一种光伏建筑一体化系统及制备方法与流程

本发明涉及建筑装饰材料，具体涉及一种光伏建筑一体化系统及制备方法。

背景技术：

1、太阳能光伏发电技术产生于上世纪50年代，能源来源于太阳，在整个发电过程中相对于传统发电而言基本上不会产生co2，也不会对自然生态环境造成污染和破坏。随着当前世界能源形势越来越严峻，作为可持续的能源替代方式之一，近年来太阳能光伏发电快速发展，随之也应用到了建筑领域上。

2、目前，应用于建筑领域的太阳能光伏发电板通常是采用eva胶膜将能够把太阳能转换为电能的电池片粘接在背板上，然后再用玻璃通过eva胶膜对电池片进行封装。通常，采用支撑装置将太阳能光伏发电板安装在建筑物的屋顶外部。鉴于目前太阳能光伏发电板的电池片通常为蓝色或者黑色，因此，太阳能光伏发电板装配在屋顶后与建筑物的造型、色彩等外部设计脱离，影响了建筑物的美观，对建筑物造成了视觉污染，这大大地限制了太阳能光伏发电板在建筑领域的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术中太阳能光伏发电板与建筑物的设计脱离而难以在建筑领域广泛应用的缺陷，提供一种光伏建筑一体化系统，该光伏建筑一体化系统安装在建筑外墙、建筑天台及展顶上，不仅可以进行太阳能发电，而且与建筑物融为一体，外部色彩、图案均与建筑物相适应，在不破坏建筑的美感的同时实现太阳能发电的功能。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种光伏建筑一体化系统，其由里至外包括背板层、光伏电池层、饰面层，所述饰面层按重量百分数计包括水硬性材料30-40％、天然碳酸钙30-50％、丙烯酸乳液7-16％、玻璃纤维粉5-12％、硅烷偶联剂0.1-0.5％、丙烯酸光扩散剂0.1-0.5％、水5-20％。

4、进一步的，所述光伏电池层通过第一胶粘层固定在所述背板层上，所述饰面层通过第二胶粘层固定在所述光伏电池层上或者所述饰面层直接涂布在所述光伏电池层上成型。

5、进一步的，所述背板层厚度为2-10mm，所述第一胶粘层和所述第二胶粘层的厚度均为0.1-1mm，所述光伏电池层的厚度为0.1-1mm，所述饰面层的厚度为0.1-3mm。

6、进一步的，所述饰面层的表面还通过喷涂或者打印的方式设有图案层，所述图案层的厚度为0.1-0.5mm。

7、进一步的，所述图案层的表面还固定有透明耐磨层，所述透明耐磨层的厚度为0.2-1.5mm。

8、进一步的，所述水硬性材料粉的粒度为2000目以上，所述天然碳酸钙的粒度为1000目以上，所述丙烯酸乳液的固含量大于50％，所述玻璃纤维粉的粒度为600目以上，所述水硬性材料为高炉矿粉、磷矿粉中一种或两种混合。

9、进一步的，所述饰面层的粘接所述光伏电池层的一面设有导光微槽，分布在图案区域下的所述导光微槽的密度大于分布在非图案区域下的导光微槽的密度。

10、进一步的，所述背板层为玻璃板、铝单板、蜂窝铝板、铝塑板、高密度水泥纤维板或者高密度保温板；所述光伏电池层为单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池或薄膜光伏电池。

11、本发明还提供了所述的光伏建筑一体化系统的制备方法，其包括以下步骤：

12、在背板层上刷一层胶粘剂，形成第一胶粘层；然后将光伏电池层放置在所述第一胶粘层上，轻压四周使光伏电池层固定在所述第一胶粘层上；接着在所述光伏电池层上固定饰面层，所述饰面层的固定方式为：

13、在所述光伏电池层刷上一层胶粘剂，形成第二胶粘层，然后将饰面层置于所述第二胶粘层上，并轻压四周使饰面层固定在所述第二胶粘层上，所述饰面层是采用饰面层浆料注入成型模具中、并在饰面层浆料表面铺一层半透明纤维布在90-150℃的温度下烘烤20-60min、固化成型；或者，

14、在所述光伏电池层上涂布所述饰面层浆料，然后在90-150℃的温度下烘烤20-60min，固化成型；

15、所述饰面层浆料的制备方法为：先将玻璃纤维在水中分散，然后加入丙烯酸光扩散剂、硅烷偶联剂加热升温至50-60℃，搅拌反应10-20min，然后再加入水硬性材料、天然碳酸钙，搅拌保温10-20min，降至常温后再加入丙烯酸乳液制成浆料。

16、本发明的光伏建筑一体化系统的制备方法，还在饰面层的表面打印或者喷涂图案层，并使用激光雕刻的方式在饰面层的背面雕刻导光微槽，分布在图案区域下的所述导光微槽的密度大于分布在非图案区域下的导光微槽的密度；饰面层固定在第二胶粘层上后，在图案层的表面涂布一层透明耐磨乳液，形成透明耐磨层。

17、所述成型模具的底部具有凹凸纹理，所述饰面层浆料注入成型模具中形成一层厚度均匀的浆料层，并在凹部填充透明粘合剂使凹部的水平高度与凸部的水平高度齐平。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明的光伏建筑一体化系统以无机粉为主的饰面层替代了现有的钢化玻璃层，以高炉矿粉、磷矿粉这些水硬性材料和天然碳酸钙这些无机粉料与丙烯酸乳液进行制浆固化成型的饰面层具有透光性能，使得饰面层不仅可以做为建筑装饰面层，还可以用来覆盖在光伏电池层的表面上，遮盖了光伏电池层的形状颜色，而且饰面层表面可以打印图案、按照建筑物设计肌理纹路，使得光伏板材可以与建筑物融合为一体，解决了现有光伏板材安装在建筑物上影响建筑物美观的缺陷；水硬性材料作为活性无机粉材料，具有逐渐活性的功能，附着在基体上后随着时间的推移更加贴合基体并硬化，饰面层粘附在光伏电池层后，随着时间的推移，粘附力更强。因此，可以在现有的光伏板结构上，以粘接的方式将饰面层覆盖在光伏电池层上，解决了钢化玻璃覆盖在光伏电池层上无法遮盖光伏电池层的颜色而难以与建筑物融为一体的缺陷。

20、本发明的饰面层中加入了玻璃纤维粉，并采用硅烷偶联剂对玻璃纤维粉进行表面，使得玻璃纤维粉容易与水硬性材料、天然碳酸钙粘结，形成的卷材均匀透光性好，而且丙烯酸光扩散剂使得太阳光由光伏电池饰面层表面入射后在光伏电池饰面层中能够进行发生散射，转换成面光源，提高了饰面层整体均匀透光性能，保障光照射较少的部位也能够传导光线，使其覆盖的光伏电池层的电池组能够正常发电，保障了整个光伏电池层的光电转换效率。

21、尽管饰面层的透光率能够达到光伏电池层的需求，但在饰面层在表面打印、喷涂图案后，会造成图案区域的透光性能有所下降，本发明在图案区域的下面布置了更加密集的导光微孔，部分太阳光在饰面层内向不同方向散射开来，因而在图案区域的下方可以通过非图案区域散射出来的光进行光电转换，保障了光伏电池层整体的光电转换效率。

22、本发明的饰面层耐老化性能高，材料可回收重复利用，对环境友好，表面力丰富，它可以按照建筑物的造型风格设计形成匹配的肌理纹路，按照所需的肌理纹路成型，还可以在表面打印、喷涂图案，与建筑物一体化。

技术特征：

1.一种光伏建筑一体化系统，其特征在于：由里至外包括背板层、光伏电池层、饰面层，所述饰面层按重量百分数计包括水硬性材料30-40％、天然碳酸钙30-50％、丙烯酸乳液7-16％、玻璃纤维粉5-12％、硅烷偶联剂0.1-0.5％、丙烯酸光扩散剂0.1-0.5％、水5-20％。

2.根据权利要求1所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于：所述光伏电池层通过第一胶粘层固定在所述背板层上，所述饰面层通过第二胶粘层固定在所述光伏电池层上或者所述饰面层直接涂布在所述光伏电池层上成型。

3.根据权利要求2所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于：所述背板层厚度为2-10mm，所述第一胶粘层和所述第二胶粘层的厚度均为0.1-1mm，所述光伏电池层的厚度为0.1-1mm，所述饰面层的厚度为0.1-3mm。

4.根据权利要求3所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于：所述饰面层的表面具有凹凸纹理，且在表面凹部的背后填充透明填充块。

5.根据权利要求1所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于所述饰面层的表面还通过喷涂或者打印的方式设有图案层，所述图案层的厚度为0.1-0.5mm。

6.根据权利要求5所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于：所述图案层的表面还固定有透明耐磨层，所述透明耐磨层的厚度为0.2-1.5mm。

7.根据权利要求5所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于：所述饰面层的粘接所述光伏电池层的一面设有导光微槽，分布在图案区域下的所述导光微槽的密度大于分布在非图案区域下的导光微槽的密度。

8.根据权利要求1所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于：所述水硬性材料的粒度为2000目以上，所述天然碳酸钙的粒度为1000目以上，所述丙烯酸乳液的固含量大于50％，所述玻璃纤维粉的粒度为600目以上，所述水硬性材料为高炉矿粉、磷矿粉中一种或两种混合。

9.根据权利要求1所述的光伏建筑一体化系统，其特征在于：所述背板层为玻璃板、铝单板、蜂窝铝板、铝塑板、高密度水泥纤维板或者高密度保温板；所述光伏电池层为单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池或薄膜光伏电池。

10.一种权利要求1至9任意一项所述的光伏建筑一体化系统的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的光伏建筑一体化系统的制备方法，其特征在于：还在饰面层的表面打印或者喷涂图案层，并使用激光雕刻的方式在饰面层的背面雕刻导光微槽，分布在图案区域下的所述导光微槽的密度大于分布在非图案区域下的导光微槽的密度；饰面层固定在第二胶粘层上后，在图案层的表面涂布一层透明耐磨乳液，形成透明耐磨层。

12.根据权利要求10所述的光伏建筑一体化系统的制备方法，其特征在于：所述成型模具的底部具有凹凸纹理，所述饰面层浆料注入成型模具中形成一层厚度均匀的浆料层，并在凹部填充透明粘合剂使凹部的水平高度与凸部的水平高度齐平。

技术总结
本发明公开了一种光伏建筑一体化系统，其由里至外包括背板层、光伏电池层、饰面层，所述饰面层按重量百分数计包括水硬性材料30‑40％、天然碳酸钙30‑50％、丙烯酸乳液7‑16％、玻璃纤维粉5‑12％、硅烷偶联剂0.1‑0.5％、丙烯酸光扩散剂0.1‑0.5％、水5‑20％。本发明的光伏建筑一体化系统安装在建筑外墙、建筑天台及展顶上，不仅可以进行太阳能发电，而且与建筑物融为一体，外部色彩、图案均与建筑物相适应，在不破坏建筑的美感的同时实现太阳能发电的功能。

技术研发人员：石磊,石润东
受保护的技术使用者：广东省福美材料科学技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21