CN102479854A - 太阳能光伏组件、光伏发电船帆和太阳能游船 - Google Patents

太阳能光伏组件、光伏发电船帆和太阳能游船 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种太阳能光伏组件，用于装设在弧形基架上，该弧形基架上对应该太阳能光伏组件设置有安装区域，该太阳能光伏组件包括用于进行发电的光伏层压件、用于承载所述光伏层压件且与安装区域和光伏层压件相匹配的框架和位于所述光伏层压件和所述框架之间且用于粘接光伏层压件和框架的连接层。根据本发明的太阳能光伏组件，其具有重量轻，结构坚固，刚性好，安装方便等特点，适合安装在游船的船帆上以给游船提供能量，并能够实现重量最小化和发电效率最大化。

Description

太阳能光伏组件、光伏发电船帆和太阳能游船
技术领域
本发明涉及太阳能光伏技术，尤其涉及太阳能光伏组件、光伏发电船帆和太阳能游船。
背景技术
由于全球能源问题日趋严重，太阳能光伏发电技术已经引起人们更多的关注，并且越来越广泛的应用于工业和生活的各个领域。比如，把太阳能发电装置安装在不能得到实时电力供应的用电系统中，是一项很有意义的课题，并且得到工业界的重视。其中一项很重要的研究目标是在电动游船中如何使用太阳能光伏发电技术。如何有效地利用游船上的闲置空间来安装光伏发电装置来进行光伏发电有着十分重要的意义。然而，鉴于游船和光伏组件的特殊性，研发人员在设计时不但需要考虑光伏组件的支撑和固定，还要考虑其重量最小化，发电效率最大化等问题。因此，本发明提出了一种结构简单、安全可靠、外形美观的太阳能光伏组件，可以根据游船船帆的特点有效地安装到船帆上，并具有光伏组件重量轻、外形美观、安装方便、结构可靠等特点。
发明内容
本发明的第一个方面提供了一种太阳能光伏组件，该太阳能光伏组件用于装设在弧形基架上，该弧形基架上对应该太阳能光伏组件设置有安装区域，该太阳能光伏组件包括：用于进行发电的光伏层压件；用于承载所述光伏层压件且与安装区域和光伏层压件相匹配的框架；以及位于所述光伏层压件和所述框架之间且用于粘接所述光伏层压件和所述框架的连接层。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中所述光伏层压件包括：电池层；柔性面板，用于覆盖并保护电池层，并用于使光线透过以照射电池层；背板，用于支撑和保护所述电池层；以及粘合材料，用于将柔性面板和背板电池层分别粘贴在电池层正反两面上；其中所述柔性面板、所述粘合材料和所述背板与所述电池层通过层压工艺层压为一体。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中所述粘合材料包括聚醋酸乙烯酯。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中所述柔性面板和所述背板分别由透光柔性塑料和玻璃纤维聚合物制成。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中所述连接层包括用于粘接所述光伏层压件和所述框架的硅酮结构胶和用于粘接定位所述光伏层压件和所述框架的定位粘接带。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中所述框架包括：边框，所述边框的形状与光伏层压件相一致，所述边框弯成弧形面且其弧度与安装区域的弧度相一致，所述边框包括多条并具有空腔的框条；加强筋，所述加强筋的截面为T型，具有与所述边框相一致的弧度，并且其两端深入所述边框的空腔内且连接在边框上；和组角插件，具有两条相交的相互垂直的边，两条边的夹角与光伏层压件的对应顶角角度一致，其两条边的宽度与厚度与所述边框的空腔相匹配，每条边分别插入到对应边框框条空腔内，所述组角插件具有内腔。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中，所述组角插件转角的每条边上均外侧设置有凹槽，所述凹槽的边缘设置有突起。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中，所述组角插件和所述边框均由铝合金制成。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中，该弧形基架为帆形，该安装区域位于帆形中部且为矩形，该光伏层压件和边框为与安装区域相一致的矩形，该组角插件两条边的夹角为直角。
优选地，根据本发明的第一个方面的太阳能光伏组件，其中，该弧形基架为帆形，该安装区域位于帆形边缘，该光伏层压件和边框的边缘与对应的帆形边缘相一致。
本发明的第二个方面提供了一种光伏发电船帆，包括弧形基架，该基架上对应设置有多个安装区域，该安装区域上对应地安装有根据本发明第一个方面所提供的太阳能光伏组件。
本发明的第三个方面提供了一种安装有根据本发明第二个方面所提供的光伏发电船帆的太阳能游船。
与现有技术中无法有效利用游船上的闲置空间来安装光伏发电装置相比，本发明针对弧形的船帆基架提供相匹配的太阳能光伏组件，该组件包括光伏层压件、用于承载所述光伏层压件且与基架的安装区域相匹配的框架和用于粘接所述光伏层压件和所述框架的连接层，从而方便将太阳能光伏组件装配至船帆，从而有效利用了游船上的空间并可为游船提供稳定清洁的能源，另外还会增加游船的美观。
结合其中显示和描述了本发明的示例性实施例的附图阅读以下详细描述后，本领域的技术人员将明白本发明的这些以及其他的目标、特征和优势。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1A是安装太阳能光伏组件的船帆结构的示意图。
图1B是根据本发明的一个实施例的光伏发电船帆的外形示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的太阳能光伏组件的框架。
图3是根据本发明的一个实施例的太阳能光伏组件的框架组角插件的截面示意图。
图4是根据本发明的一个实施例的太阳能光伏组件的光伏层压件的结构示意图。
图5示出了根据本发明的一个实施例的太阳能光伏组件的结构。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，应当理解本发明在其应用方面不限定于在以下说明中提出的或者以下附图中示出的构造的细节和部件的布置。本发明还可以有其他实施例并且还能够以各种方式被实施或者实现。同样地，应当理解这里使用的措辞和术语旨在说明并且不应被看作限定。
本发明主要提出了一种用于太阳能游船的光伏发电船帆光伏组件是针对光伏组件在游船等需要安装在其主体或附属结构上进行实时采集太阳能量的系统而专门设计的特殊光伏组件。该光伏组件主要由框架、框架组角插件、光伏层压件、定位粘结带和光伏硅酮结构胶等组成。下文参照附图对该光伏组件的结构进行进一步的说明。
图1A示出了根据本发明一个实施例的光伏发电船帆的外形。如图1A所示，船帆主结构100为轻质金属板形成船帆轮廓，并且通过力学计算在帆体内部进行了一定尺寸的分格，形成了帆体的基础支撑部分。船帆内部为空腔结构，各子腔通过相邻子腔之间的连接孔相互联通。船帆次结构102依附于主结构100上，用来增加船帆结构的外部面积，方便光伏组件101的安装。光伏组件101依照船帆的主结构100的结构特性来进行分格设计和安装，并且外围组件的边缘形状设计完全按依照船帆的轮廓进行，保持组件边缝平齐，组件与帆体边缘之间都留有一定的空隙，便于组件的固定，同时此边缝可以吸收由于帆结构变形造成的组件位移，经过计算，控制的间隙大小避免组件在极端情况下由位移导致的挤压或拉伸变形，并避免密封胶在长期组件工作时导致的温差而撕裂。
在图1B中，光伏发电船帆的外形可以根据图1A所示的帆体的主结构100按照分格线103进行分割，同时使得边缘的组件轮廓做到与帆体轮廓相匹配。这样的设计使得组件之间和组件与帆体边缘之间都留有一定的空隙，便于组件的固定以及吸收帆结构在承受风载荷时的变形。如图1B所示，位于帆形中部且为矩形的区域以及位于船帆边缘的且一条边为弧形的区域均为安装区域。一般地，光伏组件101安装在这些安装区域内。当光伏组件安装在矩形区域内时，光伏层压件和边框是与安装区域相一致的矩形。当光伏组件安装在位于船帆边缘的区域内时，光伏层压件和边框的边缘与对应的帆形边缘相一致。
光伏组件101的框架采用特殊的薄壁铝型材设计，中间为空腔结构，边缘为C形，开口向外，实现组件的隐框安装形式。具体来说，参照图2，框架包括边框A201和边框B203。边框A和B各两根，构成矩形。边框可以包括多条并具有空腔的框条。光伏组件101边框A和B均采用了强度高、重量轻、耐候性好的铝合金材料制作。此外，根据需要，边框A和B还被并且弯成小的弧形结构，其弧度与安装区域的弧度相一致，以很好地配合实现整个帆面的曲面结构。由于帆面的重量要求，在满足强度要求的基础上，尽量减小铝边框的厚度。该厚度最好为2mm。
由于光伏组件101的单体面积较大，为加强边框强度和刚度，满足层压件弧面的拱起，本发明在边框中部增设加强筋205。如图2所示，加强筋截面一般设置为T字形，并且在纵向上具有和帆体结构轮廓外型相一致的弧度。此外，为了牢固起见，加强筋205被焊接到边框A201上。为满足焊接要求，在边框A201的焊接位置处设计有与加强筋截面一致的切口。这样的设计可以使得在把加强筋焊接到边框A201时，加强筋能够伸入边框的空腔内且连接在边框上，从而保证焊接面导热均匀，以实现焊接的可靠性。
在把边框组合成框架时，需要将弧形的铝型材进行组装拼角。但是由于前面所提到的处于重量限制的目的，而使得边框的厚度小，这样的边框在拼角时很难进行焊接。对此，本发明设计了一种如图3所示的精密的框架组角插件207。该插件207一般由与框架材质相同的铝材制成。插件207具有两条相交的边，两条边的夹角与光伏层压件的对应顶角角度一致，且这两条边的宽度和厚度与边框201和203的空腔尺寸相匹配。在本实施例中，插件207的两条相交的边相互垂直即夹角为直角。在使用时，插件207的两条边分别挤入相邻的两条边框201和203的空腔内构成该转角。该所述组角插件具有内腔。
图3示出了该插件207的截面。如图3所示，插件207的中间为空腔结构303，这样的设计能够在满足结构强度的同时实现了重量的最轻化。在组角插件转角的每条边上均有较大的凹槽301，凹槽的边缘部分有凸起的毛刺，在插入铝边框后，位置如图2所示，铝边框的连接非常紧密。
图4是根据本发明的一个实施例的太阳能光伏组件的光伏层压件的结构示意图。如图4所示，光伏层压件包括柔性面板401和背板405以及夹在柔性面板401和背板405之间的电池层403。此外，光伏层压件还包括粘合材料，用于将柔性面板401和背板405分别粘贴在电池层403的正反两面上。在本发明中，柔性面板401和背板405最好分别由具有高透光性和高耐候性的封装面层材料透光柔性塑料和玻璃纤维聚合物制成。
具体而言，帆体的重量要求和曲面特征决定了组件的面板材料不适合用玻璃封装，为此本发明选择了一种透光性能优良，耐候性好的封装面层材料作为光伏层压件的柔性面板401。如此不但能覆盖并保护电池层，并且还能够使光线以优良的透过率透过面板401以照射电池层402。由于面板401的刚度不足，根据本发明，光伏层压件的背面采用了一种强度较高且耐候性优良的玻璃纤维聚合物作为背板405，从而为组件尤其是电池层403提供支撑和保护。
电池层403则可以用聚醋酸乙烯酯等粘合材料将表面的柔性面板401和玻璃纤维聚合物背板405粘合为一体。优选地，面板401、粘合材料、中间电池层403和玻璃纤维聚合物背板405可以通过层压工艺层压为一体。
图5示出了根据本发明的一个实施例的太阳能光伏组件的结构。如图5所示，船帆组件的上表面为光伏层压件501，最下层为铝边框507，中间部分为包括定位粘结带503和光伏硅酮结构胶505的连接层。其中，铝边框507的外形应当与安装区域和光伏层压件的外形相匹配。
在组件制作中，将光伏层压件501放置在组件框架中，之间通过定位粘结带503和硅酮密封胶505粘结，使层压件501和组件框架构成一个有机整体。其中，定位粘结带503在一定范围内可以起到定位和支撑作用，同时也有较强的粘接作用并且为分段式结构，在硅酮结构胶505风干之前提供密封胶的有效收缩空间。而硅酮结构胶505则是光伏层压件501和铝边框507粘接的主要材料，其具有粘结性好、耐候性强的优点。
尽管上面已经描述了示范性实施例，但本发明不限于这些示范性实施例。在本发明的精神和范围内，这些示范性实施例可以被结合使用或者每个示范性实施例可以被部分地修改。
虽然本发明的优选示范性实施例是采用特定术语进行描述的，但这种描述只是用于说明的目的。应当理解的是，在不脱离权利要求的精神和范围内，可以对权利要求书做出各种修改和变换。

Claims (12)

1.一种太阳能光伏组件，用于装设在弧形基架上，该弧形基架上对应该太阳能光伏组件设置有安装区域，其特征在于，包括：
用于进行发电的光伏层压件；
用于承载所述光伏层压件且与安装区域和光伏层压件相匹配的框架；和
位于所述光伏层压件和所述框架之间且用于粘接所述光伏层压件和所述框架的连接层。
2.如权利要求1所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述光伏层压件包括：
电池层；
柔性面板，用于覆盖并保护电池层，并用于使光线透过以照射电池层；
背板，用于支撑和保护所述电池层；和
粘合材料，用于将柔性面板和背板分别粘贴在电池层正反两面上；
其中所述柔性面板、所述粘合材料和所述背板与所述电池层通过层压工艺层压为一体。
3.如权利要求2所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述粘合材料包括聚醋酸乙烯酯。
4.如权利要求2或3所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述柔性面板和所述背板分别由透光柔性塑料和玻璃纤维聚合物制成。
5.如权利要求1所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述连接层包括用于粘接所述光伏层压件和所述框架的硅酮结构胶和用于粘接定位所述光伏层压件和所述框架的定位粘接带。
6.如权利要求1所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述框架包括：
边框，所述边框的形状与光伏层压件相一致，所述边框弯成弧面且其弧度与安装区域的弧度相一致，所述边框包括多条具有空腔的框条；
加强筋，所述加强筋的截面为T型，具有与所述边框相一致的弧度，并且其两端深入所述边框的空腔内且连接在边框上；和
组角插件，具有两条相交的边，两条边的夹角与光伏层压件的对应顶角角度一致，两条边的宽度与厚度与所述边框的空腔相匹配，每条边分别插入到对应框条空腔内，所述组角插件具有内腔。
7.如权利要求6所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述组角插件的每条边上均设置有凹槽，所述凹槽的边缘设置有突起。
8.如权利要求6所述的太阳能光伏组件，其特征在于，所述组角插件和所述边框均由铝合金制成。
9.如权利要求6所述的太阳能光伏组件，其特征在于，该弧形基架为帆形，该安装区域位于帆形中部且为矩形，该光伏层压件和边框为与安装区域相一致的矩形，该组角插件两条边的夹角为直角。
10.如权利要求6所述的太阳能光伏组件，其特征在于，该弧形基架为帆形，该安装区域位于帆形边缘，该光伏层压件和边框的边缘与对应的帆形边缘相一致。
11.一种光伏发电船帆，包括弧形基架，该基架上对应设置有多个安装区域，其特征在于，该安装区域上对应安装有如前述权利要求中任意一项所述的太阳能光伏组件。
12.一种安装有权利要求11所述光伏发电船帆的太阳能游船。
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