CN1811100A - 太阳能光伏发光屋顶系统 - Google Patents

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邱竹贤
王晓晶
周青华
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Abstract

本发明涉及太阳能光伏发光屋顶系统，主要由太阳能发电发光瓦、太阳能发电真空瓦和/或不封装电池元件的瓦、接线箱、控制系统、逆变器组成，将各太阳能发电发光瓦和/或太阳能发电真空瓦串联或并联后分别与接线箱和控制系统相连，再与逆变器相连，再输出到负载供电或公共电网。本发明的有益效果是，太阳能发电发光屋顶系统可以隔热、发电、发光，屋顶无需额外亮化即可达到金碧辉煌的效果；施工方便快捷，成本低，便于太阳能与建筑的一体化应用。

Description

太阳能光伏发光屋顶系统
                       技术领域
本发明涉及一种太阳能光伏系统产品，特别涉及一种太阳能光伏发光屋顶系统。
                       背景技术
目前，人们为了满足建筑节能环保的需要发明了多种具有一定功能的屋顶系统，如彩钢屋顶系统，复合板屋顶系统等，这些屋顶系统比传统的水泥瓦、陶土瓦屋顶系统具有更多的功能，如隔热性能提高、重量轻等优点，但是均不具有发电发光功能。而太阳能光伏组件直接安装在建筑物屋顶上的系统成本高，且造成屋顶建筑材料的浪费。
                       发明内容
本发明为了克服现有屋顶系统的劣势，而提供一种既可隔音、隔热、防水，又可发电、发光，瓦的发电发光功能长达25年以上，而瓦的寿命远大于25年的多功能型的屋顶系统，即太阳能光伏发光屋顶系统。此系统将太阳能光伏发电技术和半导体照明技术巧妙、完美结合。可为建筑提供电能，又具有良好的保温作用，并具有自发光功能，在单体之间的连接处装有发光光源，在夜晚可根据控制系统的设置发光。本系统结构先进，施工方便快捷，无需边框和连接构件，因而成本低，其总成本比普通光伏屋顶系统降低30％左右。
本发明的技术方案为：
太阳能光伏发光屋顶系统，主要由太阳能发电发光瓦、太阳能发电真空瓦和/或不封装电池片的普通瓦、接线箱、控制系统、逆变器组成，将各太阳能发电发光瓦和/或太阳能发电真空瓦串联或并联后分别与接线箱和控制系统相连，再与逆变器相连，再输出到负载供电或公共电网。若负载为直流则无须经过逆变器。
太阳能发电发光瓦，由基板、印刷电路衬板、发光光源、太阳能电池元件、封装材料、盖板等组装而成，将太阳能电池元件通过各种方式排列在基板上的封装材料上，印刷电路衬板放置在封装材料与基板之间，发光光源安装于印刷电路衬板四周，太阳能电池元件上放置封装材料封装集成核心部件，并引出正、负极接线，盖上盖板后抽真空。发光光源如半导体发光二极管LED、电致发光光源EL、有机发光二极管OLED、冷阴极荧光灯CCFL。
太阳能发电真空瓦，太阳能发电真空瓦，由基板、印刷电路衬板、太阳能电池元件、封装材料、盖板封装而成，将太阳能电池元件排列在基板上的封装材料上，印刷电路衬板放置在封装材料与基板之间，太阳能电池元件上放置封装材料，封装集成核心部件后，并引出正、负极接线，盖上盖板，抽真空。
所述不封装太阳能电池元件的普通瓦就是在制作太阳能发电真空瓦中不放置太阳能电池元件和封装材料，别的步骤及结构与太阳能发电真空瓦一致。
上述所有瓦的盖板均为曲面，且瓦的左右两侧设计成阴阳扣和/或插扣，瓦的上下两侧对应地设有搭接接头或插头。
上述瓦的封装材料选用具有透明、密封、防潮、稳定、耐温、抗紫外线等功能的材料，如聚乙烯醋酸乙烯酯EVA或透明环氧树脂；基板可使用多种材料，如钢化玻璃、水泥板、陶瓷、不锈钢板、铝合金等；太阳能电池元件包括各种晶体、非晶、薄膜等一切可发电的太阳能电池，太阳能电池元件可通过贴、粘、焊、镶，甚至直接生长在基板上等各种方式安置在基板上；盖板采用透明材料，如钢化玻璃、透明树脂、塑料等具有防水、防晒、防风、防火等特性，且性能稳定、寿命长、价格低廉。且盖板是曲面的，曲面可以提高电池元件对光的吸收，从而使电池元件的发电量提高15-30％；瓦的内部处于真空状态，既可隔热发电，又可保证瓦内的部件经久耐用；瓦还可以做成各种造型和颜色，以更好的与建筑的色彩匹配；无需边框材料；发光发电瓦内封装有发光光源，具有发光功能，以满足屋顶亮化的需要；该瓦象普通屋面瓦一样，直接作为屋面材料使用，瓦之间直接相扣或通过螺丝等连接方式，相互间紧密连接在一起，不需要支架，不需要其他的密封装置，施工快捷便利。
铺放在屋顶系统边沿或屋脊的瓦的外形稍作改进，便于施工和美观。边瓦：屋面左右两侧以边瓦及边瓦头做收尾。先行施作第一片边瓦头，其后接着边瓦，一直到最高点也就是屋脊线处。脊瓦：在屋面瓦及边瓦均完成后，施作脊瓦。脊瓦包覆屋面瓦后脊瓦下露的部分。脊瓦两端用脊瓦头盖至能包住边瓦处即可，如图5。
安装方式：将上述瓦左右连接是通过阴阳扣和插扣连接在一起，施工时瓦与瓦之间通过相扣方式结合，完成后屋面连成一体。发电电路通过接线槽，根据需要进行串并联连接后，通过接线箱、控制系统和逆变器等，为负载供电或输入到公共电网。前后连接跟传统的屋面瓦一样，瓦之间相互搭接在一起。其中屋顶系统正面也就是朝南向阳面，光照条件比较好，由太阳能发电发光瓦和太阳能发电真空瓦组成；屋顶系统背面也就是朝北背阳面，光照条件差，因而可以采用不封装电池板的结构，这样成本会大大降低；屋顶系统侧面也就是朝东、朝西面，光照条件一般，可采用同正面的结构或背面的结构。屋脊部位为发电发光瓦，在夜晚形成一个发光条带，呈现出金碧辉煌的效果。
本发明的有益效果是，太阳能发电发光屋顶系统可以隔热、发电、发光，屋顶无需额外亮化即可达到金碧辉煌的效果；施工方便快捷，成本低，便于太阳能与建筑的一体化应用。
                       附图说明
图1为本发明的太阳能发电发光瓦结构示意图。
图2为本发明的太阳能发电真空瓦结构示意图。
图3为本发明的所述瓦的左右连接示意图。
图4为本发明的所述瓦的上下连接示意图。
图5为本发明的所述边脊瓦的放置的示意图。
图6为本发明的结构示意图。
图7为本发明的太阳能电池连接电路图。
                     具体实施方式
结合附图对本发明作进一步的描述。
太阳能光伏发光屋顶系统，主要由太阳能发电发光瓦、太阳能发电真空瓦和不封装电池元件的瓦、接线箱、控制系统、逆变器组成，将各太阳能发电发光瓦和太阳能发电真空瓦串联后分别与接线箱和控制系统相连，再与逆变器相连，再输出到负载供电或公共电网。太阳能光伏发光屋顶系统如图6所示，连接电路如图7所示。
太阳能发电发光瓦结构如图1所示，其制作按以下步骤进行：
1、基板准备：下料、清洗；
2、焊接：太阳能电池元件、正极和负极引线焊接；
3、组合：将钢化玻璃1上铺印刷电路衬板5、发光二级管(LED)6和EVA2，将电池片3在EVA2上排列整齐，然后再并联上旁路二极管，焊接起来，在其上铺上聚乙烯醋酸乙烯酯EVA2封装集成核心部件，再盖上钢化玻璃盖板4；
4、封装：将第3步完成的半成品进行封装抽真空；
5、检测：进行外观、机械性能及电性能检测；
6、包装
太阳能发电真空瓦的结构如图2所示，它的制作过程除第3步不要印刷电路衬板和发光光源外，别的与太阳能发电发光瓦制作步骤相同。
不封装太阳能电池元件的普通瓦除第3步不需封装电池元件和封装材料外，别的与太阳能发电真空瓦制作步骤相同。
瓦的左右两侧设计成阴阳扣和插扣，瓦的上下两侧对应地设有搭接接头或插头，在使用太阳能发电真空瓦时，有利于瓦的左右连接和瓦的上下连接。瓦的左右连接如图3所示；瓦的上下连接如图4所示。
接线箱是将各太阳能发电发光瓦之间的串并联的接线输出，将太阳能各支路发电电力汇集成一路，为带保护装置的逆变器提供直流电力，可放于室内。
控制系统对系统工作状态进行控制，具备多种电路优化和保护功能。如跟踪最佳输出功率点、过载保护、防反充保护、超压关断、采集数据给终端界面：如LED显示屏、电脑等，可实现全自动控制、人机交互等功能。
逆变器将直流变成交流，给负载供电或送到公共电网，逆变器可安装在阁楼或楼梯间。
安装方式：将上述瓦左右连接是通过如插扣连接在一起，施工时瓦与瓦之间通过相扣方式结合，完成后屋面连成一体。发电电路通过接线槽，根据需要进行串并联连接后，通过接线箱、控制系统和逆变器等，为负载供电或输入到公共电网。前后连接跟传统的屋面瓦一样，瓦之间相互搭接在一起。其中屋顶系统正面也就是朝南向阳面，光照条件比较好，由太阳能发电发光瓦和太阳能发电真空瓦组成；屋顶系统背面也就是朝北背阳面，光照条件差，因而可以采用不封装太阳能电池的结构，这样成本会大大降低；屋顶系统侧面也就是朝东、朝西面，光照条件一般，可采用同正面的结构或背面的结构。屋脊部位为发电发光瓦，在夜晚形成一个发光条带，呈现出金碧辉煌的效果。
安装时先装屋面瓦及边瓦，最后安装脊瓦，脊瓦包覆屋面瓦后脊瓦下露的部分。脊瓦两端用脊瓦头盖至能包住边瓦处即可。安装效果如图5
实施例中瓦的连接电路只举了太阳能发电真空瓦串联连接电路如图11所示。当然还可以采用太阳能发电真空瓦并联或串并都用，还有可以将太阳能发电真空瓦和太阳能发电发光瓦并联、串并或串联来使用。

Claims (4)

1、太阳能光伏发光屋顶系统，主要由太阳能发电真空瓦、太阳能发电发光瓦和/或不封装太阳能电池元件的普通瓦、接线箱、控制系统、逆变器组成，其特征在于：将各太阳能发电发光瓦和/或太阳能发电真空瓦串联或并联后分别与接线箱和控制系统相连，再与逆变器相连，再输出到负载供电或公共电网。
2、根据权利要求1所述的光伏发光屋顶系统，其特征在于：太阳能发电真空瓦，由基板、印刷电路衬板、太阳能电池元件、封装材料、盖板封装而成，将太阳能电池元件排列在基板上的封装材料上，印刷电路衬板放置在封装材料与基板之间，太阳能电池元件上放置封装材料，封装集成核心部件后，并引出正、负极接线，盖上盖板，抽真空。
3、根据权利要求1所述的光伏发光屋顶系统，其特征在于：太阳能发电发光瓦由基板、印刷电路衬板、发光光源、太阳能电池、封装材料、盖板组装而成，将太阳能电池元件排列在基板上的封装材料上，印刷电路衬板放置在封装材料与基板之间，发光光源安装印刷电路衬板四周，太阳能电池上放置封装材料封装集成核心部件，并引出正、负极接线，盖上盖板后抽真空。
4、根据权利要求1所述的光伏发光屋顶系统，其特征在于：所述太阳能发电真空瓦、太阳能发电发光瓦或不封装电池元件的瓦的盖板为曲面，且瓦的左右两侧设计成阴阳扣和/或插扣，瓦的上下两侧对应地设有搭接接头或插头。
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