一種屋面光伏防水卷材的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種屋面光伏防水卷材，為層狀結構，由內至外依次包括防水卷材基材、柔性薄膜光伏電池組件、膜層和涂料層，所述防水卷材基材為三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材，所述防水卷材基材為單層結構，厚度為：1.2～2.0mm。本實用新型所述卷材制備方法簡單，成本低，襯底的選擇余地大，適宜大面積工業(yè)化生產。
【專利說明】一種屋面光伏防水卷材
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及建筑節(jié)能和光電建筑領域，涉及一種應用于光伏建筑一體化建筑的光伏建材，具體涉及一種屋面光伏防水卷材。
【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的屋面僅僅是遮風避雨的功能，長期的日曬雨淋造成建筑屋面防水層老化破壞，它既降低了建筑物的使用功能，減少了建筑的使用壽命，又浪費了大量的陽光資源。如何使太陽光對建筑的不利影響改變?yōu)橛欣饔?，將太陽光轉變?yōu)槿≈唤叩目稍偕茉矗瑵M足綠色建筑對屋面防水、延長建筑使用壽命和自發(fā)自用所需電力的需求，已成為光電建筑領域的重要研究內容。
[0003]屋面是太陽能利用最為方便有效的場合，是光伏發(fā)電在建筑上的首選位置。目前屋面光伏發(fā)電主要采取安裝晶硅光伏電池板的形式，晶硅光伏電池板安裝在建筑屋面上通常有兩種固定方式:一種是利用自重或增加壓重，直接安放在屋面上，由于荷載大，在輕型屋面和大跨度屋面上無法應用，另外在外露防水屋面上也不易應用，因為斜置的壓重電池板的分力會對屋面外露卷材產生正壓力，長期作用會破壞屋面防水層；另一種固定方式是固定件穿透屋面卷材防水層，和屋面結構層固定，這樣會破壞防水層，有滲透隱患，不符合防水的基本原則。以上兩種固定方法都存在風揭等安全隱患。晶硅光伏電池板安裝系統(tǒng)除存在對防水層的破壞外，還存在增加建筑承重和高層風揭風險，影響建筑美觀等不利因素。
[0004]非晶硅等太陽能光伏薄膜電池組件的屬于第二代光伏電池，它有如下技術特點:
1、質輕體薄；2、柔韌性好、可繞曲，適合于各種特殊異性表面；3、弱光、散射光、漫射光吸收能力強；4、鋪裝簡便易行，可與任何基底復合粘結。目前已有相關技術將非晶硅等柔性太陽能光伏薄膜電池組件在防水屋面現(xiàn)場與TP0、EPDM、三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材改性浙青等防水卷材相粘結，形成光伏防水卷材屋面，但這種工藝存在現(xiàn)場操作復雜，質量受環(huán)境和人為因素影響大，綜合費用高等問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種屋面光伏防水卷材，所述屋面光伏防水卷材既可以作為防水卷材，又可以進行光伏發(fā)電，為符合光伏建筑一體化要求的功能性光伏建材部品。
[0006]一種屋面光伏防水卷材，所述屋面光伏防水卷材為層狀結構，由內至外依次包括防水卷材基材、柔性薄膜光伏電池組件、膜層和涂料層。
[0007]本實用新型所述的屋面光伏防水卷材，其中所述防水卷材基材為三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材。
[0008]三元乙丙橡膠防水卷材系以三元乙丙橡膠摻入適量的丁基橡膠、硫化劑、促進劑、軟化劑和補強劑等，經(jīng)密煉、拉片過濾、擠出成型等工序加工而成。該防水卷材有優(yōu)異的耐氣候性，耐老化性，而且抗拉強度高、延伸率大，對基層伸縮或開裂的適應性強，重量輕，使用溫度范圍寬(在一 40?+80°C范圍內可以長期使用)，是一種高效防水材料。它還可冷施工，操作簡便，減少環(huán)境污染，改善工人的勞動條件，三元乙丙橡膠防水卷材屬高檔防水材料，適用于屋面工程作單層外露防水，也適用于有保護層的屋面防水工程。
[0009]熱塑性聚烯烴類防水卷材，是以采用先進的聚合技術將乙丙橡膠與聚丙烯結合在一起的熱塑性聚烯烴合成樹脂為基料，加入抗氧劑、防老劑、軟化劑制成的新型防水卷材，其用聚酯纖維網(wǎng)格布做內部增強材料制成增強型防水卷材，屬合成高分子防水卷材類防水產品。該類防水卷材具有良好的耐候能力、低溫柔度和可焊接特性，該產品在常溫顯示出橡膠高彈性，在高溫下又能像塑料一樣成型。因此具有良好的加工性能和力學性能，并且具有高強焊接性能，而且在材料中間加設一層聚酯纖維織物后，可增強其物理性能、提高其斷裂強度、抗疲勞、抗穿刺能力。
[0010]本實用新型所述的屋面光伏防水卷材，其中所述防水卷材基材為單層結構，厚度為:1.2mm?2.0mm。與浙青防水卷材等多層屋面防水系統(tǒng)相比，單層防水卷材屋面防水系統(tǒng)更具柔軟性和延伸性，由于減少了屋面防水構造層次，單層屋面易于設計、施工，更加節(jié)約資源、減少成本和提高工效。由于采用了機械固定方法，單層防水卷材屋面可以進行防水保溫一體化施工，這些是其他類型屋面所不具備的優(yōu)點；其次，單層防水卷材屋面節(jié)點部位的防止漏水性能優(yōu)于剛性節(jié)點屋面。
[0011]本實用新型所述的屋面光伏防水卷材，其中所述柔性薄膜光伏電池組件為非晶硅柔性太陽能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽能電池、銻化鎘薄膜太陽能電池，染料敏化電池或有機薄膜電池。
[0012]本實用新型所述的屋面光伏防水卷材，其中所述膜層為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜(ETFE)，厚度為250 μ m。該封裝膜特有的自潔性表面使其具有高抗污、易清洗、耐氣候性好的特點，通常雨水就可以清除膜層表面的主要污染物。
[0013]本實用新型所述的屋面光伏防水卷材，其中所述涂料層為納米級有機硅改性丙烯酸涂料或納米級氟碳涂料，厚度為30?70 μ m。有機硅改性丙烯酸樹脂的合成過程中使用了大量的硅元素，因此具有很強的抗紫外線能力和超長的耐久性。所述納米級有機硅改性丙烯酸涂料既具有良好的表面強度，又具有極佳的耐水性，同時還具有較高的自潔性能，水珠在涂層表面有如落在荷葉上迅速滑落。光滑的涂層表面使灰塵及污潰難以附著，自然風和雨水就可對表面進行自動清潔。該涂層大大增強了含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)封裝膜的抗污染性能，降低了粉塵和污物對光伏電池組件發(fā)電性能的影響。納米級氟碳涂料無色透明，表面張力低，接觸角大于120度，具有強勁的疏水、抗油污能力，使灰塵等污物與涂層表面接觸面積大大減少，從而具有無比優(yōu)越的自動清潔特性。該涂層大大增強了含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)封裝膜的抗污染性能，降低了酸雨、油污、汽車尾氣等大氣污染物對光伏電池組件發(fā)電性能的影響。
[0014]本實用新型所述的屋面光伏防水卷材，其中所述屋面光伏防水卷材還包括粘結層，所述粘結層由西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑Sikaflex-1lFC(Pro)構成,粘結所述防水卷材基材和柔性薄膜光伏電池組件。
[0015]本實用新型所述的屋面光伏防水卷材，其中所述柔性薄膜電池組件連接有正負極導線，正負極導線采用封閉式雌雄快速接口與相鄰光伏防水卷材上的外部用電器相互配合連接，所述導線刷涂防水膠并設置防水膠條作為保護層。[0016]本實用新型屋面光伏防水卷材與現(xiàn)有技術不同之處在于本實用新型采用了非晶硅等柔性薄膜太陽能光伏電池組件，該組件與傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池的最大區(qū)別之一就是可以利用不銹鋼或各種聚合物等質輕柔軟的材料作為太陽能電池的襯底，使之具有柔軟、輕薄和可繞曲等優(yōu)點；兼具防水、增強抗裂和光伏發(fā)電等多重使用功能，應用于新建和既有建筑節(jié)能改造的光電建筑，同時實現(xiàn)建筑屋面防水和自發(fā)自用所需電力。
[0017]本實用新型所述屋面光伏防水卷材通過TPO、EPDM三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材等高分子防水卷材的施工工藝直接鋪設在防水屋面上，實現(xiàn)光伏建材與屋面防水工程同步設計、同步施工、同步驗收、同步維護保養(yǎng)；本實用新型所述光伏防水卷材既可以應用于大跨度屋面、輕屋面，也可以應用于其它屋面，既可以局部小面積鋪設，也可以滿屋面鋪設，屋面面積利用率高，不需要額外的支撐系統(tǒng)，不占地方，一體化施工，整體性好，不影響建筑的外觀，降低了安裝成本，建筑圍護結構的防水系統(tǒng)與可再生能源相結合在一起，形成真正的光伏建筑一體化(BIPV)太陽能屋面系統(tǒng)。
[0018]本實用新型所述卷材在工廠內用西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑Sikaflex-1lFC(Pro)把柔性薄膜光伏電池組件與TPO、EPDM三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材等高分子單層防水卷材通過西卡單組份高模量聚氨酯密封膠粘接劑，經(jīng)過輥壓和層壓機抽真空處理，使各層組件緊密粘合，形成一種集防水和光伏發(fā)電為一體的柔性卷材部品，以減少防水卷材和柔性薄膜光伏電池組件在現(xiàn)場多次鋪設過程中出現(xiàn)的各類問題；本實用新型所述制造方法相對簡單，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；所述非晶硅柔性薄膜太陽能電池組件的光伏輸出特性較現(xiàn)有的晶體硅太陽能電池要好，不僅可以利用太陽能直射發(fā)電，還可以利用環(huán)境光實現(xiàn)弱光發(fā)電，它的表面用極薄的含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物保護膜(ETFE)密封以防止水和氧氣進入，發(fā)電壽命長達20年以上。
[0019]下面結合附圖對本實用新型所述的屋面光伏防水卷材作進一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型所述屋面光伏防水卷材的結構示意圖；
[0021]圖2為圖1的K處的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0022]實施例1
[0023]如圖1和圖2所示，一種屋面光伏防水卷材，為層狀結構，由內至外依次包括防水卷材基材1、柔性薄膜光伏電池組件3、膜層4和涂料層5。所述防水卷材基材I為三元乙丙橡膠防水卷材；所述防水卷材基材I厚度為2.0mm ;所述柔性薄膜光伏電池組件3為非晶硅柔性太陽能薄膜電池；所述膜層4為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜(ETFE)，厚度為250 μ m ;所述涂料層5為納米級有機硅改性丙烯酸涂料，厚度為30 μ m。
[0024]所述屋面光伏防水卷材還包括粘結層2，由西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑Sikaflex-1lFC (Pro)構成,粘結所述防水卷材基材I和柔性薄膜光伏電池組件3 ;所述柔性薄膜光伏電池組件連接有正負極導線，正負極導線采用封閉式雌雄快速接口，所述導線外面用防水膠為保護層，并采用防火防水膠條對導線進行保護。[0025]所述導線外面用防水膠為保護層，并采用防火防水膠條對導線進行保護；在工廠內用西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑Sikaflex-1lFC(Pro)將柔性薄膜光伏電池組件3粘結到三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材基材I表面，經(jīng)過輥壓和高壓釜處理，使各層組件緊密粘合，制成具有建筑屋面防水和光伏發(fā)電多種功能的光伏建材。
[0026]實施例2
[0027]—種屋面光伏防水卷材，所述防水卷材基材I為熱塑性聚烯烴類防水卷材；所述防水卷材基材I為單層結構，厚度為1.2mm ;所述柔性薄膜光伏電池組件3為有機薄膜電池；所述涂料層5為納米級氟碳涂料厚度為70 μ m，其他同實施例1。
[0028]實施例3
[0029]一種屋面光伏防水卷材，所述防水卷材基材I為三元乙丙橡膠防水卷材；所述防水卷材基材I厚度為1.8mm ;所述柔性薄膜光伏電池組件3為銅銦鉀硒薄膜太陽能電池；所述涂料層5為納米級有機硅改性丙烯酸涂料厚度50 μ m，其他同實施例1。
[0030]實施例4
[0031]一種屋面光伏防水卷材，所述防水卷材基材I為熱塑性聚烯烴類防水卷材；所述防水卷材基材I為單層結構，厚度為1.5mm ;所述柔性薄膜光伏電池組件3為染料敏化電池；所述涂料層5為納米級氟碳涂料厚度為40 μ m，其他同實施例1。
[0032]實施例5
[0033]一種制備屋面光伏防水卷材的方法，包括如下步驟:
[0034](I)防水卷材基材的制備:將防水卷材基材表面的一側清理干凈備用；所述防水卷材基材為三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材，厚度為:1.2?2.0mm ;
[0035](2)光伏電池組件的制備:將表面用含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)膜封裝的柔性薄膜光伏電池組件正面涂覆納米級有機硅丙烯酸涂料或納米級氟碳涂料，涂覆厚度為30?70 μ m;所述含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)膜厚度為250 μ m ;所述柔性薄膜光伏電池組件為非晶硅柔性太陽能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽能電池、銻化鎘薄膜太陽能電池，染料敏化電池或有機薄膜電池；
[0036](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到所述防水卷材基材的表面；
[0037](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、防水卷材基材的順序依次層疊，經(jīng)過輥壓和層壓機抽真空處理，使各層組件緊密粘合，即得產品。
[0038]所述柔性薄膜光伏電池組件連接有正負極導線，正負極導線采用封閉式雌雄快速接口，所述導線外面用防水膠為保護層，并采用防火防水膠條對導線進行保護。
[0039]光伏防水卷材安裝方法為:將光伏防水卷材按單層防水卷材的施工方法鋪設于屋面。每卷光伏防水卷材上的太陽能薄膜電池都有獨立的正負級電流引出導線和封閉式雌雄快速接口。電導線、快速接口及接線盒放置在位于延光伏防水卷材寬度方向一側的導線槽孔內。在安裝時將每卷光伏防水卷材的電導線快速接口通過接線盒進行電路連接組合(串聯(lián)或并聯(lián)電路連接)，然后利用導線槽將電力輸出線引導連接至逆變器，將直流電轉變?yōu)榻涣麟姡?jīng)安裝在建筑屋物內的配電箱送上電網(wǎng)(并網(wǎng)使用)或直接提供給建筑負載用電。封閉式雌雄快速接口與接線盒之間的連接為密封膠封接。整個線路槽用耐候性、絕緣性、密封性俱佳的硅膠進行填充密封，使之達到防水、防凍、防高溫的要求。
[0040]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍。
【權利要求】
1.一種屋面光伏防水卷材，其特征在于:所述屋面光伏防水卷材為層狀結構，由內至外依次包括防水卷材基材、柔性薄膜光伏電池組件、膜層和涂料層。
2.根據(jù)權利要求1所述的屋面光伏防水卷材，其特征在于:所述防水卷材基材為三元乙丙橡膠防水卷材或熱塑性聚烯烴類防水卷材。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的屋面光伏防水卷材，其特征在于，所述防水卷材基材為單層結構，厚度為:1.2?2.0mm。
4.根據(jù)權利要求3所述的屋面光伏防水卷材，其特征在于:所述柔性薄膜光伏電池組件為非晶硅柔性太陽能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽能電池、銻化鎘薄膜太陽能電池，染料敏化電池或有機薄膜電池。
5.根據(jù)權利要求4所述的屋面光伏防水卷材，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250 μ m。
6.根據(jù)權利要求5所述的屋面光伏防水卷材，其特征在于:所述涂料層為納米級有機娃改性丙烯酸涂料或納米級氟碳涂料，厚度為30?70 μ m。
7.根據(jù)權利要求6所述的屋面光伏防水卷材，其特征在于:還包括粘結層，所述粘結層為西卡單組分高模量聚氨酯密封膠粘劑，粘結所述防水卷材基材和柔性薄膜光伏電池組件。
8.根據(jù)權利要求7所述的屋面光伏防水卷材，其特征在于:所述柔性薄膜電池組件連接有正負極導線，正負極導線采用封閉式雌雄快速接口與相鄰光伏防水卷材上的外部用電器相互配合連接，所述導線刷涂防水膠并設置防水膠條作為保護層。
【文檔編號】H01L51/42GK203452279SQ201320514298
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月22日 優(yōu)先權日:2013年8月22日
【發(fā)明者】李曉軍 申請人:煙臺斯坦普精工建設有限公司