裝在建筑屋內(nèi)的配電箱送上電網(wǎng)(并網(wǎng)使用)或直接提供給建筑負(fù)載用電。利用屋面光伏瓦邊縫將非晶硅等柔性太陽(yáng)能光伏薄膜電池組件的電力輸出線引導(dǎo)入建筑物室內(nèi)加以利用，并在屋面光伏瓦邊縫處設(shè)置有密封膠進(jìn)行防水密封保溫處理，使之達(dá)到防水、防凍、防高溫的要求。
[0035]以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種屋面光伏瓦，其特征在于:包括屋面瓦基材和光伏裝飾層，所述光伏裝飾層通過(guò)粘結(jié)劑與所述屋面瓦基材的曲形表面粘結(jié)成一體結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的屋面光伏瓦，其特征在于:所述屋面瓦基材為粘土瓦、陶瓷瓦、金屬瓦、琉璃瓦或水泥瓦；在所述屋面瓦基材上涂覆有高分子聚合物界面劑，所述高分子聚合物界面劑由醋酸乙烯一乙烯乳液制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的屋面光伏瓦，其特征在于:所述光伏裝飾層由里至外依次包括柔性薄膜電池組件、膜層和涂料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的屋面光伏瓦，其特征在于:所述柔性薄膜電池組件是在塑料等可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導(dǎo)電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽(yáng)能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽(yáng)能電池、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池、染料敏化電池或有機(jī)薄膜電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的屋面光伏瓦，其特征在于:所述膜層為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度為250um ;所述粘結(jié)劑為西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的屋面光伏瓦，其特征在于:所述涂料層厚度為30?70um，由具有自潔防污染功能的、粒徑為納米級(jí)的有機(jī)硅丙烯酸涂料或氟碳涂料涂覆而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的屋面光伏瓦，其特征在于:所述柔性薄膜電池組件上設(shè)置有正負(fù)極導(dǎo)線，所述屋面瓦基材上設(shè)置有通孔和外部用電器，所述外部用電器包括電池組件和導(dǎo)線接線盒；所述導(dǎo)線外面用防水膠作為保護(hù)層，并在所述保護(hù)層外纏繞具有防水防火功能的膠條；所述導(dǎo)線穿過(guò)所述通孔并采用封閉式雌雄快速接口與相鄰所述屋面瓦基材上的外部用電器相互配合連接。
【文檔編號(hào)】B32B7/12GK203452283SQ201320513581
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李曉軍 申請(qǐng)人:煙臺(tái)斯坦普精工建設(shè)有限公司