CN216597609U - 彩色光伏遮阳板 - Google Patents

Abstract

一种彩色光伏遮阳板，包含至少一个晶硅组件。晶硅组件的至少一种前封装材料中含有结构色颜料。晶硅组件中存在串联关系的相邻晶硅电池，其排列方向为沿晶硅组件长边排列。晶硅组件的向光面有防眩光表面。晶硅组件内部的焊带向光面经过减反射处理。该光伏遮阳板缓解了电流失配现象，提供了更具美感的外观，提高了室内环境的照度，同时解决了眩光的问题。

Description

彩色光伏遮阳板

技术领域

本实用新型涉及光电建筑领域，具体涉及一种彩色光伏遮阳板。

背景技术

建筑遮阳起到阻挡太阳直射辐射热能，降低房间得热的作用。《建筑节能与可再生能源利用通用规范》GB55015-2021规定：夏热冬暖、夏热冬冷地区，甲类公共建筑南、东、西向外窗和透光幕墙应采取遮阳措施；夏热冬暖地区，居住建筑的东、西向外窗的建筑遮阳系数不应大于0.8。

遮阳可分成包括遮阳板，卷帘，遮阳蓬，织物，百叶帘，格栅，遮阳植物的多种类别。其中遮阳板具有遮阳效果好，外形美观，抗风等级高，使用寿命长等优点。

遮阳板式遮阳***的主要组成构件包括：(1)遮阳板叶片，简称叶片，是遮阳***中用来遮蔽阳光的长条状面板，垂直于叶片长边的叶片横截面通常为空心梭形。常用的叶片材料为铝合金。(2)端盖，安装在叶片两端，起连接传动和封堵作用的构件。(3)支撑构件，又称框架，指与叶片相连，为叶片提供结构支撑的构件，通常由铝合金或镀锌钢制成。(4)建筑物连接件，支撑构件与建筑物之间的连接件。

除上述构件外，动力调节遮阳***的主要组成构件还包括：(5)电机，消耗电能带动遮阳***移动的电动机。(6)传动配件，将电机动作转化为叶片动作的构件，例如传动杆。(7)控制***，包括硬件和软件，其作用是通过发出指令控制电机动作。

按照叶片的倾斜角度，遮阳板式遮阳***分为固定式和可调式两类，后者与前者的差别在于遮阳叶片的倾角可调。可调式遮阳分为人工调节和动力调节两种。按照遮阳板叶片的长边延伸方向，遮阳板式遮阳***分为三类：水平遮阳，垂直遮阳，其它遮阳。

用于室外的外遮阳板，可以集成在建筑幕墙的横梁或立柱上。

光伏电池，是利用光生伏打效应将光能转换为电能的器件。根据光伏电池的光电转换材料的不同，光伏电池分为单晶硅电池，多晶硅电池，非晶硅/微晶硅电池，碲化镉电池，黄铜矿(例如铜铟镓硒)电池，染料敏化电池，钙钛矿电池，III-V族电池，钙钛矿-单晶硅叠层电池的多种类型。

光伏电池容易受到外部气候因素，例如氧气、水蒸气、紫外线、外力、雷电等的影响而老化以至于失效；因此光伏电池需要用封装材料封装后才能长期使用。由于单个光伏电池的电压较低，通常需要把多个光伏电池串联在一起来获得更高的电压。上述光伏电池之间的串联，是指将一块光伏电池的正极与另一块光伏电池的负极通过导体连接。同理，为了增大电流，可以将多个光伏电池并联。上述光伏电池之间的并联，是指将一块光伏电池的正极和负极，依次分别与另一块光伏电池的正极和负极通过导体连接。如果要同时获得更高的电压及更大的电流，可以采取将串联的光伏电池串并联，或者将并联的光伏电池组串联的方式。通常采用导电材料例如铜质镀锡焊带来连接光伏电池，形成上述的串联及并联。具有封装及内部联结，能单独提供直流电输出的最小不可分割的光伏电池组合装置被称为光伏组件。

采用单晶硅光伏电池的光伏组件简称单晶硅组件。采用多晶硅光伏电池的光伏组件简称多晶硅组件。采用钙钛矿-单晶硅叠层电池的光伏组件简称钙钛矿 -单晶硅叠层组件。单晶硅组件，多晶硅组件，以及钙钛矿-单晶硅叠层组件统称为晶硅组件。

上述晶硅组件具有层状结构。从向光面到背光面依次是前板，前封装胶膜，晶硅电池，后封装胶膜，背板。上述前封装胶膜和后封装胶膜统称封装胶膜。上述前板通常使用钢化或半钢化的低铁超白玻璃。上述封装胶膜的材料包括乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，聚烯烃(PO)和聚乙烯醇缩丁醛(PVB)。上述背板包括具有叠层结构的高分子复合背板和玻璃背板。组件外表面通常还有边框，接线盒等附属物，远端带有电气连接端子的线缆从接线盒引出，起到将晶硅组件产生的电能引出的作用。

建筑集成光伏发电***，又被称为光伏建筑一体化，是指光伏发电设备例如光伏组件，作为建筑构件，在建筑上应用的形式。

遮阳板叶片表面集成晶硅组件的遮阳***，属于光伏建筑一体化，目前这类***存在以下需要解决的问题：

(1)出于对建筑物外观色彩的整体考虑，以及对遮阳板反射阳光的二次利用的考虑，遮阳板的向光面通常不选用黑色等较深的颜色，而封装后的晶硅电池通常呈现黑色或深蓝色的外观。

(2)遮阳***通常包含多个相互平行且距离较近的遮阳板。在一定的阳光入射角范围内，遮阳板会挡住部分直射阳光并在邻近的其它遮阳板上形成阴影区域。阴影区域的光照强度远小于受到阳光直射的区域，而光伏电池的光生电流随光照强度的减弱而减小。常规晶硅组件中沿组件长度方向和宽度方向的光伏电池之间均存在串联关系，因此阴影区域的电池与非阴影区的电池存在串联关系。串联的光伏电池间的光生电流大小不一致被称为电流失配。如果电流失配发生，将导致晶硅组件异常发热，从而降低晶硅组件的发电效率，减少晶硅组件的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型提供一种彩色光伏遮阳板。

上述彩色光伏遮阳板包含至少一个晶硅组件，所述晶硅组件的向光面与晶硅电池之间有至少一层含有结构色颜料的前封装材料。所述晶硅组件中凡是存在串联关系的相邻晶硅电池，其排列方向为沿晶硅组件长边排列。

上述前封装材料，包括晶硅组件的前板和前封装胶膜。

上述结构色颜料，是指通过光学干涉或衍射效应，对特定波长范围的可见光有明显的反射，而对其余波长范围的可见光以透射为主，反射较少吸收亦较少的颜料。上述特定波长的反射光的颜色代表了结构色颜料的颜色。

结构色常见于自然界，如蛋白石，蝴蝶翅膀，孔雀羽毛的绚丽色彩都属于结构色。通过人工合成的方法，亦可以制得结构色颜料。如专利申请 CN00802844.3“多层珠光颜料”，CN96109270.X“新型珠光颜料及其制造方法”， CN01143104.0“银色珠光颜料”，CN00806532.2“涉及珠光颜料的方法和组合物”等。

传统化学色颜料对其颜色以外的其它波长的可见光以吸收为主，透射很少。结构色颜料反射特定波长的可见光，而对其它波长的可见光以透射为主，吸收很少。由此可见，结构色颜料特别适合制备彩色光伏组件，从而使得组件在呈现色彩的同时，仍然可以利用透射过颜料层的其它波长的阳光来发电。

将结构色应用于光伏组件的现有技术，包括CN201811180951.6“有色太阳能板及包括该有色太阳能板的结构”，CN201880014107.8“玻璃装置单元、其制造方法及其用途”，CN202021441347.7“一种高透光彩色光伏组件”等。

然而，根据本专利申请的发明人所掌握的知识，未见有包含了含有结构色颜料的晶硅组件的彩色光伏遮阳板的记载或公开报道。

更进一步地，由于现有技术的结构色彩色光伏组件的向光面反射光强度远超非彩色的常规光伏组件，上述现有技术的结构色彩色光伏组件在遮阳板应用中会产生眩光问题。这是由于在多数遮阳板***应用中，遮阳板表面的反射光，会部分射入室内用来提升室内的照度。为达此目的同时避免眩光干扰，现有非光伏遮阳板的表面对阳光的反射为漫反射，因此从其表面反射的光线不会在室内形成眩光。而上述现有技术中的彩色光伏组件的向光面未经过漫反射处理，因此将基于上述技术的彩色光伏组件应用于遮阳板，其镜面反射光照射到室内产生眩光。针对这个问题，本实用新型提出的晶硅组件的向光面有防眩光表面，其具体实现方式包括以下二种：

(1)晶硅组件的向光面表面具有大于等于0.09微米表面粗糙度Ra。

(2)晶硅组件的向光面表面有峰谷高度差为0.01～0.6毫米的凹凸起伏，且上述凹凸起伏的相邻波峰的间距为0.1～3毫米。

上述现有技术中的结构色彩色晶硅组件，还存在另外一个问题，即在现有的这些技术中，对于晶硅组件中大量使用的，连接晶硅电池的互联条焊带和汇流条焊带没有进行合理的处理。上述互联条焊带和汇流条焊带统称焊带。上述焊带通常为银白色，其反射的白光的大部分波段会穿透结构色层射出，从而破坏了彩色晶硅组件正面颜色的均一性。针对这个问题，本实用新型提出的彩色光伏遮阳板所包含的晶硅组件对焊带的向光侧表面可选择性地进行减反射处理，其实现方式包括以下二种：

(1)在前封装胶膜和焊带之间增加黑色遮挡物，上述黑色遮挡物对焊带进行覆盖，同时尽可能少的覆盖晶硅电池中未被焊带遮挡的部分。

(2)在焊带的向光侧表面涂覆黑色减反射涂料或在上述表面制备陷光纹理图案。

针对背景技术中提到的光伏遮阳板内晶硅电池间的电流失配的问题，本实用新型提出以下解决方案：

在彩色光伏遮阳板所包含的晶硅组件内部，凡是存在串联关系的相邻晶硅电池，其排列方向为沿晶硅组件长边排列。每一块晶硅电池与至少一块沿叶片长边方向相邻的晶硅电池串联。由于遮阳板在邻近遮阳板形成的阴影的长边与遮阳板长边平行，因此在大多数情况下，上述晶硅组件中有串联关系的晶硅电池不被阴影遮挡的面积是一致的，故而其光生电流的大小也一致，从而避免了电流失配。

本实用新型所述彩色遮阳板，包括由彩色晶硅组件作为叶片的遮阳板。

本实用新型所述彩色遮阳板，包括由彩色晶硅组件和独立的叶片组成的遮阳板。上述彩色晶硅组件位于上述叶片的向光面并固定在叶片上，且彩色晶硅组件的背光面朝向叶片。上述固定的方式有机械固定，胶粘固定，机械固定与胶粘固定相结合三种方式。上述机械固定，包括钉接，铆接，插接，卡接，铰接，缝接，中心连接，拼接中的一种或几种方式。上述胶粘固定中的胶，包括硅酮胶，环氧胶，丙烯酸胶，聚氨酯胶，丁基胶，乳胶，丁基胶带，表面胶层为环氧胶的胶带，表面胶层为丙烯酸胶的胶带，表面胶层为聚氨酯胶的胶带中的一种或几种。

按遮阳板长边的延伸方向，本实用新型中的光伏遮阳板适用于以下三种遮阳***：水平遮阳，垂直遮阳，其它遮阳。

按遮阳板的倾斜角度，本实用新型中的光伏遮阳板适用于以下二种遮阳***：固定式遮阳，可调式遮阳。

本实用新型所述的光伏组件，根据实际需要，可以设置边框，封边胶，封边胶带，接线盒，旁路二极管，线缆及连接器。相关技术属于本领域专业人士所熟知的常识，在此不一一赘述。

基于外观的美学以及防止组件表面积灰的考虑，本实用新型中的晶硅组件的边框高出组件向光面边缘不超过1毫米，优选无边框组件。

本实用新型很好地解决了前述背景技术中提到的现有光伏遮阳板存在的外观颜色问题和电流失配问题，同时利用了遮阳板表面的漫反射光改善了室内的自然采光，是一种适合在绿色建筑广泛推广的技术，对于改善建筑内部环境，降低建筑的碳排放将起到非常积极的推动作用。

附图说明

图1为一种光伏组件作为叶片的彩色光伏遮阳板剖面示意图。

图2为一种光伏组件固定于叶片向光面的彩色光伏遮阳板示意图

图3为图2所述的光伏组件的剖面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明，但本实用新型要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

实施例一，如图1所示，晶硅光伏组件直接作为遮阳板叶片，组件采用5mm 玻璃+0.76mmPVB+PERC电池+0.76mmPVB+5mm玻璃的结构。图1中1为5mm厚度的前板玻璃，2为0.76mm厚的PVB前封装胶膜，3为晶硅PERC电池，4为0.76mm 厚的PVB后封装胶膜，5为5mm厚的背板玻璃。前板玻璃1的内侧表面采用丝网印刷含结构色颜料的油墨后油墨层随玻璃钢化烧结的方式形成绿色结构色颜料层12。上述绿色结构色颜料的基底为合成云母，其表面自内而外依次镀有TiO2， SiO2，TiO2的薄膜。上述前板玻璃为防眩光玻璃，其向光面表面11有峰谷高度差0.1mm的凹凸起伏。每一块光伏组件中含有24片晶硅电池3，排成12×2的阵列。其中沿组件短边方向有二排电池，每排有12片电池沿组件长边方向通过互联条焊带31依次串联形成电池串，上述两个电池串的首尾通过汇流条焊带并联。上述互联条焊带和汇流条焊带，其向光面一侧由黑色长条状的的PET薄膜32覆盖。

实施例二：如图2所示，遮阳板包括晶硅光伏组件9和叶片7，并且晶硅光伏组件9固定在叶片7的向光面。叶片7采用6063-T5铝合金通过挤出成型。光伏组件9通过丁基胶带6粘接固定在叶片7的向光面表面，同时用自攻钉8 将光伏组件9机械固定在叶片7上。

上述晶硅组件的剖面结构示意图如图3所示。晶硅组件采用透明PVF+聚氨酯胶+PC+POE+TOPcon电池+POE+玻纤增强环氧树脂板的结构。上述组件的向光面最外侧是具有哑光表面的透明聚氟乙烯层(PVF)91，聚氟乙烯层91的内侧依次为聚氨酯胶层92和聚碳酸酯(PC)层93。上述聚氟乙烯层91，聚氨酯胶层 92和聚碳酸酯层93共同组成了复合前板。前封装胶膜94和后封装胶膜95均为聚烯烃弹性体(POE)，其中前封装胶膜94中含有银灰色结构色颜料。前后封装胶膜之间有隧穿氧化层钝化接触(TOPcon)太阳能电池33。每一块光伏组件中含有24片TOPcon电池。上述TOPcon电池沿组件长边排成一个长串，相邻电池通过互联条焊带31串联。由于组件向光面的银灰色颜料与焊带反光的色泽基本一致，因而焊带表面无需进行减反射处理。在后封装胶膜的背光侧为玻纤增强环氧树脂板96作为光伏组件的背板。图2中的丁基胶带6即粘接在背板96 的背光面。

Claims (10)

1.一种光伏遮阳板，其特征在于：包含至少一个晶硅组件，所述晶硅组件的向光面与晶硅电池之间有至少一层含有结构色颜料的前封装材料；所述晶硅组件中凡是存在串联关系的相邻晶硅电池，其排列方向为沿晶硅组件长边排列。

2.根据权利要求1所述的光伏遮阳板，其中所述晶硅组件的向光面有防眩光表面。

3.根据权利要求2所述的光伏遮阳板，其中所述防眩光表面的表面粗糙度Ra大于等于0.09微米。

4.根据权利要求2所述的光伏遮阳板，其中所述防眩光表面有峰谷高度差为0.01～0.6毫米的凹凸起伏，且上述凹凸起伏的相邻波峰的间距为0.1～3毫米。

5.根据权利要求1所述的光伏遮阳板，其中所述晶硅组件中的汇流条焊带的向光面表面经过减反射处理。

6.根据权利要求1所述的光伏遮阳板，其中所述晶硅组件中的互联条焊带的向光面表面经过减反射处理。

7.根据权利要求5所述的光伏遮阳板，其中所述的减反射处理为用黑色遮挡物对汇流条焊带进行覆盖。

8.根据权利要求6所述的光伏遮阳板，其中所述的减反射处理为在互联条焊带的向光侧表面涂覆黑色减反射涂料。

9.根据权利要求1所述的光伏遮阳板，其中包含至少一个叶片；所述晶硅组件固定在所述叶片上，固定方式为机械固定，胶粘固定，机械固定与胶粘固定相结合三种方式中的一种。

10.根据权利要求1所述的光伏遮阳板，其中所述晶硅组件作为遮阳板叶片。

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