一种太阳能组件及其制作方法和地面发电系统与流程

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种太阳能组件及其制作方法和地面发电系统。

背景技术

太阳能是一种取之不尽，用之不竭的绿色能源。在人类的生存和发展过程中，在太阳能的利用方面，已经取得了辉煌的成就。

目前太阳能发电是太阳能最大的利用领域，其主要采取大型地面光伏电站和分布式电站的方式。大型光伏电站需要占用大片的土地，所以一般选址在光照条件好，土地辽阔的西北地区，但所发电量当地消耗不掉，需并网长距离输送。分布式电站近年来发展迅速，一般是安装在商业屋顶、工业屋顶、企业屋顶、家庭屋顶或农村屋顶。在屋顶资源方面，理论上我国有200～300亿平方米的屋顶资源，但是真正能实现经济价值的较少。1千瓦的光伏系统需要占8至10平方米的面积，对于住公寓楼的居民来说，安装光伏发电设备最大的难题就是如何与同楼的居民协调楼顶公共空间使用问题，一旦出现经济效益又面临如何分配难题。

而高速公路、城市道路、人行道、广场、绿道、天桥等露天空旷的地面资源远远超过屋顶资源。如果这些地面铺上太阳能组件形成地面太阳能发电系统，在不影响原有地面功能的基础上实现太阳能发电，所产生的电量还能就近消耗掉。那么，所述太阳能组件具有安装简单、施工方便、维护成本低，不需要考虑基座承重问题的优点。因此所述太阳能组件具有很高的实用性和经济价值。但是，按照目前的双玻太阳能组件，无法解决其在北方路面安装所面临的冰霜或者积雪问题。

所述太阳能组件特殊的使用环境和功能必然与现在的常规太阳能组件如双玻太阳能组件有很大的区别，其需要更高的抗压强度，更好的防水性能，表面要具有满足足够摩擦力的防滑功能。

现在的常规太阳能双玻组件正背面采用厚度为2mm～3mm的钢化玻璃，钢化玻璃抗压强度大于2400pa，但是目前的太阳能双玻组件的抗压强度远远不能满足人走车压所需的抗压强度(≥50mpa)，同时，正面的钢化玻璃为了提高刚透过率，选用的是光面钢化玻璃，摩擦力非常小，容易打滑，不适合铺设在路面上。

同时，太阳能电池组件铺设在地面上时，相比架空和倾斜铺设的常规太阳能组件需要有更好的防水性能，因为一旦下雨，路面积水渗入，存留，太阳能组件将会长时间浸泡在水中，如果防水不佳的话，其性能将会迅速下降。

申请号为201610200328.7的中国发明专利申请公开了一种新型的双玻太阳能组件及封边方法。具体包边位于组件的四周，层压过程中溢出的填充材料自动形成所述包边，即溢胶包边。上述密封方法对没有积水浸泡的常规太阳能组件能很好地满足要求，但对于防水要求更高的地面太阳能地砖还不够，具体表现为起封边作用的eva长时间浸泡在水中和暴露在空气中，在紫外线、温度、湿度氧气和昼夜交替的高低温循环下发生化学反应，性能不断地衰退。

而且，北方城市的道路上，遇到冬天雨雪天气时，路面积雪使得行人发生滑倒和车辆打滑，容易发生交通事故，目前除了人工和及其扫雪和铲雪，并没有良好的解决方案。

技术实现要素：

本发明针对层压后四周密封的方法制备的常规双玻太阳能组件无法满足浸泡在积水环境中使用以及无法满足行人或车辆碾压以及不适用北方路面安装等问题，提供一种太阳能组件。

进一步地，本发明还提供了一种太阳能组件的制作方法。

更进一步地，本发明还提供一种地面发电系统。

为了达到上述发明目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种太阳能组件，包括背板，所述背板一表面开设有若干凹槽；

以及包括自所述凹槽向外依次叠设的第一封装层、太阳能电池片、第二封装层，各个所述凹槽中的所述太阳能电池片相互串联；还包括并排安装于所述太阳能电池片边缘的配件层；所述配件层包括led灯和加热元件；

还包括前板，所述前板叠设于所述背板上，并且封盖所述凹槽；

所述第一封装层使得所述背板和所述太阳能电池片相互粘结，所述第二封装层使得所述太阳能电池片和所述前板相互粘结；

所述太阳能组件四周设有密封胶，通过所述密封胶将太阳能组件进行密封；

还包括设置在所述背板上的太阳能电池片接线盒、led灯接线盒及加热元件接线盒；所述太阳能电池片接线盒通过第一导线与所述太阳能电池片连接；所述led接线盒通过第二导线与所述led灯连接；所述加热元件接线盒通过第三导线与所述加热元件连接。

相应地，上述太阳能组件的制作方法，至少包括以下步骤：

1)自背板的凹槽向外，依次叠设第一封装层、太阳能电池片和配件层、第二封装层；

2)用第一、第二、第三导线分别将所述太阳能电池片与电池片接线盒、led灯与led灯接线盒、加热元件与加热元件接线盒进行连，并盖上前板接；

3)将步骤2)处理后得到的半成品置于密封设备中，进行抽真空处理，并于真空环境中加热使所述第一封装层、第二封装层熔化，同时施加压力使各叠层与熔化的封装层粘结成整体；

4)降温处理，待温度降到室温后，在得到的太阳能组件四周进行密封胶的涂覆处理；

5)向所述电池片接线盒、led灯接线盒及加热元件接线盒灌入密封胶。

进一步地，一种地面发电系统，包括太阳能电池组件、控制器、逆变器和储能设备；

其中，所述太阳能组件包括背板，所述背板一表面开设有若干凹槽；

以及包括自所述凹槽向外依次叠设的第一封装层、太阳能电池片、第二封装层，各个所述凹槽中的所述太阳能电池片相互串联；还包括并排安装于所述太阳能电池片边缘的配件层；所述配件层包括led灯和加热元件；

还包括前板，所述前板叠设于所述背板上，并且封盖所述凹槽；

所述第一封装层使得所述背板和所述太阳能电池片相互粘结，所述第二封装层使得所述太阳能电池片和所述前板相互粘结；

所述太阳能组件四周设有密封胶，通过所述密封胶将太阳能组件进行密封；

还包括设置在所述背板上的太阳能电池片接线盒、led灯接线盒及加热元件接线盒；所述太阳能电池片接线盒通过第一导线与所述太阳能电池片连接；所述led接线盒通过第二导线与所述led灯连接；所述加热元件接线盒通过第三导线与所述加热元件连接；

所述控制器包括光伏控制器、led灯控制器、加热元件控制器；所述太阳能电池组件的电池片接线盒通过导线与所述光伏控制器电连接，所述光伏控制器通过导线与所述储能设备电连接或所述光伏控制器通过导线与所述逆变器电连接，所述逆变器与电网电连接；

所述led灯接线盒通过导线与所述led灯控制器电连接；所述加热元件接线盒通过导线与所述加热元件控制器电连接。

本发明提供的太阳能组件，通过第一密封层、第二密封层的粘结作用，使得太阳能组件内部各部件之间相互紧贴，排出内部存在的空气，避免了太阳能组件内部储存水分，同时在太阳能四周涂覆密封胶，避免太阳能组件内部接触水，同时不能接触到空气，大大增强了组件的防水阻水性能，从而延长太阳能组件的使用寿命；背板凹槽结构的设计使得太阳能组件的抗压强度达到50mpa以上而太阳能电池片不会被碾压破碎，极大的提高了对行人或者车辆的承受能力，能够安装在地面组成太阳能发电设施；而且由于太阳能组件内部安装了加热元件，产生的电能能够直接用于加热元件的加热，迅速去除附着于太阳能组件表面的冰霜或者积雪，适用于北方路面；而led灯的安装，有利于路面照明和装饰作用。

本发明提供的太阳能组件的制备方法，工艺简单，太阳能组件内部完全被粘结和填充，组件内部无空气无水分，不会滋生细菌，制作的太阳能组件性能稳定而且一致性良好，适合大规模生产。

本发明提供的地面发电系统，包含的太阳能组件内部各部件之间相互紧贴，排出内部存在的空气，避免了太阳能组件内部储存水分，同时在太阳能四周涂覆密封胶，避免太阳能组件内部接触水，同时不能接触到空气，大大增强了组件的防水阻水性能，从而延长太阳能组件的使用寿命，背板凹槽结构的设计使得太阳能组件的抗压强度达到50mpa以上而太阳能电池片不会被碾压破碎，极大的提高了对行人或者车辆的承受能力，适合铺设于地面，并且产生的电能可以补给城市用电，而且由于太阳能组件内部安装了加热元件，产生的电能能够直接用于加热元件的加热，迅速去除附着于太阳能组件表面的冰霜或者积雪，适用于北方路面；而led灯的安装，有利于路面照明和装饰作用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例提供的太阳能组件的俯视示意图；

图2为本发明实施例提供的太阳能组件的分解图；

图3为本发明实施例提供的太阳能组件的背板俯视图；

图4为本发明另一实施例提供的太阳能组件的背板俯视图；

图5为本发明实施例提供的太阳能组件的背板b-b剖视图；

图6为本发明一实施例提供的太阳能组件的a-a剖视图；

图7为本发明一实施例提供的太阳能组件的前板成拱形结构的a-a剖视图；

图8为本发明另一实施例提供的太阳能组件的a-a剖视图；

图9为本发明另一实施例提供的太阳能组件的前板成拱形结构的a-a剖视图；

图10为本发明又一实施例提供的太阳能组件的a-a剖视图；

图11为本发明又一实施例提供的太阳能组件的前板成拱形结构的a-a剖视图；

图12为本发明实施例提供的太阳能组件包含密封框的俯视示意图；

图13为本发明实施例提供的太阳能组件包含密封框的c-c剖视图；

图14为本发明实施例提供的太阳能组件包含密封框且前板成拱形结构的c-c剖视图。

图中标号：1-背板、11-凹槽、12-凸起部位；2-第一封装层；3-太阳能电池片，31-第一导线；4-第二封装层；5-前板；6-密封胶；7-led灯，71-第二导线；8-加热元件，81-第三导线；9-接线盒(其中，91-太阳能电池片接线盒，92-led灯接线盒，93-加热元件接线盒)；10-密封框。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1、2所示，本发明实施例提供一种太阳能组件，包括背板1、第一封装层2、若干串联的太阳能电池片3、配件层(这里的配件层包括led灯7和加热元件8)、第二封装层4、背板5、接线盒9(包括太阳能电池片接线盒91、led灯接线盒92及加热元件接线盒93)。

其中，如图3、4、5所示，背板1一表面开设有若干凹槽11；第一封装层2、太阳能电池片3及第二封装层4依次层叠设置于背板1的凹槽11内，配件层(包括led灯7和加热元件8)并排安装于太阳能电池片3的边缘，前板5叠设于所述背板1上，并且将所述凹槽11进行封盖；

太阳能电池片接线盒91通过第一导线31与所述太阳能电池片3连接；所述led灯接线盒92通过第二导线71与所述led灯7连接；所述加热元件接线盒93通过第三导线81与所述加热元件8连接；所述太阳能组件四周设有密封胶6，通过密封胶6将太阳能组件进行密封。

背板1、第一封装层2均开设有用于穿过第一导线31、第二导线71、第三导线81的通孔。

优选地，背板1的凹槽11为凹槽阵列11，具体可以如图3或图4所示。凹槽11的结构设计，可以避免行人或者车辆产生的压力直接作用于太阳能电池片3上，提高了太阳能组件的承载力。当然，本发明设计的背板1也可以根据实际的路面需求，生产具有不同凹槽阵列11的背板1。

优选地，所述背板1为金属板、高分子板、木板、大理石板、花岗岩板、瓷砖板、混凝土板、黏土烧结板、钢化玻璃中的任一种，所述背板1的厚度为10mm～50mm。

值得注意的是，这里提到的混凝土板，包括全混凝土板，还包括内置钢筋的混凝土板。

进一步优选地，所述凹槽阵列11具有凸起部位12，所述凸起部位12抵住所述前板5，使得当前板5受到作用力时，太阳能组件承受的力不直接作用于太阳能电池片3，保护了太阳能电池片3，避免太阳能电池片3受力变形甚至损坏，同时凸起部位12也能使得太阳能组件能够承受更大的压力。如将太阳能组件铺设于地面上时，可以承受行人或者载重车辆等。

优选地，第一封装层2和第二封装层4均为pvb层、poe层、eva层中的任一种。为了达到密封的效果，第一封装层2、第二封装层4经过熔融处理，使各个封装层紧贴各自临近的其他部件。熔融处理后，第一封装层2和第二封装层4填充太阳能组件的内部，排除了太阳能组件内部的空气，并且不留空余空间，使得太阳能组件内部保持干燥而不进水，也不储存水。

优选地，太阳能电池片3为晶硅电池片、非晶硅电池片、铜铟镓硒电池片、铜锌硒硫电池片、钙钛矿电池片、碲化镉电池片、有机薄膜电池片、砷化镓电池片中的任一种。

优选地，led灯7为led灯片、led灯带、led灯珠、led灯条、led灯环中的任一种。led灯7可以控制发出红、橙、黄、绿、青、蓝、紫、白等颜色的光，起到照明和装饰的作用。

优选地，加热元件8为加热电阻丝、发热电阻棒、发热电阻板、发热电阻环、发热电阻片、发热电阻球中的任一种。当太阳能组件安装于北方路面时，通过对加热元件8进行通电加热，可以加热熔化其表面的积雪和冰层。

优选地，前板5为表面具有凹凸点或者花纹的钢化玻璃，所述凹凸点呈点状、岛状、线状、块状、球状、半球状中的至少一种；所述前板5的厚度为5mm～40mm。将前板5的表面设计成具有凹凸点或者花纹的结构，能够增大前板5表面的摩擦力，防止行人或者车辆打滑。

进一步优选地，如图7、9、11、14所示，所述前板5与所述凹槽11正相对的表面为拱形结构。换一句话就是，与凹槽11正相对的前板5的向上弯拱，形成穹顶形状，将前板5设计成拱形结构，使得前板5所承受的负重会紧紧压在整个太阳能组件的构造上，所有的力均匀传输并分布于太阳能组件各个部位，并进一步传递到地基上，从而减轻了太阳能组件板面的受力；并且所述前板5与所述凹槽阵列11的凸起部位12正相对的部位开设有限位槽，所述限位槽与所述凹槽阵列11的凸起部位12相互卡接，避免了长期使用时受力过大而出现前板5走位(也说错位)甚至与其他部位分离，不仅提高了整个太阳能组件的结构紧凑性，而且还提高了整个太阳能组件的牢固度，使得太阳能组件使用寿命更长。在上述的结构特征下，彻底将太阳能组件内部各个部件之间的孔隙完全填充，除尽部件之间的空气和水分，尽可能降低由于内部存在空气和水分而可能产生有对太阳能组件细菌滋生或者腐蚀的可能性，同时使得整个太阳能组件结构更加紧凑、牢固，能够承受更大的力。

为了更好地实现阻水、防水效果，在一优选实施例中，背板1和前板5的尺寸相同，背板1和前板5正相接的边缘部位上，背板1开设成工艺凸台状，前板5刚好盖住背板1的工艺凸台，使得背板1和前板5相接位置出现一个向水平方向的凹口，密封胶6则填充于工艺凸台上，也就是填充于水平方向的凹口上，具体如图8、9所示。换一句话就是背板1的上端外边缘形成一个平台，而背板1和前板5两者摆放平齐的情况下，在背板1和前板5接触的位置，在水平方向形成内陷的缺口，使得竖直剖太阳能组件时，在外周呈“凹”型结构；那么，密封胶6则填充于“凹”型结构内，填充后的密封胶6呈“凸”状结构。

如图10、11所示，另一优选实施例中，背板1凹槽11的凸起部位12的凸起高度高于背板1边沿，当前板5盖合于背板1上时，前板5与凸起部位12直接接触，从而背板1边沿与前板5形成缺口，那么，密封胶6则填充与所述缺口部位。换一句话，就是，背板1加工成正立的“山”型结构，“山”型结构的中间竖可以是多竖，也可以是单竖，但是中间的竖比最外两边的竖高，组装时，前板5则盖合在该“山”型正上方，层压结束，在前板5和背板1盖合的边沿形成水平方向的凹槽缺口，也就是形成凹向太阳能组件竖直轴的缺口，该缺口部位采用密封胶6进行密封。

如图12、13、14所示，又一优选实施例中，所述太阳能组件还包括一密封框10，背板1作为底座，密封框10叠设于背板1的上表面从而形成一方框，而第一封装层2、太阳能电池片3、第二封装层4依次叠设于凹槽11后，前板5叠设安装于由背板1和密封框10围成的方框空间内，密封框10和背板1、前板5以及其他部件相互靠近形成缺口缝隙，形成的缺口缝隙内则填满密封胶6。

优选地，接线盒9设置在背板1上，接线盒9包括太阳能电池片接线盒91、led灯接线盒92及加热元件接线盒93；太阳能电池片接线盒91通过第一导线31与太阳能电池片3连接；led接线盒92通过第二导线71与led灯7连接；加热元件接线盒93通过第三导线81与加热元件8连接。

在上述的结构特征下，彻底将太阳能组件内部各个部件之间的孔隙完全被填充，除尽部件之间的空气和水分，尽可能降低由于内部存在空气和水分而可能产生有对太阳能组件细菌滋生或者腐蚀的可能性，同时可以对附着于其表面的冰霜或者积雪进行加热去除。

本发明上述实施例提供的太阳能组件，由于在太能样组件层间设置有封装层，封装层贴附于各部件的表面，水分等无法进入到太阳能组件内部，阻水效果优越，同时采用优化的封装结构和密封胶，使得太阳能组件即使长期浸泡在水中也能保持良好的性能并且在水中也能正常使用。

由于本发明实施例提供的太阳能组件具有良好的阻水、防水功能，而且采用了抗压强度大的前板和背板，前板还有优良的摩擦力，适用于铺设在高速公路、城市道路、人行道、广场、绿道等露天空旷的地面。

更进一步地，由于本发明实施例的背板1设计成凹槽结构或者背板1设计成凹槽结构的前提下并将前板5设计成拱形结构，使得太阳能组件的结构更加紧凑、结构更加牢固，也极大的提高太阳能组件的承重能力。

此外，由于在太阳能组件内部设置了led灯7和加热元件8，本发明的太阳能组件可以在夜间提供路面照明，并且可以在冰雪天气里熔化路面的冰雪，可以有效防止行人或者车辆打滑。

相应地，在上述实施例提供的太阳能组件的基础上，本发明实施例还进一步提供了该太阳能组件的制作方法。

在一优选实施例中，该太阳能组件的制作方法至少包括以下步骤：

1)自背板的凹槽11向外，依次叠设第一封装层2、太阳能电池片3和配件层(7、8)、第二封装层，其中配件层(7、8)与太阳能电池片3并排叠设；

2)用第一、第二、第三导线分别将所述太阳能电池片3与电池片接线盒91、led灯7与led灯接线盒92、加热元件8与加热元件接线盒93进行连，并盖上前板5；

3)将步骤2)处理后得到的半成品置于密封设备中，进行抽真空处理，并于真空环境中加热使所述第一封装层2、第二封装层4熔化，同时施加压力使各叠层与熔化的封装层粘结成整体；

4)降温处理，待温度降到室温后，在得到的太阳能组件四周进行密封胶6的涂覆处理；

5)向所述电池片接线盒91、led灯接线盒92及加热元件接线盒93灌入密封胶6。

其中，所述第一封装层2、第二封装层4熔化后粘合填充于所述太阳能组件的内部孔隙，使得太阳能组件内部不存在空隙。

更进一步地，本发明实施例还提供一种地面发电系统。

在一实施例中，地面发电系统，包括如上所述的太阳能电池组件，以及逆变器和储能设备；所述控制器包括光伏控制器、led灯控制器、加热元件控制器；所述太阳能电池组件的电池片接线盒通过导线与所述光伏控制器电连接，所述光伏控制器通过导线与所述储能设备电连接或所述光伏控制器通过导线与所述逆变器电连接，所述逆变器与电网电连接；

所述led灯接线盒通过导线与所述led灯控制器电连接；所述加热元件接线盒通过导线与所述加热元件控制器电连接。

优选地，所述储能设备为储能电源。

本地面发电系统，可以有效的利用地势，将照射到地面的太阳光转化为电能并储存，极大的提高了太阳能的利用率。

下面通过一实施例对本发明做进一步的解释说明。

实施例1

如附图1所示的太阳能组件。

其中，太阳能电池片3由六片156*156mm的多晶硅太阳能电池片串联，下面说明其制作过程：

1)背板1采用12mm厚的瓷板砖，设计成如图4所示的具有六个凹槽阵列11的结构，每个凹槽11的边长200mm的正方形，凹槽11的槽壁开设有通孔，用于通过将六片太阳能电池片3进行串联的导线9，并在其中一个凹槽11上，开设一个穿透背板1的通孔；

2)在背板1的每个凹槽11内铺上一层厚度为0.5mm，边长为200mm正方形的eva膜2(即第一封装层2)；

3)在每片eva膜2上表面铺上太阳能电池片3，并在太阳能电池片3边缘铺上厚为1mm，直径为5mm的led圆灯片7，每条边放置5个，20个led圆灯片7串联后待用导线将led圆灯片7从其中一对孔中连接到太阳能组件背面，以及铺上直径0.5mm、边长为185mm的正方形加热丝8，同时采用第一导线31将太阳能电池片3进行串联，采用第二导线71将led圆灯片7并联，采用第三导线81将加热丝网8进行串联，并分别用第一导线31、第二导线71、第三导线81将串联的太阳能电池片3、led圆灯片7、加热丝网8引出至外表面；

4)在每片太阳能电池片3的上表面铺上一层厚度为0.5mm，边长为200mm正方形的eva膜4(即第二封装层4)；

5)在eva膜4的上表面(也就是在背板1上表面盖合上)铺上10mm厚的高透光的防滑钢化玻璃5(作为前板5)；

6)叠层和穿线完成后放入层压机内，先常温抽真空，再加温使eva膜2、eva膜4熔化，使各层黏合在一起，温度降到常温后，在太阳能组件四周涂覆上密封胶6；通过引出的第一导线31将太阳能电池片3与太阳能电池片接线盒91进行接通；第二导线71将led圆灯片7与led灯接线盒92进行接通；第三导线81将加热元件8与加热元件接线盒93进行接通，同时将密封胶6灌满太阳能电池片接线盒91、led灯接线盒92、加热元件接线盒93，所述太阳能组件制作完毕。制作好的太阳能组件，抗压强度达到60mpa，能满足行人压力和车辆碾压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。