CN107284527A - 具有太阳能电池的汽车顶板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种包括太阳能电池的汽车顶板，其中用于安置太阳能电池模块的安置槽形成在汽车顶板的表面上，所述太阳能电池模块被插入并安置在安置槽中，并且用于保护太阳能电池模块的外保护膜附着到汽车顶板的表面上。

Description

具有太阳能电池的汽车顶板
技术领域
本公开涉及一种具有太阳能电池的汽车顶板。更具体地，其涉及一种汽车顶板，通过在顶板(即顶钢板)中插入和安置太阳能电池模块并且对整个顶板上包裹外保护膜，在不改变汽车车身的设计的情况下将太阳能电池应用到该汽车顶板。
背景技术
高功率的太阳能电池按照太阳能电池的类型而具有不同的部件和结构，但通常包括通过接收太阳光而产生电子的部分，以及将产生和/或收集的电子移动到主栅线的集电极部分(连接到随着电子被收集并移动到阳极和阴极而有电流流动的电线的部分)。如果太阳能电池具有预定面积或更大面积，产生的电子的损失由于在材料本身中电子运动阻力而发生，这导致产生的电力减少。因此，需要集电极以预定间隔收集产生的电子，并将电子移动到主栅线。
同时，可应用太阳能电池的汽车的钢板可广泛地用于机罩(bonnet)、前挡泥板、车顶、车门、行李箱门和/或后侧围板(quarter panel)。在将太阳能电池应用到机罩的情况下，机罩可以具有较大面积和适当的角度用于收集太阳光，但太阳能电池的产生的电力由于从发动机室传递的热量而大大减小。在将太阳能电池单元应用到行李箱门的情况下，电力不通过热量而降低，但由于行李箱门的面积小，因此难以得到足够的电力。在将太阳能电池单元应用到前挡泥板、车门或后侧围板的情况下，电力不通过热量而降低，并且前挡泥板、车门或后侧围板具有足够的面积，但由于前挡泥板、车门或后侧围板平行于太阳光的方向布置而发生较大电力损失。因此，有效位置包括太阳能电池应用到具有大面积、较少的由于热量导致的电力损失和适当的太阳光角度的车顶。
然而，与半透明太阳能电池应用到车顶玻璃的情况比较，在将高功率的太阳能电池应用到汽车钢板的情况下，可能降低由于透明度的限制、由于表面曲率的限制或由于颜色的限制。
因此，与太阳能电池应用到车顶玻璃的情况相比，太阳能电池可应用到车顶钢板以便获得更高的电力。
如果太阳能电池仅仅应用到现有的屋顶钢板，从挡风玻璃到车顶形成的部分的尺寸由于汽车车身的设计而改变，这导致噪声由于汽车行驶时风向的变化而发生的问题。这可能会导致行驶阻力，并且太阳能电池可能由于行驶阻力而被破坏，并且当太阳能电池由于削弱的接合而分离时可能会发生二次事故。因此，太阳能电池可以在不改变整个车身的设计的情况下应用。
在此背景技术部分所公开的上述信息仅用于增强对本公开的背景的理解，且因此它可能包含不构成本领域普通技术人员在本国家已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开已经致力于解决与现有技术相关联的上述问题，并且将太阳能电池制造为插入到车顶钢板的埋入型太阳能电池，并通过将保护膜涂覆到太阳能电池插入其中的车顶钢板的最外层来保护太阳能电池。太阳能电池可以通过使用现有的钢化玻璃来实现，但是另外要求再现对应于汽车车身的曲率的钢化玻璃的形状的过程。然而，通过使用保护膜，能够通过省略再现过程而简化制造过程，并且能够通过省略钢化玻璃而减少重量。此外，在应用钢化玻璃的情况下，存在当太阳能电池散开时太阳能电池附接的部分可被吹出到外部的危险。与此相反，在应用保护膜的情况下，即使太阳能电池由如上所述冲击而损坏也能够防止太阳能电池散开，并且根据如下所述特征，在应用膜的情况下，即使在太阳能电池被损坏时太阳能电池也不穿透汽车的内部，而一般凹陷在车顶的外部。因此，能够解决由于冲击导致的损坏的太阳能电池的散开引起的问题。在本公开中，可以使用比钢化玻璃价格低、重量轻并且可在不改变车身形状的情况下应用的膜。
本公开已致力于提供一种具有太阳能电池的汽车顶板，其中用于安置太阳能电池模块的安置槽形成在顶板的表面上，所述太阳能电池模块被插入并安置在安置槽中，并且用于保护太阳能电池模块的外保护膜附着到顶板的表面上。
在一个方面，本公开提供一种包括太阳能电池的汽车顶板，其中用于安置太阳能电池模块的安置槽形成在汽车顶板的表面上，所述太阳能电池模块被插入并安置在安置槽中，并且用于保护太阳能电池模块的第一保护膜附着到汽车顶板的表面上。
根据根据本公开的具有太阳能电池的汽车顶板，与半透明太阳能电池应用到车顶玻璃的情况比较，能够降低由于透明度的限制、由于表面曲率的限制或由于颜色的限制。
能够提供与汽车车身一体的太阳能电池，以便在不改变现有汽车车身的设计的情况下应用太阳能电池，提高燃油经济性，并且获得其它电力系统所需的电力。
下文描述本公开的其它方面和优选实施例。
应当理解，如本文所用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语包括机动车辆，通常如乘用车，包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车，各种商用车，水运工具，包括各种船舶，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料的车辆(例如，来自非石油来源的衍生燃料)。如本文所指，混合动力车辆为具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油动力和电动力车辆。
下文描述本公开的以上和其它特征。
附图说明
现将参考在附图中示出的其特定示例性实施例详细描述本公开的上述和其它特征，附图在下文仅通过示例方式给出，因此并不限制本公开，并且其中：
图1为示出根据本公开的实施例的具有太阳能电池的汽车顶板的剖视图的图；
图2为示出根据本公开的示例性实施例1的太阳能电池模块的图；
图3为示出根据本公开的示例性实施例2的太阳能电池模块的部分的图；
图4a为示出根据本公开的示例性实施例3-1的太阳能电池模块的图；
图4b为示出根据本公开的示例性实施例3-2的太阳能电池模块的图；
图5为示出根据本公开的示例性实施例4的太阳能电池模块的图；
图6为根据本公开的具有安置槽的车顶板的侧视图；
图7为根据本公开的实施例的具有安置槽的车顶板的剖视图；以及
图8为示出根据本公开的实施例的在汽车顶板与太阳能电池模块之间形成的装饰材料和槽的图。
应当理解，附图未必按比例绘制，呈现说明本公开的基本原则的各种优选特征的一定程度上简化的表示。如本文所公开的本公开的特定设计特征，包括例如具体尺寸、取向、位置和形状，将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
在图中，附图标记可指在整个附图的几个图中本公开的相同或等同部分。
具体实施方式
下文现在将具体地参考本公开的各种实施例，其实例在附图中示出并在下面描述。当将结合示例性实施例来描述本公开时，应当理解，本说明书并非旨在将本公开限制在那些示例性实施例。相反，本公开旨在不仅涵盖示例性实施例，而且还涵盖各种替代、修改、等同及其它实施例，其可以被包括在由所附权利要求所限定的本公开的精神和范围内。
在下文中，将以一个示例性实施例更详细地描述本发明。
本公开涉及一种具有太阳能电池的汽车顶板，其可以包括插入到用于汽车顶板的钢板中并且包裹在保护膜中的太阳能电池模块。在本说明书中，“钢板”也意指“板”。
具体而言，如图1所示。具有太阳能电池的汽车顶板300可包括具有安置槽110的汽车顶板或顶板100、插入并安置在安置槽110中的太阳能电池模块200和在包括太阳能电池模块200和顶板100的整个顶板上包裹的外保护膜270。在下文中，将详细描述太阳能电池模块200。
图2为示出根据本公开的示例性实施例1的太阳能电池模块200的图。
在图2中，第一保护膜210可附着到太阳能电池模块200的太阳能电池240的一个表面上，并且第二保护膜250可以附着到太阳能电池240的另一个表面上。在这种情况下，第一保护膜210可位于汽车的最外层上，并且第二保护膜250可位于抵靠在安置槽上的太阳能电池模块的底侧。
第一保护膜210可为从外部保护太阳能电池、防止当太阳能电池被损坏时太阳能电池的散开和消除与汽车车身的异质感的膜，其通过使用6H或更高的硬质涂层确保与钢板的特性相似的耐刮擦性，并防止当汽车行驶时从车轮或外部反弹并吹来的诸如小石头的外来物质的冲击引起的剥落。另外，第一保护膜210具有100g/㎡天或更低的水分透过率以便保持太阳能电池的性能。水分透过阻挡涂层可根据需要实施。另外，第一保护膜210的厚度为150μm或更大，而作为第一保护膜210的材料，聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜或聚氯乙烯(PVC)膜可以各种类型的的聚合物薄膜使用。
第二保护膜250是黑色的，这是太阳能电池的颜色，以便封装太阳能电池并消除太阳能电池的颜色和车身的颜色之间的异质性。第二保护膜250具有粘接剂成分，以便被连接到车身。可应用具有粘接剂成分的选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜、聚酰亚胺(PI)膜、聚四氟乙烯(PTFE)膜、聚氯三氟乙烯(PCTFE)膜、聚偏二氟乙烯(PVDF)膜和丙烯酸膜的至少一种的聚合物膜。使用价格低的聚乙烯对苯二甲酸乙二酯(PET)膜和丙烯酸膜可能是有利的。
图3示出了根据本公开的实施例2的太阳能电池模块200，其中聚碳酸酯(PC)膜220和粘附膜230用作第一保护膜210。
聚碳酸酯(PC)膜220是厚度为0.5mm或更大的片材类型中的一种。第一保护膜可以被取代以便比在本公开的示例性实施例1中的第一保护膜更好地从外部保护太阳能电池。此外，硬质涂层需要表面接触外侧，并且底涂层(primer coating)需要表面接触内表面，以便确保与附着到太阳能电池的膜的接合力。用于防止水分透过的防蚀涂层可涂覆到聚碳酸酯(PC)膜的表面的任何一个。
作为粘附膜230，可使用聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)膜或可通过加热和/或压接的膜。
图4A示出压花膜260用作在本公开的示例性实施例1中的第二保护膜250的本公开的示例性实施例3-1，以及图4B示出使用压花膜260替代在本公开的示例性实施例2中的第二保护膜250的本公开的示例性实施例3-2。
压花膜260是吸收冲击的膜，以便防止太阳能电池由车身的振动和冲击而被损坏。压花膜可具有具有凹凸设计(可具有各种形状)的表面，并用于吸收冲击或热量。除压花膜之外，还可应用弹性体如聚二甲基硅氧烷(PDMS)，并且所述弹性体具有预定厚度的弹性，从而防止脆的太阳能电池由车身的振动和冲击而被损坏。下端膜包括粘接剂成分，以便被连接到太阳能电池单元和车身。
图5示出根据本公开的示例性实施例4的太阳能电池模块200，其中类似于图2中的示例性实施例1，第一保护膜210位于太阳能电池240的一个表面上，第二保护膜250位于太阳能电池240的另一个表面上，粘附膜230存在于太阳能电池240与第一保护膜210之间，并且粘附膜230存在于太阳能电池240与第二保护膜250之间。在第一保护膜210和第二保护膜250不具有粘接剂成分的情况下，太阳能电池模块200通过使用粘附膜230配置。
在这种情况下，第一保护膜210位于汽车的最外层上，并且第二保护膜250位于抵靠安置槽的太阳能电池模块的底侧面处。
类似于示例性实施例1，第一保护膜210是从外部保护太阳能电池、防止当太阳能电池被损坏时太阳能电池的散开和消除与汽车车身的异质感的膜，其通过使用6H或更高的硬质涂层确保与钢板的特性相似的耐刮擦性。此外，由于第二保护膜250是抵靠安置槽的部件，第二保护膜250的从外部保护太阳能电池的功能小于第一保护膜210的功能，并因此，第二保护膜250硬涂有3至6H、特别是4H的硬度，从而确保当第二保护膜250被处理和传送时的耐刮擦性。此外，在第一保护膜210和第二保护膜250的情况下，需要底漆涂层以确保与粘附膜230的接合力。此外，在图5中的示例性实施例4中，附接在两个表面处的压花膜260可进一步被插入安置槽以便在安置槽中插入并附着太阳能电池模块200。
图6为根据本公开根据示例性实施例1至示例性实施例4的太阳能电池模块200可安置和插入到其中的顶板的侧视图。此外，图7为观察顶板的一侧时的剖面图。
为了在不改变外形设计的情况下应用根据示例性实施例1至4的太阳能电池模块200，安置槽110可以通过对车身进行压力加工(press process)形成，以得到与太阳能电池模块200的厚度一样大的厚度。在顶板100的外周边处，钢板通过在10mm内的1mm至5.0mm的厚度处加压而进行加工，太阳能电池模块200被插入到该空间(即安置槽110)中，然后整个顶板100通过外保护膜270附着，从而消除与周边部分的异质性。在这种情况下，外保护膜270可与太阳能电池模块的第一保护膜210相同，并且具体来说可由选自聚氯乙烯(PVC)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)和极低密度聚乙烯(VLDPE)的至少一种聚乙烯(PE)基材料制成。
由于该空间存在于顶垫和顶板之间，所以没有内部噪声等发生，因为即使在汽车中也没有关于设计的变化。下表1示出可在每层处形成的最大厚度层，并且安置槽110的厚度可在1mm至5.0mm的范围内。
[表1]
在本公开中，配置为环氧树脂或橡胶轴承的装饰材料(finishing material)可附着在安置汽车顶板100与太阳能电池模块200之间形成的槽，以防止由不同类型的材料之间的接触引起的损坏和噪音。图8示出在汽车顶板与太阳能电池模块之间形成的装饰材料和槽。
因此，在不改变汽车车身的设计的情况下太阳能电池与汽车车身形成一体的本公开可以广泛地用作具有太阳能电池的汽车顶板，这解决了由于透明度的限制、由于表面曲率的限制和由于颜色的限制的问题，以及当车顶玻璃上应用半透明太阳能电池时有问题的稳定性如散开的问题。
已经参考其优选实施例详细描述本公开。然而，本领域技术人员将会知道，在这些实施例中可在在不脱离本公开的原则和精神的范围的情况下做出修改，其范围在所附权利要求书和其等同物中限定。

Claims (10)

1.一种包括太阳能电池的汽车顶板，
其中用于安置太阳能电池模块的安置槽形成在所述汽车顶板的表面上，所述太阳能电池模块被插入并安置在所述安置槽中，并且用于保护所述太阳能电池模块的外保护膜附着到所述汽车顶板的表面上。
2.根据权利要求1所述的汽车顶板，其中抵靠在所述安置槽上的所述太阳能电池模块具有顺序层叠的第一保护膜、太阳能电池和第二保护膜。
3.根据权利要求2所述的汽车顶板，其中所述太阳能电池模块还包括所述第一保护膜与所述太阳能电池之间以及所述太阳能电池与所述第二保护膜之间的粘附膜。
4.根据权利要求2所述的汽车顶板，其中所述第一保护膜为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜或聚氯乙烯(PVC)膜。
5.根据权利要求2所述的汽车顶板，其中所述第二保护膜为选自聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、聚碳酸酯(PC)膜、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜、聚酰亚胺(PI)膜和丙烯酸膜中的至少一种膜。
6.根据权利要求2所述的汽车顶板，其中所述第一保护膜为聚碳酸酯(PC)膜和粘附膜。
7.根据权利要求2所述的汽车顶板，其中所述第二保护膜为压花膜。
8.根据权利要求1所述的汽车顶板，其中所述外保护膜与所述太阳能电池模块的第一保护膜相同，或为由选自聚氯乙烯(PVC)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)、线型低密度聚乙烯(LLDPE)和极低密度聚乙烯(VLDPE)的至少一种聚乙烯(PE)基材料制成的膜。
9.根据权利要求1所述的汽车顶板，其中所述安置槽的深度为1mm至5mm。
10.根据权利要求1所述的汽车顶板，其中配置为环氧树脂或橡胶轴承的装饰材料附着在所述安置槽与所述太阳能电池模块之间的间隙中。
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