專利名稱：一種能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及太陽能建筑技術領域，更具體地說，涉及一種能利用太陽能發(fā)電的建
筑瓦板。
背景技術：
現(xiàn)在最常見的能利用太陽能的設備是傳統(tǒng)的太陽能電池，其整體結構包括如下 最上面一層為透光的鋼化玻璃，中間為電池板，最下面為不透光的白板底板；各層之間均用 EVA材料粘合；底板用鋁合金邊框固定。這樣的太陽能設備存在很多不足，首先是太陽能利 用率不高，并且使用環(huán)境受到一定的限制，這樣的太陽能設備不能用在需要透光的環(huán)境中； 其次，這樣的傳統(tǒng)的太陽能設備的粘合劑EVA材料的膠連度受溫度影響很大，EVA的膠聯(lián)度 直接影響到太陽能整個組件的性能以及使用壽命。在熔融狀態(tài)下，EVA與晶體硅太陽能電 池片、玻璃產生粘合，在這過程中既有物理也有化學的鍵合。未經改性的EVA透明、柔軟， 有熱熔粘合性，熔融溫度低，熔融流動性好。但是其耐熱性較差，易延伸而低彈性，內聚強 度低而抗蠕變性差，易產生熱脹冷縮導致晶片碎裂，使得粘接脫層。此外，傳統(tǒng)的太陽能電 池底板上的鋁合金邊框耐腐蝕性不高，不抗用，且容易變形，易老化和泛黃，影響整個組件 的使用壽命和美觀。這整個的太陽能設備都不能與建筑合為一體，只能單純的安裝在建筑 物上，占用額外的空間，不能實現(xiàn)光伏建筑一體化。所謂光伏建筑一體化即BIPV(Building IntegratedPV， PV即Photovolta-ic)。光伏建筑一體化(BIPV)技術是將太陽能發(fā)電(光 伏)產品集成到建筑上的技術。光伏建筑-體化(BIPV)不同于光伏系統(tǒng)附著在建筑上 (BAPV :Building Attached PV)的形式。現(xiàn)代化社會中，人們對舒適的建筑熱環(huán)境的追求 越來越高，導致建筑采暖和空調的能耗日益增長。在發(fā)達國家，建筑用能已占全國總能耗 的30% _40%，對經濟發(fā)展形成了一定的制約作用。光伏建筑一體化，是應用太陽能發(fā)電的 一種新概念，簡單地講就是將太陽能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的圍護結構外表面來提供電 力。根據光伏方陣與建筑結合的方式不同，光伏建筑一體化可分為兩大類一類是光伏方 陣與建筑的結合。這種方式是將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支 承作用。另一類是光伏方陣與建筑的集成。這種方式是光伏組件以一種建筑材料的形式出 現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分。如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)?。在這 兩種方式中，光伏方陣與建筑的結合是一種常用的形式，特別是與建筑屋面的結合。由于光 伏方陣與建筑的結合不占用額外的地面空間，是光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中廣泛應用的最佳安 裝方式，因而倍受關注。光伏方陣與建筑的集成是BIPV的一種高級形式，它對光伏組件的 要求較高。光伏組件不僅要滿足光伏發(fā)電的功能要求同時還要兼顧建筑的基本功能要求。

發(fā)明內容為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種能夠符合光伏建筑一體化設計要求能夠利用 太陽能發(fā)電的建筑瓦板，這樣的建筑瓦板用作建筑材料，用于建筑物頂部，既給建筑物提供 能量，又不占用額外空間，其外層安裝有比傳統(tǒng)鋁合金邊框更耐腐和穩(wěn)固性更高的薄質不銹鋼邊框，能使用20年以上。 —種能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，包括用作上蓋板的低鐵鋼化玻璃，低鐵鋼化 玻璃的下層安裝有能將太陽能轉換成電能的太陽能電池片串并聯(lián)組，太陽能電池片串并聯(lián) 組與低鐵鋼化玻璃之間通過PVB材料粘合。太陽能電池片串并聯(lián)組下層安裝有用作瓦板底 板的不透明PET板，PET板通過PVB材料與電池組件粘合。其中，太陽能電池片串并聯(lián)組由 小電池片陣列式排布組成。 此外，在本發(fā)明的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板外側安裝有具有很強的耐磨性和 耐腐蝕性的薄質不銹鋼邊框，這樣的邊框具有很高的耐腐蝕性和耐磨性，并且不易變形，提 高了整個建筑玻璃的使用壽命和穩(wěn)固性。 優(yōu)選方式下，瓦板的不銹鋼邊框為矩形結構，四個邊分別設置有凹口 。在使用時， 相鄰兩塊瓦板對接，凹口相對，對置的凹口內設置有連接件。連接件上設置有用于各個瓦板 的太陽能電池片串并聯(lián)組實現(xiàn)電池片串連或者并連的插頭。最優(yōu)方式下，連接件上還設置 有用于插接邊框凹口實現(xiàn)定位連接的插接柱。 本發(fā)明的優(yōu)點是，摒棄傳統(tǒng)的EVA粘合方法，采用PVB材料，這種PVB材料有良好
的粘結性、韌性和彈性，在玻璃受到外力猛烈撞擊而破碎時，這層材料會吸收大量能量，玻 璃碎片會牢牢粘附在PVB中間材料上，玻璃碎片不會飛散，從而使可能產生的傷害減少到
最低程度，并且能夠保證整個能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板不開裂，并能改良傳統(tǒng)此類設 備易老化、易泛黃的缺點。 而且本發(fā)明采用表面平滑有光澤的PET板作為下底板，PET板在較寬的溫度范圍 內具有優(yōu)良的物理機械性能，長期使用溫度范圍可達120°C，電絕緣性優(yōu)良，甚至在高溫高 頻下，其電性能仍較好；它具有良好的力學性能，耐折性好；它耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿， 耐大多數(shù)溶劑；且具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在12(TC溫度范圍內長期使用，短期使用 可耐15(TC高溫，可耐_701:低溫，且高、低溫時對其機械性能影響很?。黄錃怏w和水蒸氣滲 透率低，既有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。本發(fā)明使用的上層蓋板是低鐵鋼化玻璃，這種 玻璃具有高于92%的透光率，并且同時具有極高的強度和熱穩(wěn)定性，能很好的利用光能，不 僅環(huán)保健康，而且能夠減少電能的消耗，節(jié)約資源，符合光伏建筑一體化設計要求。在整個 建筑瓦板的外部，還設計有薄質不銹鋼邊框，它比鋁合金邊框具有更高的強度和穩(wěn)定性，使 其不易變形，并提高耐腐蝕性，增加本發(fā)明建筑瓦板的使用壽命。

圖1是本發(fā)明的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板的整體結構示意圖； 圖2是圖1中能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板的分層結構示意圖； 圖3是本發(fā)明瓦板外側的不銹鋼邊框凹口處剖面的正面投影結構示意圖； 圖4是用于連接瓦板組件的插接件立體結構示意圖； 圖5是相鄰兩片瓦板連接時凹口處剖面的使用狀態(tài)結構示意圖； 圖6為不銹鋼邊框凹口邊局部立體結構示意圖。
具體實施方式如圖1所示，本發(fā)明的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，包括透光的上蓋板低鐵鋼化玻璃l，低鐵鋼化玻璃1具有很高的強度和熱穩(wěn)定性，其透光率可達到92%以上，可以大 大提高整個太陽能組件的光能轉化率。如圖2所示，低鐵鋼化玻璃1下層安裝有能將太陽 能轉換成電能的太陽能電池片串并聯(lián)組3。太陽能電池片串并聯(lián)組3與低鐵鋼化玻璃1之 間用PVB材料2粘合，有良好的粘結性、韌性和彈性，在玻璃受到外力猛烈撞擊而破碎時，這 層材料會吸收大量能量，玻璃碎片會牢牢粘附在PVB中間材料上，玻璃碎片不會飛散，從而 使可能產生的傷害減少到最低程度，并且能夠保證整個能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板不開 裂，并能改良傳統(tǒng)此類設備易老化、易泛黃的缺點。 PVB材料2的下層安裝的太陽能電池片串并聯(lián)組3，如圖l所示，它是由整齊排列 的小電池片組成，片與片之間有縫隙。在電池組件3的下層安裝有用作瓦板底板的PET板 5，它通過PVB材料4與電池組件3粘合在一起。這里使用PET膜表面平滑有光澤，在較寬 的溫度范圍內具有優(yōu)良的物理機械性能，長期使用溫度可達120°C，電絕緣性優(yōu)良，甚至在 高溫高頻下，其電性能仍較好；它具有良好的力學性能，沖擊強度是其他薄膜的3-5倍，耐 折性好。它耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀堿，耐大多數(shù)溶劑；且具有優(yōu)良的耐高、低溫性能，可在 12(TC溫度范圍內長期使用，短期使用可耐15(TC高溫，可耐-7(TC低溫，且高、低溫時對其 機械性能影響很??；其氣體和水蒸氣滲透率低，既有優(yōu)良的阻氣、水、油及異味性能。 如圖3所示本發(fā)明瓦板在不銹鋼邊框凹口處剖面的正面投影結構。圖中顯示出不 銹鋼邊框11為矩形結構，四個邊分別設置有凹口。結合圖6所示，凹口位于不銹鋼邊框11 側邊的平面內。優(yōu)選方式下，凹口與太陽能電池片串并聯(lián)組3位于一個層面上，用于設置電 池片的串并聯(lián)引線。在使用時，如圖5所示，相鄰兩塊瓦板對接，凹口相對，在對置的凹口內 設置有連接件12。 連接件12的結構，如圖4所示，其上設置有實現(xiàn)相鄰瓦板上電池片串聯(lián)或并聯(lián)的 插頭14 (圖中省略下底部插頭)。最優(yōu)方式下，連接件12上還設置有用于插接邊框11凹口 實現(xiàn)定位連接的插接柱13。 上述不銹鋼邊框11的規(guī)格優(yōu)選方式下為統(tǒng)一的矩形規(guī)格，且尺寸統(tǒng)一，從而方便 制造模具，降低制造成本。而且連接件12上用于電池片串/并聯(lián)的插頭14根據需要可以 設置成可換的多組插頭，用于連接方式的選擇，實現(xiàn)相鄰瓦板組件中所有電池片的串聯(lián)或 并聯(lián)。此外，用于定位連接的插接柱13最好以過盈方式連接于瓦板的凹口中，從而實現(xiàn)可 靠連接。 在整個太陽能塊狀組件的外部設計有由薄質不銹鋼材料制作的邊框，該邊框具有 很強的耐腐蝕性和耐磨性，并且不易變形，使得本發(fā)明的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板的 使用壽命增長，并將其安裝簡單化，為使用者帶來方便?？蓪⑵溆米饕环N建筑材料，用于建 筑所需要的位置，為其提供環(huán)保的能量，供其取暖照明等，大大減少電能的消耗，并且與房 屋建筑合為一體，不占用額外空間，并能符合現(xiàn)階段光伏建筑一體化的設計要求，省錢經濟 又環(huán)保，而且本發(fā)明的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板由于使用了PVB材料作為粘合劑，拓 寬了其適用的溫度范圍，給生產和生活帶來極大的方便，并且使用了具有極高透光率的低 鐵鋼化玻璃1作為上蓋板，提高了光能利用率，提高了能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板的性 能，更加安全和實用。使用的PET板作為下底板，增強了整個設備的物理化學性能，提高其 耐酸堿和耐腐蝕性，增加了使用壽命。本發(fā)明的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板在整體結構 外使用了薄質不銹鋼邊框，提高了其耐磨性和耐腐蝕性，并且不易變形，使得安裝更加方便容易，其不易變形的特點給人們的安裝帶來很大方便，不僅省時省力，還提高了其自身的使 用壽命。
權利要求一種能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，其特征在于，包括上蓋板低鐵鋼化玻璃(1)；所述低鐵鋼化玻璃(1)的下層安裝有太陽能電池片串并聯(lián)組(3)；所述太陽能電池片串并聯(lián)組(3)與低鐵鋼化玻璃(1)之間通過PVB材料(2)粘合；所述太陽能電池片串并聯(lián)組(3)下層安裝有不透明的PET板(5)；所述PET板(5)通過PVB材料(4)與所述太陽能電池片串并聯(lián)組(3)粘合；所述太陽能電池片串并聯(lián)組(3)由小電池片陣列式排布組成。
2. 根據權利要求1所述的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，其特征在于，所述建筑瓦板 外側安裝有薄質不銹鋼邊框(11)。
3. 根據權利要求2所述的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，其特征在于，所述不銹鋼邊 框(11)為矩形結構，四個邊分別設置有凹口 ；在使用時，相鄰兩塊瓦板對接，所述凹口相對，所述對置的凹口內設置有連接件(12)。
4. 根據權利要求3所述的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，其特征在于，所述連接件 (12)設置有實現(xiàn)相連兩瓦板中的電池片串/并連的插頭(14)。
5. 根據權利要求4所述的能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，其特征在于，所述連接件 (12)設置有插接所述邊框(11)凹口用于定位連接的插接柱(13)。
專利摘要一種能利用太陽能發(fā)電的建筑瓦板，包括低鐵鋼化玻璃，及其下層的太陽能電池片串并聯(lián)組，電太陽能電池片串并聯(lián)組下層安裝PET板，太陽能電池片串并聯(lián)組與低鐵鋼化玻璃和PET板之間均用PVB材料粘合，在整個設備外側還安裝有薄質不銹鋼邊框。本實用新型使用具有很強的粘結性、韌性和彈性的PVB材料作粘合劑，提高整體瓦板組件的抗震抗沖擊能力，并能保證整個瓦板組件不開裂，改良傳統(tǒng)易老化、易泛黃的缺點；采用了在較寬的溫度范圍內具有優(yōu)良的物理化學性能的PET材料作為下底板，提高了物理化學性能；環(huán)保經濟又健康，并能符合現(xiàn)階段光伏建筑一體化的設計要求；薄質不銹鋼邊框的使用，增加其使用壽命，提高耐腐蝕性和耐磨性，增強穩(wěn)固性。
文檔編號E04D13/18GK201546389SQ20092024828
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權日2009年11月20日
發(fā)明者熊小偉 申請人:大連森谷新能源電力技術有限公司