一种阳台镶嵌式光伏发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种阳台镶嵌式光伏发电系统，包括阳台框架和固定在其上的护栏板（1），所述护栏板（1）为层状结构，从里至外依次包括底板（2）、柔性薄膜电池组件（3）、膜层（4）和涂料层（5），四层固定成一体结构，其中，所述底板（2）为木塑板，由木塑复合材料制成。本实用新型所述阳台镶嵌式光伏发电系统中的所述护栏板直接结合并镶嵌于阳台围栏框架内，起到阳台栏板的作用并实现了利用建筑物的阳台进行光伏发电的目的。
【专利说明】一种阳台镶嵌式光伏发电系统
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及建筑节能和光电建筑领域，特别是涉及一种阳台镶嵌式光伏发电系统。
【背景技术】
[0002]随着雾霾在我国的日益严重，以大气污染为代表的环境问题已成为全社会关注的焦点和制约我国经济社会全面可持续发展的瓶颈。从全球范围内看，环境和能源问题是密不可分的。大气污染实质上是能源结构不科学、不合理造成的，具体说就是以煤炭为代表的化石能源消费是我国空气污染的主要来源。要从根本上提高空气质量，改善大气环境，就必须大力发展以太阳能为代表的清洁能源。
[0003]目前世界光伏产业的发展已由集中建立电站向发展以建筑光伏一体化为重点的分布式独立电站过度，住宅建筑是安装使用光伏发电系统的主要场所之一。光伏建筑的常见做法是将太阳能光伏装置安装于建筑屋面之上。对于城市普遍存在的多层，尤其是高层建筑住宅来说，使用支架式太阳能光伏板，有以下诸多限制:(I)有限的屋面面积难以满足用户的用电要求；(2)大量的坡屋面不适合安装支架式太阳能光伏板；(3)传统支架光伏系统的屋面安装方存在巨大的安全隐患；(4)安装支架式光伏板系统势必破坏屋面防水和保温隔热系统。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单、成本低、可实现利用建筑物的阳台进行光伏发电的阳台镶嵌式光伏发电系统。
[0005]一种阳台镶嵌式光伏发电系统，包括阳台框架和固定在其上的护栏板，所述护栏板为层状结构，从里至外依次包括底板、柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层，四层固定成一体结构，其中，所述底板为木塑板，由木塑复合材料制成。
[0006]本实用新型所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其中所述阳台框架包括至少两个立柱和固定于所述立柱之间的多个横梁，所述护栏板直接镶嵌固定于所述立柱和横梁形成的阳台框架内，在所述立柱的顶部固定有扶手护栏，所述立柱、横梁和扶手护栏均由PVC材料制成，并采用承插式连接件进行安装，所述护栏板的四周采用铝合金或碳纤维材料制成的边框固定。
[0007]本实用新型所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其中所述柔性薄膜电池组件是在高分子聚合物聚酰亚胺制成的可弯曲的柔性衬底或塑料上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、染料敏化电池或有机薄膜电池。
[0008]本实用新型所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其中所述木塑板的厚度为16?30mm，长宽尺寸为 400 X 500mm, 500 X 500mm, 500 X 600mm 或 1000 X 1200mm ;木塑板的下表面
涂覆有机娃丙烯酸涂料或纳米氟碳涂料，厚度为30?80微米。[0009]本实用新型所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其中所述膜层为含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度为250微米。
[0010]本实用新型所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其中所述涂料层由防污自洁涂料涂覆而成，所述防污自洁涂料为粒径为纳米级的光触媒涂料，厚度为20?70微米。
[0011]本实用新型所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其中所述柔性薄膜电池组件与所述底板之间通过粘结剂固定，所述粘结剂为阻燃型聚合物粘结剂。
[0012]本实用新型阳台镶嵌式光伏发电系统与现有技术不同之处在于:
[0013]本实用新型阳台镶嵌式光伏发电系统中的所述护栏板(光伏发电板)直接结合并镶嵌于阳台围栏框架内，起到阳台栏板的作用并实现了利用建筑物的阳台进行光伏发电的目的。
[0014]本实用新型阳台镶嵌式光伏发电系统中阳台框架为PVC材料(聚氯乙烯，英文简称PVC)，其是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂，该材料比木头坚硬，比铸铁更富有弹性和高抗冲性能，使用寿命长；阳台框架采用承插式连接件进行安装，大大提高了安装速度和工作效率；
[0015]底板为木塑，即木塑复合材料(Wood-Plastic Composites, WPC),指利用聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等，代替通常的树脂胶粘剂，与超过35%-70%以上的木粉、稻壳、秸杆等废植物纤维混合成新的木质材料，再经挤压、模压、注射成型等塑料加工工艺，生产出的板材或型材。木塑复合板材是一种主要由木材(木纤维素、植物纤维素)为基础材料与热塑性高分子材料(塑料)和加工助剂等，混合均匀后再经模具设备加热挤出成型而制成的高科技绿色环保材料，兼有木材和塑料的性能与特征，能替代木材和塑料的新型复合材料。产品具有以下特性:
[0016]A、防火阻燃、抗腐蚀、耐潮湿、不被虫蛀、不长真菌、耐酸碱、无毒害、无污染等优良性能，维护费用低。比塑料硬度高，寿命长，可热塑成型，强度高，节约能源；
[0017]B、质坚、量轻、保温、表面光滑平整，不含甲醛及其他有害物质，无毒害、无污染；
[0018]C、防水、防潮。根本解决了木质产品对潮湿和多水环境中吸水受潮后容易腐烂、膨胀变形的问题，可以使用到传统木制品不能应用的环境中。不龟裂，不膨胀，不变形，无需维修与养护，便于清洁，节省后期维修和保养费用；
[0019]D、防虫、防白蚁，有效杜绝虫类骚扰，延长使用寿命。可加工性好，可订、可刨、可锯、可钻、表面可上漆；
[0020]E、绝缘性能好，潮湿状态下不导电，避免光伏系统漏电对人身安全威胁；错误！未找到引用源。
[0021]F、高防火性。能有效阻燃，防火等级达到BI级，遇火自熄，不产生任何有毒气体；
[0022]G、安装简单，施工便捷，不需要繁杂的施工工艺，节省安装时间和费用。
[0023]下面结合附图对本实用新型的阳台镶嵌式光伏发电系统作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实用新型阳台镶嵌式光伏发电系统的立体图；
[0025]图2为本实用新型阳台镶嵌式光伏发电系统中的护栏板的剖面示意图。【具体实施方式】
[0026]实施例1
[0027]如图1和图2所示，一种阳台镶嵌式光伏发电系统，包括阳台框架(图中未示出)和固定在其上的护栏板1，护栏板I为层状结构，从里至外依次包括底板2、柔性薄膜电池组件
3、膜层4和涂料层5，四层固定成一体结构，其中，底板2为木塑板，由木塑复合材料制成。阳台框架包括至少两个立柱和固定于立柱之间的多个横梁，护栏板I直接镶嵌固定于立柱和横梁形成的阳台框架内，在立柱的顶部固定有扶手护栏，立柱、横梁和扶手护栏均由PVC材料制成，并采用承插式连接件进行安装，护栏板I的四周采用铝合金或碳纤维材料制成的边框固定。
[0028]柔性薄膜电池组件3是在高分子聚合物聚酰亚胺制成的可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池，木塑板的厚度为16_，长宽尺寸为400 X 500mm，在木塑板下表面涂覆有机硅丙烯酸涂料，厚度为30微米；膜层4为含氟TPT聚酯膜，厚度为250微米，涂料层5由防污自洁涂料涂覆而成，防污自洁涂料为粒径为纳米级的光触媒涂料，厚度为20微米。柔性薄膜电池组件3与底板2之间通过粘结剂固定，粘结剂为阻燃型聚合物粘结剂。
[0029]实施例2
[0030]如图1和图2所示，一种阳台镶嵌式光伏发电系统，包括阳台框架和固定在其上的护栏板1，护栏板I为层状结构，从里至外依次包括底板2、柔性薄膜电池组件3、膜层4和涂料层5，四层固定成一体结构，其中，底板2为木塑板，由木塑复合材料制成。阳台框架包括至少两个立柱和固定于立柱之间的多个横梁，护栏板I直接镶嵌固定于立柱和横梁形成的阳台框架内，在立柱的顶部固定有扶手护栏，立柱、横梁和扶手护栏均由PVC材料制成，并采用承插式连接件进行安装，护栏板I的四周采用铝合金或碳纤维材料制成的边框固定。柔性薄膜电池组件3是在塑料上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为铜铟钾硒薄膜太阳能电池，木塑板的厚度为30mm，长宽尺寸为500 X 500mm，在木塑板背面涂覆纳米氟碳涂料，厚度为80微米。膜层4为乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度为250微米，涂料层5由防污自洁涂料涂覆而成，防污自洁涂料为粒径为纳米级的光触媒涂料，厚度为70微米。柔性薄膜电池组件3与底板2之间通过粘结剂固定，粘结剂为阻燃型聚合物粘结剂。
[0031]实施例3
[0032]如图1和图2所示，一种阳台镶嵌式光伏发电系统，包括阳台框架和固定在其上的护栏板1，护栏板I为层状结构，从里至外依次包括底板2、柔性薄膜电池组件3、膜层4和涂料层5，四层固定成一体结构，其中，底板2为木塑板，由木塑复合材料制成。阳台框架包括至少两个立柱和固定于立柱之间的多个横梁，护栏板I直接镶嵌固定于立柱和横梁形成的阳台框架内，在立柱的顶部固定有扶手护栏，立柱、横梁和扶手护栏均由PVC材料制成，并采用承插式连接件进行安装，护栏板I的四周采用铝合金或碳纤维材料制成的边框固定。
[0033]柔性薄膜电池组件3是在高分子聚合物聚酰亚胺制成的可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为碲化镉薄膜太阳能电池，木塑板的厚度为21_，长宽尺寸为500X600mm。在木塑板背面涂覆有机硅丙烯酸涂料，厚度为70微米，有机硅改性丙烯酸涂料由如下重量份的物质组成:
[0034]去离子水:530份；[0035]活性物质含量为42%的有机硅丙烯酸乳液:45份；
[0036]成膜助剂:37份；
[0037]防腐防霉剂:9份；
[0038]消泡剂:8份；
[0039]乙二醇:45份；
[0040]增塑剂:0.4份；
[0041]pH调节剂:9份；
[0042]其中，成膜助剂为十二碳醇酯，防腐防霉剂为OBPA含砷有机物防霉剂，合成植物酯塑化剂，消泡剂为聚醚多元醇，PH调节剂为甲基硅酸钾水溶液。膜层4为含氟TPT聚酯膜，厚度为250微米，涂料层5由防污自洁涂料涂覆而成，防污自洁涂料为粒径为纳米级的光触媒涂料，厚度为60微米，光触媒涂料由如下重量份的物质组成:
[0043]固含量为49%的水乳型合成聚合物乳液:260份；
[0044]粒径为2?7nm的光触媒纳米粉体材料:33份；
[0045]脱氧水:720份；
[0046]增稠剂:4.5份；
[0047]分散剂:3份；
[0048]湿润剂:13份；
[0049]成膜助剂:36份；
[0050]消泡剂:17份；
[0051]偶联剂:5份。
[0052]水乳型合成聚合物乳液为等质量的水性环氧树脂乳液和水性聚氨酯乳液的混合物；光触媒纳米粉体材料为等质量的纳米二氧化硅和纳米负离子的混合物；增稠剂为等质量的聚丙烯酸酯类和聚氨酯类的混合物；分散剂为等质量的焦磷酸四钾、聚乙二醇脂肪酸酯200或400、聚丙烯酸盐类的混合物；湿润剂PH值为6，为等质量的二异丁基萘磺酸钠和单硬脂酸甘油酯的混合物；成膜助剂为丙二醇苯醚，消泡剂为等质量的聚醚多元醇、聚醚类、有机硅的混合物；偶联剂为钛酸脂偶联剂。柔性薄膜电池组件3与底板2之间通过粘结剂固定，粘结剂为阻燃型聚合物粘结剂，其由如下重量份的原料制备而成:
[0053]聚丙烯酸脂类乳液:82份；
[0054]交联剂:14份；
[0055]有机磷氮类阻燃剂:3份；
[0056]溶剂:5份；
[0057]聚丙烯酸酯类乳液由丙烯酸酯类单体制备而成，丙烯酸酯类单体为质量比为5:7:1:4的丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯、丙烯酸-2-乙基己酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物；交联剂为二甲苯烷二异氰酸酯，有机磷氮类阻燃剂为三异丙苯基磷酸脂，溶剂为正丁脂。
[0058]实施例4
[0059]与实施例1的区别在于:
[0060]柔性薄膜电池组件3是在塑料上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为染料敏化电池，木塑板的厚度为25mm，长宽尺寸为1000X1200mm。在木塑板背面涂覆纳米级的纳米氟碳涂料。[0061]实施例5
[0062]与实施例2的区别在于:柔性薄膜电池组件3是在高分子聚合物聚酰亚胺制成的可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为有机薄膜电池。木塑板的厚度为18mm, 500X600mm。在木塑板的下表面涂覆有机娃丙烯酸涂料。
[0063]实施例6
[0064]与实施例1的区别在于:在木塑板下表面涂覆有机硅丙烯酸涂料。
[0065]实施例7
[0066]一种阳台镶嵌式光伏发电系统的制备方法，包括如下步骤:
[0067]步骤一、在由PVC材料制成的阳台边框的立柱、扶手护栏管材外表面的设计位置分别钻电导线穿孔和开启导线槽，供电力输出线其中贯穿，在立柱中设置接线盒固定件；
[0068]步骤二、底板2的制备:将木塑板板材表面和四边棱角打磨清理干净，进行磨边，制备有机硅丙烯酸涂料或纳米氟碳涂料，并涂覆在木塑板的下表面；
[0069]步骤三、光伏层的制备:制备光触媒涂料，在柔性薄膜电池组件3的表面覆盖加封膜层4，膜层4为TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，并在膜层4的外侧涂覆具有防污功能的光触媒涂料；
[0070]步骤四、制备阻燃型聚合物粘结剂，用阻燃型聚合物粘结剂将柔性薄膜电池组件3黏贴到木塑板的上表面，得到光伏板；
[0071]步骤五、合并封装:按照柔性薄膜光伏电池组件3、阻燃型聚合物粘结剂、底板2的顺序依次层叠，经过辊压和高压釜处理，使各层组件和材料紧密粘合，最后再将用铝合金或碳纤维材料制成的边框安装固定在光伏板的四周，即得产品。
[0072]在用以上方式制备出产品的基础上，优选的是，光触媒纳米涂料的制备方法包括如下步骤:
[0073](A)将原料中的各组份逐一称重；
[0074](B)将润湿剂、分散剂加入水乳型合成聚合物乳液中，以800转/分钟转速充分搅拌约20?30min ；
[0075](C)再加入光触媒纳米粉体材料，以1500转/分钟的转速充分分散30?60min，在搅拌的过程中，加入1/3重量的消泡剂并加入增稠剂；
[0076](D)最后在1500转/分钟转速的条件下,加入已经与成膜助剂、偶联剂混合均勻的脱氧水，再加入余下的2/3重量的消泡剂，搅拌混合均匀10分钟，得到光触媒纳米涂料；
[0077]阻燃型聚合物粘结剂的制备方法包括如下步骤:
[0078](a)在可调节温度的搅拌机中，先加入丙烯酸酯类单体，将温度升至50?60度，保持温度5?7小时，制成丙烯酸酯类乳液；
[0079](b)保持上述温度不变，在制成的丙烯酸酯类乳液中加入1/3体积的溶剂，并搅拌均匀，加工成母液甲；
[0080](C)在温度为40?50度的条件下，将剩余2/3体积的溶剂与有机磷氮类阻燃剂均勻混合，制成母液乙；
[0081](d)在在温度为50?60度的条件下，将母液甲和母液乙两组分均匀混合，随后缓慢加入交联剂并搅拌均匀，最后制成阻燃型聚合物粘结剂产品。
[0082]有机硅改性丙烯酸涂料的制备方法包括如下步骤:将称量好的防霉防腐剂和乙二醇、pH调节剂加入有机硅丙烯酸乳液中，以800转/分钟的转速预混和，充分搅拌约20?30min，以1500转/分钟的转速分散10?15min，在搅拌的过程中，加入1/3重量的消泡剂，再以800转/分钟的转速充分分散15?20min，并加入已经与成膜助剂、增塑剂混合均匀的去离子水，再加入2/3重量的消泡剂，搅拌混合均匀，配制成有机硅改性丙烯酸涂料；
[0083]纳米氟碳涂料的制备方法包括如下步骤:按照比例称取纳米二氧化钛，加入到涂料稀释液中，分散混合均匀，搅拌时间为I小时；然后依次加入氟碳树脂和固化剂，搅拌均勻，制成纳米氟碳涂料。
[0084]实施例8施工安装程序
[0085]阳台镶嵌式光伏发电系统的安装按以下步骤实施:
[0086]首先根据阳台的具体形状规格测量放线，固定预埋件并安装阳台立柱，然后镶嵌光伏阳台护栏板，随后在阳台立柱中安装接线盒，并把相邻光伏板上的电导线通过接线盒进行电路连接组合(串联或并联电路连接)。阳台立柱和阳台挡板固定好后，再安装阳台护栏扶手，并利用扶手空心管将电导线引导连接至逆变器，将直流电转变为交流电，经安装在建筑物屋内的配电箱送上电网(并网使用)或直接提供给建筑负载用电，最后用密封胶对光伏阳台挡板四周进行防水密封处理，并对系统中的电导线及接线盒进行防水、防冻、防高温的防护。
[0087]以上的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。
【权利要求】
1.一种阳台镶嵌式光伏发电系统，其特征在于:包括阳台框架和固定在其上的护栏板(1)，所述护栏板(I)为层状结构，从里至外依次包括底板(2)、柔性薄膜电池组件(3)、膜层(4)和涂料层(5)，四层固定成一体结构，其中，所述底板(2)为木塑板，由木塑复合材料制成。
2.根据权利要求1所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其特征在于:所述阳台框架包括至少两个立柱和固定于所述立柱之间的多个横梁，所述护栏板(I)直接镶嵌固定于所述立柱和横梁形成的阳台框架内，在所述立柱的顶部固定有扶手护栏，所述立柱、横梁和扶手护栏均由PVC材料制成，并采用承插式连接件进行安装，所述护栏板(I)的四周采用铝合金或碳纤维材料制成的边框固定。
3.根据权利要求1所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其特征在于:所述柔性薄膜电池组件(3 )是在高分子聚合物聚酰亚胺制成的可弯曲的柔性衬底或塑料上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、染料敏化电池或有机薄膜电池。
4.根据权利要求2或3所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其特征在于:所述木塑板的厚度为 16 ?30mm，长宽尺寸为 400 X 500mm, 500 X 500mm, 500 X 600mm 或 1000 X 1200mm ;在所述木塑板的下表面涂覆有机硅丙烯酸涂料或纳米氟碳涂料。
5.根据权利要求4所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其特征在于:所述膜层(4)为含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度为250微米。
6.根据权利要求1所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其特征在于:所述涂料层(5)由防污自洁涂料涂覆而成，所述防污自洁涂料为粒径为纳米级的光触媒涂料，厚度为20?70微米。
7.根据权利要求6所述的阳台镶嵌式光伏发电系统，其特征在于:所述柔性薄膜电池组件(3)与所述底板(2)之间通过粘结剂固定，所述粘结剂为阻燃型聚合物粘结剂。
【文档编号】C09D133/00GK203827252SQ201420131169
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年3月22日 优先权日:2014年3月22日
【发明者】李晓军 申请人:烟台斯坦普精工建设有限公司