CN210296395U - 一种曲面太阳能天窗 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种曲面太阳能天窗，包括从上至下依次层叠的第一层板、光伏电池、粘结层和第二层板，其特征在于，所述第一层板和光伏电池之间设有不等厚异型层，所述不等厚异型层具有与第一层板的内表面接触的第一表面，所述第一表面是与所述第一层板的内表面型面相同的拱起面，所述不等厚异型层具有与光伏电池接触的第二表面，所述第二表面为平面或弧面，所述弧面最大弧深小于30mm/m。通过增加一层不等厚异型层，使得太阳能电池布置的面弯曲程度减小，降低裂片风险，提高生产的良率，延长寿命。

Description

一种曲面太阳能天窗

技术领域：

本实用新型涉及太阳能光伏应用在汽车玻璃上的产品领域，尤其涉及一种曲面太阳能天窗。

背景技术：

随着太阳能光伏发电技术的蓬勃发展，清洁无污染的太阳能电池板已经被各行各业广泛应用，最早的小规模应用可追溯到人造卫星上的太阳能电池板，如今人们经常将太阳能电池板放置在建筑物屋顶上，甚至也开始尝试将太阳能电池板与汽车玻璃结合形成太阳能天窗。在未来新能源汽车发展趋势下，太阳能电池板于汽车上的应用具有广阔前景。

目前太阳能电池板在汽车上的应用多数是以曲面太阳能天窗的形式，汽车太阳能天窗制作最大的难点在于天窗的外形大多为弯曲程度较大的曲面设计。而众所周知，太阳能电池片，无论是单晶硅、多晶硅、还是在晶硅上镀非晶硅膜层的异质结太阳能电池片，还是在薄衬底上沉积的非晶硅、非微晶硅、铜铟镓硒、碲化镉、砷化镓、有机太阳能电池，都是平面结构且为刚性材料。要使这样的太阳能电池片贴合到曲面玻璃的表面上，通常要使材料发生形变，这种形变产生的应力使得电池片或薄衬底容易在封装过程中破裂，导致产品的良品率低下，曲面弯曲程度越大的天窗，太阳能电池板难以随之弯曲，这是太阳能汽车天窗无法大规模生产的原因之一。曲面弯曲程度越大的天窗，电池片或薄玻衬底破裂风险就越大，即使弯曲程度较小的情况下，太阳能电池组弯曲后尽管未发生破裂，但电池片或薄玻衬底长期弯曲也就意味着电池片或薄玻衬底一直处于应力状态中影响使用寿命。

为了解决上述问题CN201710055291公开了用于双曲面车顶的太阳能模组，模组包括上封装层、胶膜层、太阳能电池组及下封装层，上封装层和下封装层设置为与曲面车顶形状相适应的曲面，太阳能电池组采用的是许多长条小面积子电池片串接而成，通过化整为零使减少电池片的塑性形变来适应曲面。这样的方法实施起来存在很大的困难，子电池板数量多则每一片的宽度小，电池组的设置与连接需要花费很多时间，降低了生产效率；子电池板数量不够多那么其改善的效果不明显，依然存在很大的形变，材料破裂风险依然存在。

专利CN201510294586公开了曲面太阳能汽车天窗及其制造方法，采用的是使太阳能电池片薄衬底先发生形变然后再在曲面衬底上沉积太阳能电池薄膜的方法，但目前在曲面超薄衬底上沉积太阳能电池膜层的技术尚处于摸索中，还没有成熟的技术，尚不具备批量生产的能力。

此外，还有通过中空结构或增加方形空槽来放置太阳能电池等形式来改善上述问题，那么将势必导致厚度增加、重量增加，这与汽车往轻量化发展方向相背驰。

实用新型内容：

本实用新型针对现有技术存在的上述技术问题，提供一种曲面太阳能天窗，太阳能电池片在这样的汽车天窗玻璃中无需发生太大的弯曲，能减轻太阳能电池片受到的应力，使太阳能电池片能与各种弯曲程度的天窗玻璃符合，延长了使用寿命同时便于实际生产操作。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种曲面太阳能天窗，包括从上至下依次层叠的第一层板、光伏电池、粘结层和第二层板，其特征在于，所述曲面太阳能天窗在第一层板和光伏电池之间设有不等厚异型层，所述不等厚异型层具有与第一层板的内表面接触的第一表面，所述第一表面是与所述第一层板的内表面型面相同的拱起面，所述不等厚异型层具有与光伏电池接触的第二表面，所述第二表面为平面或弧面，所述弧面最大弧深小于30mm/m。通过增加一层不等厚异型层，使得太阳能电池布置的面弯曲程度减小，降低裂片风险，提高生产的良率，延长寿命。

其中，所述第一层板和第二层板为钢化或半钢化的曲面玻璃。

其中，所述不等厚异型层包括从上至下依次层叠的等厚上粘结层、不等厚聚合物层、等厚下粘结层。

其中，所述粘结层、等厚上粘结层等厚与下粘结层使用的材料为PVB、EVA、POE中的一种。根据实际使用的太阳能电池材料与第二层板的材料来选择合适的粘结材料。

其中，所述不等厚聚合物层使用的材料为PVB、EVA、POE、PC、PMMA中的一种。不等厚聚合物层可使用与等厚上粘结层、等厚下粘结层相同的材料，此时可合并成为不等厚异型粘结层。

其中，所述光伏电池采用的是由单晶硅或多晶硅或异质结太阳能电池片串并联组串的或者是在薄玻璃衬底上沉积形成的薄膜太阳能电池。

其中，所述薄膜太阳能电池组的薄玻璃衬底厚度不超过1mm。薄玻璃衬底厚度越小则越不容易在弯曲过程中破裂。

其中，第二层板也可以采用聚酯类材料。

本实用新型由于采取了上述技术方案，其具有如下有益效果：

1、本实用新型通过增加一层不等厚异型层，在不等厚异型层填充后，太阳能电池不弯曲或弯曲程度在可接受范围，在夹层后的产品受到的应力小甚至为零，生产良率提高，稳定性高，寿命延长。

2、本实用新型提供的方案实施方便，无需在现有的太阳能夹层玻璃制作工艺上做大的改变，改善后的结构相较之前所增加的厚度也依然是在可接受范围之内。

附图说明：

图1为本实用新型的曲面太阳能天窗的总体结构示意图；

图2为本实用新型的第一种曲面太阳能天窗的结构示意图

图3为本实用新型的第一种曲面太阳能天窗的不等厚异型层结构示意图；

图4为本实用新型的第二种曲面太阳能天窗的结构示意图；

图5为本实用新型的第二种曲面太阳能天窗的不等厚异型层结构示意图；

图6为本实用新型的第三种曲面太阳能天窗的结构示意图。

标号说明：

1、第一层板，2、不等厚异型层，3、光伏电池，4、粘结层，5、第二层板；

11、第一玻璃层，12、PVB粘结层，13、第二玻璃层；

21、等厚上粘结层，22、不等厚聚合物层，23、等厚下粘结层；

201、第一表面，202、第二表面。

具体实施方式：

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型所述的曲面太阳能天窗总体结构包括从上至下依次层叠的第一层板1、不等厚异型层2、光伏电池3、粘结层4和第二层板5，所述不等厚异型层2具有与第一层板1的内表面接触的第一表面201，所述第一表面201，是与所述第一层板1的内表面型面相同的拱起面，所述不等厚异型层2具有与光伏电池3接触的第二表面202，所述第二表面202为平面或弧面，当第二表面202为弧面时，所述弧面最大弧深小于30mm/m。

其中，第一层板1为靠近汽车外部的一侧，优选单片钢化曲面玻璃，也可以是单片半钢化曲面玻璃。第二层板5为靠近汽车内部的一侧，优选单片钢化玻璃，也可以是单片半钢化曲面玻璃，或是太阳能行业常规使用的由聚酯材料如PET(聚对苯二甲酸乙二酯)制成的背板。

其中，本实用新型中提及的粘结层所用材料都是使用PVB(聚乙烯缩丁醛)、EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)、POE(聚烯烃弹性体)中的一种，不等厚异型层2可以是一层不等厚异型粘结层，完全由粘结材料构成；不等厚异型层2也可以是如图2中所示的包括从上至下依次层叠的等厚上粘结层21、不等厚聚合物层22、等厚下粘结层23，所述的不等厚聚合物层22使用的材料为PC(聚碳酸酯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)中的一种而成，即不等厚聚合物层22通过等厚粘结层21与第一层板1粘结，通过等厚粘结层23与光伏电池3粘结。第一表面201是与第一层板1曲面相同的拱起面，第二表面202为平面时，夹层后太阳能电池片弯曲程度最小，效果最佳。在实施过程中确保第二表面202为平面的难度较高，实践发现第二表面202也可为弧面，只要弧面的最大弧深小于30mm/m，就能很好的减小裂片风险。

其中，所述光伏电池3采用的是由单晶硅或多晶硅或异质结太阳能电池片串并联组成或者是在薄玻璃衬底上沉积形成的薄膜太阳能电池组。所述薄膜太阳能电池组的薄玻璃衬底厚度不超过1mm，薄玻璃衬底厚度越小则越不容易在弯曲过程中破裂，优选厚度不超过0.5mm。

更具体的，如图2中所示的第一种太阳能天窗玻璃，第一层板1为单片半钢化曲面玻璃，不等厚异型层2是由等厚上粘结层21、不等厚聚合物层22、等厚下粘结层23组成，其中所述等厚上粘结层21、不等厚聚合物层22与等厚下粘结层23采用的是EVA；光伏电池3采用的是单晶硅太阳能电池；粘结层4采用反射性能良好的白色EVA；第二层板5使用厚度1mm的不透明复合PET背板，白色EVA具有良好的反射性能，提高了光线利用率，提高光伏电池的发光效率。可以理解的是，也可以使用透明EVA与透明PET背板，保留汽车玻璃天窗的透光性。图3中所述为第一种太阳能天窗玻璃不等厚异型层2的示意图，EVA成型而成的不等厚聚合物层22的一面为与第一透明板1内侧相同的型面，另一面为平面。

图4中所示的第二种太阳能天窗玻璃，第一层板1为单片钢化曲面玻璃，不等厚异型层2是由等厚上粘结层21、不等厚聚合物层22、等厚下粘结层23，其中所述等厚上粘结层21与等厚下粘结层23采用的是PVB，所述不等厚聚合物层22采用的是PMMA；光伏电池3采用的是薄玻璃衬底厚度为0.5mm的非晶硅薄膜太阳能电池组；粘结层4采用PVB；第二层板5使用单片半钢化平面玻璃。图5中所述为第二种太阳能天窗玻璃不等厚异型层2的示意图，PMMA成型而成的不等厚聚合物层22的一面为与第一层板1内侧相同的型面，另一面为平面。

如图6所示，第一层板1也可以选用夹层玻璃，第一层板1由第一玻璃层11、PVB粘结层12和第二玻璃层13组成，第二层板2也可以是同样的情况，不再赘述。

制备本实用新型所述的曲面太阳能天窗生产步骤包括：在倒置的第一层板1上铺设不等厚异型层2，使不等厚异型层2的第一表面201与第一层板1贴合，在不等厚异型层2上依次铺设层叠光伏电池3、粘结层4和第二层板5，层叠完成后的生产工艺与常规太阳能曲面天窗玻璃一致。

本实用新型通过增加一层不等厚异型层2，在不等厚异型层2填充后，不等厚异型层2的第二表面202的弯曲程度要小于原本第一层板1的曲面弯曲程度，从而同样减小了层叠的太阳能电池的受力与弯曲程度，不管第一层板1的曲面弯曲程度如何，都可以通过设计相应的不等厚异型层2来填充。太阳能电池布置的面弯曲程度降低，则能降低生产过程中的裂片风险，提高生产的良率，同时减小在制成成品后太阳能电池受到的应力，延长了产品寿命。改进方案实施方便，无需在现有的太阳能夹层玻璃制作工艺上做大的改变，改善后的结构相较之前所增加的厚度也依然是在可接受范围之内。

上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种曲面太阳能天窗，包括从上至下依次层叠的第一层板(1)、光伏电池(3)、粘结层(4)和第二层板(5)，其特征在于，所述第一层板(1)和光伏电池(3)之间设有不等厚异型层(2)，所述不等厚异型层(2)具有与第一层板(1)的内表面接触的第一表面(201)，所述第一表面(201)是与所述第一层板(1)的内表面型面相同的拱起面，所述不等厚异型层(2)具有与光伏电池(3)接触的第二表面(202)，所述第二表面(202)为平面或弧面，所述弧面最大弧深小于30mm/m。

2.根据权利要求1所述的一种曲面太阳能天窗，其特征在于，所述第一层板(1)、第二层板(5)为钢化或半钢化的曲面玻璃。

3.根据权利要求1所述的一种曲面太阳能天窗，其特征在于，所述不等厚异型层包括从上至下依次层叠的等厚上粘结层(21)、不等厚聚合物层(22)、等厚下粘结层(23)。

4.根据权利要求3所述的一种曲面太阳能天窗，其特征在于，所述粘结层(4)、等厚上粘结层(21)与等厚下粘结层(23)使用的材料为PVB、EVA、POE中的一种。

5.根据权利要求3所述的一种曲面太阳能天窗，其特征在于，所述不等厚聚合物层(22)使用的材料为PVB、EVA、POE、PC、PMMA中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种曲面太阳能天窗，其特征在于，所述光伏电池(3)采用的是由单晶硅或多晶硅或异质结太阳能电池片串并联组成的，或是在薄玻璃衬底上沉积形成的薄膜太阳能电池。

7.根据权利要求6所述的一种曲面太阳能天窗，其特征在于，所述薄膜太阳能电池的薄玻璃衬底厚度不超过1mm。

8.根据权利要求1所述的一种曲面太阳能天窗，其特征在于，所述第二层板(5) 采用聚酯类材料。

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