CN110746681A - 一种仿天然石材图案的光伏组件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光伏建筑一体化领域，具体公开一种仿天然石材图案的光伏组件及其制备方法，所述光伏组件由上到下依次包括保护层、仿天然石材封装层、发电层、基底，或者，由上到下依次包括保护层、仿天然石材封装层、发电层、下封装层、背板；其中，所述的仿天然石材封装层在300～1300nm波长范围内加权平均透光率≥20％。所述仿天然石材封装层由基体和图案两部分组成。其中基体是由乙烯‑醋酸乙烯共聚物、抗氧化剂、紫外吸收剂、分散剂、偶联剂组成；图案部分由大理石粉、方解石粉、石英砂、石灰以及聚氨酯所组成。本发明获得的光伏组件呈现天然石材的纹理与光泽，这样的光伏组件与建筑相融合，既美观又节能，达到绿色建筑、环保建筑的要求。
Description
技术领域
本发明属于光伏建筑一体化领域，具体涉及一种仿天然石材图案的光伏组件及其制备方法。
背景技术
建筑功能、建筑技术和建筑形象是建筑的三个基本要素。其中，建筑形象要求建筑必须符合美学一般规律，给人以精神上的享受。目前的光伏建筑一体化(BIPV)所采用的常规光伏组件往往呈现蓝色、黑色，显色单调，美观性差。颜色单调成为了制约BIPV广泛推广的重要因素。
另一方面，天然石材材质的装饰面以其质感柔和、格调高雅、美观庄重而受到人们越来越多的欢迎。天然石材颜色与纹理丰富，硬度高不易变形，属于高档装饰装修材料。但其缺点是产量有限，强度不高，易于断裂，成品笨重，运输成本高，导致天然石材制品的市场价格居高不下。
采用一些加工工艺，可以制造出拥有天然石材的逼真纹理的人造天然石材，仿天然石材在防水率、平整度、环境友好度等方面还可超越天然石材，可以克服天然石材的诸多缺点。如果能将仿天然石材与光伏组件相结合，则可以避免光伏组件常规呈现的蓝色、黑色，而使之呈现出天然石材的高雅、柔和的外观，可极大程度上加快BIPV的发展进程。
发明内容
本发明的目的是提供一种仿天然石材图案的光伏组件及其制备方法，既可以提高建筑光伏一体化的集成度，又可以使得传统呈现蓝色或黑色的光伏组件变得美观高雅，使光伏电池与建筑相融合，达到绿色建筑、环保建筑的要求。
本发明的具体技术方案如下：
本发明提供一种仿天然石材图案的光伏组件，所述光伏组件由上到下依次包括保护层、仿天然石材封装层、发电层、基底；其中，所述发电层为薄膜电池时，
其中，所述的仿天然石材封装层在300～1300nm波长范围内加权平均透光率≥20％。
作为优选地，所述仿天然石材封装层的材料，按重量份计，包括40～80份基体与10～40份天然石材图案材料；所述仿天然石材封装层的材料由基体与天然石材图案材料混合得到。
作为优选地，所述基体按重量份包括乙烯-醋酸乙烯共聚物70～85份、抗氧化剂10～15份、紫外吸收剂10～15份、分散剂3～5份和偶联剂3～5份；所述天然石材图案材料包括大理石图案材料或花岗岩图案材料，其中，大理石图案材料按重量份计包括大理石粉20～40份、方解石粉5～20份、石英砂3～10份、石灰1～10份和聚氨酯30～50份；花岗岩图案材料按重量计包括鹅卵石粉20～50份，高岭土10～20份，石灰1～10份和聚氨酯30～50份。
作为优选地，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯和叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
作为优选地，所述紫外吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯中的一种或几种。
作为优选地，所述偶联剂为过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种或几种。作为优选地，所述保护层为钢化玻璃或乙烯-四氟乙烯共聚物，所述保护层的厚度0.4mm～5mm。
作为优选地，所述的发电层包括铜铟镓硒电池、铜锌锡硫硒电池、碲化镉电池、染料敏化电池、非晶硅电池或钙钛矿电池。
作为优选地，所述仿天然石材封装层的厚度0.1mm～0.8mm。
作为优选地，所述的基底为瓷砖、瓦片、水泥基板材、塑料薄膜、玻璃或金属板，所述的基底的厚度为0.01mm～5cm。
本发明提供一种仿天然石材图案的光伏组件的制备方法，包括以下步骤：
1)将发电层附着到基底之上，并引出正负极，或者直接在基底上制备发电层，并引出正负极；
2)采用层压方法，在步骤1)中的发电层上制备仿天然石材封装层；
3)在步骤2)中的仿天然石材封装层上制备保护层。
本发明提供一种仿天然石材图案的光伏组件，所述光伏组件由上到下依次包括保护层、仿天然石材封装层、发电层、下封装层、背板；其中，所述发电层为晶硅电池时，
其中，所述的仿天然石材封装层在300～1300nm波长范围内加权平均透光率≥20％。
作为优选地，所述仿天然石材封装层的材料按重量份计，包括40～80份基体与10～40份天然石材图案材料。
作为优选地，所述基体按重量份计包括乙烯-醋酸乙烯共聚物70～85份、抗氧化剂10～15份、紫外吸收剂10～15份、分散剂3～5份和偶联剂3～5份；所述天然石材图案材料包括大理石图案材料或花岗岩图案材料，其中，大理石图案材料按重量份计包括大理石粉20～40份、方解石粉5～20份、石英砂3～10份、石灰1～10份和聚氨酯30～50份；花岗岩图案材料按重量计包括鹅卵石粉20～50份，高岭土10～20份，石灰1～10份和聚氨酯30～50份。
作为优选地，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯和叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
作为优选地，所述紫外吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯中的一种或几种。
作为优选地，所述偶联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
作为优选地，所述保护层为钢化玻璃或乙烯-四氟乙烯共聚物，所述保护层的厚度0.4mm～5mm。
作为优选地，所述的发电层包括单晶硅电池或多晶硅电池。
作为优选地，所述仿天然石材封装层的厚度0.1mm～0.8mm。
作为优选地，所述下封装层为EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、PVB(聚乙烯醇缩丁醛)或硅胶，所述下封装层的厚度0.1mm～0.8mm。
作为优选地，所述背板为TPT(聚氟乙烯复合膜)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、DNP(2,4-二硝基苯酚)或钢化玻璃，所述的背板的厚度为1mm～4mm。
本发明提供一种仿天然石材图案的光伏组件的制备方法，包括以下步骤：
1)将电池片经分选、单焊、串焊完成，得到发电层；
2)在背板上涂敷透明下封装层、发电层；
3)采用层压方法，在步骤2)中的发电层上制备仿天然石材封装层；
4)在步骤3)中的仿天然石材封装层上制备保护层，即可获得光伏组件。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
1)采用这种配方制备的仿天然石材封装层外观与天然石材外观相似，其质感柔和、格调高雅，具有极好的装饰性。
2)本发明制备的仿天然石材封装层黏性好、经久耐用、不易老化、不易变色。
3)本发明制备的仿天然石材封装层在呈现天然石材外观的基础上，还具有较高的透光率，保证电池具有较高转换效率。
4)这种方法制备的光伏组件表面呈现天然石材颜色，应用于各种所需艺术效果的建筑中，能够大幅度提高光伏电池与建筑的集成度，是一种环保、节能、绿色的建筑材料。
附图说明
图1为本发明的薄膜光伏组件剖面结构图；
图2为本发明的晶硅光伏组件剖面结构图；
图3为仿天然石材封装层表面图。
附图标记
1为保护层、2为仿天然石材封装层、3为发电层、4为基底、5为下封装层、6为背板、7为基体、8为图案。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
(1)在柔性基底不锈钢上采用标准工艺制备铜铟镓硒光伏发电层；
(2)制备仿仿大理石封装层的材料，材料按重量份计，包括80份基体与40份大理石图案材料；所述基体按重量份包括乙烯-醋酸乙烯共聚物70份、抗氧化剂12份、紫外吸收剂10份、分散剂5份和偶联剂5份；所述大理石图案材料按重量份包括大理石粉20份、方解石粉20份、石英砂3份、石灰1份和聚氨酯50份。抗氧化剂为丁基羟基茴香醚，紫外吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮。偶联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。所述仿大理石封装层的材料由基体与大理石图案材料混合得到。
(3)采用层压法将步骤2)获得的仿大理石封装层的材料制备成仿大理石封装层。仿大理石封装层的厚度为0.1mm。
(4)在仿大理石封装层上放置钢化玻璃。
其中，所述发电层的制备方法具体如下：
将柔性不锈钢箔衬底清洗干净后放入磁控溅射机中。为防止不锈钢中元素向太阳电池中扩散，先溅射一层0.5μm的WTi阻挡层。工作气体采用Ar气，溅射气压为0.7Pa，本底真空为2.0×10-3Pa，溅射时基底不加热。采用三亚层工艺制备Mo膜，第一层溅射气压为1.5Pa，第二层溅射气压为0.6Pa，第三层溅射气压为1.5Pa。在Mo膜上通过溅射方法沉积1.2～2μm的CIGS薄膜，溅射气压为0.7Pa，本底真空为1.5×10-3Pa，随后进行硒化退火处理。将硒化后的薄膜置于硫酸镉，硫脲以及氨水的混合溶液中，于70℃下沉积30～50nmCdS。接着，重新将薄膜置于溅射腔室内，工作气体采用O2+Ar，溅射气压为0.7Pa，本底真空为2.0×10-3Pa，溅射时保持基底温度为150～200℃，分别沉积本征ZnO薄膜及AZO薄膜。最后再采用蒸发方法沉积NiAl栅极，制成柔性的薄膜太阳电池板。
实施例2
(1)在聚酰亚胺基底上采用标准工艺制备碲化镉光伏发电层；
(2)制备仿大理石封装层的材料，材料按重量份计，包括40份基体与10份大理石图案材料；所述基体按重量份包括乙烯-醋酸乙烯共聚物80份、抗氧化剂10份、紫外吸收剂15份、分散剂5份和偶联剂3份；所述大理石图案材料按重量份包括大理石粉40份、方解石粉5份、石英砂3份、石灰10份和聚氨酯30份。抗氧化剂为二丁基羟基甲苯和叔丁基对苯二酚，紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯。偶联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。所述仿大理石封装层的材料由基体与大理石图案材料混合得到。
(3)采用层压法将步骤2)获得的仿大理石封装层的材料制备成仿大理石封装层。仿大理石封装层的厚度为0.8mm。
(4)在仿大理石封装层上放置钢化玻璃。
实施例3
(1)将多晶硅电池片经分选、单焊、串焊完成；
(2)在背板上涂敷透明下封装层、发电层；
(3)制备仿大理石封装层的材料，材料按重量份计，包括60份基体与20份大理石图案材料；所述基体按重量份包括乙烯-醋酸乙烯共聚物78份、抗氧化剂14份、紫外吸收剂15份、分散剂3份和偶联剂4份；所述大理石图案材料按重量份包括大理石粉35份、方解石粉16份、石英砂8份、石灰7份和聚氨酯42份。抗氧化剂为叔丁基对苯二酚，紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯。偶联剂为过氧化二异丙苯(DCP)和过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物的混合。所述仿大理石封装层的材料由基体与大理石图案材料混合得到。采用层压法，将获得的仿大理石封装层的材料制备成仿大理石封装层。仿大理石封装层的厚度为0.6mm。
(4)在仿大理石封装层上放置ETFE。
实施例4
(1)在聚酰亚胺基底上采用标准工艺制备碲化镉光伏发电层；
(2)制备仿花岗岩封装层的材料，材料按重量份计，包括40份基体与40份仿花岗岩图案材料；所述基体按重量份包括乙烯-醋酸乙烯共聚物80份、抗氧化剂10份、紫外吸收剂15份、分散剂5份和偶联剂3份；所述仿花岗岩图案材料按重量份包括鹅卵石粉40份、高岭土15份、石灰5份和聚氨酯50份。抗氧化剂为二丁基羟基甲苯和叔丁基对苯二酚，紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯。偶联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。所述仿花岗岩封装层的材料由基体与仿花岗岩图案材料混合得到。
(3)采用层压法将步骤2)获得的仿花岗岩封装层的材料制备成仿花岗岩封装层。仿花岗岩封装层的厚度为0.8mm。
(4)在仿花岗岩封装层上放置钢化玻璃。
实施例5
(1)将多晶硅电池片经分选、单焊、串焊完成；
(2)在背板上涂敷透明下封装层、发电层；
(3)制备仿花岗岩封装层的材料，材料按重量份计，包括60份基体与35份仿花岗岩图案材料；所述基体按重量份包括乙烯-醋酸乙烯共聚物85份、抗氧化剂12份、紫外吸收剂13份、分散剂4份和偶联剂5份；所述仿花岗岩图案材料按重量份包括鹅卵石粉45份、高岭土20份、石灰10份和聚氨酯45份。抗氧化剂为二丁基羟基甲苯，紫外吸收剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮，偶联剂为过氧化二异丙苯(DCP)。所述仿花岗岩封装层的材料由基体与仿花岗岩图案材料混合得到。
(4)在仿花岗岩封装层上放置钢化玻璃。
当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。
Claims (22)
1.一种仿天然石材图案的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件由上到下依次包括保护层1、仿天然石材封装层2、发电层3、基底4；
其中，所述的仿天然石材封装层在300～1300nm波长范围内加权平均透光率≥20％。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述仿天然石材封装层的材料按重量份计，包括40～80份基体与10～40份天然石材图案材料。
3.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，所述基体按重量份计包括乙烯-醋酸乙烯共聚物70～85份、抗氧化剂10～15份、紫外吸收剂10～15份、分散剂3～5份和偶联剂3～5份；所述天然石材图案材料包括大理石图案材料或花岗岩图案材料，其中，大理石图案材料按重量份计包括大理石粉20～40份、方解石粉5～20份、石英砂3～10份、石灰1～10份和聚氨酯30～50份；花岗岩图案材料按重量计包括鹅卵石粉20～50份，高岭土10～20份，石灰1～10份和聚氨酯30～50份。
4.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯和叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述紫外吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的光伏组件，其特征在于，所述偶联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述保护层为钢化玻璃或乙烯-四氟乙烯共聚物，所述保护层的厚度0.4mm～5mm。
8.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述的发电层包括铜铟镓硒电池、铜锌锡硫硒电池、碲化镉电池、染料敏化电池、非晶硅电池或钙钛矿电池。
9.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述仿天然石材封装层的厚度0.1mm～0.8mm。
10.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述的基底为瓷砖、瓦片、水泥基板材、塑料薄膜、玻璃或金属板，所述的基底的厚度为0.01mm～5cm。
11.一种权利要求1-10任一所述仿天然石材图案的光伏组件的制备方法，包括以下步骤：
1)将发电层附着到基底之上，并引出正负极，或者直接在基底上制备发电层，并引出正负极；
2)采用层压方法，在步骤1)中的发电层上制备仿天然石材封装层；
3)在步骤2)中的仿天然石材封装层上制备保护层。
12.一种仿天然石材图案的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件由上到下依次包括保护层、仿天然石材封装层、发电层、下封装层、背板；
其中，所述的仿天然石材封装层在300～1300nm波长范围内加权平均透光率≥20％。
13.根据权利要求12所述的光伏组件，其特征在于，所述仿天然石材封装层的材料按重量份计，包括40～80份基体与10～40份天然石材图案材料。
14.根据权利要求13所述的光伏组件，其特征在于，所述基体按重量份计包括乙烯-醋酸乙烯共聚物70～85份、抗氧化剂10～15份、紫外吸收剂10～15份、分散剂3～5份和偶联剂3～5份；所述天然石材图案材料包括大理石图案材料或花岗岩图案材料，其中，大理石图案材料按重量份计包括大理石粉20～40份、方解石粉5～20份、石英砂3～10份、石灰1～10份和聚氨酯30～50份；花岗岩图案材料按重量计包括鹅卵石粉20～50份，高岭土10～20份，石灰1～10份和聚氨酯30～50份。
15.根据权利要求14所述的光伏组件，其特征在于，所述抗氧化剂为丁基羟基茴香醚、二丁基羟基甲苯和叔丁基对苯二酚中的一种或几种。
16.根据权利要求14所述的光伏组件，其特征在于，所述紫外吸收剂为2，4-二羟基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮和3，5-二叔丁基-4-羟基苯甲酸十六烷基酯中的一种或几种。
17.根据权利要求14所述的光伏组件，其特征在于，所述偶联剂为过氧化二异丙苯、过氧化苯甲酰和二叔丁基过氧化物中的一种或几种。
18.根据权利要求12所述的光伏组件，其特征在于，所述保护层为钢化玻璃或乙烯-四氟乙烯共聚物，所述保护层的厚度0.4mm～5mm。
19.根据权利要求12所述的光伏组件，其特征在于，所述的发电层包括单晶硅电池或多晶硅电池。
20.根据权利要求12所述的光伏组件，其特征在于，所述仿天然石材封装层的厚度0.1mm～0.8mm。
21.根据权利要求12所述的光伏组件，其特征在于，所述的基底为瓷砖、瓦片、水泥基板材、塑料薄膜、玻璃或金属板，所述的基底的厚度为0.01mm～5cm。
22.一种权利要求12-21任一所述仿天然石材图案的光伏组件的制备方法，包括以下步骤：
1)将电池片经分选、单焊、串焊完成，得到发电层；
2)在背板上涂敷透明下封装层、发电层；
3)采用层压方法，在步骤2)中的发电层上制备仿天然石材封装层；
4)在步骤3)中的仿天然石材封装层上制备保护层，即可获得光伏组件。
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