CN111755532A - 光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光伏组件，涉及光伏技术领域，用于建筑幕墙，所述光伏组件包括基材层、可逆变色层和光电转换层，所述基材层、所述可逆变色层和所述光电转换层由下至上被封装成一体；所述基材层上设置有喷墨层，用于在所述基板上构成具有镂空区域的图案；所述可逆变色层设置于所述镂空区域中，所述可逆变色层与所述光电转换层连接；所述基材层、所述可逆变色层均为透光层，可逆变色层能够按照预设的环境或物理条件发生颜色变化，从而使得光伏组件的功能变得不再单一，增强了城市建筑的美观，满足现代社会人们对光伏建筑多功能和高科技的追求与向往。
Description
技术领域
本发明涉及光伏技术领域，尤其涉及一种光伏组件。
背景技术
光伏发电绿色环保、节能减排是未来能源发展的方向，单体光伏电池芯片不能直接做电源使用，作电源必须将若干单体电池芯片串、并联连接和严密封装成组件。随着光伏行业的发展，市场对光伏产品提出了更高的要求，不但希望增加功率和提高发电量，而且希望光伏电池的应用场景更加多样，简单的设置光伏电池可为手表及计算器提供能源，较复杂设置的光伏电池可为房屋提供照明，并为电网供电。目前，光伏电池主体为深蓝色，表面上印有银白色的银浆。银浆通过丝网印刷方式印制到光伏电池的正极，其作用就是导出光伏电池形成的电流。光伏电池片通过压花钢化玻璃、封装胶膜等材料被封装加工成电池组件之后，整体外观上为蓝黑色，白色银浆成条状分布在电池片上，两种颜色的差异较大，效果有些杂乱。随之光伏行业的发展，光伏应用领域的拓展，市场对光伏产品提出了更高的要求，不但要保证功率的增加，发电量的提高，而且希望光伏组件更加美观漂亮。现有光伏组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。天台及建筑物表面均会使用光伏组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，然而目前光伏组件用于建筑物表面的作用和功能过于单一，没能满足现代社会人们对多功能和高科技的追求与向往。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明的目的旨提供了一种功能多样的光伏组件，解决现有光伏组件功能单一不够美观的技术的问题。以下是针对此问题的技术方案。
一种光伏组件，用于建筑幕墙，所述光伏组件包括基材层、可逆变色层和光电转换层，所述基材层、所述可逆变色层和所述光电转换层由下至上被封装成一体；
所述基材层上设置有喷墨层，用于在所述基板上构成具有镂空区域的图案；
所述可逆变色层设置于所述镂空区域中，所述可逆变色层与所述光电转换层连接；
所述基材层、所述可逆变色层均为透光层。
本发明提供的光伏组件，用于建筑幕墙，包括基材层、可逆变色层和光电转换层，并将基材层、可逆变色层和光电转换层封装成一体，基材层上设置喷墨层，以使所述喷墨层构成镂空的图案；可逆变色层按照所述图案设置在喷墨层的镂空区域，形成具有可逆变色图案的可逆变色层，并与光电转换层连接；并且所述基材层、所述可逆变色层均为透光层，同时可逆变色层能够按照预设的环境或物理条件发生颜色变化，从而使得光伏组件的功能变得不再单一，增强了城市建筑的美观，满足现代社会人们对光伏建筑多功能和高科技的追求与向往。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1是本发明实施例一种具有可逆变色层的光伏组件截面示意图；
图2是本发明实施例一种应用于光伏组件生的电致变色层示意图；
图3是本发明实施例一种具有透光栅格的光伏组件正面示意图；
图4是本发明实施例一种具有OLED的光伏组件截面示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。
此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合图1、图2、图3和4以及实施例1至6来详细说明本申请。
实施例1
本发明实施例提供一种光伏组件，用于建筑幕墙，光伏组件包括基材层、可逆变色层和光电转换层，并将基材层、可逆变色层和光电转换层封装成一体，其中，基材层上设置喷墨层，以使所述喷墨层构成镂空的图案，可逆变色层设置按照所述图案设置在所述喷墨层的所述镂空区域中，形成具有可逆变色图案的可逆变色层，并与光电转换层连接；同时，基材层、可逆变色层均为透光层，当日照环境(也就是辐照强度)或物理(包括：电压、电流、温度等)条件发生变化的时候，可逆变色层能够按照其中设置的变色活性材料特性发生颜色变化。
具体的，如图1所示，光伏组件1包括基材层11，可逆变色层12、光电转换层13和背板14。在光伏组件1中，其中基材层上设置喷墨层，通过喷墨可以设置出预先设计的图案，并且图案是镂空的，在图案中镂空的区域上设置可逆变色层，形成具有可逆变色的图案，并与光电转换层连接，从而形成具有可逆变色功能的前板。具体的，可以将前板、光电转换层13和背板通过胶膜封装成一体，其中封装顺序可以是前板、光电转换层13进行胶膜封装，然后再与背板进行封装，也可以将前板、光电转换层13和背板之间放入胶膜后一起进行封装。其中胶膜起到粘结的作用，其中胶膜为透光胶膜，可以选自聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯和丁烯的高聚物、聚氨酯、热塑性聚烯烃类、有机硅等中一种或几种混合物。光电转换层13能够进行光生电，可以选自铜铟镓硒、砷化镓、碲化镉、非晶/单晶异质结、非晶硅薄膜、单晶硅、多晶硅中的一种或几种进行组合排列，且多个光电转换层13之间进行串联和/或并联；
本发明实施例提供的技术方案通过设置可逆变色层，使光伏组件可以根据预置的可逆变色层的性质在不同的环境或物理条件下进行色彩变换，从而使得光伏组件的功能变得不再单一，增强了城市建筑的美观，满足现代社会人们对光伏建筑多功能和高科技的追求与向往。
实施例2
在实施例1的基础上，本发明实施例中的电致变色层与光电转换层的电输出端连接，从而根据光电转换层的发电量的变化而改变颜色。电致变色层的成分包括三氧化钨、氧化镍、聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯金属酞菁类化合物中的一种，通过磁控溅射法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法、电沉积法、溶胶-凝胶沉积法进行制备电致变色层；
具体的，电致变色层12结构如图2所示，从上到下分别包括：玻璃或透明基底材料21、透明导电材料22(如：ITO)、电致变色材料23、电解质24、离子存储材料25、透明导电材料26(如：ITO)、玻璃或透明基底材料27。电致变色层12工作时，在透明导电材料22和透明导材料26之间加上一定的电压，电致变色材料23在电压作用下发生氧化还原反应，颜色发生变化；而电解质24则由特殊的导电材料组成，如含有高氯酸锂，高氯酸钠等的溶液或固体电解质材料，离子存储材料25在电致变色材料23发生氧化还原反应时起到存储相应的反应离子，保持整个体系电荷平衡的作用，离子存储材料25也可以为一种与前面电致变色材料23变色性能相反的电致变色材料，这样可以起到颜色叠加或互补的作用。如电致变色材料23采用的是阳极氧化变色材料，则离子存储材料25可采用阴极还原变色材料。具体的，在光伏组件1的电致变色层12中，电致变色材料选择吩噻嗪(phenothiazine)，氧化成红色；离子存储材料选择紫罗精(viologen)，还原而变成蓝色，在电致变色层12与光电转换层13或与外部电源连接，通过电压的变化从而使电致变色层呈现蓝红色的变换。例如，当与光电转换层连接的时候，在有日光的照射下，光电转换层13产生电压，并与电致变层12连接，当电压达到电致变层12中的氧化还原电压时，光伏组件1的颜色由蓝色变成了红色。当没有日光照射的情况下，比如夜晚，光伏组件中的光电转换层没有电压产生，这时候可以通过外加电路连接到光电转换层上，通过控制电路电压的开合，使光伏组件1中的电致变色层12在接通电路是发生由蓝变红的变换，当断开电路时，光伏组件的电致变色层发生由红变蓝的变换。
通过设置有电致变色层的光伏组件，使得光伏组件摆脱传统颜色，增加了艳丽的色彩，使光伏建筑幕墙更加美观，同时也可以通过设置不同的电致变色层与具有栅格光电转换层结合，如图3所示，光伏组件3包括光电转换层32和与光电转换层并排的格栅31，光从光伏组件3的正面照射下来，一部分照射在光电转换层，一部分照射在格栅31上，使通过光伏组件上栅格31的光线产生不同的颜色，从而使光伏幕墙建筑内部的产生不同的颜色效果，例如，可以制作具有暖色调和冷色调转换的光伏幕墙，使寒冷的冬季产生暖色的效果，在炎热的夏季产生冷色的效果。
实施例3
在实施例1的基础上，本发明实施例中的示温变色层与光电转换层连接，具体的可以是与光电转换层接触连接，从而根据光电转换层的温度的变化而传到到示温材料层，从而改变示温材料层颜色。示温变色层的成分包括无机类可逆示温材料，有机可逆示温材料，液晶可逆示温材料；其中，无机类可逆示温材料包括银、汞、铜的碘化物、络合物、复盐、以及由钴盐、镍盐与六次甲基四胺形成的化合物，另外还包括络酸盐及其混合物；有机可逆示温材料包括领苯二甲酸二烯丙酯、聚烯丙基甲醇类、隐色金胺类、戊金胺类、若丹明、β-内酰胺类、螺旋环吡喃类、酚类、羟酸类、磺酸类、酸式磷酸酯及其金属盐、醇、硫醇、酮、醚、磷酸酯、碳酸酯、亚硫酸酯、羟酸酯。其中，领苯二甲酸二烯丙酯、聚烯丙基甲醇类、隐色金胺类、戊金胺类、若丹明、β-内酰胺类、螺旋环吡喃类能够决定示温变色层的颜色，酚类、羟酸类、磺酸类、酸式磷酸酯及其金属盐能够决定示温变色层的颜色变化深浅，醇、硫醇、酮、醚、磷酸酯、碳酸酯、亚硫酸酯、羟酸酯能够决定白色温度调节变色的灵敏度。进一步的示温变温层的制备包括室温固相合成法、溶胶-凝胶法，化学气相沉积法、液相沉积法、控制溅射法。具体的，在光伏组件中，示温变色层选择采用醇酸清漆为基料，CoCl2·2C6H12N4·10H2O为示温颜料,叶蜡石填料和二甲苯溶剂,制得可逆型示温涂料,变色温度39.6摄氏度，颜色在粉红色和天蓝色之间可逆变化；将此光伏组件用于建筑幕墙，当建筑幕墙在日光的照射下吸收热量温度升高到39.6摄氏度时，建筑幕墙则由粉红色变成天蓝色，此时的颜色效果正好是从而暖色调转变成冷色调，对于温度和颜色的变化，正好与人类的感受一致，从而提升了光伏幕墙建筑的宜居性。
实施例4
在实施例1的基础上，本发明实施例中的光致变色层设于光伏组件中，设置于光电转换层上从而根据光伏组件受光面的光照强度(辐照度)的改变，而使光致变色层的颜色变换。光致变色层的活性材料主要包括有机光致变色材料、无机光致变色材料、无机-有机杂化光致变色材料，其中有机光致变色材料包括二芳基乙烯类、水杨醛缩苯胺类，俘精酸酐类、螺吡喃类、螺噁嗪类、偶氮苯类、席夫碱类。无机光致变色材料包括稀土配合物、过渡金属氧化物、多金属氧酸盐类和金属卤化物等，无机-有机杂化光致变色材料；
具体的，选用二芳基乙烯化合物作为光致变色层的活性材料，采用涂旋法在基材层的图案上制备一定厚度的均匀光致变色层薄膜，然后将光电转换层和制备好的具有图案和光致变色层的基材层通过胶膜粘结封装成一体。在光伏建筑幕墙中采用了此光伏组件后，当环境辐照强度大，紫外线照射强烈的时候，光伏组件会由无色变成蓝色，从而吸收了部分紫外线，从而使光伏幕墙室内的紫外线得到了弱化，减小了室内人员因紫外线照射造成的皮肤伤害，同时由于光伏组件光致可逆变色层的显色反应，展现出亮丽的颜色，增强了光伏建筑幕墙的美感。
实施例5
在实施例1至实施例4的基础上，本发明实施例中在光伏组件的基材层背离光电转换层的一侧设置透明发光层(例如，透明OLED)，并将透明发光层与光电转换层连接，另外也可以与外部电力连接，用于通过电力驱动透明发光层发光。
具体的，如图4所示，在光伏组件4中设置有OLED透明发光层41，OLED透明发光层41设置在基材层42远离光电转换层44的一侧，通过OLED透明发光层41与光电转换层44电连接，或者与外部电路连接为OLED透明发光层提供驱动电力，从而使OLED透明发光层发光。在光伏建筑幕墙中通过设置具有OLED透明发光层的光伏组件，可以使光伏建筑幕墙发光，在夜晚是建筑物更漂亮。
进一步的，光伏组件4上还可以同时设置OLED透明发光层41和可逆变色层43，其中，OLED透明发光层41设置在基材层42远离光电转换层44的一侧，可逆变色层43设置在基材层靠近光电转换层的一侧，通过二者的结合，制作成具有OLED透明发光层41和可逆变色层43的光伏组件，通过本技术方案可以使光伏组件4在白天和夜晚都能产生不同的颜色，使安装有这种光伏组件的幕墙给人们一种绚丽的视觉感受，并且通过光伏组件发电节约能源，绿色环保。
实施例6
在实施例5的基础上，本发明实施例提供一种在光伏组件的基材层上制备图案的方法，包括打印工艺和转印工艺，使基材层上具有各种图案，使光伏组件更加美观，本实施例所提供的一种光伏组件，由上而下依次包括基材层1(例如，超白浮法玻璃)、图案层2、可逆变色层3、第一粘结层4、光电转换层5、第二粘结层6和背板7。其中，图案层2是由打印工艺制得的装饰图案层。具体工艺步骤如下：
步骤1：用高纯水，去离子水，酸洗或碱洗等对超白钢化浮法玻璃进行清洗，随后进行干燥。
步骤2：在电脑上设计需要打印的图案。
步骤3：将干燥后的玻璃送入打印机。
步骤4：启动打印机进行打印，得到图案层。
步骤5：采用电致变色层进行图案颜色涂覆，可选的，进行磁控溅射法颜色涂覆。
步骤6：启动镀膜机，在有图案的玻璃前板上镀高透颜色的电致变色层。
其中，步骤1中所述的超白钢化浮法玻璃，其透光率>90％。本实施例选用92％的超白钢化浮法玻璃。
其中，步骤2中所述图案，其图案类型为镂空图案、条纹图案、立体图案等，为了保证与建筑物的协调匹配性，可选砖形图案和瓦形图案。
其中，步骤3中所述打印机，可选UV打印机，其油墨选用耐候性和耐热性较好的油墨。
其中，步骤4中的打印，其色系为透明图案、灰白图案、彩色图案等，为了保证透光率，可选透明图案和灰白图案，即通过调节图案的饱和度和透明度来实现。
其中，步骤6的镀膜层，其透光率>80％，其厚度为0.02-500um，进一步可选自1-200um。其中，镀膜的颜色色系，根据实际情况进行选择，可选的建筑常用的颜色包括：红色、蓝色、紫色、黄色、灰色、绿色、青色、咖啡色和复古青色。
采用转印工艺制作图案，与打印工艺制作图案类似，具体的，在上述步骤3、4中，采用转印工艺进行图案制作，制作出预先设计的图案，然后与上述步骤相同，进行颜色涂覆。
本实施例中光电转换层包括但不限于CIGS(铜铟镓硒)电池、GaAs(砷化镓)电池、CdTe(碲化镉)电池、HIT(非晶/单晶异质结)电池、非晶硅薄膜、单晶硅、多晶硅等电池。
其中，第一粘结层4和第二粘结层6包括PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、POE(乙烯和丁烯的高聚物)、TPU(聚氨酯)、TPO(热塑性聚烯烃类)、有机硅中的一种。为了保证立式幕墙的粘结性，可选PVB。如果玻璃前板的图案为彩色图案，则第一粘结层4可选雾化PVB。
其中，背板可以为玻璃、不锈钢、合金等。
光伏玻璃幕墙是通过层压工艺得到的，可以采用传统的层压工艺；也可以采用分阶段逐步升温加压的逐级层压工艺，能够最大限度的排除气泡，提高良品率。传统层压工艺，即依次铺设玻璃前板、第一粘结层、光电转换层、第二粘结层及玻璃背板形成叠层结构，然后通过层压装置对该叠层结构进行一次压合处理即得到光伏幕墙。该层压工艺也可为逐级层压工艺，即通过多次压合的工艺手段，随着压合次数的增加，压合的温度和压力逐渐升高，例如，在形成叠层结构后首先在较低温度和压力下进行预压合，然后在相对较高的温度和压力下进行二次压合，之后在更好的温度和压力下进行三次压合，直至叠层结构压合牢固。
传统的光伏幕墙通常是前板、EVA粘结层、光电转换层、EVA粘结层和背板组成。光电转换层为黑色或深蓝色，前板一般为高透光的，导致组成的光伏组件在外观上表现为黑色或深蓝色，显得很单调。目前，市场上改善的方法主要有：在前板上印花，改变光伏组件前板或封装胶膜的颜色，或用激光划刻光电转换层。然而，这些方法得到的光伏幕墙，颜色单调呆板，图案美观性和立体性差，缺乏艺术性和美化功能，无法满足装饰所需的外观要求。与现有技术相比，本发明提供的有装饰效果的光伏幕墙的优点是：将打印工艺或转印工艺制作的图案和可逆变色层涂覆的可逆变色相结合，得到的颜色根据环境或物理条件的变化而变换，并且透光率高，反射光的利用率高，与黑色或蓝色芯片层压后，图案不会变浅和消失。使得光伏组件的整体装饰效果好，并且能够使光伏组件保持良好的透光性。所得到的光伏组件装置，可以用于所有对外观具有装饰要求的产品，特别是装饰一体化BIPV产品，具有广阔的市场前景。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种光伏组件，用于建筑幕墙，其特征在于，所述光伏组件包括基材层、可逆变色层和光电转换层，所述基材层、所述可逆变色层和所述光电转换层由下至上被封装成一体；
所述基材层上设置有喷墨层，用于在所述基板上构成具有镂空区域的图案；
所述可逆变色层设置于所述镂空区域中，所述可逆变色层与所述光电转换层连接；
所述基材层、所述可逆变色层均为透光层。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述可逆变色层包括电致变色层，所述电致变色层与所述光电转换层连接，所述电致变色通过所述光电转换层的发电量变化被改变颜色。
3.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，所述电致变色层的成分中包括三氧化钨、氧化镍、聚噻吩类及其衍生物、紫罗精类、四硫富瓦烯金属酞菁类化合物中的一种。
4.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述可逆变色层包括示温变色层，所述示温变色层与所述光电转换层连接，所述示温变色层通过所述光电转换层的温度变化被改变颜色。
5.根据权利要求4所述的光伏组件，其特征在于，所述示温变色层的成分中包括无机可逆示温材料、有机可逆示温材料、液晶可逆示温材料中的一种。
6.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述可逆变色层包括光致变色层，所述光致变色层与所述光电转换层连接，所述光致变色层通过所述光致变色层所接受到的光线强弱被改变颜色。
7.根据权利要求6所述的光伏组件，其特征在于，所述光致变色层的成分中包括有机光致变色材料、无机光致变色材料、无机-有机杂化光致变色材料中的一种。
8.根据权利要求1-7任一所述的光伏组件，其特征在于，所述基材层背离所述光电转换层的一侧还设有透明发光层，所述透明发光层与所述光电转换层和外部电源连接。
9.根据权利要求8所述的光伏组件，其特征在于，所述喷墨层采用打印工艺或转印工艺制备而成。
10.根据权利要求8所述的光伏组件，其特征在于，所述基材层为超白钢化玻璃，所述超白钢化玻璃的透光率＞90％。
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Effective date of registration: 20210331 Address after: 518057 Room 201, building a, No.1 Qianwan 1st Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant after: Shenzhen Zhengyue development and Construction Co.,Ltd. Address before: Room 107, building 2, Olympic Village street, Chaoyang District, Beijing Applicant before: HANERGY MOBILE ENERGY HOLDING GROUP Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20210908 Address after: No.66210, 3rd floor, Pudong Free Trade Zone, Shanghai, China Applicant after: Shanghai zuqiang Energy Co.,Ltd. Address before: 518057 Room 201, building a, No.1 Qianwan 1st Road, Qianhai Shenzhen Hong Kong cooperation zone, Shenzhen City, Guangdong Province Applicant before: Shenzhen Zhengyue development and Construction Co.,Ltd. |
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