CN211295122U - 一种太阳能发电板材 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能发电板材，涉及建筑建材领域，所述太阳能发电板材包括基体、太阳能电池组件、封装胶膜、封装层；所述基体的面板上设有均匀密布的通孔；所述封装层、太阳能电池组件、封装胶膜、基体至上而下依次叠加。解决了现有太阳能发电板材散热性能差、建筑材料质感差、耐候性不佳、颜色和建筑不协调、强度低和预防热斑效应不好等问题。

Description

一种太阳能发电板材

技术领域

本实用新型属于建筑材料技术领域，具体涉及一种太阳能发电板材。

背景技术

太阳能作为一种无污染的清洁能源，近年来得到日益广泛的应用，为经济发展、环境保护提供了清洁能源的用电解决方案。建筑材料如人造石、大理石、外墙板材、瓷砖是一种生活中广泛应用于建筑物内、外墙和屋顶以及道路建设的建筑材料。如果能把光伏组件和这种建筑材料结合起来，不仅可以作为常规的建筑外墙材料使用，具有外墙材料的常规功能，而且可以吸取太阳光发电，充分利用建筑外墙或者屋顶的面积，最大限度的利用太阳能，会取得良好的社会和经济效益。

光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种形式，就是将太阳能光伏组件安装在建筑的围护结构外表面形成光伏***发电来提供电力。根据光伏组件与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两种：一种是光伏组件与建筑的结合。这种方式是将光伏组件依附于建筑物上，建筑物作为光伏组件载体，起支承作用。另一种是光伏组件与建筑材料的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现，形成一种发电建材，如太阳能瓦、光伏陶瓷砖等。在这两种方式中，光伏组件与建筑材料的集成是一种新颖的形式，特别是应用于屋顶和外墙板材。由于光伏组件与建筑材料集成的发电建材不占用额外的空间，是光伏发电***在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。光伏组件与建筑材料的集成是BIPV的一种高级形式，也是未来的发展趋势，这种发电建材对光伏组件的要求较高。这种发电建材不仅要满足光伏发电的功能要求，同时还要具有建筑材料的功能。发电建材的推广应用能极大地促进光伏建筑一体化的发展，实现光伏发电的分布式发展，就地发电，就地使用或者并网，不仅满足了经济的发展，也改善了环境保护的要求，是不可多得的绿色能源解决方案。

近年来光伏幕墙发展也较快，一般都是单独用太阳能组件安装在建筑外墙上，虽然能利用建筑外墙的面积进行发电，但也给建筑增加了额外的成本，而且是另外单独装配的，增加了施工工程量，增加了外墙的承重的负担，还有太阳能组件和建筑的外形、质感、颜色不协调，降低了建筑美学的美感，不能把光伏发电和建筑材料完美融合在一起。

现有用于建筑外墙的光伏板材，散热性能不好，尤其是在夏天或者中午阳光直射时，由于电池组件和建筑材料集成在一起，热量不能及时散发，电池组件有温度系数，在温度高时，发电量逐渐降低，直到不发电。现有的发电建材没有很好的解决这个问题。

综上，市场上直接用于外墙的发电建材也比较少，现在市场上出现的光电板材、光伏砖、光伏瓦等，尚存在散热性能差、建筑材料质感差、耐候性不佳、颜色和建筑不协调、强度低和预防热斑效应不好等问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种太阳能发电板材，通过对太阳能发电板材的内部构造的针对性设计，解决现有太阳能发电板材散热性能差、建筑材料质感差、耐候性不佳、颜色和建筑不协调、强度低和预防热斑效应不好等问题。

为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种太阳能发电板材：所述发电板材包括基体、太阳能电池组件、封装胶膜、封装层；所述基体上设有均匀密布的通孔；所述封装层、太阳能电池组件、封装胶膜、基体至上而下依次叠加。

优选的，所述基体为中间凹槽的平板结构，所述凹槽的深度和大小与太阳能电池组件的外形相匹配，所述封装层与基体整体面积相匹配，所述凹槽的面积与太阳能电池组件的面积大小相匹配。

优选的，所述太阳能电池组件包括太阳能电池芯片阵列，所述太阳能电池芯片阵列为采用多个晶体硅、非晶硅、铜铟镓硒CIGS、砷化镓、碲化镉或钙钛矿中的一种电池芯片或者其他类型的太阳能电池芯片串联和/或并联。

优选的，所述封装层为钢化玻璃或镀膜层或打印胶膜层。

优选的，所述发电板材还包括仿石涂层，所述仿石涂层设置于所述钢化玻璃上。

优选的，所述发电板材还包括上封装胶膜，所述上封装胶膜设置于太阳能电池组件之上，且所述上封装胶膜的面积大于太阳能电池组件的面积，与基体整体面积相匹配。

优选的，所述通孔为圆形或者圆锥形或者方形或者其他形状，所述圆锥形通孔为靠近所述太阳能电池组件的通孔直径小于远离所述太阳能电池组件的通孔直径。

优选的，还包括二极管，所述二极管具体包括二极管旁路二极管和阻断二极管，所述二极管连接在太阳能电池组件上或者安装于接线盒中，太阳能电池组件中安装有多组旁路二极管和阻断二极管；所述接线盒为光伏组件连接器，带有MC或者其他种类的防水接头，所述接线盒用密封胶粘接在基体上。

优选的，所述基体的厚度为1mm至300mm，所述凹槽的深度为1mm至295mm。

优选的，所述基体还包括电极孔，电极孔的直径大小为0.5mm至10mm之间，所述电极孔设置于凹槽的同一端，开1个或者2个并排的孔；或者设置于凹槽的两端各开1个孔或2个孔，太阳能电池组件的引出电极从基体背面的电极孔穿出后和接线盒内部的电极连接在一起。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的产品结构独特为一体成型，充分利用了基体的强度和玻璃的透光性，仿石涂层的石材质感使得太阳能发电板材的强度、仿石效果和发电效果兼顾，同时具有建筑外墙板材和光伏组件发电的两种属性和功能；本实用新型产品采用带有凹槽的基体，把太阳能组件嵌入在凹槽内，使得太阳能组件和基体实现完美结合，强度和可靠性能增加；基体上的通孔起到了光伏组件散热的功能，且在遇到下雨等天气，如果进水后，水可以容易的从通孔流出；集成了旁路二极管和阻断二极管，有效避免了热斑效应和光伏***的能量损失；采用成熟的光伏组件接线盒，实现防水、快速安装维护等要求。

附图说明

图1为本实用新型一种太阳能发电板材的装配体***图；

图2为本实用新型一种太阳能发电板材具体实施例的装配体侧面剖视图；

图3为本实用新型一种太阳能发电板材的太阳能电池组件装配体的***草图；

图4为本实用新型一种太阳能发电板材的基体立体图；

图5为本实用新型一种太阳能发电板材的二极管电路示意图；

图6为本实用新型一种太阳能发电板材具体实施例的装配体***图；

图中：1、封装层；2、封装胶膜；3、太阳能电池组件；5、基体，6、电极孔，7、接线盒及正负极引出线；9、太阳能电池芯片阵列；10、钢化玻璃；11、背板；12、凹槽；15、旁路二极管；16、阻断二极管；17、引出电极；18、通孔；19、仿石涂层；20、上封装胶膜；21、太阳能组件的上胶膜：22、太阳能组件的下胶膜。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例1

参见图1，一种太阳能发电板材，包括基体5、太阳能电池组件3、封装胶膜2、封装层1；基体5的面板上设有均匀密布的通孔18，如图4所示；所述封装层1、太阳能电池组件3、封装胶膜2、基体5至上而下依次叠加，其中基体5可以是玻璃、建筑材料，本实施例优选建筑材料比如人造石、水泥纤维板、硅酸钙板、陶瓷类、石材等。

参见图4，所述基体5为中间凹槽12的平板结构，所述凹槽12的深度和大小与太阳能电池组件3的外形相匹配，所述封装层1与基体5整体面积相匹配，所述凹槽12的面积与太阳能电池组件3的面积大小相匹配，这样可以使整个太阳能电池组件3完全镶嵌在基体5的凹槽12中，太阳能电池组件3上表面与基体5的凹槽12外的上表面平齐，以便于封装层1能够平整的封装整个太阳能电池组件3。

具体实施时，如图3所示，所述太阳能电池组件3包括太阳能电池芯片阵列9，所述太阳能电池芯片阵列9为采用多个晶体硅、非晶硅、铜铟镓硒(CIGS)、砷化镓、碲化镉或钙钛矿中的一种电池芯片或者其他类型的太阳能电池芯片串联在一起或者并联，或者串联加并联，使太阳能电池发电最优效果或者根据客户需求输出不同的功率和电压设计太阳能电池芯片的串并联方式。

如图3所示，其中，本专利所述的太阳能组件3不包含前阻水层(玻璃或者ETFE等)，本专利所提的太阳能组件3主要包括太阳能组件的上胶膜21，太阳能电池芯片阵列9，太阳能电池组件的下胶膜22和背板11。

具体实施时，所述封装层1为钢化玻璃10或镀膜层或打印或喷涂层，所述的镀膜层可以是真空蒸发镀膜、溅射镀膜、真空离子镀膜等镀膜工艺，在太阳板组件和基材的边缘上镀有绝缘体等单质或化合物膜、金属氧化物或其他膜层，该膜层具有一定色彩和透光度，且耐磨性、耐候性满足户外长期使用需求。所述打印是在太阳能组件和基材边缘上上直接打印一种具有纹理图案的材料，使其具有一定的透光性和质感纹理图案，满足户外建筑外墙的装饰性，所述喷涂层，是直接在太阳能组件和基材边缘上喷涂或滚刷一种涂料，这种涂料为无机涂料，具有一定的透光性和建筑材料质感，还有一定的耐候性，满足太阳能发电板材长期在户外使用的需求。

如图6所示，当封装层1为钢化玻璃10时，所述发电板材还包括上封装胶膜20，所述上封装胶膜20设置于太阳能电池组件3之上，且所述上封装胶膜20的面积大于太阳能电池组件3的面积，与基体5整体面积相匹配，使上封装胶膜20能够很好的将太阳能电池组件封装在基体5上，密封性好，防止漏水和防潮等延长太阳能电池组件3的寿命等功能，再在上边设置钢化玻璃10，钢化玻璃具有透光、抗压、耐候、寿命长等功能，是很好的封装材料。

具体实施时，还可以在上述钢化玻璃10上设置仿石涂层19，把光伏发电和建筑材料完美融合在一起，构成与建筑的外形、质感、颜色一体的美感。

具体实施时，基体5的面板上设有均匀密布的通孔18，所述通孔18为圆形或者圆锥形或者方形或者其他形状，所述圆锥形通孔为靠近所述太阳能电池组件3的通孔直径小于远离所述太阳能电池组件3的通孔直径。

如图2所示，本实施例中的通孔18是圆锥形或者圆台孔，其中圆台孔位于基体外表面的直径大于内表面侧的直径，即圆台孔的大圆直径在基体的外表面；基体5的一侧边设有电极孔6，电极孔6的直径与太阳能电池组件3的引出电极17相匹配，该通孔18的设计和增加，能够很好散热，尤其是能够解决现有用于建筑外墙的光伏板材，散热性能不好，尤其是在夏天或者中午阳光直射时，由于电池组件和建筑材料集成在一起，热量不能及时散发，电池组件有温度系数，在温度高时，发电量逐渐降低，直到不发电的问题。

根据上述方案，进一步，所述凹槽12的深度为1mm至295mm之间，可以为1mm、10mm、50mm、100mm、200mm、295mm等都可以，根据具体的太阳能电池组件厚度而确定合适的厚度，太阳能电池组件厚度厚那么相应的凹槽12深度就大；太阳能电池组件厚度薄那么相应的凹槽12深度就小；基体5的厚度为1mm至300mm之间，可以为1mm、10mm、50mm、100mm、200mm、300mm等都可以，根据强度要求和具体的材料以及安装的地点、位置、美观等要求进行选择。

参见图5，所述二极管连接在太阳能电池芯片阵列9上，包括旁路二极管15和阻断二极管16，每一块太阳能电池组件3各安装一个旁路二极管15和阻断二极管16；旁路二极管15跨接在两个引出电极17之间；阻断二极管16安装在引出电极17的正极，导通方向为太阳能电池板向引出电极方向。

所述接线盒7为光伏组件连接器，带有MC或者其他种类的防水接头，接线盒7粘接在基体5背面电极孔6上，太阳能电池组件3的引出电极17从基体背面5的电极孔6穿出后，和接线盒7内部的电极连接在一起。

具体实施时，上述基体5是人造大理石、大理石或陶瓷材料中的一种。

参见图3，具体实施时，上述太阳能电池组件3为采用多个晶体硅、非晶硅、铜铟镓硒CIGS、砷化镓、碲化镉或钙钛矿中的一种电池芯片或者其他类型的太阳能电池芯片进行串并连，并引出电极的组件。

进一步，实施例中的电极孔6的直径大小为0.5mm至10mm之间，可以是0.5mm、1mm、2mm、5mm、8mm、10mm等都可以，主要根据基体5大小而定；所述电极孔6设置于凹槽12的同一端，开1个或者2个并排的孔；或者设置于凹槽的两端各开1个孔或2个孔，太阳能电池组件3的引出电极17从基体背面5的电极孔6穿出后和接线盒7内部的电极连接在一起。

具体实施时，上述二极管也可以安装于接线盒7中。

具体实施时，背板材料为TPT、TPE或者PET中的一种，胶膜为EVA、POE、DNP或PVB中的一种。

具体实施时，上述仿石涂层19是一种仿石无机或者有机材料，涂抹或者喷涂在发电板材表面，所述仿石涂层19具有一定的透光率，用于呈现仿石效果和控制透光率。

装配过程如下：

步骤一：如图4所示，制作中间有方形凹槽12的基体5，凹槽12的深度在1mm至295mm之间，基体5厚度在1mm至300mm之间。电极孔6的直径大小在0.5mm至10mm之间，位置在凹槽12的一端，开一个或者两个并排的孔，也可以在凹槽的两端各开一个孔。

步骤二：制作太阳能电池芯片阵列9，根据太阳能组件的电压、电流以及尺寸的设计大小，选用晶体硅，非晶硅，铜铟镓硒，钙钛矿，砷化镓等太阳能电池芯片的一种，若干片太阳能芯片进行串并联焊接形成太阳能电池阵列，并引出正、负电极，在引出电极17处安装旁路二极管15和阻断二极管16，旁路二极管15和阻断二极管16的其中一个或者全部可以和接线盒集成在一起，即可以安装在接线盒7里面。

步骤三：装配太阳能电池组件3，采用背板、胶膜、太阳能电池芯片阵列、胶膜的方式进行铺设。如图3所示，太阳能组件由背板11、太阳能组件下胶膜22、太阳能电池芯片阵列9、太阳能组件上胶膜21，至下而上依次叠加，电极17穿过太阳能组件下胶膜22和背板11引出。

步骤四：对基体5和太阳能电池组件3装配，如图1和图2所示，裁切尺寸和基体5的凹槽12长宽一样的封装胶膜2铺设在方形凹槽12底部，使得下胶膜正好铺满凹槽底部，上面放置太阳能组件3，太阳能电池组件3背板向下放置，引出电极17穿过封装胶膜2和背板11从基体5背面的电极孔6引出，太阳能电池组件3上面铺设一张封装胶膜20，封装胶膜20的尺寸和基体5长宽一样，四边对齐居中铺设。

步骤五：铺设钢化玻璃10，钢化玻璃10的尺寸和基体5的长宽一样，四边和基体5对齐铺设在胶膜20的上面。

步骤六：把铺设的基体5、封装胶膜2、太阳能电池组件3、封装胶膜20、钢化玻璃10的复合体放进层压机中进行层压，层压温度为100℃-165℃，根据具体的情况而定可以是100℃、120°、150°、165℃等都可以；层压时间为2分钟-50分钟，可以是2分钟、10分钟、20分钟、50分钟等都可以，跟天气、环境都有关系，具体视情况而定；层压压力为0-1个大气压，均根据具体材料情况和层压要求而确定。

步骤7：层压后，把仿石涂料19喷涂或者涂抹在钢化玻璃10表面或者钢化玻璃和基体5的表面，然后放到烘箱进行加热固化，加热温度为20℃-160℃，可以是20℃、50°、100°、120°、150°、165℃等都可以，根据具体要求而确定最优温度；时间为10分钟至24小时，一般6个小时或者12个小时就可以，同样根据选择的涂料的类型和厂家不同而定。

步骤8：仿石涂料固化后，把引出电极17和接线盒7安装在一起，就完成了太阳能发电板材的制作。

上述技术方案中的产品结构独特，充分利用了基体的强度和玻璃的透光性，仿石涂层的石材质感使得太阳能发电板材的强度、仿石效果和发电效果兼顾，同时具有建筑外墙板材和光伏组件发电的两种属性和功能，同时采用带有凹槽的基体，把太阳能组件嵌入在凹槽内，使得太阳能组件和基体实现完美结合，强度和可靠性能增加。建筑材料基材上的通孔起到了光伏组件散热的功能，如果遇到下雨等天气，如果进水后，水可以容易的从通孔流出。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能发电板材，其特征在于：所述太阳能发电板材包括基体(5)、太阳能电池组件(3)、封装胶膜(2)、封装层(1)；所述基体(5)上设有均匀密布的通孔(18)；所述封装层(1)、太阳能电池组件(3)、封装胶膜(2)、基体(5)至上而下依次叠加。

2.根据权利要求1所述的太阳能发电板材，其特征在于：所述基体(5)为中间凹槽(12)的平板结构，所述凹槽(12)的深度和大小与太阳能电池组件(3)的外形相匹配，所述封装层(1)与基体(5)整体面积相匹配，所述凹槽(12)的面积与太阳能电池组件(3)的面积大小相匹配。

3.根据权利要求1所述的太阳能发电板材，其特征在于：所述太阳能电池组件(3)包括太阳能电池芯片阵列(9)，所述太阳能电池芯片阵列(9)为采用多个晶体硅、非晶硅、铜铟镓硒(CIGS)、砷化镓、碲化镉或钙钛矿中的一种电池芯片或者其他类型的太阳能电池芯片串联和/或并联。

4.根据权利要求1所述的太阳能发电板材，其特征在于：所述封装层(1)为钢化玻璃(10)或镀膜层或打印胶膜层。

5.根据权利要求4所述的太阳能发电板材，所述封装层(1)为钢化玻璃(10)，其特征在于，所述太阳能发电板材还包括仿石涂层(19)，所述仿石涂层(19)设置于所述钢化玻璃(10)上。

6.根据权利要求5所述的太阳能发电板材，其特征在于：所述发电板材还包括上封装胶膜(20)，所述上封装胶膜(20)设置于太阳能电池组件(3)之上，且所述上封装胶膜(20)的面积大于太阳能电池组件(3)的面积，与基体(5)整体面积相匹配。

7.根据权利要求1所述的太阳能发电板材，其特征在于：所述通孔(18)为圆形或者圆锥形或者方形或者其他形状，所述圆锥形通孔为靠近所述太阳能电池组件(3)的通孔直径小于远离所述太阳能电池组件(3)的通孔直径。

8.根据权利要求1所述的太阳能发电板材，其特征在于：还包括二极管，所述二极管具体包括旁路二极管(15)和阻断二极管(16)，所述二极管连接在太阳能电池组件(3)上或者安装于接线盒(7)中，太阳能电池组件(3)中安装有多组旁路二极管(15)和阻断二极管(16)；所述接线盒(7)为光伏组件连接器，带有MC或者其他种类的防水接头，所述接线盒(7)用密封胶粘接在基体(5)上。

9.根据权利要求2所述的太阳能发电板材，其特征在于：所述基体(5)的厚度为1mm至300mm，所述凹槽(12)的深度为1mm至295mm。

10.根据权利要求8所述的太阳能发电板材，其特征在于：所述基体(5)还包括电极孔(6)，电极孔(6)的直径大小为0.5mm至10mm之间，所述电极孔(6)设置于凹槽(12)的同一端，开1个或者2个并排的孔；或者设置于凹槽的两端各开1个孔或2个孔，太阳能电池组件(3)的引出电极(17)从基体(5)背面的电极孔(6)穿出后和接线盒(7)内部的电极连接在一起。

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