CN117059685A - 一种复合光伏一体化屋顶板及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种复合光伏一体化屋顶板及其制备方法和应用。复合光伏一体化屋顶板，包括多层光伏板和热固性树脂浸润的增强材料纤维布，其中，所述热固性树脂浸润的增强材料纤维布贴附到所述光伏板的背面。本发明的复合光伏一体化屋顶板解决了现有光伏板需要和屋面板通过二次物理连接的方式安装的问题。同时新的复合板材相较于现有材料更为轻便，便于实际施工，使用寿命也更长。本发明的纤维增强复合材料光伏一体化屋顶板具有良好的抗压抗拉强度、耐热拒水，适用于各种工业厂房的屋面板等应用。
Description
技术领域
本发明属于光伏材料技术领域，具体涉及一种复合光伏一体化屋顶板及其制备方法和应用。
背景技术
太阳能光伏板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。
目前光伏一体化建筑领域中基本上采用封装后的光伏板和屋顶板搭接或其它外连接的形式，屋顶结构其实并不是真正意义上的一体化器件，常规光伏板通常是五层结构，如图1所示，这其中光伏背板通常为TPT材料，提供绝缘性和结构强度；现有技术的光伏一体化板存在连接、安装、渗漏、因屋顶板质量降低整体结构使用寿命等问题。
因此，亟需一种复合一体化的光伏板，以节省材料成本、延长使用寿命、一次性安装到位，成为真正的光伏一体化功能性建筑材料。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提出了一种复合光伏一体化屋顶板及其制备方法和应用。利用热固性树脂纤维增强复合材料的绝缘性和结构强度，可以将光伏背板、外框架和屋面瓦板一体化成型，再在其上嵌入其它光伏组件，可以节省材料成本、延长使用寿命、一次性安装到位，成为真正的光伏一体化功能性建筑材料。
第一方面，本发明提出了一种复合光伏一体化屋顶板，包括多层光伏板和固化成型的热固性树脂增强材料纤维布，其中，所述固化后的增强材料纤维布通过热压和胶粘剂复合到所述光伏板的背面和侧面。
作为本发明的具体实施方式，所述多层光伏板从上而下包括光伏玻璃、上层光伏胶膜、电池片、下层光伏胶膜。
作为本发明的具体实施方式，所述光伏板的材料均为市售常见的光伏板材料。
作为本发明的具体实施方式，所述光伏板的长度为20-2000cm，宽度为20-2000cm，厚度为15-50mm。
作为本发明的具体实施方式，所述增强材料纤维布选自玻璃纤维布和玄武岩纤维布中的一种或多种。
作为本发明的具体实施方式，所述纤维布的规格为400g-4000g/m2玻璃纤维编织布。
作为本发明的具体实施方式，所述热固性树脂选自性环氧树脂、改性酚醛树脂和苯并噁嗪树脂中的一种或多种。
作为本发明的具体实施方式，所述苯并噁嗪树脂选自通式(I)所示的双胺型苯并噁嗪树脂中的至少一种；
式(I)中，R1选自C1-C10的亚烷基、
中的一种或多种；R2选自氢、饱和或不饱和的烃基中的一种或多种。
作为本发明的具体实施方式，所述苯并噁嗪树脂的分子量为450-530。
在本发明的一些优选实施方式中，所述苯并噁嗪选自苯酚-苯双胺型苯并噁嗪和/或苯酚-二氨基二苯甲烷型苯并噁嗪。
根据本发明的一些实施方式，所述改性环氧树脂或改性酚醛树脂选自市售常规环氧树脂或改性酚醛树脂的一种或多种。
在本发明的一些优选实施方式中，所述改性环氧树脂选自固化温度较低的改性环氧树脂。
第二方面，本发明提供了第一方面所述的复合光伏一体化屋顶板的制备方法，包括以下步骤：
S1：采用热固性树脂对单层或多层增强材料纤维布进行浸润，制得热固性树脂浸润的增强材料纤维布；
S2：将步骤S1得到的热固性树脂浸润的增强材料纤维布进行模压固化成型；
S3：将固化后的纤维布与不含光伏背板的光伏板组件进行封装，制得复合光伏一体化屋顶板。
作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1中，所述热固性树脂浸润前还包括预热，所述热固性树脂选自性环氧树脂、改性酚醛树脂和苯并噁嗪树脂中的一种或多种，所述苯并噁嗪树脂的预热温度为90-130℃，所述环氧树脂和/或改性酚醛树脂的预热温度为30-70℃。
作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1中，所述浸润的时间为0.5-10min；
作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1中，所述浸润的温度为30-130℃；
作为本发明的具体实施方式，所述步骤S1中，在热固性树脂浸润的增强材料纤维布中浸润的树脂的含量为10wt％-40wt％。
作为本发明的具体实施方式，在步骤S1中，所述纤维布的规格为50g-2000g/m2玻璃纤维编织布或100g-4000g/m2玻璃纤维毛毡布。
在本发明的一些优选实施方式中，在步骤S1中，纤维布的规格为100g玻璃纤维编织布或400g玻璃纤维毛毡布。
作为本发明的具体实施方式，在步骤S2中，所述模压固化成型成盒子状，如说明书中附图所示；
作为本发明的具体实施方式，在步骤S2中，所述模压的温度为180℃-300℃；
作为本发明的具体实施方式，在步骤S2中，所述模压的压力为1-20MPa；
作为本发明的具体实施方式，在步骤S2中，所述模压的固化成型时间为1-10min。
作为本发明的具体实施方式，在步骤S3中使用粘结剂和热压成型将固化后的增强材料纤维布与光伏板的底面和侧面复合以完成封装。
作为本发明的具体实施方式，所述步骤S3中，所述粘结剂选自复配树脂胶，所述热压成型的温度为30-230℃，所述热压成型的压力为1-10MPa，所述热压成型的时间为1-10min。
作为本发明的具体实施方式，制得所述复合屋顶板的面密度为2-5kg/m2。
本发明中的上述原料均可自制，也可商购获得，本发明对此不作特别限定。
第三方面，本发明提供了第一方面所述的复合光伏一体化屋顶板或第二方面所述的制备方法制得的复合光伏一体化屋顶板在建筑领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、将不含光伏背板的其它光伏组件与固化后的树脂基纤维增强复合材料通过热压和辅助粘接的办法复合，所得板材可直接作为屋顶板材使用，解决了现有光伏板需要和屋面板通过二次物理连接的方式安装的问题。同时新的复合板材相较于现有材料更为轻便，便于实际施工，使用寿命也更长。本发明的纤维增强复合材料光伏一体化屋顶板具有良好的抗压抗拉强度、耐热拒水，适用于各种工业厂房的屋面板等应用。
2、本发明运用了申请人所持有的另一项国家发明专利2018110824152《一种建筑用苯并噁嗪树脂基金属箔复合板及其制备方法》中的方法，但采用热固性树脂纤维增强复合材料与光伏板复合制备建筑光伏一体化屋顶板尚属首创，对于拓展材料应用领域、提高建筑材料综合性能具有重大意义。
附图说明
图1为现有技术中常规光伏板的结构示意图；
其中，1-光伏背板，2-光伏胶膜，3-光伏玻璃，4-电池片；
图2为本发明实施例1制备的复合光伏一体化屋顶板结构示意图；
其中，2-光伏胶膜，3-光伏玻璃，4-电池片，5-固化后的苯并噁嗪纤维增强板材。
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，但并不构成对本发明的任何限制。
本发明各实施例中所用的太阳能光伏板由以半导体硅制成的薄身固体光伏电池组成，均不含光伏背板。
本发明各实施例中所用的毛毡为常规的玻璃纤维短纤毛毡布，行业内简称毛毡，尺寸为1035mm×1035mm×3mm；
本发明各实施例中所用的粘结剂为环氧树脂苯并噁嗪树脂粘结剂。
实施例1
本实施例提供了一种复合光伏一体化屋顶板及制备方法，具体细节如下：
S1：准备35mm厚的1000mm×1000mm太阳能光伏板；
S2：将600g苯并噁嗪预热至30℃，对毛毡浸润4min，得到苯并噁嗪毛毡预浸料；
S3：将苯并噁嗪毛毡预浸料进行模压固化成盒子状，模压温度220℃，模压时间4min；
S4：通过粘结剂和热压工艺将光伏板与固化后的苯并噁嗪毛毡布进行复合，接触面为光伏板的底面和4个侧面，如图2所示；热压成型的温度为180℃，热压成型的压力为1.5MPa，所述热压成型的时间为4min。
S5：最后对制得板材上的多余预浸料部分进行裁边、打磨、清理。
实施例1得到的产品厚度为41mm，面密度为4.5kg/m2。
实施例2
本实施例提供了一种复合光伏一体化屋顶板及制备方法，具体细节如下：
S1：准备35mm厚的1000mm×1000mm太阳能光伏板；
S2：将600g苯并噁嗪预热至30℃，对单层800g玄武岩纤维布浸润2min，得到苯并噁嗪玄武岩纤维布预浸料；
S3：将苯并噁嗪玄武岩纤维布预浸料进行模压固化成盒子状，模压温度260℃，模压时间6min；
S4：通过粘结剂和热压工艺将光伏板与固化后的苯并噁嗪玄武岩纤维布进行复合，接触面为光伏板的底面和4个侧面，如图2所示；热压成型的温度为200℃，热压成型的压力为2.5MPa，所述热压成型的时间为5min；
S5：最后对制得板材上的多余预浸料部分进行裁边、打磨、清理。
实施例2得到的产品厚度为42mm，面密度为5.3kg/m2。
实施例3
本实施例提供了一种复合光伏一体化屋顶板及制备方法，具体细节如下：
S1：准备35mm厚的1000mm×1000mm太阳能光伏板；
S2：将600g苯并噁嗪预热至30℃，对双层300g平纹玻璃纤维布浸润5min，得到苯并噁嗪玻璃纤维编织布预浸料；
S3：将苯并噁嗪玻璃纤维编织布预浸料进行模压固化成盒子状，模压温度250℃，模压时间5min；
S4：通过粘结剂和热压工艺将光伏板与固化后的苯并噁嗪玻璃纤维编织布进行复合，接触面为光伏板的底面和4个侧面；热压成型的温度为180℃，热压成型的压力为1.5MPa，所述热压成型的时间为4min；
S5：最后对制得板材上的多余预浸料部分进行裁边、打磨、清理。
实施例3得到的产品厚度为42mm，面密度为4.8kg/m2。
对比例1
S1：准备45mm厚的1000mm×1000mm太阳能光伏板(含光伏背板)。
S2：通过粘结剂和热压工艺与600g苯并噁嗪毛毡预浸料进行复合。接触面为光伏板的底面和4个侧面。
实验发现含光伏背板的底板与预浸料不能有效粘合，预浸料板可被揭掉。
综上，本发明的实施例产品制备简单，所得产品可直接用于屋顶板安装。考虑到对比例即为当前常规产品且使用时尚需和普通钢材制备的彩钢屋顶板连接安装，本发明产品相比目前常规产品明显轻便耐用，具有显著的性能提升。
在本发明中的提到的任何数值，如果在任何最低值和任何最高值之间只是有两个单位的间隔，则包括从最低值到最高值的每次增加一个单位的所有值。例如，如果声明一种组分的量，或诸如温度、压力、时间等工艺变量的值为50-90，在本说明书中它的意思是具体列举了51-89、52-88……以及69-71以及70-71等数值。对于非整数的值，可以适当考虑以0.1、0.01、0.001或0.0001为一单位。这仅是一些特殊指明的例子。在本申请中，以相似方式，所列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合都被认为已经公开。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (10)
1.一种复合光伏一体化屋顶板，其特征在于，包括多层光伏板和热固性树脂浸润的增强材料纤维布，其中，所述热固性树脂浸润的增强材料纤维布固化后贴附到所述光伏板的背面。
2.根据权利要求1所述的屋顶板，其特征在于，所述多层光伏板从上而下包括光伏玻璃、上层光伏胶膜、电池片、下层光伏胶膜。
3.根据权利要求1或2所述的屋顶板，其特征在于，所述增强材料纤维布选自玻璃纤维布或玄武岩纤维布中的一种或多种；优选所述纤维布的规格为400g-4000g/m2玻璃纤维编织布。
4.根据权利要求1-3任一项所述的屋顶板，其特征在于，所述热固性树脂选自性环氧树脂、改性酚醛树脂和苯并噁嗪树脂中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的屋顶板，其特征在于，所述苯并噁嗪树脂选自通式(I)所示的双胺型苯并噁嗪树脂中的至少一种；
式(I)中，R1选自C1-C10的亚烷基、
中的一种或多种；R2选自氢、饱和或不饱和的烃基中的一种或多种，优选地所述苯并噁嗪树脂的分子量为450-530。
6.一种权利要求1-5任一项所述的复合光伏一体化屋顶板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：采用热固性树脂对单层或多层增强材料纤维布进行浸润，制得热固性树脂浸润的增强材料纤维布；
S2：将步骤S1得到的热固性树脂浸润的增强材料纤维布进行模压固化成型；
S3：将固化后的纤维布与不含光伏背板的光伏板组件进行封装，制得复合光伏一体化屋顶板。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述热固性树脂浸润前还包括预热，所述热固性树脂选自性环氧树脂、改性酚醛树脂和苯并噁嗪树脂中的一种或多种，所述苯并噁嗪树脂的预热温度为90-130℃，所述环氧树脂和/或改性酚醛树脂的预热温度为30-70℃；
所述浸润的时间为0.5-10min；
和/或所述浸润的温度为30-130℃；
和/或在热固性树脂浸润的增强材料纤维布中浸润的树脂的含量为10wt％-40wt％。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述模压固化成型成盒子状，如说明书中附图所示；
和/或所述模压的温度为180℃-300℃；
和/或所述模压的压力为1-20MPa；
和/或所述模压的固化成型时间为1-10min。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中使用粘结剂和热压成型将固化成型后的增强材料纤维布与光伏板的底面和侧面复合以完成封装；
优选地，所述粘结剂选自复配树脂胶，所述热压成型的温度为30-230℃，所述热压成型的压力为1-10MPa，所述热压成型的时间为1-10min。
10.权利要求1-5任一项所述的复合光伏一体化屋顶板或权利要求6-9任一项所述的制备方法制得的复合光伏一体化屋顶板在建筑领域中的应用。
Priority Applications (1)
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