CN208622746U - 一种太阳能光伏发电路面及其太阳能地面砖 - Google Patents
一种太阳能光伏发电路面及其太阳能地面砖 Download PDFInfo
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Abstract
一种太阳能光伏发电路面及其太阳能地面砖。太阳能地面砖包括透光面层、中间层和底层，透光面层、中间层和底层依次叠放，并且透光面层、中间层和底层之间相互粘接形成密封的太阳能地面砖；其中，中间层主表面的尺寸小于底层主表面和透光面层主表面的尺寸，中间层位于透光面层主表面的中间位置，并且位于底层主表面的中间位置；中间层为柔性太阳能电池芯片。以及采用上述太阳能地面砖铺设得到的太阳能光伏发电路面。该太阳能地面砖结构简单，便于大规模生产，降低成本；并且透光率高，大大提高了电池的发电效率；抗压性也得到提高。
Description
技术领域
本实用新型涉及但不限于太阳能电池领域，具体地，涉及但不限于一种太阳能光伏发电路面及其太阳能地面砖。
背景技术
随着太阳能电池技术的快速发展，人们对太阳能电池产品运用的需求越来越多。太阳能在道路工程中的应用，主要是将太阳能电池安装在路面以外，如灯柱、幕墙等结构物上，主要用于给交通信号灯、显示系统等供电，但这些方式收集的太阳能有限，并没有充分利用广阔的路面资源。
2018年年初全球首段光伏高速公路在中国山东济南通车，其设计寿命高于传统沥青混凝土路面，不仅可转化太阳能，将来还会逐步实现汽车移动无线充电、互联网覆盖、大数据集成与分析等智慧功能，成为智慧城市的一部分。准确的说，这种路面的全称是承载式高速光伏路面，最上面一层是类似毛玻璃的半透明材料，摩擦系数高于传统沥青路面，保证轮胎不打滑的同时，还拥有较高的透光率，可以让阳光穿透它，使下面的太阳能电池把光能转换成电能，实时输送上电网，就好像一个巨大的清洁能源充电宝。
目前的光伏路面主要采用由晶硅太阳能电池和双层钢化玻璃或瓷砖组成的太阳能地面砖铺设在路面上形成。但是，由于太阳能地面砖是平铺在路面上，所以电池芯片利用率不够高，可利用的发电量不够高且产品因为抗压性不够强，容易出现易碎爆裂，晶硅太阳能电池抗衰减性较差、弱光性差，安装时较笨重等问题。因此，目前的技术工艺方案制约着太阳能在道路路面的大量运用。
实用新型内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本实用新型的发明人在对现有技术进行悉心研究的基础上总结得出，太阳能地面砖的摩擦系数需高于传统沥青路面，在保证轮胎不打滑的同时，还需拥有较高的透光率，便于阳光穿透，提高发电效率，同时还需抗压性好，能承载一定的压力。此外，太阳能地面砖需结构简单，制备工艺简单，便于大面积的进行推广运用。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种太阳能地面砖，包括透光面层、中间层和底层，透光面层、中间层和底层依次叠放，并且透光面层、中间层和底层之间相互粘接形成密封的太阳能地面砖；其中，中间层主表面的尺寸小于底层主表面和透光面层主表面的尺寸，中间层位于透光面层主表面的中间位置，并且位于底层主表面的中间位置；中间层为柔性太阳能电池芯片。
在本实用新型中，“中间层主表面”定义为分别与透光面层和底层相接触的中间层的两个表面；“透光面层主表面”定义为与中间层相接触的透光面层的表面；“底层主表面”定义为与中间层相接触的底层的表面。
采用柔性太阳能电池芯片作为中间层，不易爆裂破碎，提高了太阳能地面砖的抗压性能。中间层主表面的尺寸小于底层主表面和透光面层主表面的尺寸，便于太阳能地面砖的密封，提高整体的封装性能。
在一些实施方式中，中间层与底层相接触的主表面的四周与底层主表面的四周之间的距离和中间层与透光面层相接触的主表面的四周与透光面层的主表面的四周之间的距离可以相同，例如，可以为1.5cm～2cm。
在一些实施方式中，透光面层可以为透光混凝土层或钢化玻璃。
采用透光混凝土层或钢化玻璃作为透光面层，透光性好，强度高，可以提高太阳能地面砖的抗压强度。其中，透光混凝土可以由光纤、细磨水泥、树脂、钢化玻璃颗粒等组成，透光面层的透光率可达到90％以上，使更多的太阳光能够透过透光面层被太阳能电池芯片接收，提高了太阳能地面砖的发电效率。
在一些实施方式中，透光面层的厚度可以为15mm～20mm。
在一些实施方式中，底层的厚度可以为1.5mm～2mm。
在一些实施方式中，底层可以为玻璃纤维板，例如可以为绝缘的玻璃纤维板。
采用透光混凝土层或钢化玻璃作为透光面层，采用玻璃纤维板作为底层，二者结合使用使得太阳能地面砖的抗压性能大大提高。选择绝缘性的玻璃纤维板作为底层，可以提高太阳能地面砖的安全性。
在一些实施方式中，透光面层的表面可以具有钢化玻璃颗粒，可以使得太阳能地面砖的面层不易打滑，防滑性能好。
在一些实施方式中，柔性太阳能电池芯片可以选自柔性铜铟镓硒(CuInxGa(1-x)Se2，CIGS)薄膜太阳能电池芯片、柔性砷化镓太阳能电池芯片和柔性硅晶太阳能电池芯片中的任意一种。
在一些实施方式中，中间层可以由复数个柔性太阳能电池芯片串联、并联、或串联结合并联形成。
在一些实施方式中，柔性太阳能电池芯片的正面和背面可以设置有胶膜层，胶膜层将柔性太阳能电池芯片封装起来，并将柔性太阳能电池芯片与透光面层、底层粘接在一起。
在一些实施方式中，胶膜层可以选自聚乙烯醇缩丁醛(polyvinyl butyral，PVB)胶膜、乙烯-醋酸乙烯共聚物胶膜和乙烯-辛稀共聚物胶膜中的任意一种或更多种。
在一些实施方式中，胶膜层的厚度可以为0.5mm～0.75mm。
在一些实施方式中，底层中可以设有凹槽，柔性太阳能电池芯片和胶膜层可以设置于凹槽内。
将柔性太阳能电池芯片和胶膜层设置于底层的凹槽中，可以使柔性太阳能电池芯片和胶膜层被方便地敷设并密封在底层和透光面层之间，方便了太阳能地面砖的密封。
在一些实施方式中，底层也可以不设置凹槽，即采用平板型的底层，被胶膜层封装后的柔性太阳能电池芯片设置于底层主表面上。
在一些实施方式中，在底层上，中间层主表面四周与底层主表面四周之间的位置可以涂覆有防水密封胶。防水密封胶可以为丁基胶。
防水密封胶的使用，可以提高太阳能地面砖的密封防水效果。
在一些实施方式中，柔性太阳能电池芯片上可以设置有正极导线和负极导线，底层上可以设置有允许正极导线和负极导线穿过的孔。
在一些实施方式中，底层上的孔之间的间距可以为3cm～4cm，孔的直径可以为0.2cm～0.25cm。
在一些实施方式中，底层上的孔中可以填充有防水密封胶，防水密封胶可以为环氧树脂胶。底层孔中的防水密封胶可以提高太阳能地面砖的密封防水效果。
在一些实施方式中，底层上可以设置有正极金属连接件和负极金属连接件，正极金属连接件可以与正极导线电连接，负极金属连接件可以与负极导线电连接，正极金属连接件和负极金属连接件设置为能够与其他太阳能地面砖电连接。
在一些实施方式中，金属连接件可通过焊接、卡扣、插接等方式与其他太阳能地面砖进行电连接。卡扣、插接等连接方式使得不同太阳能地面砖之间的电连接更便利，能够快速拼接和拆装。
在一些实施方式中，太阳能地面砖还可以包括接线盒，柔性太阳能电池芯片上的正极导线和负极导线穿过底层后与接线盒连接，再与正极金属连接件和负极金属连接件连接。
本实用新型还提供了一种太阳能光伏发电路面，太阳能光伏发电路面采用上述的太阳能地面砖铺设得到。
本实用新型具有的有益效果在于：
1)中间层采用柔性太阳能电池芯片，不易爆裂破碎，提高了太阳能地面砖的抗压性能。
2)当透光面层透光混凝土层或钢化玻璃和底层玻璃纤维板的组合使用时，提高了太阳能地面砖的抗压性能，每平方米抗压力度超过80吨。
3)当采用透光性高的透光混凝土层或钢化玻璃作为透光面层时，使透光面层的透光率超过90％，大大提高了太阳能地面砖的发电效率。
4)当采用表面具有钢化玻璃颗粒的透光面层时，使太阳能地面砖的防滑性得到提高。
5)本实用新型的太阳能地面砖结构简单，成本低，便于大规模生产。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得更加清楚，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本实用新型技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型的技术方案，并不构成对本实用新型技术方案的限制。
图1为本实用新型实施例的太阳能地面砖的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的太阳能地面砖的连接示意图。
图中：1.透光面层；2.中间层；3.底层；4.防水密封胶；5.正极金属连接件；6.负极金属连接件。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
本实用新型实施例提供的太阳能地面砖的结构如图1和图2所示，该太阳能地面砖包括依次叠放的透光面层1，中间层2，底层3，中间层2主表面的尺寸小于底层3主表面和透光面层1主表面的尺寸，中间层2位于透光面层1主表面的中间位置，并且位于底层3主表面的中间位置；中间层2的正面和背面设置有胶膜层，胶膜层将中间层2封装起来，并将中间层2与透光面层1、底层3粘接在一起，从而形成密封的太阳能地面砖。中间层2主表面四周与底层3主表面四周之间的位置设置有防水密封胶4，底层3上设置有正极金属连接件5和负极金属连接件6。透光面层1可以为透光混凝土层或钢化玻璃，中间层2为柔性太阳能电池芯片，例如，可以为铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片，底层3可以为玻璃纤维板，防水密封胶4可以为丁基胶。中间层2的柔性太阳能电池芯片具有正极导线和负极导线。正极导线和负极导线从底层3上的孔穿出，与接线盒连接，然后再与底层3上的正极金属连接件5和负极金属连接件6连接。正极金属连接件5和负极金属连接件6可以电连接其他太阳能地面砖，例如采用插接的方式电连接其他太阳能地面砖。
实施例1
透光面层：透光混凝土层，表面具有钢化玻璃颗粒，尺寸为80cm×80cm，厚度为15mm；
中间层：柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片，将51片上述电池芯片串联得到中间层；
底层：绝缘玻璃纤维板，尺寸为80cm×80cm，厚度为2mm，底层中设置有容纳中间层的凹槽；
中间层主表面的尺寸小于底层主表面和面层主表面的尺寸。
制备流程如下：
1.在中间层柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片的正面和背面各敷设一层厚度为0.5mm的聚乙烯醇缩丁醛胶膜层，对太阳能电池芯片进行封装；
2.在底层绝缘玻璃纤维板一侧用钻头打两个间距3cm直径为0.2cm的孔，并用0.7MPa的压缩空气把残渣吹干净；
3.用沾有纯度为99.5％无水酒精的无尘布擦拭底层绝缘玻璃纤维板光滑一面(底层主表面)，保持洁净；
4.将中间层和胶膜层置于底层的凹槽中，并把中间层太阳能电池芯片上的正极导线和负极导线分别穿过底层上的孔，用高温胶带固定正极导线和负极导线于底层的背面；
5.在底层未被中间层覆盖的主表面上涂上丁基胶，以增强产品的防水密封性；
6.用沾有无水酒精的无尘布擦拭透光面层光滑的一面(透光面层主表面)，保持洁净，并敷设于中间层上；
7.采用高压釜对地面砖各层进行封装处理，高压釜压力为0.5MPa～0.6MPa，釜体温度为180℃，处理时间为4h～5h；
8.待高压釜处理完毕后，再用机械修边器把四周逸出的胶膜切割，进行修边处理；
9.将环氧树脂胶填进底层的正极导线和负极导线穿过的孔内，提高组件的防水密封性；
10.安装接线盒，用沾有纯度为99.5％无水酒精的无尘布擦拭接线盒背面使其保持洁净，在接线盒背面四周均匀涂上道康宁PV-804密封胶并固定在底层背面，使正极导线和负极导线穿过接线盒，等待24h密封胶凝固之后用电烙铁分别把正极导线和负极导线焊接在接线盒的正极和负极上，最后用光伏AB灌封胶灌满整个接线盒盖好盖子，放置12h；
11.将接线盒的正极和负极分别与底层上的正极金属连接件和负极金属连接件相连接，制备得到太阳能地面砖。
实施例2
透光面层：钢化玻璃，表面具有钢化玻璃颗粒，尺寸为80cm×80cm，厚度为15mm；
中间层：柔性砷化镓太阳能电池芯片，将51片上述电池芯片串联得到中间层；
底层：绝缘玻璃纤维板，平板型(未设置凹槽)，尺寸为80cm×80cm，厚度为2mm；
中间层主表面的尺寸小于底层主表面和透光面层主表面的尺寸。
制备流程如下：
1.在中间层柔性砷化镓太阳能电池芯片的正面和背面各敷设一层厚度为0.5mm的聚乙烯醇缩丁醛胶膜层，对太阳能电池芯片进行封装；
2.在底层绝缘玻璃纤维板一侧用钻头打两个间距3cm直径为0.2cm的孔，并用0.7MPa的压缩空气把残渣吹干净；
3.用沾有纯度为99.5％无水酒精的无尘布擦拭底层绝缘玻璃纤维板光滑一面(底层主表面)，保持洁净；
4.将中间层和胶膜层置于底层上，并把中间层太阳能电池芯片上的正极导线和负极导线分别穿过底层上的孔，用高温胶带固定正极导线和负极导线于底层背面；
5.在底层未被中间层覆盖的主表面上涂上丁基胶，以增强产品的防水密封性；
6.用沾有无水酒精的无尘布擦拭透光面层光滑的一面(透光面层主表面)，保持洁净，并敷设于中间层上；
7.采用高压釜对地面砖各层进行封装处理，高压釜压力为0.5MPa～0.6MPa，釜体温度为180℃，处理时间为4h～5h；
8.待高压釜处理完毕后，再用机械修边器把四周逸出的胶膜切割，进行修边处理；
9.将环氧树脂胶填进底层的正极导线和负极导线穿过的孔内，提高组件的防水密封性；
10.安装接线盒，用沾有纯度为99.5％无水酒精的无尘布擦拭接线盒背面使其保持洁净，在接线盒背面四周均匀涂上道康宁PV-804密封胶并固定在底层背面，使正极导线和负极导线穿过接线盒，等待24h密封胶凝固之后用电烙铁分别把正极导线和负极导线焊接在接线盒的正极和负极上，最后用光伏AB灌封胶灌满整个接线盒盖好盖子，放置12h；
11.将接线盒的正极和负极分别与底层上的正极金属连接件和负极金属连接件相连接，制备得到太阳能地面砖。
性能测试
1、采用IV测试仪对本实用新型实施例1和实施例2制备得到的太阳能地面砖进行IV测试，以保证产品的合格率。
在1000W/M2标准组件测试条件下测实施例1和实施例2制备得到的太阳能地面砖的Isc(短路电流)、Voc(开路电压)、Vmpp(最大功率点电压)、Impp(最大功率点电流)、FF(填充因子)和η(光电转换效率)，测试结果如表1所述。
表1测试结果
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 |
| Isc(A) | 1.47 | 1.50 |
| Voc(V) | 35.5 | 35.4 |
| Vmpp(V) | 36.2 | 35.9 |
| Impp(A) | 1.53 | 1.56 |
| FF | 73％ | 72％ |
| η | 16.3％ | 16.1％ |
从表1可以看出，本实用新型实施例1和实施例2的太阳能地面砖的短路电流、开路电压、做大功率点电压、最大功率点电流均达到标准，填充因子均达到70％以上，光电转换效率达到16％以上。并且，实施例1和实施例2制备得到的产品各项测试数据均类似，说明本实用新型实施例制备得到的太阳能地面砖的一致性高。
2、采用液压式压力试验机对本实用新型实施例1和实施例2制备得到的太阳能地面砖进行抗压性测试，每平方米的抗压力度超过80吨。
虽然本实用新型所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本实用新型而采用的实施方式，并非用以限定本实用新型。任何本实用新型所属领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本实用新型的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种太阳能地面砖，包括透光面层(1)、中间层(2)和底层(3)，其特征在于：所述透光面层(1)、所述中间层(2)和所述底层(3)依次叠放，并且所述透光面层(1)、所述中间层(2)和所述底层(3)之间相互粘接形成密封的太阳能地面砖；其中，所述中间层(2)主表面的尺寸小于所述底层(3)主表面和所述透光面层(1)主表面的尺寸，所述中间层(2)位于所述透光面层(1)主表面的中间位置，并且位于所述底层(3)主表面的中间位置；所述中间层(2)为柔性太阳能电池芯片。
2.根据权利要求1所述的太阳能地面砖，其中，所述透光面层(1)为透光混凝土层或钢化玻璃。
3.根据权利要求1所述的太阳能地面砖，其中，所述透光面层(1)的表面具有钢化玻璃颗粒。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的太阳能地面砖，其中，所述柔性太阳能电池芯片选自柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池芯片、柔性砷化镓太阳能电池芯片和柔性硅晶太阳能电池芯片中的任意一种。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的太阳能地面砖，其中，所述柔性太阳能电池芯片的正面和背面设置有胶膜层，所述胶膜层将所述柔性太阳能电池芯片封装起来，并将所述柔性太阳能电池芯片与所述透光面层(1)、所述底层(3)粘接在一起。
6.根据权利要求5所述的太阳能地面砖，其中，所述底层(3)中设有凹槽，所述柔性太阳能电池芯片和所述胶膜层设置于所述凹槽内。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的太阳能地面砖，其中，所述柔性太阳能电池芯片上设置有正极导线和负极导线，所述底层(3)上设置有允许所述正极导线和所述负极导线穿过的孔。
8.根据权利要求7所述的太阳能地面砖，其中，所述孔中填充有防水密封胶。
9.根据权利要求7所述的太阳能地面砖，其中，所述底层(3)上设置有正极金属连接件(5)和负极金属连接件(6)，所述正极金属连接件(5)与所述正极导线电连接，所述负极金属连接件(6)与所述负极导线电连接，所述正极金属连接件(5)和所述负极金属连接件(6)设置为能够与其他太阳能地面砖电连接。
10.一种太阳能光伏发电路面，所述太阳能光伏发电路面采用权利要求1至9中任一项所述的太阳能地面砖铺设得到。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201821003083.XU CN208622746U (zh) | 2018-06-27 | 2018-06-27 | 一种太阳能光伏发电路面及其太阳能地面砖 |
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111996864A (zh) * | 2020-08-11 | 2020-11-27 | 中宇智慧光能科技有限公司 | 一种光能路面的光能发电层 |
| CN113471320A (zh) * | 2021-07-01 | 2021-10-01 | 常州时创能源股份有限公司 | 光伏组件间隙光的利用方法 |
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2018
- 2018-06-27 CN CN201821003083.XU patent/CN208622746U/zh active Active
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