CN1702251A - 一种用于幕墙玻璃的组合式光电模板 - Google Patents

Abstract

本发明创造公开了一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板(PV)，属于光伏与建筑一体化(BIPV)技术领域。目的把光电单元做成标准件，像搭积木一样完成光电模板主体内电极并联。电极插接件是金属冲压或铸件，一个两头带公母头1，2，腰部b，两侧边内凹4，有插入口3将电池片夹紧，有注塑外壳5固形。效果在于光电组件标准化、模板积木化。设计灵活，可任意组合。便于实现机械化大规模生产，便于和各种结构、性质的玻璃结合构建光电幕墙。尤其非晶硅太阳能电池，不用硅片做原材料，用玻璃等廉价衬底其上低温沉积纳米量级的半导体有源层，因此可望大幅度降低材料成本，市场潜力很大。

Description

一种用于幕墙玻璃的组合式光电模板

技术领域

本发明创造公开了一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板(PV)，尤其适合薄膜电池非晶硅太阳能光电模板，属于光伏与建筑一体化(BIPV)

技术领域。

背景技术

目前，太阳能电池通过导线相互连通，被接在大表面的模板上，与不同结构的中空玻璃、夹胶玻璃结合。将光电模板即PV板每个电池组件的内电极正、负电极并联/串联起来，一般是通过焊接引出内导线，并联的组件越多，组装效率低，越影响PV板的快速成型。无论组成什么形式的供电系统，独立的还是并网的，整个光伏系统的核心部件，都将是由太阳能电池构成的光电模板。薄膜电池，不用硅片做原材料，而是在玻璃等廉价衬底上沉积纳米量级的半导体有源层，因此可望大幅度降低材料成本。薄膜电池在制造上还有很大优点，它采用低温工艺，成百倍增加电池制造面积。目前非晶硅太阳能电池，单体功率可以做到60Wp以上，面积可以做到大尺寸，刚性好，更适合用于大尺寸和超大尺寸光电幕墙玻璃模板的制作。用晶体硅或非晶硅太阳能电池制作的光电模板，都可作为幕墙的建筑材料使用。这些模板极为坚固，电绝缘性好，符合二级安全标准。电池材料行业标准规定，有抵御外部环境风雨侵蚀的能力，在摄氏零下50度至零上90度的环境中，光电模板至少可使用十年以上。

中国发明申请号为200410028002.8，太阳能光伏中空玻璃，公开了利用金属框架作电池组件的支撑构件。对于这种整体式光电模板，首先采用非晶硅电池，利用电池条尺寸大，刚性好，电极连接少，易构成间隔有序透光的模板，极符合建筑美学感。但是，随着光电幕墙玻璃采用光电模板不断地增加，对于模板框架整体放置电池片，过多改变幕墙玻璃内框结构，拆卸、焊接内部电极很多，很复杂，影响安装速度。同时，整体搬运所占空间大，电池条易损坏一条电池，要拆卸整个框架，维护不方便。

发明目的

针对以上现有技术所提出的问题，本发明的目的是，将用于光电幕墙玻璃的光电模板，通过电极插接，把光电组件的电极连接起来，像搭积木一样，完成光电模板内电极连接。

另一个目的是，把光电幕墙玻璃的光电板快速插头做成标准件，一个独立部件，可以和各种引出电极连接。

又一个目的是，用薄膜电池，尤其是大尺寸的非晶硅太阳能电池，制成电池条与电极插接件构成光电单元组件，通过光电单元组件内电极并联，构成光电模板主体，与中空玻璃、夹胶玻璃安装，用于建筑建立光伏发电系统。

发明内容

本发明的任务是，将用于光电幕墙玻璃的光电模板包括模板主体和玻璃，主体是若干个光电单元的组合。光电单元包括电池条和两个电极接插件/两个公母插头。光电模板的主体由多个光电单元组成阵列，通过电极接插件组合成正、负内电极框。

光电组件，通过插接件将电池组件的正、负电极连接起来。电极插接件是一个两头带公母，中间有插入电池片的缝口，插件是由金属片材冲压成型、对折而成的金属件，也可以铸造成型。所谓电极公母插接头，是一头呈凸形，另一头呈双凹形，中间腰部有插入电池片的夹口，腰部两侧面呈外凹内凸形，能把插入的电池片夹紧，并有良好的导电接触。

电极插接件可以用铜片冲压件或铸件，其平面展开由头部开始对称折叠腰部内凹，电池电极插入对折缝口内夹紧，并与电极有良好的电接触。电池是指薄膜电池，含非晶硅太阳能电池片，可以是单晶硅、多晶硅电池组件。

光电单元组，其电池组件面上可以贴PVC膜，其模板主体可以由EVA或PVA与玻璃/PET/TPT胶链密封。

总之，本发明所产生积极效果在于光电组件、模板积木化。电池和电极快捷插件构成光电组件，可以做到组件标准，光电模板的主体，设计灵活，可任意组合。设计，不受限制，可以把预先生产好的标准部件，快速成形。送到现场便于安装，便于实现机械化大规模生产，便于和各种结构、性质的玻璃结合构建光电幕墙。

采用薄膜电池制作光电模板，由于不用硅片做原材料，而是在玻璃等廉价衬底上低温沉积纳米量级的半导体有源层，因此可望大幅度降低材料成本，市场潜力很大。

实施内容

图1、是本发明的金属电极插接件示意图。

图2、是图1的注塑标准件示意图。

图2-1、是图2的主视图。

图2-2、是图2的A-A面剖视图。

图2-3、是图2的组合连接效果示意图。

图3、是本发明斜插口电极插接件示意图。

图4、是图3的注塑标准件示意图。

图4-1、是图4的组合连接效果示意图。

图5、是图1平面展开示意图。

图6、是图3的平面展开示意图。

图7、是本发明实施例1中空光电幕墙玻璃。

图8、是本发明实施例2光电独立供电系统。

见图1、图5的电极接插件，具有公母头，头部公头1呈外凸形，颈部a平板形，底部母插头呈两外凹内凸形，公头1插入母头2为公差配，颈部a、腰部b有正插入口3，腰部b的两侧边面上一垂直呈外凹内凸形的带4，其目的是当电池片(图中未画出)正插入时，由腰部b两侧形成的电池电极插入口3，把插入的电池电极恰好有弹性的夹紧和良好电性能接触。电极接插件一般采用具有一定厚度的铜片，其腰部b长度也就是插入口的长度和被插入的电池电极宽度基本一样。见平面展开图5看出，插件可以是金属板型材，由头部开始向上对折而成，也可以是一铸造件。插入口3是插件腰部b两金属边之间夹缝，腰部b夹缝内凸有弹性，可以将插入的电池电极夹紧接触好。图2电极接插件注塑外壳5能更好固形，使光电单元间电极接触好、可靠，外壳5一般为六边形柱体，露出公插头1和颈部a，插入口3和母插头2隐含。图2-1至3-3，除标号5之外，其它标号意义同上。外壳5，具有绝缘、固形、承托作用，标准、整齐划一，其装饰，符合美学、建筑标准要求。

见图3、图6，给出本发明另一种带斜口3′的电极接插件，实际与以上所说的正插插件一样，只是斜口3′从颈部a′开始不是垂直下来，而在另一个面上。把电池电极插入口斜口3′，电池(未画出)。电极插接件的公插头1′呈外凸内凹形，颈部a′，底部为母插头2′，其两侧边外凹，呈对应的外凹内凸形，目的是插头1′插入2′内弹性夹紧，良好接触。斜口3′的两侧边表面有凹形带4′，斜口3′在颈部a′与腰部b′之间形成一定夹角，把电池电极插入斜口3′，两侧边的带4′具弹性可夹紧电池片电极。

见图4、图4-1，金属接插头的注塑外壳5′，成标准件与以上所述意义相同。具有绝缘、固形、承托作用，壳5一般为六边形柱体，露出公插头1和颈部a，插入口和母插头隐含这里不再赘述。

见图7、是本发明光电模板与中空玻璃结合，将薄膜电池加工成条7，电池条7两头均安装一个电极接插件，成为一个标准光电组件。电极接插件是金属板，经冲压成型材，再深加工注塑成标准件，组件带公母插头1、2，颈部a，插口3可插入电池，腰部b两翼表面呈凹形带4，可以把插入的电池片夹紧。插件有注塑外壳5。各单元平行排列、间隔有序留有透光间隙。在中空玻璃6中间垂直金属铝边框9内，靠近边框9安装模板，模板上框有外电极引出，正、负外电极8，分子筛10，密封胶11。

本发明的光电幕墙玻璃的尺寸大小和发电功率可以灵活调整。根据负载及行业标准，可采用薄膜电池类型的电池，目前材料来源最丰富，价格低廉的非晶硅太阳能电池。将电池板按设计要求切割成不同宽度和长度的电池条，12V、24V或48V各种类型的组件，配上电极接插件成光电组件。一个电池组件，就是一个光电组件，一个基本光电单元，光电模板主体就是一个个光电单元的组合件。依照幕墙玻璃内框尺寸，选用标准件，光电单元直接在中空玻璃内框搭建安装，不用改动中空玻璃内边框结构，不需要在金属铝边框内开槽装电池片，电极接插件本身起导电作用，两边形成正、负内电极连接。本发明的光电模板主体的外壳自然成边框与中空玻璃内边框绝缘，平行放置。电极接插件是本发明的关键部件，一是模板主体的正、负内电极，二是模板主体的框架，起绝缘、保护、固紧作用。

这种光电幕墙玻璃用途广泛，既能用作幕墙，又能用作窗户，屋顶、四面墙体，温室棚，游泳池等。

例1、中空光电幕墙玻璃

见图3、图4，长条状电池片正、负电极两头，分别装有带斜口3′的电极插接件，成一光电组件。由多个光电组件通过带公母插头像搭积木一样，插头1′插入2′插头内，被弹性夹紧。形成正、负电极并联连接的内电极和由外壳5′累加形成的左右边框构成光电模板主体，将其安装到中空玻璃内边框中。各光电单元之间有透光间隙，电池条和中空玻璃垂直面之间形成一定倾斜，看起来像百叶窗一样。

也可以选用正插口的电极插接件见图1和图2。把长条状电池片正、负电极两头，分别装上正插口3，构成光电组件。由该组件形成光电模板，将其安装到中空玻璃内边框中，电池条之间有透光间隔和中空玻璃面平行，效果仍像百叶窗一样。

例2、独立光伏发电系统图

见图8将光电玻璃幕墙的光电模板等形成的光伏阵列并网或成独立供电系统。独立供电系统，一般包括太阳能光电模板、充电控制器、逆变器和蓄电池。当模板的输出电压达到一定时，可给12V、24V、48V的蓄电池充电，通过逆变器把光电模板和蓄电池提供的直流低压逆变成220V或110伏交流电，为负载提供稳定、司靠的用电保障。

例3、low-E玻璃制成的光电模板

模板安装在内外两层low-E玻璃/低铁钢化绒面玻璃内，将框架上下面涂胶，把内电极与内外两层low-E玻璃/低铁钢化绒面玻璃(又称为白玻璃)的框架，绝缘并固定，在框架外侧灌密封胶。外电极导出头露出密封胶，成隐框光电模板。

例4、光电幕墙玻璃

用光电模板的幕墙玻璃，无需再增加建筑平面面积。幕墙玻璃的模板，可以做到光电单元标准化，安装或实施过程中，为加强光电单元形成的内电极的边框强度，解决的措施是，对标准件进行改良，在电极接插件的外壳上、下底面的合适位置设定位口。

例5、光电模板与装饰玻璃结合。

选用的电池可以是弱光型非晶硅太阳能电池，把电池组件的背面或背板玻璃上制作图案，既具有艺术美感，又具生成电功能，可以带动灯光。

总之组合式框架结构的太阳能玻璃幕墙，除具有发电这项主要功能外，还具有透明、隔热、隔音和减小光污染等优点。地球上每平方米土地每年所获得的太阳直射光和斜射光平均为1000千瓦时，现在，人们越来越关注健康，绿色环保意识日益增强，中国的能源法的出台，必将会带来可再生能源科技大发展，推广应用光电幕墙的时代即将来临。

Claims (15)

1、一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，包括电池、玻璃、外部引出电极及其附件，其特征在于还包括由电池组件与电极插接件构成光电单元，通过电极插接，形成内电极连接，各光电单元通过组合，构成光电模板主体。

2、根据权利要求1所述的一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，其特征在于所述的光电单元的内电极，至少是由一个或一个以上的正、负电极并联/串联。

3、根据权利要求1或2所述的一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，其特征在于所述的电极插接件是一个两头带公母插头，腰部有插入电极口的金属冲压件/铸造件。

4、根据权利要求3所述的一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，其特征在于所述电极插接件的两头，公头一边呈外凸内凹，母头一边呈外凹内凸，公母头公差配合。

5、根据权利要求4所述的一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，其特征在于所述电极插接件是一金属件，其平面展开由头部开始对折，其腰部内凹，电池电极插入口，其内凸与电极有良好的电接触。

6、根据权利要求1所述的一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，其特征在于所述的电极接插件，一个在腰部有插入电池电极的斜口，其斜口内凸与电池电极弹性夹紧接触。

7、根据权利要求1所述的一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，其特征在于所述的电极连接件有一个注塑成型的外壳。

8、根据权利要求1所述的一种用于光电幕墙玻璃的组合式光电模板，其特征在于所说的光电单元组的电池组件面上可以贴PVC膜，其模板主体表面贴EVA膜与玻璃胶链密封/PET/TPT。

9、一种组合式光电模板，包括电池、玻璃及各种附件，其特征在于还包括由电池与电极插接件构成的光电组件，其多个光电组件通过接插组合形成内电极连接，正、负电极并联构成光电模板主体。

10、根据权利要求9所述的一种组合式光电模板，其特征在于所说的光电单元，至少有一电池条，其两头分别带电极插接件构成的光电单元。

11、根据权利要求10所述的一种组合式光电模板，其特征在于所述的电极插接件是一个两头带公母头，中间腰部有电池片可以正插/斜插入口。

12、根据权利要求11所述的一种组合式光电模板，其特征在于所述的电池电极插接件公母插头，其公头边外形呈凸形，母头边外形呈双凹形。

13、根据权利要求1或12所述的一种组合式光电模板，其特征在于所述电极接插件，可以是一金属冲压件/铸件，其平面展由头部开始对折形成插入电池电极的缝口，其腰部两侧边呈内凸外凹，电池电极插入缝口与其内凹弹性夹紧有良好的电接触。

14、根据权利要求10所述的一种组合式光电模板，其特征在于所述电极插接件有一个注塑成型的外壳。

15、根据权利要求10所述的一种组合式光电模板，其特征在于所述的光电单元组，在其电池组件面上可以有PVC贴膜，在电极接插件的外壳上、下底面的合适位置设定位口，在模板主体上封EVA膜与玻璃胶链密封/PET/TPT。

Images