CN108023537B - 一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，包括：光伏组件，所述光伏组件包括前板、后板、电池片、接线盒、封装材料，所述后板的表面通过胶水或双面胶粘接在所述彩钢瓦的凹槽中或表面上，将所述光伏组件固定在所述彩钢瓦的凹槽中或表面上。利用本申请中各个实施例，可以有效提高彩钢瓦屋顶光伏组件的安装可靠性和发电稳定性。

Description

一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构

技术领域

本申请涉及光伏技术领域，特别涉及一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构。

背景技术

随着能源危机日益严重，开发利用新能源成为当今能源领域研究的主要课题。由于太阳能具有无污染、无地域性限制、取之不竭等优点，太阳能光伏发电技术成为开发利用新能源的主要方向。将光伏组件与建筑屋顶相结合，可以在节省土地资源占用的同时，实现对太阳能的有效利用。

彩钢瓦屋顶是一种较为通用的工业屋顶，彩钢瓦自己的厚度差异较大，下面钢构结构的承载设计余留载荷能力差异也很大，各家为了设计成本控制都预留的载荷边际小，但常规组件自身又较重，需要采用支架进行固定在彩钢瓦的表面结构上，整体需求增加较大的单位载荷能力，常规组件无法直接贴在彩钢瓦表面必须形成下面腾空的空间，基于应用风压条件还对彩钢瓦形成新的风压和潜在的雪压负荷。因此，常规的屋顶的光伏组件往往增加的负荷较大无法适用于彩钢瓦屋顶。

现有技术中，通常是将常规光伏组件通过夹具将其安装支架固定在彩钢瓦上。但是，由于彩钢瓦比较薄，当外部风力较大时，容易造成夹具与彩钢瓦脱落，导致屋面电站滑落失效，导致彩钢瓦屋顶光伏组件的发电稳定性较低。而且，现有技术中，彩钢瓦屋顶光伏组件通常需要在彩钢瓦上设置钻孔，容易造成屋顶漏水。

现有技术中至少存在如下问题：由于彩钢瓦比较薄，当外部风力较大时，容易造成夹具与彩钢瓦脱落，导致屋面电站滑落失效，导致彩钢瓦屋顶光伏组件的发电效率的稳定性较低，导致彩钢瓦屋顶光伏组件的使用寿命较低。而且，彩钢瓦屋顶光伏组件通常需要在彩钢瓦上设置钻孔，容易造成屋顶漏水，用户体验较低。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，可以满足可承受一定的相对柔性或者弯曲，整体结构的重量降低超过常规太阳能玻璃边框结构的一半，简化结构安装方式，以提高彩钢瓦屋顶光伏组件的安装可靠性，保证彩钢瓦屋顶光伏组件的发电稳定性和使用寿命，提高用户体验。

本申请实施例提供一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构是这样实现的：

一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，包括：

光伏组件，所述光伏组件包括前板、后板、电池片、接线盒、封装材料，所述后板的表面通过胶水或双面胶粘接在所述彩钢瓦的凹槽中或表面上，将所述光伏组件固定在所述彩钢瓦的凹槽中或表面上。

优选实施例中，所述接线盒通过硅胶固定在所述光伏组件的所述前板上或者所述彩钢瓦的棱的斜面上。

优选实施例中，所述光伏组件采用PC板、FEP薄膜、PET板、PCTG板、PMMA板、透明胶层或者超薄化学法钢化玻璃作为前板。

优选实施例中，所述光伏组件的所述前板覆盖有ETFE薄膜、PVF、PVDF耐候材料。

优选实施例中，所述光伏组件的后板包括：

常规背板、与所述光伏组件的前板相同材料的板、环氧板、金属背板。

优选实施例中，所述光伏组件无边框，采用PVB/POE/EVA/硅胶封装材料封装，在所述光伏组件的四周边缘内设置有丁基胶带。

优选实施例中，所述光伏组件中的电池片的类型包括多主栅晶体硅电池片、背接触电池片、无主栅电池片或者IBC电池片，所述的多主栅电池片包括常规的3主栅，4主栅，5主栅，也包括10主栅以上的电池片，所述电池片包括多晶电池片，单晶电池片，金属基板长晶工艺电池片。

优选实施例中，所述多主栅光伏电池片的背面设置有平行于主栅线的划痕，所述划痕用于在所述光伏组件生产或安装过程中引导电池片隐裂方向，从而实现所述光伏组件的柔性。

优选实施例中，所述接线盒中设置有二极管，所述二极管用于在所述光伏组件被遮阴或者断路时将光伏组件短路，避免光伏组件被烧坏。

优选实施例中，所述光伏组件的电池片与所述金属背板间设置有绝缘材料层。

利用本申请实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，可以实现如下的技术效果：

1. 光伏组件通过胶水或者双面胶贴靠设置在彩钢瓦的凹槽中或者表面上，常规光伏安装后，光伏组件背面没有遮挡物，光伏组件遇到风后，光伏组件背面会受到风的阻力，将光伏组件贴平固定在彩钢瓦上后，光伏组件可以避免组件直接受到背面的风压，提高光伏组件的安装可靠性，防止风将光伏组件吹离屋顶；

2. 将光伏组件贴合固定在彩钢瓦凹槽中或表面上，可以将光伏组件的热量快速传递到彩钢瓦上，彩钢瓦的热导热系数是空气的1500倍以上，常规的组件是通过空气导热的，光伏组件贴合在彩钢瓦上后，可以迅速的通过彩钢瓦导热，降低了组件自身的温度，从而提高光伏组件的实际发电效率；

3. 常规的光伏组件安装后面板部分是悬空的，光伏组件全靠光伏玻璃自身支撑,本申请实施例的光伏组件贴合固定于彩钢瓦上，当光伏组件收到压力时，彩钢瓦可以支撑光伏组件的整个板块，从而增加光伏组件的抗压强度。

4. 本申请实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件正面板材和背面板材采用密度较小的特殊材料，其重量只有常规组件重量的1/3~1/4，可以应用到承载设计不足的彩钢瓦屋顶上。

5. 本申请实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件，所述光伏组件采用经过划片处理的光伏电池片，在安装时可以根据彩钢瓦的具体尺寸及形状进行裂片，实现光伏组件的尺寸多样化和达到一定的柔性，可以有效地将光伏组件贴合固定在彩钢瓦凹槽中或表面上，进一步提高光伏组件的安装可靠性和发电稳定性。

6. 本申请实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件边缘内侧设置有丁基胶带，丁基胶带有高防水功能，可以避免水汽从侧边渗透光伏组件内部，提高组件的使用寿命。

本申请所述光伏组件既可以安装在采购瓦上，还可以应用到处于斜坡的平面上。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)是本申请所述一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构一种实施例的结构示意图；

图1(b)是本申请所述一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构另一个实施例的结构示意图；

图2是本申请另一个实施例中提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构的结构示意图；

图3是本申请一个实施例提供的光伏组件的结构示意图；

图4是本申请另一个实施例提供的光伏组件的结构示意图；

图5是本申请再一个实施例提供的光伏组件的结构示意图；

图6是本申请一个实施例提供的光伏组件的平面结构示意图；

图7是本申请又一个实施例中所述的光伏组件的平面结构示意图；

图8(a)是本申请一个实施例中提供的光伏组件的平面结构示意图；

图8(b)是本申请另一个实施例中提供的光伏组件的平面结构示意图；

图8(c)是本申请另一个实施例提供的常规电池片光伏组件的平面结构示意图；

图8(d)是本申请另一个实施例提供的常规电池片1/2片分片电池片光伏组件的平面结构示 意图；

图9是本申请的一个实施例光伏矩阵安装结构示意图；

图10是本申请的一个实施例光伏组件电路结构示意图；

图11是本申请的一个实施例的光伏组件串电路结构示意图；

图12是本申请的一个实施例光伏矩阵电路机构示意图；

图13是本申请的一个实施例光伏组件另一个保护结构示意图；

图14是本申请一个实施例中提供的另一种光伏组件结构示意图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

图1(a)是本申请所述一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构一种实施例的结构示意图。图1(b)是本申请所述一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构另一个实施例的结构示意图。虽然本申请提供了如下述实施例或附图所示的装置结构，但基于常规或者无需创造性的劳动在所述装置中可以包括更多或者更少的模块单元。在逻辑性上不存在必要因果关系的结构中，这些装置的模块结构不限于本申请实施例或附图所示的模块结构。

具体的，如图1(a)、图1(b)所示，本申请提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构的一种实施例可以包括：

光伏组件1，本例中，所述光伏组件1可以包括前板、后板、电池片、接线盒、封装材料，所述后板的表面通过胶水或双面胶3粘接在所述彩钢瓦2的凹槽中或表面上，将所述光伏组件1固定在所述彩钢瓦2的凹槽中或表面上。

如图1(a)所示，光伏组件1通过胶水或双面胶3粘接在彩钢瓦2的凹槽中。

如图1(b)所示，光伏组件1通过胶水或双面胶3粘接在彩钢瓦2的表面上。

本例中，所述光伏组件的接线盒可以通过硅胶固定在所述光伏组件的所述前板上或者所述彩钢瓦的棱的斜面上。如图1(a)所示，接线盒4通过硅胶固定在所述彩钢瓦的棱的斜面上。这样就不会影响光伏组件的粘接。图2是本申请另一个实施例中提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构的结构示意图，如图2所述，所述光伏组件1的边缘设置有凸台，所述凸台可以弯折，所述接线盒4可以安装在所述凸台上，组件安装时，可以将凸台弯折后安装于彩钢瓦的棱的斜面上。当然，在本申请其他实施例中，接线盒4也可以安装在所述光伏组件的前板上。

本例中，所述光伏组件可以采用PC板、FEP薄膜、PET板、PCTG板、PMMA板、透明胶层或者超薄化学法钢化玻璃作为前板。所述光伏组件的所述前板可以覆盖有ETFE薄膜、PVF、PVDF耐候材料。

本例中，所述光伏组件的后板可以包括：常规背板、与所述光伏组件的前板相同材料的板、环氧板、金属背板。

图3是本申请一个实施例提供的光伏组件的结构示意图，本例中，所述光伏组件1可以包括前板13、后板14、电池片11、接线盒4、封装材料12。

图4是本申请另一个实施例提供的光伏组件的结构示意图，本例中，所述光伏组件可以包括前板13、后板14、电池片11、接线盒4、封装材料12，还可以包括设置在前板上的EVA或硅胶或高截止EVA或POE或PVB或高截止硅胶15，还可以包括Tedlar膜或ETFE薄膜或PVF或PVDF耐候材料16。PC板外层增加耐候材料主要是在紫外线的保护，透明的Tedlar材料具有紫外截止功能，所以PC和Tedlar材料之间的EVA或硅胶不需要紫外截止的功能，ETFE膜不具有紫外截止的功能，所以在PC和ETFE膜之间的EVA或硅胶需要有紫外截止的功能，避免紫外线照到PC板上。将光伏组件的后板换成金属板，其目的是减少组件的重量，减少组件的成本，还可以增加组件的散热，因为组件的贴在彩钢瓦上的，彩钢瓦本身有强度，背面板材不需要太强的结构；金属板具有比PC板更低的水汽透过率，可以防止水汽进入组件；金属板有更强的散热性，与彩钢瓦直接接触，更快的速度将组件的热量散发出去，提升组件的发电效率。

图5是本申请再一个实施例提供的光伏组件的结构示意图，本例中，所述光伏组件的电池片11和金属层之间可以设置有绝缘材料层17，封装材料在层压过程中是熔融状态，电池片层一旦有毛刺，易戳穿封装材料层与背板发生接触，出现漏电现象，通过在电池片层和金属板之间增加一层绝缘材料层，可以避免此问题。

图6是本申请一个实施例提供的光伏组件的平面结构示意图，所述光伏组件1无边框，采用PVB/POE/EVA/硅胶封装材料封装，所述光伏组件1包括由电池片11组成的电池片串，在所述光伏组件1的四周边缘设置有丁基胶带5。

所述光伏组件1的电池片串的数量为大于等于1的正整数。

图7是本申请又一个实施例中所述的光伏组件的平面结构示意图，如图7所示，所述光伏组件的接线盒4中设置有二极管41，所述二极管41用于在所述光伏组件被遮阴或者断路时将光伏组件短路，避免光伏组件1被烧坏。

本例中，所述光伏组件中1的电池片为多主栅光伏电池片。所述多主栅光伏电池片的背面设置有平行于主栅线的划痕，所述划痕用于在所述光伏组件生产或安装过程中引导电池片隐裂方向，从而实现所述光伏组件的柔性。

图8(a)是本申请一个实施例中提供的光伏组件的平面结构示意图，图8(b)是本申请另一个实施例中提供的光伏组件的平面结构示意图，图8（c）是本申请一个实施例中提供的5主栅电池片制作成光伏组件的平面结构示意图，图8（d）是本申请一个实施例中提供的5主栅分片电池片制作成光伏组件的平面结构示意图。所述光伏组件中1的电池片11为多主栅光伏电池片分片。所述多主栅光伏电池片11的背面设置有平行于主栅线的划痕，所述划痕用于在所述光伏组件生产或安装过程中引导电池片隐裂方向，从而实现所述光伏组件的柔性。如图8(a)所示，所述光伏组件1的前板13采用分块板块设计，每块前板13保护单串电池串。如图8(b)所示，所述光伏组件1的前板13采用分块板块设计，每块前板保护多串电池串保护设计。如图8（c）所示，所述光伏组件1前板13和后板14采用整个板块设计，所述电池片采用5主栅整片电池片，做成的电池串并联形成光伏组件1的整个电路。如图8（d）所示，所述光伏组件1前板13和后板14采用整个板块设计，与图8（c）不同的是，所述电池片采用5主栅半片做成电池串，并联形成光伏组件1的电路，所述的电池片可以采用1/3分片电池片，这里不一一举例。

图9是本申请一个实施例中提供的光伏组件安装结构示意图，其中所述光伏组件安装于彩钢瓦的凹槽中，光伏组件上下串联，通过接线盒线缆连接形成一个回路

图10至图12是本申请一个实施例中提供的一种光伏组件安装电路示意图，光伏组件采用2个二极管分别保护光伏组件的两段电路，接线盒位于光伏组件的两端，光伏组件沿着彩钢瓦的凹槽串联连接，形成一个组件串；将偶数排光伏组件串进行串联，使整个组件串的正负极引线从同一端引出，接入到汇流箱中，达到收集电流的目的。当光伏组件出现被遮阴，或者损坏的情况下，出现问题的那一半电路会被二极管短路，防止光伏组件出现断路导致整串电路断路的危险或者光伏组件发热烧毁的危险。图10为一个光伏组件的电路示意图，包含电池片，虚拟导线，接线盒以及接线盒中的二极管，两端接线盒中的二极管分别保护光伏组件的左右两部分。图11为电池串电路示意图，光伏组件串联后通过接线盒的引出线连接。图12为电站电路示意图，图示中设计为2个电池串形成一个回路，两端引出线接入到汇流箱中。

图13是本申请一个实施例中提供的另一种光伏组件结构示意图，如图13所示，所述光伏组件1中的电池片采用的是所述的5主栅1/3片电池片，所述光伏组件中的两个接线盒4其中只有一个接线盒4中有所述二极管41，所述光伏组件中新增一根虚拟导电，连接两个接线盒4，当所述光伏组件中的电池片发生断路，短路或者其他异常，接线盒中的二极管工作，将所述光伏组件短路，避免光伏组件发生烧毁的危险。所述光伏组件1中的电池串的数量为大于等于1的正整数。

图14是本申请一个实施例中提供的另一种光伏组件1结构示意图，与图13不同点在于如图14所述光伏组件1中的电池串为单串，所述光伏组件1中设置有虚拟线，连接接线盒4中的二极管41，将光伏组件1的电路保护起来，防止光伏组件1过热发生烧毁的危险。

利用上述各实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构的实施方式，可以通过将光伏组件的接线盒设置在于所述光伏组件的前板上或者彩钢瓦的斜楞上，然后就可以通过胶水或者双面胶贴靠设置在彩钢瓦的凹槽中或者表面上，提高光伏组件的安装可靠性和发电稳定性。同时，将光伏组件接线盒设置在光伏组件的前板上或者彩钢瓦的棱上，可以更有效地将光伏组件贴合固定在彩钢瓦凹槽中或表面上，从而提高光伏组件的安装可靠性和发电稳定性。另外，所述光伏组件采用经过划片处理的光伏电池片，在安装时可以根据彩钢瓦的具体尺寸及形状进行裂片，实现光伏组件的柔性，可以进一步有效地将光伏组件贴合固定在彩钢瓦凹槽中或表面上，进一步提高光伏组件的安装可靠性和发电稳定性。所述光伏组件的前后板及封装材料都采用特殊材料，可以有效减轻光伏组件的重量，也可以提高光伏组件的安装可靠性和发电稳定性。

利用上述各实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构的实施方式，可以实现如下的技术效果：

1.光伏组件通过胶水或者双面胶贴靠设置在彩钢瓦的凹槽中或者表面上，常规光伏安装后，光伏组件背面没有遮挡物，光伏组件遇到风后，光伏组件背面会受到风的阻力，将光伏组件贴平固定在彩钢瓦上后，光伏组件可以避免组件直接受到背面的风压，提高光伏组件的安装可靠性，防止风将光伏组件吹离屋顶；

2.将光伏组件贴合固定在彩钢瓦凹槽中或表面上，可以将光伏组件的热量快速传递到彩钢瓦上，彩钢瓦的热导热系数是空气的1500倍以上，常规的组件是通过空气导热的，光伏组件贴合在彩钢瓦上后，可以迅速的通过彩钢瓦导热，降低了组件自身的温度，从而提高光伏组件的实际发电效率；

3.常规的光伏组件安装后面板部分是悬空的，光伏组件全靠光伏玻璃自身支撑,本申请实施例的光伏组件贴合固定于彩钢瓦上，当光伏组件收到压力时，彩钢瓦可以支撑光伏组件的整个板块，从而增加光伏组件的抗压强度。

4.本申请实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件正面板材和背面板材采用密度较小的特殊材料，其重量只有常规组件重量的1/3~1/4，可以应用到承载设计不足的彩钢瓦屋顶上。

5.本申请实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件，所述光伏组件采用经过划片处理的光伏电池片，在安装时可以根据彩钢瓦的具体尺寸及形状进行裂片，实现光伏组件的尺寸多样化和达到一定的柔性，可以有效地将光伏组件贴合固定在彩钢瓦凹槽中或表面上，进一步提高光伏组件的安装可靠性和发电稳定性。

6.本申请实施例提供的一种彩钢瓦屋顶光伏组件边缘内侧设置有丁基胶带，丁基胶带有高防水功能，可以避免水汽从侧边渗透光伏组件内部，提高组件的使用寿命。本申请所述光伏组件既可以安装在采购瓦上，还可以应用到处于斜坡的平面上。

本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。

Claims (4)

1.一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，其特征在于，包括：

光伏组件，所述光伏组件包括前板、后板、电池片、接线盒、封装材料，所述后板的表面通过胶水或双面胶粘接在所述彩钢瓦的凹槽中或表面上，将所述光伏组件固定在所述彩钢瓦的凹槽中或表面上，所述光伏组件的边缘设置有凸台，所述凸台弯折后安装于彩钢瓦的棱的斜面上，所述接线盒安装在所述凸台上；

所述光伏组件采用PC板、FEP薄膜、PET板、PCTG板、PMMA板或透明胶层作为前板；

所述前板靠近所述电池片的侧面覆盖有高截止EVA或POE或PVB或高截止硅胶并且其远离所述电池片的侧面覆盖有ETFE薄膜、PVF、PVDF耐候材料，或者，所述前板靠近所述电池片的侧面覆盖有EVA或硅胶并且其远离所述电池片的侧面覆盖有Tedlar材料；

所述光伏组件的后板采用金属板，所述金属板被配置为与所述彩钢瓦直接接触；

所述光伏组件的电池片与所述金属板间设置有绝缘材料层；

所述接线盒中设置有二极管，所述二极管用于在所述光伏组件被遮阴或者断路时将光伏组件短路，避免光伏组件被烧坏。

2.如权利要求1所述的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，其特征在于，所述光伏组件无边框，采用PVB/POE/EVA/硅胶封装材料封装，在所述光伏组件的四周边缘内设置有丁基胶带。

3.如权利要求1所述的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，其特征在于，所述光伏组件中的电池片的类型包括多主栅晶体硅电池片、背接触电池片、无主栅电池片或者IBC电池片，所述的多主栅晶体硅电池片包括3主栅，4主栅，5主栅，也包括10主栅以上的电池片，所述的多主栅晶体硅电池片包括多晶电池片，单晶电池片，金属基板长晶工艺电池片。

4.如权利要求3所述的一种彩钢瓦屋顶光伏组件结构，其特征在于，所述的多主栅晶体硅电池片的背面设置有平行于主栅线的划痕，所述划痕用于在所述光伏组件生产或安装过程中引导电池片隐裂方向，从而实现所述光伏组件的柔性。