CN203452308U

CN203452308U - 一种外墙柔性光伏装饰壁材

Info

Publication number: CN203452308U
Application number: CN201320513279.4U
Authority: CN
Inventors: 李晓军
Original assignee: YANTAI SITANPU FINE CONSTRUCTION Co Ltd
Current assignee: YANTAI SITANPU FINE CONSTRUCTION Co Ltd
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2023-08-22

Abstract

本实用新型公开了一种阻燃型外墙柔性光伏装饰壁材，由柔性衬底和光伏装饰层两部分构成，所述柔性衬底为层状结构，由下至上依次包括：隔离层、背胶层、下阻燃聚合物水泥砂浆层、高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基和上阻燃聚合物水泥砂浆层，五层结构固结为一体。所述光伏装饰层由下至上依次包括柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层。所述柔性衬底和光伏装饰层通过阻燃型聚合物粘结剂相互粘接。本实用新型所述外墙柔性光伏装饰壁材可替代传统光电幕墙体系，不需采用各类金属龙骨，仅仅将柔型光伏壁材通过自粘胶粘结到外墙采光面上即可，既省工又省料，大大缩短了施工周期和降低了建设成本。

Description

一种外墙柔性光伏装饰壁材

技术领域

本实用新型涉及光电建筑领域，具体涉及一种外墙柔性光伏装饰壁材，所述外墙柔性光伏装饰壁材兼具光伏发电、防火防水隔潮、增强抗裂、建筑装饰等多重使用功能，应用于新建和既有建筑节能改造的光电建筑，实现建筑高效节能和自发自用所需电力。

背景技术

构建和谐社会、实现社会发展同自然环境间的和谐统一已成为我国发展现代化的基本国策。在全球资源、能源严重匮乏，环境、气候日益恶化的严峻形势下，目前我国主要依赖传统的化石燃料的能源生产和消费结构，似乎已很难继续维持经济、社会的健康、协调与可持续发展，因此发展清洁、高效的绿色可再生能源及相关的系统集成技术是能源工业发展的当务之急，也是解决资源、能源、环境和气候问题的唯一选择。在欧、美、日等世界发达国家，目前能源政策的核心是发展包括太阳能在内的可持续的、具有竞争力的和安全供给的绿色可再生能源，以逐步降低煤炭、石油、天然气等化石燃料的比例，我国的太阳能等可再生能源、资源十分丰富，虽然经过一些开发，但整体水平依然很低，在发展速度及水平上远低于大多数发达国家。

我国正在大力推广光伏建筑一体化的工作，但该项工作目前还仅仅限于太阳能屋顶发电，占建筑表面积一半以上的建筑外墙却没有得到有效开发，这样远远满足不了市场对光伏发电的迫切需求和建筑光伏发电的规模效益。造成建筑外墙光伏发电开发滞后的原因主要有我国建筑的特点和传统光电建筑的局限性等几个方面。当前我国建筑城乡呈现以下几个特点：一是高层、超高层建筑的比例明显增加；二是大量采用低强度、易燃的有机类外墙外保温隔热材料；三是对保温及装饰材料的防水防火、抗开裂、防脱落和抗老化的要求越发严格；四是光伏电池组件与建筑外墙面的结合还仅限于建筑玻璃幕墙等示范工程，其结构复杂，造价昂贵，难以大面积实施。

部分研究者已试图开发一种适合建筑外墙用的光伏发电产品，中国专利号为CN201354501Y的实用新型专利说明书中公开了一种太阳能光伏发电外墙饰面板及外墙板；中国专利号为CN202263950U的实用新型专利说明书中公开了一种具有建筑外墙或屋顶装饰功能的光伏发电复合板。上述两个专利中，光伏发电复合板中作为光伏电池托架的基板都采用的是金属、水泥、塑料等硬质板材，变形模量与墙面有机保温材料不一致，极易产生因保温材料和外墙光伏板不均匀变形产生的裂隙。

中国专利号为CN200720111588.3的实用新型专利说明书中公开了一种太阳能瓷砖。中国专利号为CN201738511U的实用新型专利说明书中公开了一种可发电太阳能瓷砖，以上两项实用新型均采用金属机械安装的形式，工艺复杂繁琐，且需采用价格昂贵的幕墙龙骨。

开发符合外墙外保温系统体系要求，具有柔性轻质、防火防水、安全可靠、增强防裂、光伏发电、建筑装饰多种功能、并可工厂化、标准化生产、质量可控的柔性光伏饰面材料具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种外墙柔性光伏装饰壁材，其兼具光伏发电、防火防水、增强抗裂、建筑装饰等多重使用功能。

一种外墙柔性光伏装饰壁材，由柔性衬底和光伏装饰层两部分构成，所述柔性衬底为层状结构，由下至上依次包括：隔离层、背胶层、下阻燃聚合物水泥砂浆层、高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基和上阻燃聚合物水泥砂浆层，五层结构固结为一体。

所述柔性衬底包括背胶层和隔离层，施工安装时，只需揭掉柔性光伏装饰壁材底部的隔离膜，即可将壁材直接粘贴在外墙面上。

本实用新型所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其中所述光伏装饰层由里至外依次包括柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层。

本实用新型所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其中所述柔性衬底中的隔离膜为易揭离PE膜、PET膜、PP隔离膜、PA隔离膜、硅油纸膜或牛皮纸中的任意一种；所述隔离膜厚度为0.2mm～0.5mm；

所述背胶层由强力异丁橡胶系自粘胶、胶质硅酸钙蠕变自粘胶、聚丙烯酸酯类自粘胶中的任意一种构成，所述背胶层厚度为0.5mm～3mm；

所述高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基采用耐碱玻璃纤维增强的安纺阻燃纤维无纺布、4080纤维无纺布、条纶增强无纺布中的任意一种；所述高韧玻璃纤维增强无纺布厚度为0.5mm～1mm，重量为120～180g/m²。

本实用新型所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其中所述柔性薄膜电池组件是在塑料等可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、染料敏化电池或有机薄膜电池；

所述膜层为含氟TPT聚酯膜或乙烯—四氟乙烯共聚物膜，厚度为250um，主要起防水、隔离的作用；

所述涂料层由具有自洁防污染功能的，粒径为纳米级的有机硅丙烯酸涂料或氟碳涂料涂覆构成，厚度为30～70um，主要起到自洁、防污染作用，该涂料可有效避免粉尘、雾霾等污染物降低太阳能电池的光电转换效率。

本实用新型所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其中所述柔性薄膜电池组件上设置有正负极导线，所述导线外面用防水胶作为保护层，并在所述保护层外缠绕具有防水防火功能的胶条。

本实用新型所述外墙柔性光伏装饰壁材与现有技术不同之处在于：

本实用新型将传统装饰壁材与非晶硅等柔性薄膜太阳能光伏电池组件融合在一起，制成一种即可对外墙进行防火、防水及装饰，又可进行光伏发电的功能性建筑壁材部品；由于外墙柔性光伏装饰壁材的重量仅为普通外墙瓷砖和石材的1/5-1/8，而且柔韧性符合外墙外保温系统对逐层释放应力的抗裂设计理念。产品通过类似自粘性屋面瓦的粘接的方式与建筑墙体结合，从而实现了在外墙外保温体系上大面积、成片安装太阳能光伏电池组件；通过把建筑防火、防水和装饰建材与光伏技术集成融合，大幅度降低了光电建筑建设成本。

目前国内有条件的建筑都要求用各类轻质有机泡沫材料进行外墙隔热保温，在该类建筑上进行外墙装饰和光伏发电，需特别考虑外部材料的重量、柔韧性、抗开裂性、防水性和阻燃性等物理力学特性。本实用新型充分发挥了聚合物改性水泥基柔性壁材和非晶硅等柔性薄膜太阳能光伏电池组件共有的体薄质轻、柔韧可绕、防火防水、经久耐用的优点；所开发的外墙柔性光伏装饰壁材直接可替代传统光电幕墙体系，不需采用各类金属龙骨，仅仅用柔型光伏壁材背面的自粘胶粘结到外墙面上即可，既省工又省料，大大缩短了施工周期和降低了建设成本，为光伏建筑一体化的广泛实施提供了一条多快好省的技术路线。

下面结合附图对本实用新型所述外墙柔性光伏装饰壁材作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型一种实施方式下的外墙柔性光伏装饰壁材的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种外墙柔性光伏装饰壁材，由柔性衬底1和光伏装饰层6两部分构成，所述柔性衬底1为层状结构，由下至上依次包括：隔离层7、背胶层8、下阻燃聚合物水泥砂浆层9、高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基10和上阻燃聚合物水泥砂浆层11，五层结构固结为一体。所述光伏装饰层6由里至外依次包括柔性薄膜电池组件3、膜层4和涂料层5；所述上阻燃聚合物水泥沙浆层11和下阻燃聚合物水泥砂浆层9厚度为1.5mm，且均由如下重量份的原料组成：普硅42.5水泥12份，石英砂40份，玻璃化温度至少在-5℃以下的硅丙乳液18份，水17份，复合阻燃剂4份。所述复合阻燃剂由质量比为氢氧化镁：氢氧化铝：52号氯化石蜡：三氧化二锑=2:4:2:3的原料混合而成。

所述柔性衬底中的隔离膜7为易揭离PE膜，厚度为0.2mm；所述背胶层8由强力异丁橡胶系自粘胶构成，所述背胶层8厚度为0.5mm；所述高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基10采用耐碱玻璃纤维增强的安纺阻燃纤维无纺布，厚度为0.5mm，重量为120g/m²。

所述柔性薄膜电池组件3是在塑料等可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池；所述膜层4为含氟TPT聚酯膜，厚度为250um；所述涂料层5由具有自洁防污染功能的，粒径为纳米级的有机硅丙烯酸涂料涂覆构成，厚度为30um。所述柔性衬底1和光伏装饰层6之间采用粘结剂2粘结固定，所述粘结剂2为阻燃型聚合物快硬粘结剂，其由如下质量百分比的成分组成：有机硅丙烯酸脂类乳液85%，有机磷类氮类阻燃剂2.5%，交联剂10%，溶剂2.5%，其中所述交联剂为有机硅类交联剂，所述溶剂为醇类溶剂，所述粘结层2厚度为1mm。

所述柔性薄膜电池组件3上设置有正负极导线，所述导线外表面用防水胶作为保护层，并在所述保护层外缠绕具有防水防火功能的胶条。

实施例2

所述上阻燃聚合物水泥砂浆层11和下阻燃聚合物水泥砂浆层9厚度为4mm，且均由如下重量份的原料组成：普硅42.5水泥17份，石英砂45份，玻璃化温度至少在-5℃以下的硅丙乳液23份，水25份，复合阻燃剂8份。所述复合阻燃剂由氢氧化铝、氢氧化镁、十溴二苯乙烷和三氧化二锑混合而成，质量比为氢氧化铝：氢氧化镁：十溴二苯乙烷：三氧化二锑=4:2:3:3。所述柔性衬底中的隔离膜7为PP隔离膜，厚度为0.5mm；所述背胶层8由胶质硅酸钙蠕变自粘胶构成，所述背胶层8厚度为3mm；所述高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基10采用耐碱玻璃纤维增强的4080纤维无纺布；所述高韧玻璃纤维增强无纺布10厚度为1mm，重量为180g/m²。

所述柔性薄膜电池组件3为铜铟钾硒薄膜太阳能电池；所述膜层4为乙烯—四氟乙烯共聚物膜；所述涂料层5氟碳涂料涂覆构成，厚度为70um。所述柔性衬底1和光伏装饰层6之间采用粘结剂粘结固定，所述粘结剂2为阻燃型聚合物快硬粘结剂，其由如下质量百分比的成分组成：有机硅丙烯酸脂类乳液55%，有机磷类氮类阻燃剂8.5%，交联剂25%，溶剂11.5%，其中所述交联剂为丙烯酸脂类交联剂，所述溶剂为醚类溶剂。所述粘结层2厚度为2mm。其他同实施例1。

实施例3

所述上阻燃聚合物水泥砂浆层11和下阻燃聚合物水泥砂浆层9厚度为2mm，且均由如下重量份的原料组成：普硅42.5水泥15份，石英砂42份，玻璃化温度至少在-5℃以下的硅丙乳液20份，水20份，复合阻燃剂6份。所述复合阻燃剂由质量比为氢氧化镁：氢氧化铝：52#氯化石蜡：三氧化二锑=2:4:2:3的原料构成。

所述柔性衬底中的隔离膜7为PA隔离膜；所述隔离膜7厚度为0.3mm；所述背胶层8由聚丙烯酸酯类自粘胶构成，所述背胶层8厚度为2mm；所述高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基10采用耐碱玻璃纤维增强的条纶增强无纺布，厚度为0.8mm，重量为150g/m²。

所述柔性薄膜电池组件3为有机薄膜电池；所述涂料层5厚度为50um。所述柔性衬底1和光伏装饰层6之间采用粘结剂2粘结固定，所述粘结剂2为阻燃型聚合物快硬粘结剂，其由如下质量百分比的成分组成：有机硅丙烯酸脂类乳液65%，有机磷类氮类阻燃剂5%，交联剂15%，溶剂15%，厚度为1.5mm，其中所述交联剂为有机硅类交联剂，所述溶剂为脂类溶剂。其他同实施例1。

实施例4

所述上阻燃聚合物水泥沙浆层11和下阻燃聚合物水泥砂浆层9厚度为3mm，且均由如下重量份的原料组成：普硅42.5水泥16份，石英砂44份，玻璃化温度至少在-5℃以下的硅丙乳液19份，水18份，复合阻燃剂7份。所述复合阻燃剂由氢氧化铝、氢氧化镁、十溴二苯乙烷和三氧化二锑混合而成，质量比为氢氧化铝：氢氧化镁：十溴二苯乙烷：三氧化二锑=4:2:3:3。所述柔性衬底中的隔离膜7为易揭离硅油纸膜；所述隔离膜7厚度为0.3mm；所述背胶层8由强力丁基橡胶系自粘胶构成，所述背胶层8厚度为1.5mm；所述高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基10采用耐碱玻璃纤维增强的安纺阻燃纤维无纺布，厚度为,0.9mm，重量为160g/m²。

所述柔性薄膜电池组件3为染料敏化电池；所述膜层4为乙烯—四氟乙烯共聚物膜，厚度为250um；所述涂料层5由氟碳涂料涂覆构成，厚度为60um。所述柔性衬底1和光伏装饰层6之间采用粘结剂2粘结固定，所述粘结剂2为阻燃型聚合物快硬粘结剂，其由如下质量百分比的成分组成：有机硅丙烯酸脂类乳液70%，有机磷类氮类阻燃剂8%，交联剂20%，溶剂2%，其中所述交联剂为丙烯酸脂类交联剂，所述溶剂为脂类溶剂，所述粘结层2厚度为1.8mm。其他同实施例1。

实施例5

一种外墙柔性光伏装饰壁材的制备方法，包括如下步骤：

（1）柔性衬底1的制备：在常温状态下，将水泥、石英砂、丙烯酸乳液、复合阻燃剂、水等分别加入混合设备进行均匀混合，得到阻燃型聚合物水泥砂浆胶料。在专有自动化生产线上，将阻燃型聚合物水泥砂浆胶料通过机制刮板均匀涂敷于所述高韧玻纤增强阻燃无纺布10的上下表面，再经生产线中的热循环吹风装置自动烘干，使聚合物砂浆达到初凝后收卷。然后在5～38℃的室内温度下存放，自然干燥养护达28天。待卷材表面阻燃型聚合物水泥砂浆强度完全达到要求后，再在专有自动化生产线上进行背胶（形成背胶层8）、覆隔离膜7、切割成型，分别根据需要制成400mm×600mm、600mm×800mm、1220mm×2440mm和600mm×1200mm的柔性片材制品备用；

（2）光伏装饰层6的制备：将经膜层4封装的柔性薄膜电池组件3正面涂覆具有自洁防污染功能的纳米级有机硅丙烯酸涂料或氟碳涂料（形成涂料层5），并加工成符合所述柔性衬底1规格要求的尺寸；

（3）采用阻燃型聚合物快硬粘结剂将所述柔性薄膜电池组件3底部粘结到所述柔性衬底1的表面；

（4）合并封装：按照柔性薄膜光伏电池组件3、阻燃型聚合物快硬粘结剂和柔性衬底1的顺序依次层叠，经过辊压和在层压机抽真空处理，使各层组件紧密粘合，形成一体结构，即得产品。

实施例6

安装和施工方法：

（1）首先清理建筑基层墙面。如外墙平整度达不到外墙装饰工程基层墙面平整度验收标准，需对墙面挂线，并用水泥砂浆找平；

（2）在墙面上涂刷界面剂，界面剂为含聚丙烯酸酯类树脂的乳液或溶液，或是含聚乙烯醇类树脂，或聚乙烯醇缩酸类树脂的乳液或溶液；

（3）在界面剂上定位，并按实际安装部位弹出粘结控制线。根据现场特点和柔性光伏装饰壁材的规格尺寸，确定纵横弹线的密度，以确保壁材粘贴横平竖直；

（4）在每块壁材的位置钻导线孔，并在其中放置导线管；

（5）将壁材上的隔离层剥离后，铺贴在建筑基层表面上。将壁材按从上至下、从左至右的瓷砖、石材的粘贴方法进行安装。与此同时将壁材上的电极引线通过导线管穿入室内的布线管中；

（6）严格按照粘贴控制线试铺和实际粘铺壁材，不应出现因累计误差导致壁材歪斜的现象。

（7）用塑料棍从壁材中部向两侧滚压，排除空气，使壁材牢固粘贴在建筑外墙面。

（8）将墙内布线管中引入的电极引线通过接线盒相互对应的连接，将每片外墙柔性光伏装饰壁材上的正负极导线与引出接线盒进行电路连接组合（串联或并联电路连接），然后将线路连接至逆变器，将直流电转变为交流电，经安装在建筑屋内的配电箱送上电网（并网使用）或直接提供给建筑负载用电。在外墙柔性光伏装饰壁材边缝处设置有密封胶进行防水密封保温处理，使之达到防水、防冻、防高温的要求。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims

1.一种外墙柔性光伏装饰壁材，其特征在于：由柔性衬底和光伏装饰层两部分构成，所述柔性衬底为层状结构，由下至上依次包括：隔离层、背胶层、下阻燃聚合物水泥砂浆层、高韧玻纤增强阻燃无纺布胎基和上阻燃聚合物水泥砂浆层，五层结构固结为一体。

2.根据权利要求1所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其特征在于：所述光伏装饰层由里至外依次包括柔性薄膜电池组件、膜层和涂料层。

3.根据权利要求1或2所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其特征在于：所述柔性衬底中的隔离膜为易揭离PE膜、PET膜、PP隔离膜、PA隔离膜、硅油纸膜或牛皮纸中的任意一种；所述隔离膜厚度为0.2mm～0.5mm；

4.根据权利要求3所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其特征在于：所述柔性薄膜电池组件是在塑料等可弯曲的柔性衬底上采用沉积透明导电膜制备的薄膜电池，为非晶硅柔性太阳能薄膜电池、铜铟钾硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、染料敏化电池或有机薄膜电池；

所述膜层为含氟TPT聚酯膜或乙烯—四氟乙烯共聚物膜，厚度为250um；

所述涂料层由具有自洁防污染功能的，粒径为纳米级的有机硅丙烯酸涂料或氟碳涂料涂覆构成，厚度为30～70um。

5.根据权利要求4所述的外墙柔性光伏装饰壁材，其特征在于：所述柔性薄膜电池组件上设置有正负极导线，所述导线外面用防水胶作为保护层，并在所述保护层外缠绕具有防水防火功能的胶条。