CN102704629A - 一种自粘型模块化的晶体硅太阳能发电防水保温一体板系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，由多个自粘型模块化的太阳能发电保温防水一体板模块结合防水层构成，所述自粘型模块化的太阳能发电保温防水一体板模块由发电层、保温层、粘结层依次叠加构成。本发明由于独特的结构设计，使本系统既可以适于平屋顶、又适于曲面屋顶。本发明的一体板系统不仅具备柔性薄膜太阳能电池的柔性，又因采用了晶体硅太阳能电池而具备了柔性薄膜太阳能电池所欠缺的低成本特性。这种将光伏板与防水卷材结合成新型建材可简化安装过程，经济方便，可以在工厂直接加工完成，施工通过粘铺完成。
Description
技术领域
本发明为一种太阳能发电防水一体板产品，尤其涉及一种自粘型模块化的晶体硅太阳能发电防水保温一体板系统。
背景技术
随着石油、煤炭等传统能源的日渐紧张，几乎取之不尽用之不竭的太阳能的开发利用逐渐被提上日程。太阳能发电等工程的规模逐渐扩大，并且开发了一系列的光伏产品。众多建筑的表面一般情况下光照充足，可以为太阳能发电提供场所，这样就可以大大降低建筑本身的能耗。另外，建筑自身耗能减少也是发展节能与绿色建筑的重要方面。其中屋面保温材料是建筑节能中的两个重要措施。体育场馆、商场、展览中心、博物馆、民用建筑屋顶等大多数形式的建筑物屋顶，需要低成本地具备光伏发电、防水、防火、保温隔热功能。但传统的光伏产品不容易在建筑中安装，况且零散的太阳能电池板会影响建筑本身的美观，有时还会留下一定的安全隐患。所以业主们对太阳能产品在建筑上的应用态度较为消极。
发明内容
针对现有产品的缺陷，本发明提供了一种自粘型模块化的晶体硅太阳能发电保温防水一体板系统，避免了普通太阳能组件与建材功能的重叠，并且施工成本低，能够减缓屋面材料老化，实现屋面的发电、保温隔热、防水功能。
为实现上述目的，本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：
一种自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，由多个自粘型模块化的太阳能发电保温防水一体板模块结合防水层构成，所述自粘型模块化的太阳能发电保温防水一体板模块由发电层、保温层、粘结层依次叠加构成。
在本发明中，所述自粘晶体硅太阳能发电防水保温一体板组件模块的发电层以单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片为核心(统称晶体硅太阳能电池片)，在晶体硅太阳能电池片上方覆有钢化玻璃，晶体硅太阳能电池片是目前最成熟和应用最广泛的商用太阳能电池片，发电效率高，每峰瓦的价格比非晶硅薄膜、三结非晶硅薄膜等太阳能电池显著便宜。晶体硅电池片本身不具备柔性。本发明设计的模块化的自粘型晶体硅太阳能发电保温板组件，由于独特的结构设计，使本系统既可以适于平屋顶、又适于曲面屋顶。本发明的一体板系统不仅具备柔性薄膜太阳能电池的柔性，又因采用了晶体硅太阳能电池而具备了柔性薄膜太阳能电池所欠缺的低成本特性。
其中，优选的，为了提高系统的发电转化效率，所述晶体硅太阳能电池片经组合焊接成一个组件串。
在本发明中，自粘晶体硅太阳能发电防水保温一体板组件模块的保温层为硬质聚氨酯发泡层，即硬质聚氨酯塑料。聚氨酯材料是目前国际上性能最好的保温材料，硬质聚氨酯塑料具有质量轻、热导率低、耐热性好、耐老化、容易与其他材料黏结、燃烧不产生熔滴等优异性能。欧美等发达国家在建筑保温材料中约49％为聚氨酯材料。通过调节组分的百分比，可以调整泡沫的密度、绝热性、表层粘附性和机械强度。
在本发明中，自粘晶体硅太阳能发电防水保温一体板组件模块的粘结层为蠕变胶料，由具有优异粘附性的蠕变胶料组成，进一步的，所述蠕变胶料为自粘胶，其厚度为1～3mm。所述自粘胶由沥青、橡胶、增塑剂、增粘剂及填充料等组成。使用时用泵输送至自粘胶制备车间的沥青热交换器，经升温到工艺所需温度后进入自粘胶电子秤计量搅拌机，加入橡胶、增塑剂、增粘剂等改性材料后进行搅拌，并用研磨机进行研磨均混，经抽样检测达到预定技术指标后送至快速搅拌机，加入填充料搅拌均匀后用泵送至自粘搅拌储罐备用。所述的自粘胶变形能力强，在外力的作用下蠕变，不产生和传递应力，保护太阳能板组件不受损坏，并能较好解决施工的难题。当基层变形卷材受到拉伸时，自粘层的蠕变可以使卷材受到的应力得以释放，不会使卷材因基层变形而自身“零延伸”出现开裂。防水层避免了拉伸，就不会开裂或因长期处于高应力的作用下而加速老化。
在本发明中，所述防水层为单面自粘型防水卷材，其自粘层的改性剂可与基层的液态水泥浆料发生湿固化反应，形成牢固的化学键。这样，自粘层就提供了卷材与基层之间足够的粘结力。
在本发明中，所述各层之间通过热熔胶粘结，优选的，所述热溶胶是EVA。如本领域技术人员所知，EVA热熔胶是一种不需溶剂、不含水份、100％的固体可熔性的聚合物，在常温下为固体，加热熔融到一定程度变为能流动且有一定粘性的液体粘合剂，其熔融后为浅棕色半透明体或本白色其主要成分基本树脂是乙烯与醋酸乙烯在高压下共聚而成的，再配以增粘剂、粘度调节剂、抗氧剂等制成热熔胶。与其他类型的热熔胶相比，EVA型热熔胶性能更好，效率更好。
进一步的，所述保温层表面上覆有可剥离的涂硅隔离膜。
进一步的，本发明公开了所述一体板系统的制备方法，包括下述步骤：
1)将电池片组合焊接成组件串：将汇流带焊接到晶体硅电池正面(负极)的主栅线上，汇流带为镀锡的铜带，焊接机将焊带以多点的形式点焊在主栅线上。焊接用的热源为一个红外灯(利用红外线的热效应)。焊带的长度约为电池边长的2倍。多出的焊带在背面焊接时与后面的电池片的背面电极相连。
将电池片串接在一起形成一个组件串。电池的定位主要靠一个膜具板，上面有多个放置电池片的凹槽，槽的大小和电池的大小相对应，槽的位置已经设计好，不同规格的组件使用不同的模板，操作者使用电烙铁和焊锡丝将“前面电池”的正面电极(负极)焊接到“后面电池”的背面电极(正极)上，这样依次将电池片串接在一起并在组件串的正负极焊接出引线。
2)将组件串与其他材料层压成自粘型模块化的太阳能发电保温防水一体板模块：背面串接好且经过检验合格后，将组件串、钢化玻璃和切割好的热溶胶(EVA)、背板按照一定的层次敷设好，准备层压。优选的，玻璃事先清洗、并涂一层试剂(primer)以增加玻璃和EVA的粘接强度。敷设时保证电池串与玻璃等材料的相对位置，调整好电池间的距离，为层压打好基础。其中敷设层次为由下向上：钢化玻璃、EVA、电池、EVA、背板。
将敷设好的上述材料放入层压机内，通过抽真空将组件内的空气抽出，然后加热使EVA熔化将电池、玻璃和背板粘接在一起；最后冷却取出组件。层压工艺是组件生产的关键一步，层压温度层压时间根据EVA的性质决定。如使用快速固化EVA时，层压循环时间约为25分钟。固化温度约为120℃-150℃。
3)浇筑保温层：在聚氨酯保温复合板发泡生产线的上模和下模中各放置一块由上个热压工序得到的组件板，其中两板的背板侧相对。在两板中间浇筑聚氨酯，发泡完成后再将板材一分为二，即得到了已浇筑聚氨酯的组件。相对于单面板发泡，此种设备的效率提高了将近1倍。
4)涂敷粘结层和涂硅隔离膜：使用自粘胶布料器和刮涂装置，将自粘胶均匀涂敷在已浇筑聚氨酯的组件的聚氨酯层一侧；利用钢带冷却机作依托，待自粘胶降温至合适温度后再在表面上覆以可剥离的涂硅隔离膜。
进一步的，本发明公开了所述自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统的施工方法：本发明的一体板系统在施工时，首先按照建筑规范铺设系统中的防水卷材层，然后自粘法逐块铺设本系统中的自粘型晶体硅太阳能发电保温防水一体板组件模块。
本发明的自粘型太阳能发电防水保温一体板系统有效地将晶体硅太阳能电池、保温层与柔性防水卷材自粘式结合，避免了传统的太阳能组件与建材功能存在重叠的弊端。在施工时，由于本发明的一体板合并了光伏组件、保温层、防水层三者中功能相同的部件，不再需要防水卷材的保护层(绿豆砂、热沥青、陶土砖、水泥砖、混凝土预制块)，不再需要保温层与防水层之间的找平层、不再需要保温层与防水层之间的冷底子油结合层，因此显著减少了施工步骤，明显降低了施工成本，施工自由度大，粘结、铺贴一次性完成，工序减少，工效提高；通过在粘结层使用改性沥青材料，其具有平整、耐气候性能、加工(层压温度下)稳定性、与粘接材料结合牢固性、辐射反射等特性使得光伏组件的基底满足耐高压、高绝缘、平整、耐气候性能(抗紫外老化大于等于25年)、加工(层压温度下)稳定性、与粘接材料结合牢固性、辐射反射的要求，减缓屋面材料老化。
与现有技术相比，本发明的另一个突出进步是不含溶剂，没有挥发性有机物质。随着环保法规要求的日趋严格，在很多国家和地区，环保问题限制了通常防水施工时化学溶剂的使用，尤其是单层粘结剂，本发明的一体板系统消除了此弊端；并且其消除了粘结性不足或胶粘剂不够的问题，并减少了相关的风揭性问题；同时由于不需要相关的粘结固化时间，本发明的自粘施工方法劳动强度较小、施工速度快。
附图说明
图1为本发明的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统分解结构示意图；
图2为本发明的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统铺设成型后的结构示意图；
图3为本发明的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统制备设备和方法示意图；
图4为本发明的自粘型模块化太阳能发电防水保温一体板在屋面结构中的示意图。
具体实施方式
结合附图和实施例可以更好地理解本发明的发明精神，所述实施例仅用于说明本发明可以如何较优的实现，并非限制本发明仅采用下述方法实施。本领域技术人员在理解本发明实质精神的基础上所进行的更改、替代、等同变换等，依旧属于本发明的保护范围。
参考图1，公开了本发明自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板的分解结构，由自粘型太阳能发电保温防水一体板模块8和与之配套的防水卷材层9组成，其中所述自粘型太阳能发电保温防水一体板模块8的底部为由蠕变胶料组成的粘结层7(自粘胶层)，在所述粘结层7上覆有保温层6(聚氨酯发泡层)，所述保温层6上有TPT(聚氟乙烯复合膜)5，在所述TPT上依次设有晶体硅电池片3、钢化玻璃1，所述钢化玻璃1、晶体硅电池片3、TPT5之间采用热溶胶(2、4)粘结。
参考图2，公开了本发明自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板的整体结构，包括自粘型太阳能发电保温防水一体板模块21和与之配套的防水卷材22，其中防水卷材22上设有用于汇合太阳能板连线的汇流箱24，自粘型晶体硅太阳能板组件模块21上设有相应的接线盒片23.
参考图3，显示了本发明制备方法中所用的自粘胶布料器和刮涂装置及其使用状态，图中1为尚未涂自粘胶的自粘型太阳能发电保温防水一体板模块，2为不锈钢带，3为储油斗，4为蓝膜(铝膜)。
参考图4，显示了本发明自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统的施工示意图，使用时和自粘改性沥青卷材相似：清理基面准备铺设，卷材在合适的位置铺开，撕去隔离膜，将卷材粘在基面上，所有的边缘、接缝和屋顶需要通过辊压来增加粘结强度。其中41为自粘型太阳能发电保温防水一体板模块，42为自粘型太阳能发电防水一体板模块的自粘层，43为配套防水卷材，其余图标为房屋屋顶的结构，例如44为为隔汽层，45为钢筋混凝土承重层。
Claims (10)
1.一种自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：由多个自粘型模块化的太阳能发电保温防水一体板模块结合防水层构成，所述自粘型模块化的太阳能发电保温防水一体板模块由发电层、保温层、粘结层依次叠加构成。
2.根据权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于所述发电层以晶体硅太阳能电池片为核心，在晶体硅太阳能电池片上方覆有钢化玻璃，所述晶体硅太阳能电池片选自单晶硅太阳能电池片或多晶硅太阳能电池片。
3.根据权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：所述保温层为硬质聚氨酯发泡层，即硬质聚氨酯塑料。
4.根据权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：所述粘结层为蠕变胶料，所述蠕变胶料为自粘胶，所述自粘胶由沥青、橡胶、增塑剂、增粘剂及填充料等组成。
5.根据权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：所述发电层、保温层、粘结层之间通过热熔胶粘结。
6.根据权利要求5所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：所述热溶胶是EVA。
7.根据权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：所述防水层为单面自粘型防水卷材。
8.根据权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：所述自粘胶层的厚度为1～3mm。
9.根据权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统，其特征在于：所述保温层表面上覆有可剥离的涂硅隔离膜。
10.权利要求1所述的自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板系统的制备方法，包括下述步骤：
1)将电池片组合焊接成组件串；
2)将组件串与其他材料层压成自粘型模块化的太阳能发电防水保温一体板模块；
3)浇筑保温层；
4)涂敷粘结层和可剥离的涂硅隔离膜。
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