CN209981228U - 一种光伏路面 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种光伏路面，从上到下依次包括：表面层，其用于与行人和车辆直接接触；至少两个相同的缓冲层，所述缓冲层从上到下依次包括由不同材料制成的至少两个缓冲子层；和芯片层，其用于太阳能发电。本实用新型的光伏路面具有极好的缓冲性能。

Description

一种光伏路面

技术领域

本实用新型涉及太阳能公路的领域，特别是一种光伏路面。

背景技术

光伏路面是能够利用光能发电的路面。在使用时，光穿透光伏路面的表面层，使下方的太阳能电池发电。现有太阳能组件在道路和建筑上的应用主要采取光伏电站的组件堆叠设计方式。光伏电站的堆叠设计由于主要考虑风雪载荷，主要应用场景为光伏电站、光伏屋顶等非承重载荷的场景。在道路条件下存在组件的结构抗冲击性和材料耐热性不足、材料耐摩擦性不足等的问题。

光伏道路组件需要承受多种物理载荷包括：承重、摩擦、振动、冲击、温度、潮湿、紫外等。光伏芯片组件通常使用上下双玻璃封装的堆叠设计方式。而玻璃属于脆性断裂材料，容易在路面载荷出现应力集中额度区域出现脆性断裂，导致芯片受损失效。这种光伏组件的双玻璃封装堆叠设计对道路间的摩擦载荷及摩擦产生的瞬间温度载荷考虑不足，容易产生组件在应力及温度载荷下产生的失效现象。

实用新型内容

本实用新型提供了一种缓冲效果好的光伏路面。

本实用新型的技术主题涉及一种光伏路面，从上到下依次包括：表面层，其用于与行人和车辆直接接触；(从上到下布置的)至少两个相同的缓冲层，所述缓冲层从上到下依次包括由不同(缓冲)材料制成的至少两个缓冲子层；和芯片层，其用于太阳能发电。

通过上述设置，能够利用周期性材料的介面阻抗不匹配，使得冲击应力在介面出现较高反射，从而降低透过应力波对芯片层的影响，进而起到非常好的缓冲作用。本实用新型能够提升薄膜芯片道路组件的系统可靠性。换言之，通过周期性的缓冲层提升了道路薄膜芯片组件在道路冲击载荷下的力学性能。通过应力波反射机制，降低了到达芯片的应力波透过，有效的避免了玻璃封装堆叠中的光伏芯片在道路冲击载荷下出现隐裂及断裂的问题。

有利的是，所述至少两个缓冲子层从上到下为由PC材料制成的PC板材层和由环氧基树脂制成的环氧树脂层。采用上述构造能够具有良好的缓冲效果，且实施成本低。

有利的是，所述缓冲层为三层。这能够在具有良好的缓冲效果的情况下，使整个系统不至于过厚，提高了成本效益。

有利的是，在所述至少两个相同的缓冲层与所述芯片层之间还设置有所述至少两个缓冲子层中的除了位于最下方的(那一个)缓冲子层以外的其余缓冲子层。由此，本实用新型的结构并不限于每一个缓冲层都是完整的，只要整体上保证周期循环即可。另外，如此设置可以使得最上方的缓冲层的最上方的缓冲子层为具有粘性的缓冲层，最下方的缓冲层的最下方的缓冲子层为粘性层。

有利的是，所述芯片层从上到下依次包括前板、前胶膜层、电池层、后胶膜层和背板。

有利的是，所述前板为钢化玻璃。

有利的是，所述前胶膜层和所述后胶膜层均为POE胶膜。

有利的是，所述背板为不锈钢衬板。

有利的是，所述电池层为薄膜电池。

有利的是，所述表面层为有机硅颗粒涂层。

本实用新型还具有以下有益效果：

本实用新型在保证具有良好的缓冲效果的情况下，兼顾结构简单、厚度小和易于实现等优点。特别是能够以低成本实现良好地缓冲效果，这非常适用于均匀大面积铺设的光伏路面，且能够均匀地提升整个光伏路面的缓冲效果。

通过表面层采用有机硅涂层与环氧树脂结合，解决了钢化玻璃组件出现的摩擦问题，避免了玻璃封装表面摩擦引起的划痕及划痕的局部裂纹拓展风险，提升了道路光伏芯片及组件的使用可靠性。

本实用新型还有助于缓解芯片在玻璃封装中的散热效率低下问题，不锈钢衬板可有效的提升芯片下方的散热效率。同时不锈钢衬板可以实现组件的整体固定安装，降低额外施工的成本。

本实用新型涉及的材料设计采用以有机材质为主，整体组件的相较于双钢化玻璃封装堆叠方案的重量更轻，组件在运输中耐颠簸及振动，便于运输及安装施工的后续工作。

另外本实用新型的堆叠设计方案可以适当通过更改某一层材料的尺寸，来调节组件的静力学及动力学刚度，以满足设计灵活性的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型的光伏路面的一个示例的截面图。

附图标记说明：

1-表面层；2-缓冲层；21-第一缓冲子层；22-第二缓冲子层；3-芯片层；31-前板；32-前胶膜层；33-电池层；34-后胶膜层；35-背板。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1是根据本实用新型的光伏路面的一个示例。总体上看，光伏路面包括三个层次。具体地说，从上到下依次包括：表面层1，其用于与行人和车辆直接接触；至少两个相同的缓冲层2，缓冲层2从上到下依次包括由不同材料制成的至少两个缓冲子层21、22；和芯片层3，其用于太阳能发电。

表面层1是光伏路面最上方的层，用于与行人和车辆直接接触。表面层1是透光的，或者说具有良好的透光性，以便使光照射到下方的光伏组件。根据一个实施方式，表面层1为有机硅颗粒涂层，该涂层具有耐摩擦、耐紫外、透明性、防腐蚀、耐高温等特性。由此非常适合作为与人和车辆直接接触的表面层。该层可以采用表面喷涂固化的形式，与接下来提到的缓冲层进行高强度的结合。采用有机硅涂层可以充分提高光伏组件(尤其是薄膜光伏组件)的表面材料在路面载荷下的摩擦失效、高温失效等问题。也就是说，该表面层通过透明有机硅涂层的喷洒可以实现对缓冲层的摩擦保护，并降低道路轮胎摩擦热载荷向下的传播，进而降低缓冲层及下方芯片层的温度波动及热应力波动。

表面层1的下方是这样的缓冲结构：由多个相同的缓冲层2堆叠而成的缓冲结构。图1示出了三层缓冲层2。每个缓冲层2均从上到下依次包括由不同材料制成的第一缓冲子层21(例如厚度为1mm-3mm)和第二缓冲子层(例如厚度为0.5mm-1mm)22。根据一个实施方式，第一缓冲子层21为由PC材料制成的PC板材层，第二缓冲子层22为由环氧基树脂制成的环氧树脂层。也就是说，如此进行材料布局依次重复两个周期构成复合缓冲层。这种周期性材料组合堆叠而成的复合缓冲结构能够利用周期性材料的介面阻抗不匹配，使得冲击应力在介面出现较高反射，从而降低透过应力波对芯片层3的影响，进而起到非常好的缓冲作用，这有效地保护芯片层3免受压力和冲击损坏。

堆叠材料中的PC材料也可以用高强度的Acrylic亚科力或者有机树脂玻璃等其它类似的有机材料替换。

本实用新型的缓冲层可以被设计达到一定的结构厚度尺寸，可以满足结构抗弯抗折刚度需求，保证组件在道路承压及弯曲载荷下的变形处于安全区间。通过本实用新型的缓冲层设计，可以在集中应力载荷通过弹塑性变形吸收冲击能，从而避免例如传统封装堆叠设计的玻璃开裂问题。

作为另一种选择，在图1中，还示出了在从上向下数的第三个缓冲层2与芯片层3之间，还设置有第一缓冲子层21。这同样能够起到很好的缓冲作用。同理，在缓冲层2有三个缓冲子层(或更多个缓冲子层)的情况下(未示出)，可以在从上向下数的最后一个缓冲层2(例如图1中从上向下数的第三个缓冲层)与芯片层3之间设置除了最下方的缓冲子层之外的其它缓冲子层。换言之，并不限于一定是缓冲层2的最下方的缓冲子层与芯片层3直接接触，在保证至少有两个缓冲层2堆叠的情况下，还可以额外设置除最下方的缓冲子层之外的缓冲子层，以用于与芯片层3直接接触。

本实用新型的缓冲层设计应用了固体力学中的应力波反射机制。通过铺设周期性排布的异种透光材料，使得应力波在介面处的反射。从而实现减小芯片表面受应力波冲击的影响。

在缓冲结构的下方，是芯片层3。芯片层可以是各种太阳能组件封装的结构。例如，根据一个实施方式，芯片层3从上到下依次包括前板31、前胶膜层32、电池层33、后胶膜层34和背板35。这里，前板31可以是钢化玻璃，前胶膜层32和后胶膜层34可以采用POE胶膜；背板35采用不锈钢衬板；电池层33为薄膜电池。

根据一个实施方式，芯片层3与缓冲层2可以通过均匀涂抹透明环氧基粘胶实现结合。环氧胶层的厚度例如为0.5mm-1mm。

对于芯片层3而言，根据一个实施方式，从上到下的堆叠例如可以为3-5mm钢化玻璃(即前板31)、0.5mm-1.5mm的PVB胶膜(即前胶膜层32)、薄膜芯片(即电池层33)、0.5mm-1.5mm的PVB胶膜(即后胶膜层34)及2-4mm的不锈钢板(即背板35)。对层进行层压可以通过真空加热层压机，在加压交联反应下实现各层材料的结合。

芯片层3的不锈钢板(即背板35)的尺寸应略大与胶膜(即前胶膜层32、后胶膜层34)与钢化玻璃(即前板31)，以此实现不锈钢板作为组件整体底板的固定安装作用。另外，不锈钢衬板也可以用镀铜板替换，这能够进一步提高整体组件的其散热效率，进一步提升组件的高温散热性能。

本实用新型的组件可通过螺栓连接的方式与现有路面进行固定安装。

根据上述实施方式，芯片层3的设计采用层压前板玻璃和后板不锈钢的方案，可以避免了在双玻璃组件中存在的芯片发电散热效率低的问题。从而提升了芯片在高温下的发电效率及寿命。此外，不锈钢背板还可以用于结构固定安装的用途，这避免了双玻璃组件额外增加金属固定边框的需求。

本实用新型的光伏路面在基于固体力学、材料力学、弹性应力波等理论的前提下，对不同的材料进行匹配组合及铺设顺序设计，实现减少薄膜芯片在道路冲击载荷下的失效风险。缓冲层通过周期性材料排布可以实现应力波由路面向发电芯片的路径阻挡，实现对芯片的保护提升光伏组件的长期使用可靠性。

上述表面层、缓冲层与芯片层搭配使用可以提升道路光伏组件在路面力学承载、轮胎冲击、抗紫外老化、轮胎摩擦温升等复杂载荷下的可靠性问题，为路面与光伏组件的结合提供可行的解决方案。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种光伏路面，其特征在于，从上到下依次包括：

表面层，其用于与行人和车辆直接接触；

至少两个相同的缓冲层，所述缓冲层从上到下依次包括由不同材料制成的至少两个缓冲子层；和

芯片层，其用于太阳能发电。

2.根据权利要求1所述的光伏路面，其特征在于，所述至少两个缓冲子层从上到下为由PC材料制成的PC板材层和由环氧基树脂制成的环氧树脂层。

3.根据权利要求1所述的光伏路面，其特征在于，所述缓冲层为三层。

4.根据权利要求1所述的光伏路面，其特征在于，在所述至少两个相同的缓冲层与所述芯片层之间还设置有所述至少两个缓冲子层中的除了位于最下方的缓冲子层以外的其余缓冲子层。

5.根据权利要求1所述的光伏路面，其特征在于，所述芯片层从上到下依次包括前板、前胶膜层、电池层、后胶膜层和背板。

6.根据权利要求5所述的光伏路面，其特征在于，所述前板为钢化玻璃。

7.根据权利要求5所述的光伏路面，其特征在于，所述前胶膜层和所述后胶膜层均为POE胶膜。

8.根据权利要求5所述的光伏路面，其特征在于，所述背板为不锈钢衬板。

9.根据权利要求5所述的光伏路面，其特征在于，所述电池层为薄膜电池。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的光伏路面，其特征在于，所述表面层为有机硅颗粒涂层。