CN115075443B - 大版面内拼接薄膜bipv建筑幕墙发电玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，属于玻璃领域，包括接线盒和多个BIPV发电玻璃组件，多个BIPV发电玻璃组件并联设置或先并联后串联设置后，采用内拼接方式制备成大版面BIPV发电玻璃，整个大版面BIPV发电玻璃只有一个正极、一个负极接出。本发明可根据需要调配出适当的电压、电流，符合工程建筑对电压电流的要求，而且制作过程简单，适合大批量操作生产，并且一组玻璃只有一个接线盒即一个正极和一个负极，安装方便且安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于玻璃领域，涉及建筑玻璃，尤其涉及大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃。
背景技术
BIPV概念（Building Integrated Photovoltaic），指的是光伏建筑一体化的简称，是一种将太阳能发电设备集成到建筑和建材上的一种专业技术，属于分布式光伏电站的一种类型，BIPV技术有独立发电和并网发电两种形式，其中独立发电指的是利用光伏产生的电能自给自足，而并网发电系统指的是光伏系统和公共电网相连产生的电能，主要是面向社会大众。
薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，使得光伏和建筑相结合的一体化程度更深，通常受限于薄膜发电芯片玻璃的尺寸规格而无法实现大版面BIPV建筑幕墙发电玻璃的生产。
而发电芯片玻璃内拼接方式生产大版面BIPV建筑幕墙玻璃，制作工艺简单，外观整洁，应用较广，但是内部采用简单的串联结构时会导致较高的开路电压（Voc）。
而且当一块内拼接结构BIPV建筑幕墙发电玻璃采用多个线盒引出时，会导致成本上升且外部接线安装较为混乱，影响安装进度。
发明内容
本发明要解决的问题是在于提供大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，解决了背景技术中的问题，一组玻璃只有一个接线盒即一个正极和一个负极，安装方便且安全可靠，不仅有效的降低了开路电压，而且还大大降低了现场安装的难度，有效提高了安装进度，可根据需要调配出适当的电压、电流，符合工程建筑对电压电流的要求，而且制作过程简单，适合大批量操作生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，包括接线盒和多个BIPV发电玻璃组件，所述多个所述BIPV发电玻璃组件并联设置或先并联后串联设置后，采用内拼接方式制备成大版面BIPV发电玻璃，整个大版面BIPV发电玻璃只有一个正极、一个负极接出；
并联设置时，每个所述BIPV发电玻璃组件的并联侧均设有汇流条，两个平行设置的汇流条一端通过导流带连通；另一端也设置一汇流带，一端连接其中一个所述汇流条形成电导通，另一端连接点连接所述接线盒；
先并联后串联设置时，每个所述BIPV发电玻璃组件的并联侧均设有汇流条，两个平行设置的汇流条一端通过导流带连通；另一端也设置一汇流带，一端连接其中一个所述汇流条形成电导通，另一端连接点连接所述接线盒，不同BIPV发电玻璃组件中相邻设置的汇流条通过导流带电连接。
进一步的，所述BIPV发电玻璃组件包括依次设置的室外玻璃、外层封装胶膜、发电膜层、内层封装胶膜和室内玻璃；
汇流带对应的区域，所述发电膜层与内层封装胶膜之间设有导电胶带，用于汇流带的固定及导电；
导流带对应的区域，所述导流带设在所述发电膜层与内层封装胶膜之间，所述导流带与所述发电膜层之间设有绝缘胶带；
针对先并联后串联设置，用于串联的导流带对应区域设置绝缘胶带，用于与发电膜层隔绝。
进一步的，所述薄膜发电芯片玻璃采用碲化镉或铜铟镓硒发电薄膜。
进一步的，所述薄膜发电芯片玻璃的透光率为0～85%。
进一步的，所述薄膜发电芯片玻璃的发电膜层由刻蚀区和电池区组合而成，刻蚀区面积越大透光率越高，所述刻蚀区由激光除膜工艺、刻蚀工艺或机械打磨工艺制成。
进一步的，所述室外玻璃、室内玻璃为普通热处理玻璃、镀膜玻璃或彩釉玻璃。
进一步的，外层封装胶膜和/或内层封装胶膜为EVA膜、PVB膜或离子型中间膜，外层封装胶膜和/或内层封装胶膜为透明色或彩色。
进一步的，所述接线盒为笔式接线盒。
进一步的，在相同的光源和环境下，任意两片所述的BIPV发电玻璃组件之间的电压差异应≤5%。
与现有技术相对，本发明具有以下技术效果。
1、本发明通过多并联方式制造低开压大版面薄膜发电玻璃；采用一个接线盒由玻璃侧面接出，整个大版面BIPV发电玻璃只有一个正极、一个负极接出，不仅有效的降低了开路电压，而且还大大降低了现场安装的难度，有效提高了安装进度，输出电压低，输出电流可控，符合某些工程建筑对电压电流的要求，并且一组玻璃只有一个接线盒即一个正极和一个负极，安装方便且安全可靠；
2、本发明先并联后串联内拼接方式制备大版面BIPV发电玻璃，采用一个接线盒从玻璃侧面接出，整个大版面BIPV发电玻璃只有一个正极、一个负极接出，工艺简单，外观整洁，可以进一步组合成中空、彩釉玻璃等复合应用场景的各种类型玻璃，可根据就需要调配出适当的电压、电流，符合某些工程建筑对电压电流的要求，而且制作过程简单，适合大批量操作生产，并且一组玻璃只有一个接线盒即一个正极和一个负极，安装方便且安全可靠；
3、在本申请中，当要求“高电压、低电流”时，即可采取本发明公开的所述先并联再串联的实施方案，当要求“低电压、高电流”时，即可采用本发明公开的所述多并联的实施方案，避免了串联结构时会导致较高的开路电压，提升效率的同时，保证了安全性。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，多并联实施例的结构示意图；
图2是本发明本发明大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，先并联后串联实施例的结构示意图；
图3是本发明A11处的剖视图；
图4是本发明B21处的剖视图；
图5是本发明C31处的剖视图；
图6是本发明C311处的剖视图；
图7是本发明D41处的剖视图；
图8是本发明E1处的剖视图；
图9是本发明E51处的剖视图；
图10是本发明图2中F1处的局部放大图。
附图标记：
1、室外玻璃；2、外层封装胶膜；3、发电芯片玻璃；4、内层封装胶膜；5、室内玻璃；6、发电膜层；7、导电胶带；8、绝缘胶带；9、导流带；10、接线盒；11、刻蚀区；12、电池区；21、第一汇流条；22、第二汇流条；31、第一导流带；32、第二导流带；41、第三导流带；42、第四导流带；51、第五导流带。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
如图1-图10所示，大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，包括接线盒10和多个BIPV发电玻璃组件，多个BIPV发电玻璃组件并联设置或先并联后串联设置后，采用内拼接方式制备成大版面BIPV发电玻璃，整个大版面BIPV发电玻璃只有一个正极、一个负极接出；
并联设置时，每个BIPV发电玻璃组件的并联侧均设有汇流条，两个平行设置的汇流条一端通过导流带9连通；另一端也设置一汇流带，一端连接其中一个汇流条形成电导通，另一端连接点连接接线盒10；
先并联后串联设置时，每个BIPV发电玻璃组件的并联侧均设有汇流条，两个平行设置的汇流条一端通过导流带9连通；另一端也设置一汇流带，一端连接其中一个汇流条形成电导通，另一端连接点连接接线盒10，不同BIPV发电玻璃组件中相邻设置的汇流条通过导流带9电连接。
汇流条用于实现光能转化后电能的收集，导流用于电能汇集后的转运导流，实现了电能的运输，二者结合实现了光能转化，所产生的电能满足建筑幕墙或建筑中的其他供电需求。
目前，BIPV工程项目上电压电流的调配方式有两种，一是“高电压、低电流”，二是“低电压、高电流”；理论上，前者适合远距离输电，因为电流低，减少了不必要的电量损失，应用比较广泛，后者则仅适合某些近距离的特殊应用，且电流大损耗大，应用相对较少，但不可或缺。现有技术都是将等高的光伏玻璃单元一字排列，假设为x片，每片光伏玻璃单元产生的电压为U，电流为A，那么所得到的总电压为U，总电流为xA，电压低，只有与光伏玻璃单元相同的电压，并且电流超高，容易内耗发热，使用过程存在热炸裂风险，根本无法满足大多数工程的电压电流要求。通常的光伏板为尺寸较小的标准板，称为“光伏玻璃单元”，因此，制造商可以根据工程项目对电压电流的要求进行拼接设计。
针对本申请，当要求“高电压、低电流”时，即可采取本发明公开的所述先并联再串联的实施方案，当要求“低电压、高电流”时，即可采用本发明公开的所述多并联的实施方案。
当选择先并联再串联的方案时，以图2为例，8片单片的光伏玻璃组合拼接，假设每片玻璃产生的电压为U，电流为A，大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃所产生的电压即为2U，电流为4A；当选择多并联的方案时，以图1为例，8片单片的光伏玻璃组合拼接，假设每片玻璃产生的电压为U，电流为A，大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃所产生的电压即为U，电流为8A；两种方案中，前者电压较高，电流较小，后者电压较低，电流较大，但是，总的发电功率是保持一致的。
优选地，假设纵向有M组光伏玻璃单元，横向有N组光伏玻璃单元，每个光伏玻璃单元的电压为U，电流为A，且每个光伏玻璃单元的正负极电压方向为横向，与图1和图2排布方向一致，M≥1，N≥1,M,N均为自然数，那么：
当选择先并联再串联的方案时，所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃所产生的电压即为N倍的U，电流为M倍的A；
当选择多并联的方案时，所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃所产生的电压即为1倍的U，电流为M*N倍的A。
在拼接过程中，除了严格按照本发明的方案步骤操作外，还应该注意的是，应该尽量控制每块光伏玻璃单元的尺寸、类型以及电性能要一致，防止玻璃发热甚至击穿，从而产生不必要的电能损失或光伏芯片损坏，每块光伏芯片玻璃的电压和电流的差异应在10%以内，甚至5%以内。
优选地，BIPV发电玻璃组件包括依次设置的室外玻璃1、外层封装胶膜2、发电膜层6、内层封装胶膜4和室内玻璃5；汇流带对应的区域，发电膜层6与内层封装胶膜4之间设有导电胶带7，用于汇流带的固定及导电；导流带9对应的区域，导流带9设在发电膜层6与内层封装胶膜4之间，导流带9与发电膜层6之间设有绝缘胶带8；
针对先并联后串联设置，用于串联的导流带9对应区域设置绝缘胶带8，用于与发电膜层6隔绝。
优选地，薄膜发电芯片玻璃3采用碲化镉或铜铟镓硒发电薄膜，常用的两个材质，一式电能转化效率高，二是两个材料的性价比高；薄膜发电芯片玻璃3的透光率为0～85%；薄膜发电芯片玻璃3的发电膜层6由刻蚀区11和电池区12组合而成，刻蚀区11面积越大透光率越高，刻蚀区11由激光除膜工艺、刻蚀工艺或机械打磨工艺制成，电池区即是光伏电池膜层的区域，用于产生电压电流，具有主动发电的功能；刻蚀区即是没有光伏电池膜层的区域，目的一是防止局部电流过大产生热斑效应，目的二是为了透光，通过设置刻蚀区可以改善光伏电池的视野，光线可以通过刻蚀区进入室内，通过改变刻蚀区的宽度，从而控制光线进入的多少。但是，带来的问题是刻蚀区越宽，其光伏玻璃单元的发电量越小。因此，通常刻蚀区的宽度应小于等于电池区的宽度，即保证了透光，又保证了一定的发电性能。
优选地，室外玻璃1、室内玻璃5为普通热处理玻璃、镀膜玻璃或彩釉玻璃，此部分不做具体的限定，根据实际情况进行选择和设定，根据透光要求进行选择和设定。
优选地，外层封装胶膜2和/或内层封装胶膜4为EVA膜、PVB膜或离子型中间膜，作用主要是固定，具体的膜结构根据实际情况选择，满足不同规格和应用环境下的固定牢靠即可，外层封装胶膜2和/或内层封装胶膜4为透明色或彩色，根据实际情况进行选择，或者根据用户的实际需求进行设定。
优选地，接线盒10为笔式接线盒10，最为实用，接线盒10也可为传统型接线盒10、封胶密封小巧型接线盒10、玻璃幕墙专用型接线盒10中的一种，优选玻璃幕墙专用型接线盒10，性能更符合。
优选地，在相同的光源和环境下，任意两片的BIPV发电玻璃组件之间的电压差异应≤5%，避免压差过大，保证大面积幕墙的拼接，确保电流稳定，提升安全性。
实施例1：多并联结构中，第一汇流条21两端分别与第一导流带31两端、第二导流带41两端接触导通；第二汇流条22两端分别与第三导流带32、第四导流带42两端接触导通；第一导流带31、第二导流带41、第三导流带32和第四导流带42下方都有绝缘胶带，与发电芯片隔绝；第二导流带41、第四导流带42相交位置，在两导流带之间有绝缘胶带进行隔绝。
实施例2：先并联后串联结构中，与实施例1不同的是，相邻设置的第一汇流条21和第二汇流条22通过第五导流带51电连接。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (7)
1.大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，其特征在于：包括接线盒和多个BIPV发电玻璃组件，多个所述BIPV发电玻璃组件并联设置或先并联后串联设置后，采用内拼接方式制备成大版面BIPV发电玻璃，整个大版面BIPV发电玻璃只有一个正极、一个负极接出；
低电压、高电流时，并联设置，每个所述BIPV发电玻璃组件的并联侧均设有汇流条，两个平行设置的汇流条一端通过导流带连通；另一端也设置一汇流带，一端连接其中一个所述汇流条形成电导通，另一端连接点连接所述接线盒；
高电压、低电流时，先并联后串联设置，每个所述BIPV发电玻璃组件的并联侧均设有汇流条，两个平行设置的汇流条一端通过导流带连通；另一端也设置一汇流带，一端连接其中一个所述汇流条形成电导通，另一端连接点连接所述接线盒，不同BIPV发电玻璃组件中相邻设置的汇流条通过导流带电连接；
并联设置和先并联后串联设置的发电功率一致，纵向有M组光伏玻璃单元，横向有N组光伏玻璃单元，每个光伏玻璃单元的电压为U，电流为A，且每个光伏玻璃单元的正负极电压方向为横向，M≥1，N≥1,M,N均为自然数；
所述BIPV发电玻璃组件包括依次设置的室外玻璃、外层封装胶膜、发电膜层、内层封装胶膜和室内玻璃；
汇流带对应的区域，所述发电膜层与内层封装胶膜之间设有导电胶带，用于汇流带的固定及导电；
导流带对应的区域，所述导流带设在所述发电膜层与内层封装胶膜之间，所述导流带与所述发电膜层之间设有绝缘胶带；
针对先并联后串联设置，用于串联的导流带对应区域设置绝缘胶带，用于与发电膜层隔绝；
每块光伏玻璃单元的尺寸、类型以及电性能一致，在相同的光源和环境下，任意两片所述的BIPV发电玻璃组件之间的电压差异应≤5%。
2.根据权利要求1所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，其特征在于：所述薄膜发电芯片玻璃采用碲化镉或铜铟镓硒发电薄膜。
3.根据权利要求1所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，其特征在于：所述薄膜发电芯片玻璃的透光率为0～85%。
4.根据权利要求2所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，其特征在于：所述薄膜发电芯片玻璃的发电膜层由刻蚀区和电池区组合而成，刻蚀区面积越大透光率越高，所述刻蚀区由激光除膜工艺、刻蚀工艺或机械打磨工艺制成。
5.根据权利要求1所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，其特征在于：所述室外玻璃、室内玻璃为普通热处理玻璃、镀膜玻璃或彩釉玻璃。
6.根据权利要求1所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，其特征在于：外层封装胶膜和/或内层封装胶膜为EVA膜、PVB膜或离子型中间膜，外层封装胶膜和/或内层封装胶膜为透明色或彩色。
7.根据权利要求1-6任一项所述的大版面内拼接薄膜BIPV建筑幕墙发电玻璃，其特征在于：所述接线盒为笔式接线盒。
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