CN115036382A - 一种随景变色发电建材的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明具体涉及一种随景变色发电建材的生产方法，包括步骤：切太阳能电池片，将多个太阳能电池片叠加成串，将成串太阳能电池铺装在玻璃板背面，安装防热斑并联电路，在叠串电池背面铺装热熔胶和背板，翻转，经翻转后，玻璃板朝上，涂布随景变色油墨，低温预热涂布随景变色油墨后的发电建材面板，紫外光照射经低温预热后的发电建材面板，进行光固化，将UV光固化后的发电建材面板在层压机中进行层压和热固化，辊压成型，得随景变色发电建材。本发明使发电建材的玻璃板表面形成一体化高耐候、耐水性、耐腐蚀层，且玻璃板的表面会随着底材颜色的深浅变化而发生改变，使发电建材成为美丽环境的一部分，具有装饰性。

Description

一种随景变色发电建材的生产方法
技术领域
本发明属于产能建筑、装配式建筑、绿色建筑等领域的新型智能建材技术领域，具体涉及一种随景变色发电建材的生产方法。
背景技术
在电力能源领域人类通过建设区域中心发电站进行集中发电，并通过向外放射状的供电网向周围广大区域提供电力。尽管各发电中心与电力网络之间形成了错综复杂的“发、变、输、配”等不同环节和形式，但总体上而言，目前的电力供应体系依然是以发电厂为电力生产中心辐射向周边城市建筑为主的分散用电体进行单向的供电模式。这样的模式中，发电厂是电力生产中心，建筑物是电力消费个体。
从能源生产者(发电厂)到消费者(建筑物)之间有着复杂的网络和设备，形成了从发电到用电的供给体系。这个复杂的电力供给体系所消耗的电力已占总发电量的20％-30％左右，而输送成本(电网自耗+固定资产折旧+维护成本)占电力消费总成本已经超过40％以上，即电力消费的最终用电费用中，超过40％的费用是付给输电网络的费用。
而形成这一结果的原因是过去人类的电力生产技术集中于以化石能源为主的发电厂模式如烧煤的火力发电厂，以及远离城市的可再生能源发电厂如大型水库的水力发电厂、沙漠光伏发电场、山顶及海滨的风力发电场等。这些发电技术成本高，且必须依附于电力网络进行电力传输，生产成本高和对环境的破坏均有较大影响。
为解决上述问题，人类提出了能源互联网概念。能源互联网概念提出了电力能源要在生产者(发电端)和消费者(用电端)之间实现互联互通。通过能源互联网的建设提高能源自给和自用率，减少能源传输浪费，大大降低用能成本，同时提高能源供给的安全性和稳定性，并可大规模推广和实用可再生清洁能源，让人类早日实现碳中和。
因此，从电力能源消费形式看，建筑物是典型电力能源消费者，要实现能源互联网，大大降低能源损耗和生产成本，那么让建筑发电成为必由之路，从而实现建筑物既是能源的生产者也是能源的消费者这一双重属性。发电建筑以及建设发电建筑的发电建材应运而生。
发电建材就是用于建设发电建筑(产能建筑)的建筑材料，人类可以利用的技术基本为太阳能发电技术。在建筑材料表面附加光伏发电功能后，广泛用于建筑的屋顶、墙面、各类构造物的外包面、以及各类交通工具的外表面，形成无处不发电的前景。
但是，目前现有的发电建材表面只有深蓝色或黑色，与周边的环境极不协调，无法满足人们对环境的审美需求，甚至造成了城市光污染，限制了发电建材在屋顶、墙面的市场推广。
发明内容
为了解决现有技术中存在的发电建材颜色单一的问题，本发明提供了一种随景变色发电建材的生产方法，使发电建材成为美丽环境的一部分,具有非常好的装饰性。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
一种随景变色发电建材的生产方法，包括如下步骤：
步骤一：切片，将太阳能电池片切成条状电池；
步骤二：叠串，将多个条状太阳能电池片叠加成串；
步骤三：铺装，将成串太阳能电池按设计电路铺装在玻璃板背面；
步骤四：防热斑并联电路安装，在爬电电压每增加4-6V位置横向安装并联电路；
步骤五：背材铺装，在叠串电池背面铺装热熔胶和背板；
步骤六：翻转，经翻转后，玻璃板朝上，在发电建材面板的上表面涂布随景变色油墨；
步骤七：低温预热，加热涂布随景变色油墨后的发电建材面板，加热温度是60-120℃，加热时间为5～20min；封装胶膜就有热固性，再次高温加热并不会改边封装材料状态和性质。
步骤八：层压工艺，将UV光固化后的发电建材面板在层压机中进行层压和热固化，层压机温度为130-150℃，抽真空时间为5-10min，层压时间为10-20min；
步骤九：UV光固化，紫外光照射经低温预热后的发电建材面板，进行光固化；
步骤十：辊压成型，成型后得随景变色发电建材。
进一步地，上述随景变色油墨的成分及其重量份如下：光敏聚合物8～25份、光活性单体10～15份、光敏剂2～5份、耐候性树脂32～45份、固化剂3～8份、珠光颜料4～10份、附着力促进剂1～3份、紫外光吸收剂1～3份、消泡剂0～1份。
进一步地，上述太阳能电池为单晶硅电池、多晶硅电池、背面射极钝化电池、硅基异质接面电池、全背电极接触电池、铜铟镓硒电池、薄膜微晶硅电池、钙钛矿电池。
进一步地，上述步骤三中，在铺设太阳能电池串前，先铺设热熔胶于玻璃板背面。
进一步地，上述步骤四具体为，在电池背面叠加爬电电压，每增加4-6v的地方作横向电气导通，将所有列全部实现每步爬电电压4-6V即实现横向的等电压导通。
进一步地，上述导通材料为喷涂热熔胶的导电铜箔条，以实现+4-6V电压处横向全部并联导通，从而实现“串+并”的电路。
进一步地，上述热熔胶为EPE热熔胶，所述背板为金属背板。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明随景变色发电建材的生产方法包括切片、叠串、铺装、防热斑并联电路安装、背材铺装、翻转、低温预热、UV光固化、层压工艺、辊压成型，本发明在铺装后进行翻转，将玻璃板朝上，在发电建材面板的上表面涂布随景变色油墨，然后低温预热，UV光固化，再进行层压，将UV光固化后的发电建材面板在层压机中进行层压，同时层压过程也进行了热固化，使发电建材的玻璃板表面形成一体化高耐候、耐水性、耐腐蚀层，且玻璃板的表面会随着底材颜色的深浅变化而发生改变，使发电建材成为美丽环境的一部分，具有装饰性。
说明书附图
图1是随景变色发电建材的生产方法的流程图。
图2是随景变色发电建材层压前的的结构示意图。
图3是随景变色发电建材层压后的结构示意图。
图4是本实施例的切片示意图。
图5是本实施例的叠串示意图。
图6是本实施例的叠串剖面示意图。
图7是本实施例的防热斑并联电路安装示意图。
图8是本实施例的背材铺装的示意图。
图9是本实施例的背材铺装完成的示意图。
图中：1、透光玻璃层；21、太阳能电池片；22、导电物质；31、绝缘膜；32、基材；4、胶膜。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
参照附图1，本实施例提供了一种随景变色发电建材的生产方法，该生产方法包括如下步骤：
步骤一：切片。将太阳能电池片切成条状电池，并进行电池间的叠加电路。特定但非限定而言，本发明使用的太阳能电池可为常规的单晶硅电池、多晶硅电池、背面射极钝化(Passivated emitter rear contact，PERC)电池、硅基异质接面(Heterojunction withIntrinsic Thin layer，HIT/HJT)电池、全背电极接触(Interdigitated Back Contact，IBC)电池、铜铟镓硒(Copper indium gallium selenide，CIGS)电池、薄膜微晶硅电池、钙钛矿电池等各类太阳能电池。特定但非限定而言，本发明对太阳能电池片可以根据需要切成1/2、1/3、1/4、1/5、1/6大小的条状，本实施例将太阳能电池片对切形成1/4大小的条状太阳能电池片。将每数十个1/4大小的条状电池片经叠片机进行正负极叠片后形成一串。叠片机在每片电池片的正面长边上点喷或涂刷液态导电物质后，将下一片电池片的背面长边侧粘接上去，让彼此相邻的太阳能电池片上边缘后一片电池片的下边缘重叠形成一个串这一依次往下叠加成串。电池片粘接用的导电物质可以是导电胶带或导电胶。因此太阳能电池片之间无间隙，同等面积的发电电路层发电量大，提高了太阳能电池片的利用率，且背板层的利用率高。导电胶带或导电胶的成本比铜丝小，所以还可以降低成本。参照附图4。
步骤二：叠串。将多个条状太阳能电池片为一串；根据建材实用场景不同需求，可以叠成不同输出电压等级的串。一般而言，根据储能电池的特性，以12V为基准电压，以12v的倍数叠加成串，如12v、24v、36v、48v等安全低压直流输出电压。参照附图5和6。
步骤三：铺装。将多个串并列排布于玻璃板迎光面的背面，太阳能电池迎光明贴合向玻璃侧。铺设太阳能电池串前，先铺设热熔胶膜于玻璃板背面。参照附图8。
步骤四：防热斑并联电路安装。在电池背面叠加爬电电压每增加4～6v左右的地方作横向电气导通，将所有列全部实现每步爬电电压4～6V左右即实现横向的等电压导通。所用导通材料为喷涂热熔胶的导电铜箔条，以实现+4～6V电压处横向全部并联导通，从而实现“串+并”的电路，该电路可防止阴影遮挡导致的光伏热斑。参照附图7。
步骤五：背材铺装。在电池背面上方再铺设发电建材用的EPE热熔胶，最后铺设BIPV用金属背板。本实施例的金属背板的材质可以选择镀锌板、镀铝锌板、彩色钢板、铝板或铝镁锰板。金属背板具有较好的成型性，可以满足曲面建筑的需求，且易加工，与建筑物的屋顶、墙面等的结合性好，防火和耐候性好，使用范围广。参照附图9。
步骤六：翻转。将铺设好的发电建材输入发电建材翻转设备里，发电建材经翻转后进入层压机，进行高真空、高温热熔固化，最后形成一体化高耐候、耐腐蚀、可折型冲孔等机械加工的发电板材。本实施例的发电建材成型工艺在发电建材层压前对其进行翻转，发电建材经翻转后金属背板朝下，层压过程中胶液会流向金属背板，能够避免层压过程组件中胶膜受热后形成的胶液污染组件和设备的问题，避免后期清理会占用大量人工时间，费时费力，从而影响生产效率。经翻转后，玻璃板朝上，在发电建材面板的上表面涂布随景变色油墨。随景变色油墨的成分及其重量份如下：光敏聚合物8～25份、光活性单体10～15份、光敏剂2～5份、耐候性树脂32～45份、固化剂3～8份、珠光颜料4～10份、附着力促进剂1～3份、紫外光吸收剂1～3份、消泡剂0～1份。
步骤七：低温预热，加热涂布随景变色油墨后的发电建材面板，加热温度是60-120℃，加热时间为5～20min。封装胶膜就有热固性，再次高温加热并不会改边封装材料状态和性质。使涂层中表面张力较小的耐候性树脂以及溶于耐候性树脂中的固化剂迁移或漂浮在涂层表面，同时让涂层中少量的溶剂挥发干净，表面张力较大、附着牢度优异的光敏聚合物、光活性单体、光敏剂及珠光颜料“下沉”到玻璃表面。
步骤八：UV光固化，紫外光照射经低温预热后的发电建材面板，进行光固化。紫外光照射下涂层内物质发生辐射聚合或辐射交联等光固化反应，涂层进行固化干燥，形成粘附层，巧妙地解决了耐候性树脂对玻璃附着力差的问题。
步骤九：层压工艺，将UV光固化后的发电建材面板在层压机中进行层压和热固化，层压机温度为130-150℃，抽真空时间为5-10min，层压时间为10-20min。加热UV光固化后的太阳能玻璃面板，进行后固化，使涂层中耐候性树脂的活性基团与固化剂发生交联反应，形成具有超长耐候性能的氟碳表面保护层，对彩色图像中的珠光颜料起到很好的保护作用。同时能有效改善UV固化涂层对玻璃的附着牢度、耐水性能、耐湿热等性能。
步骤十：辊压成型，成型后得随景变色发电建材。
本实施例提供了该随景变色发电建材的生产方法制备的发电建材，该发电建材由实施例1的发电建材生产方法制备而成。参照附图2和附图3，附图2为层压前的随景变色发电建材结构示意图，附图3为层压后的随景变色发电建材结构示意图。
该发电建材由上至下依次包括透光玻璃层1、发电电路层和背板层，发电电路层与透光玻璃层、背板层均通过胶膜4黏合，制备过程中，可以在层压机中直接一次成型，胶膜自融流展后形成一体化封边，粘接牢固。背板层包括绝缘膜31和基材32，绝缘膜31和基材32通过胶膜4黏合，绝缘膜31设置在发电电路层和基材32之间。本实施例基材32的材质为镀锌板、镀铝锌板、彩色钢板、铝板或铝镁锰板。
本实施例的发电电路层由多个太阳能电池片21通过导电物质22粘接在一起。发电电路层中彼此相邻的太阳能电池片21的边缘重叠，即太阳能电池片的正面与相邻太阳能电池片的背面粘接。因此太阳能电池片之间无间隙，同等面积的发电电路层发电量大，提高了太阳能电池片的利用率，且背板层的利用率高。
本实施例的导电物质22为导电胶带或导电胶。具体地，发电电路层由多个太阳能电池片通过导电胶带或导电胶粘接在一起，不使用铜丝，减少了铜的使用量，降低了成本。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种随景变色发电建材的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：切片，将太阳能电池片切成条状电池；
步骤二：叠串，将多个条状太阳能电池片叠加成串；
步骤三：铺装，将成串太阳能电池按设计电路铺装在玻璃板背面；
步骤四：防热斑并联电路安装，在爬电电压每增加4-6V位置横向安装并联电路；
步骤五：背材铺装，在叠串电池背面铺装热熔胶和背板；
步骤六：翻转，经翻转后，玻璃板朝上，在发电建材面板的上表面涂布随景变色油墨；
步骤七：低温预热，加热涂布随景变色油墨后的发电建材面板，加热温度是60-120℃，加热时间为5～20min；
步骤八：层压工艺，将UV光固化后的发电建材面板在层压机中进行层压和热固化，层压机温度为130-150℃，抽真空时间为5-10min，层压时间为10-20min；
步骤九：UV光固化，紫外光照射经低温预热后的发电建材面板，进行光固化；
步骤十：辊压成型，成型后得随景变色发电建材。
2.根据权利要求1所述的随景变色发电建材的生产方法，其特征在于，所述随景变色油墨的成分及其重量份如下：光敏聚合物8～25份、光活性单体10～15份、光敏剂2～5份、耐候性树脂32～45份、固化剂3～8份、珠光颜料4～10份、附着力促进剂1～3份、紫外光吸收剂1～3份、消泡剂0～1份。
3.根据权利要求1所述的随景变色发电建材的生产方法，其特征在于，所述太阳能电池为单晶硅电池、多晶硅电池、背面射极钝化电池、硅基异质接面电池、全背电极接触电池、铜铟镓硒电池、薄膜微晶硅电池、钙钛矿电池。
4.根据权利要求1所述的随景变色发电建材的生产方法，其特征在于，所述步骤三中，在铺设太阳能电池串前，先铺设热熔胶于玻璃板背面。
5.根据权利要求1所述的随景变色发电建材的生产方法，其特征在于，所述步骤四具体为，在电池背面叠加爬电电压，每增加4-6v的地方作横向电气导通，将所有列全部实现每步爬电电压4-6V即实现横向的等电压导通。
6.根据权利要求5所述的随景变色发电建材的生产方法，其特征在于，所述导通材料为喷涂热熔胶的导电铜箔条，以实现+4-6V电压处横向全部并联导通，从而实现“串+并”的电路。
7.根据权利要求1所述的随景变色发电建材的生产方法，其特征在于，所述热熔胶为EPE热熔胶，所述背板为金属背板。
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