一种金属光伏瓦的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种金属光伏瓦，包括金属瓦基板和柔性太阳能光伏电池组件，所述柔性电池组件通过粘结剂与所述金属瓦基板外表面粘结成一体结构，所述的金属瓦基板为高耐腐的镀铝锌钢板，所述金属瓦基板表面涂有改善粘结力的界面剂，所述粘结剂为阻燃型聚合物快硬粘结剂。所述柔性太阳能光伏电池组件由里至外依次包括柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层。本实用新型所述金属光伏瓦兼具防火、防水、抗冲击、屋面装饰和光伏发电等多重使用功能，应用于新建和既有建筑节能改造的光电建筑，实现建筑高效节能和自发自用所需电力。
【专利说明】一种金属光伏瓦
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种光伏建筑一体化和光伏建材领域，特别涉及一种可广泛应用于光伏建筑一体化建筑(BIPV)的金属光伏瓦，其兼具防火、防水、抗冲击、屋面装饰和光伏发电等多重使用功能，应用于新建和既有建筑节能改造的光电建筑，实现建筑高效节能和自发自用所需电力。
【背景技术】
[0002]我国出台了一系列措施推广太阳能光电建筑一体化系统，提出实施我国太阳能屋顶计划，在大中城市积极推进太阳能屋顶、光伏幕墙等光电一体化示范项目，建立完善技术标准,加强光电建筑一体化应用能力建设。并提出要重点支持太阳能光电建筑一体化安装，且发电主要用于解决建筑用能的项目。在太阳能光电建筑一体化主要安装类型中，包括了建材型，即将太阳能电池与瓦、砖、卷材、玻璃等建材复合在一起，成为不可分割的建筑构件或建筑材料。
[0003]为实现太阳能光伏电池与建筑材料的有机结合，有关研究者已经尝试将晶硅太阳能电池玻璃板固定在在陶瓷瓦等建筑材料上，如专利:CN201020129313.4既是将非晶硅太阳能光伏玻璃板粘结复合在陶瓷瓦上，形成具光伏发电功能的屋面装饰瓦。但该种类型的光伏瓦质重体厚，性脆易碎，安装复杂，光伏电池利用率低，不易在高层建筑和轻钢屋面使用。以金属光伏瓦为代表的屋面金属装饰瓦，因其所具有的质轻、体薄、形状多样、安装便捷等优点，越来越多的应用于各类建筑物屋面。随着非晶硅等太阳能光伏薄膜电池组件的光电转换率的提高和成本的降低，为其在建筑领域的广泛应用提供了无限的发展空间，特别是可与大尺寸和大规格的金属瓦相结合，可加工成各种类型的建材，并与建筑完美结合。
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适合于建筑屋面的具防水功能的轻质金属光伏装饰屋面瓦，用一种轻质防水、防火的金属基材与非晶硅等太阳能光伏柔性薄膜电池组件相结合，形成一种既可以遮风挡雨，又可以进行光伏发电的光伏屋面瓦。
[0005]一种金属光伏瓦，包括金属瓦基板和光伏装饰层，所述光伏装饰层通过粘结剂与所述金属瓦基板表面固结成一整体结构，所述金属瓦基板表面涂有改善粘结力的界面剂，
[0006]本实用新型所述的金属光伏瓦，其中所述金属瓦基板为高耐腐的镀铝锌钢板，其长度为109Omm?170Ctam,宽度为38Ctam?42Ctam,厚度为0.3謹?0.6謹，重量为2.3?
3.4kg/m2。金属光伏瓦基板为镀铝锌钢板，该瓦是以高耐腐的镀铝锌钢板为基材，经特殊工艺加工制成的新一代创新金属屋面材料。该金属瓦既具有传统陶土瓦的自然、浑厚的优异装饰性能，又具有现代金属瓦轻巧、坚固、耐久的优良使用性能。其适用于各种风格和各类结构(木结构、钢结构、混凝土结构)坡屋顶建筑的屋面工程，也适用于既有建筑的平改坡、旧屋面翻新和建筑物局部装饰等工程。
[0007]本实用新型所述的金属光伏瓦，其中所述界面剂为以下几种之一:含聚丙烯酸酯类树脂的乳液、含聚丙烯酸酯类树脂的溶液、含聚乙烯醇类树脂、含聚乙烯醇缩酸类树脂的乳液、含聚乙烯醇缩酸类树脂的溶液。
[0008]本实用新型所述的金属光伏瓦，其中所述光伏装饰层由里至外依次包括柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层。
[0009]本实用新型所述的金属光伏瓦，其中所述柔性薄膜电池组件是在塑料等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、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。柔性薄膜电池组件通过阻燃型聚合物快硬粘结剂与金属基板相固结。
[0010]本实用新型所述的金属光伏瓦，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 μ m。
[0011]本实用新型所述的金属光伏瓦，其中所述涂料层厚度为30?70μπι，由具有自洁防污染功能的、粒径为纳米级的有机硅丙烯酸涂料或氟碳涂料涂覆而成。
[0012]本实用新型所述的金属光伏瓦，其中所述柔性薄膜电池组件上设置有正负极导线，所述金属基板上设置有通孔和外部用电器，所述外部用电器包括电池组件和导线接线盒；所述导线外面用防水胶作为保护层，并在所述保护层外缠绕具有防水防火功能的胶条；所述导线穿过所述通孔并采用封闭式雌雄快速接口与相邻所述金属光伏瓦基板上的外部用电器相互配合连接。
[0013]本实用新型所述金属光伏瓦与现有技术相比，优势表现在以下两个方面:
[0014]一是本实用新型使用了高耐腐的镀铝锌金属瓦，与传统粘土和陶土瓦比较，该瓦具备如下优点:1、瓦柔韧性好，不会破裂、收缩或卷曲；2、不燃烧，失火时可以防止火势漫延；3、重量轻，可以把建筑物所承受的重量负荷减至最低；4、易于设计和施工(一块金属瓦长度相当于七块陶瓦);5、百分之百可以回收后再利用，不会有害于自然环境);6、可以承受酷寒、暴炎、地震、暴雨、冰雹、火灾等灾害；7、抗风力高达120mph (哩/时)；10、重量轻，高层建筑物也可以安全，容易的施工；12、对建筑物结构要求不高。
[0015]二是本实用新型中使用非晶硅等柔性薄膜太阳能光伏电池组件，该组件与传统的晶体硅太阳能电池的最大区别之一就是可以利用不锈钢或各种聚合物等质轻柔软的材料作为衬底，使之具有柔软、轻薄等优点。该光伏电池组件的光伏输出特性较现有的晶体硅太阳能电池要好，不仅可以利用太阳能直射发电，还可以利用环境光实现弱光发电，它的表面用极薄的保护膜密封以防止水和氧气进入，发电寿命长达20年以上而且制造工艺相对简单。电池组件的成本较低，衬底的选择余地大，适宜大面积工业化生产。
[0016]本实用新型所述金属光伏瓦将金属瓦和柔性薄膜电池组件两者都具备的质轻、体薄、柔韧、尺寸灵活、抗风揭、安装方便等优点有机的结合在一起，使得光伏金属瓦同时具备防火、防水、抗冲击、屋面装饰和光伏发电等多重使用功能，可大量应用于新建和既有建筑节能改造的光电建筑，可实现建筑高效节能和自发自用所需电力。
[0017]下面结合附图对本实用新型所述金属光伏瓦作进一步说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本实用新型一种实施方式下的金属光伏瓦的结构示意图；
[0019]图2为图1的R处的局部放大图。【具体实施方式】
[0020]实施例1
[0021]如图1和图2所示，本实用新型所述金属光伏瓦包括金属瓦基板I和光伏装饰层6，所述光伏装饰层6通过粘结剂2与所述金属瓦基板I上表面粘结成一体结构，所述的金属光伏瓦基板I为高耐腐的镀招锌钢板，其长度为1090mm,宽度为380mm,厚度为0.3mm,重量为2.3kg/m2。所述金属瓦基板I表面涂有改善粘结力的界面剂，所述界面剂为含聚丙烯酸酯类树脂的乳液。
[0022]所述光伏装饰层6由里至外依次包括柔性薄膜电池组件3、膜层4和涂料层5 ;所述柔性薄膜电池组件3是在塑料等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；所述膜层4为含氟TPT聚酯膜，厚度为250 μ m ;所述粘结剂2为阻燃聚合物快硬胶粘剂，其由如下质量百分比的成分组成:有机硅丙烯酸脂类乳液85%，有机磷类氮类阻燃剂2.5%，交联剂10%，溶剂2.5%，其中，所述交联剂为有机硅类交联剂，所述溶剂为醇类溶剂。所述涂料层5厚度为30 μ m，由具有自洁防污染功能的、粒径为纳米级的有机硅丙烯酸涂料和氟碳涂料涂覆而成。所述柔性薄膜电池组件3上设置有正负极导线，所述金属光伏瓦基板I上设置有通孔和外部用电器，所述外部用电器包括电池组件和导线接线盒；所述导线外表面用防水胶作为保护层，并在所述保护层外缠绕具有防水防火功能的胶条；所述导线穿过所述通孔并采用封闭式雌雄快速接口与相邻所述仿古彩钢琉璃瓦基板I上的外部用电器相互配合连接。
[0023]实施例2
[0024]所述的金属光伏瓦基板I为高耐腐的镀招锌钢板，其长度为1700mm,宽度为420mm，厚度为0.6mm，重量为3.4kg/m2。所述粘结剂2为阻燃型聚合物快硬粘结剂，其由如下质量百分比的成分组成:有机硅丙烯酸脂类乳液55%，有机磷类氮类阻燃剂8.5%，交联剂25%，溶剂11.5%，其中，所述交联剂为丙烯酸脂类交联剂，所述溶剂为醚类溶剂。所述金属瓦基板I表面涂有改善粘结力的界面剂，所述界面剂为含聚丙烯酸酯类树脂的溶液。所述柔性薄膜电池组件3为铜铟钾硒薄膜太阳能电池；所述涂料层5厚度为70 μ m，其他同实施例1o
[0025]实施例3
[0026]所述的金属光伏瓦基板I为高耐腐的镀招锌钢板，其长度为1500mm,宽度为400mm，厚度为0.5mm，重量为3kg/m2。所述粘结剂2为阻燃型聚合物快硬粘结剂，其由如下质量百分比的成分组成:有机硅丙烯酸脂类乳液65%，有机磷类氮类阻燃剂5%，交联剂15%，溶剂15%，其中，所述交联剂为有机硅类交联剂，所述溶剂为脂类溶剂。所述金属瓦基板I表面涂有改善粘结力的界面剂，所述界面剂为含聚乙烯醇类树脂的乳液(或含聚乙烯醇类树脂的溶液)。所述柔性薄膜电池组件3为碲化镉薄膜太阳能电池；所述涂料层5厚度为50 μ m，其他同实施例1。
[0027]实施例4
[0028]所述的金属光伏瓦基板I为高耐腐的镀招锌钢板，其长度为1200mm,宽度为390mm,厚度为0.4mm,重量为2.5kg/m2。所述粘结剂2为阻燃型聚合物快硬粘结剂，其由如下质量百分比的成分组成:有机硅丙烯酸脂类乳液70%，有机磷类氮类阻燃剂8%，交联剂20%，溶剂2%，其中，所述交联剂为丙烯酸脂类交联剂，所述溶剂为醚类溶剂。所述金属瓦基板I表面涂有改善粘结力的界面剂，所述界面剂为含聚乙烯醇缩酸类树脂的乳液(或含聚乙烯醇缩酸类树脂的溶液)。所述柔性薄膜电池组件3为染料敏化电池；所述涂料层5厚度为60 μ m，其他同实施例1。
[0029]实施例5
[0030]一种金属光伏瓦的制备方法，其特征在于:包括如下步骤:
[0031](I)金属瓦基板I的制备:将金属瓦外表面清洗干净，并涂刷、滚涂界面剂；
[0032](2)光伏装饰层6的制备:将经膜层4封装的柔性薄膜电池组件3正面涂覆具有自洁防污染功能的纳米级有机硅丙烯酸涂料或氟碳涂料5，并加工成符合金属光伏瓦基板规格要求的尺寸；
[0033](3)采用阻燃聚合物快硬胶粘剂2将所述柔性薄膜电池组件3底部粘结到所述金属瓦基板I的上表面；
[0034](4)合并封装:按照光伏装饰层6、阻燃聚合物快硬胶粘剂2和金属瓦基板I的顺序依次层叠，经过辊压和层压机抽真空处理，使各层组件紧密粘合，形成一体结构，即得产品O
[0035]实施例6
[0036]安装和使用准备:
[0037](I)金属光伏瓦施工前，首先检查屋面，确保建筑结构的自身防水已经完成，并且屋顶基面上已完成找平压光。
[0038](2)采用经浙青热浸防腐处理且风干后的木方做挂瓦条，挂瓦条木方规格为50mmX 50mmo
[0039](3)先安装顺水挂瓦条，间距为750mm，要求与屋面(结构)连接牢固平整。
[0040](4)在顺水条上面安装横条，挂瓦的横条间距(从下至上)第一行为345mm，第二行开始以后依次均为370mm，到屋脊的最后一行间距不大于365mm。
[0041](5)金属光伏瓦从屋檐向屋脊，由下往上，从左至右铺设施工，用钢钉将每片瓦的四周牢牢固定在横条上。
[0042](6)安装金属光伏时，应左右重叠搭接，两条脊瓦之间也要重叠搭接，搭接间距均匀，顺直平整，无起伏和渗漏部位，接缝处需用密封胶密实。使之达到防水、防冻、防高温的要求。
[0043](7)在安装金属瓦的过程中，在屋面适当的位置钻导线孔，并在其中放置导线管。利用金属光伏瓦与屋面之间的空腔间隙，布设非晶硅等柔性太阳能光伏薄膜电池组件3的电极引线。通过屋面设置的导线管将电极引线穿入室内的布线管中。将墙内布线管中引入的电极引线通过接线盒相互对应的连接，然后将线路连接至逆变器，将直流电转变为交流电，最后经安装在建筑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。
[0044]以上所述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】
1.一种金属光伏瓦，其特征在于:包括金属瓦基板和光伏装饰层，所述光伏装饰层通过粘结剂与金属瓦基板外表面粘结成一体结构，所述金属瓦基板表面涂有改善粘结力的界面剂； 所述光伏装饰层由里至外依次包括柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层； 所述柔性薄膜电池组件是在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、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，所述可弯曲的柔性衬底为塑料。
2.根据权利要求1所述的金属光伏瓦，其特征在于:所述金属瓦基板为高耐腐的镀铝锋钢板，其长度为10QOmm?1700mm,宽度为380mm?420mm,厚度为0.3mm?0.6mm,重量为2.3 ?3.4kg/m2。
3.根据权利要求2所述的金属光伏瓦，其特征在于: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 μ m。
4.根据权利要求3所述的金属光伏瓦，其特征在于:所述涂料层厚度为30?70μ m，由粒径为纳米级的有机硅丙烯酸涂料或氟碳涂料涂覆而成。
5.根据权利要求4所述的金属光伏瓦，其特征在于:所述柔性薄膜电池组件上设置有正负极导线，所述金属基板上设置有通孔和外部用电器，所述外部用电器包括电池组件和导线接线盒；所述导线外面用防水胶作为保护层，并在所述保护层外缠绕具有防水防火功能的胶条；所述导线穿过所述通孔并采用封闭式雌雄快速接口与相邻所述金属光伏瓦基板上的外部用电器相互配合连接。
【文档编号】H02S20/25GK203457102SQ201320513583
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年8月22日 优先权日:2013年8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