CN214851050U - Bipv屋面组件及光伏屋顶 - Google Patents

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CN214851050U CN202121405655.9U CN202121405655U CN214851050U CN 214851050 U CN214851050 U CN 214851050U CN 202121405655 U CN202121405655 U CN 202121405655U CN 214851050 U CN214851050 U CN 214851050U
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Abstract

本申请提供一种BIPV屋面组件及光伏屋顶，涉及光伏技术领域。光伏屋顶包括BIPV屋面组件，BIPV屋面组件包括层叠设置的基板、绝缘层、太阳能电池组和绝缘透光层，绝缘透光层的背离太阳能电池组的一侧安装有接线盒，其能够改善接线盒的热量无法扩散容易造成火灾的问题。

Description

BIPV屋面组件及光伏屋顶
技术领域
本申请涉及光伏建筑一体化技术领域，具体而言，涉及一种BIPV屋面组件及光伏屋顶。
背景技术
随着光伏行业的发展，大型地面电站越来越多，用于光伏电站建设的优异土地资源也日益减少，且随着近年来绿色建筑政策及相关标准的推进，屋顶电站越来越受到关注。常规屋顶电站分为BAPV与BIPV，BAPV相当于将地面电站阵列缩小移到屋顶，其是先建好屋顶再建电站，电站不属于屋顶的一部分，在电站建造过程中可能会对原有屋顶的防水、保温、隔热等构造造成破坏。BIPV即光伏建筑一体化，与建筑同时施工，电站成为建筑的一部分，不容易将屋顶的防水、保温、隔热等构造破坏。
在BIPV屋面设计建设过程中，防火性能和保温性能通常是重中之重，常规BIPV屋面一般在彩钢瓦下部铺上整层的防火岩棉来保证屋面的保温性能，而接线盒就置于防火岩棉之中，这会使得接线盒的热量无法扩散，容易造成火灾。
实用新型内容
本申请在于提供一种BIPV屋面组件及光伏屋顶，其能够改善接线盒的热量无法扩散容易造成火灾的问题。
本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供一种BIPV屋面组件，其包括由下至上依次层叠设置的基板、绝缘层、太阳能电池组和绝缘透光层，绝缘透光层背离太阳能电池组的一侧安装有接线盒。
在上述技术方案中，基板用于承载绝缘层、太阳能电池组和绝缘透光层，其中，绝缘透光层能够透过太阳光，使得太阳能电池组能够吸收太阳光的能量进行发电，由于绝缘透光层还具有绝缘的效果，则能够隔绝其他设备对太阳能电池组的发电功能产生影响。另外，绝缘层能够使得太阳能电池组和基板之间绝缘，避免基板对太阳能电池组的发电产生影响。本申请实施例中的接线盒设置在绝缘透光层的背离太阳能电池组的一侧，接线盒方便暴露在空气中，进而可以具有良好的散热条件，接线盒的热量能够较好地扩散出去，从而减少火灾发生的几率。
在一种可能的实施方案中，绝缘透光层包括第一区域和第二区域，第一区域完全覆盖太阳能电池组，第二区域未覆盖太阳能电池组，接线盒安装在第二区域。
在上述技术方案中，接线盒安装在未覆盖太阳能电池组的第二区域，能够避免对太阳能电池组造成正面遮挡。
在一种可能的实施方案中，接线盒到太阳能电池组的最小距离为L1，接线盒在绝缘透光层厚度方向的高度为H1，其中，L1≥2H1。
在上述技术方案中，接线盒到太阳能电池组的最小距离L1和接线盒在绝缘透光层厚度方向的高度H1之间满足L1≥2H1，则接线盒各个方向上的投影均不容易对太阳能电池组造成遮挡，有利于提高太阳能电池组的发电效率，且能够减小热斑效应的产生。
在一种可能的实施方案中，第二区域设置在第一区域的同一侧。
在上述技术方案中，第二区域设置在第一区域的同一侧，从而能够减小绝缘透光层的尺寸，降低成本。
在一种可能的实施方案中，接线盒、太阳能电池组的正极和负极设置于太阳能电池组的长度方向或宽度方向的同一侧。
在上述技术方案中，太阳能电池组的正极和负极均与接线盒电连接，相邻的太阳能电池组的接线盒通过导线电连接，由于正极、负极和接线盒均位于太阳能电池组的长度方向或宽度方向的同一侧，则方便布置汇流条和导线以实现正极与接线盒、负极与接线盒以及接线盒与接线盒的电连接导通。
在一种可能的实施方案中，每个正极和负极分别对位设置一个接线盒。
在上述技术方案中，每个正极和负极分别对位设置一个接线盒，在绝缘透光层的安装接线盒的位置开孔，从开孔处引出汇流条至接线盒，即能实现正极与接线盒、负极与接线盒的电连接，处理起来更加方便。
在一种可能的实施方案中，太阳能电池组包括多个电池串组，电池串组之间相互串联；其中，电池串组包括至少两个并联或串联的电池串，电池串包括多个串联的电池片。
在一种可能的实施方案中，相邻的两个电池串组并联有旁路二极管，旁路二极管安装于接线盒。
在上述技术方案中，由于相邻的两个电池串组并联有旁路二极管，能够避免太阳能电池组由于热斑效应而破坏。
在一种可能的实施方案中，基板包括承载部以及与承载部的宽度方向的两侧连接的连接部，连接部相对承载部凸起，绝缘层、太阳能电池组和绝缘透光层均安装于承载部。
在上述技术方案中，由于承载部两侧的连接部相对承接部凸起，设置多个BIPV屋面组件时，相邻两个BIPV屋面组件的基板能够通过相邻设置的连接部搭接在一起，以方便对相邻两个BIPV屋面组件进行固定。
第二方面，本申请实施例提供一种光伏屋顶，其包括第一方面实施例的BIPV屋面组件。
在上述技术方案中，光伏屋顶包括BIPV屋面组件，接线盒设置在绝缘透光层远离太阳能电池组的表面，接线盒暴露在空气中，具有良好的散热条件，接线盒的热量能够较好地扩散出去，从而减少火灾发生的几率。
在一种可能的实施方案中，BIPV屋面组件设置有至少两个，相邻的两个BIPV屋面组件的基板搭接，相邻两个BIPV屋面组件中，其中一个BIPV屋面组件的位于端部的太阳能电池组的正极与另一个BIPV屋面组件的位于端部的太阳能电池组的负极对应设置，位于端部的太阳能电池组的正极与位于端部的太阳能电池组的负极通过接线盒电性连接。
在上述技术方案中，由于其中一个BIPV屋面组件的位于端部的太阳能电池组的正极与另一个BIPV屋面组件的位于端部的太阳能电池组的负极对位设置，相邻两个BIPV屋面组件的电路连接只存在于端部的太阳能电池组的正极、负极和位于端部的接线盒，能够减少电缆跨过两个相邻基板的几率，由于线缆跨过两个相邻基板容易受到磨损造成漏电事故，因而这种设置方式能够减少漏电的几率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请实施例1的BIPV屋面组件的爆炸图；
图2为本申请实施例1的BIPV屋面组件的结构示意图；
图3为本申请实施例1的基板的结构示意图；
图4为本申请实施例1的太阳能电池组的一种电路示意图；
图5为本申请实施例1的太阳能电池组的另一种电路示意图；
图6为本申请实施例3的光伏屋顶的结构示意图；
图7为本申请实施例4的光伏屋顶中的BIPV屋面组件的结构示意图；
图8为本申请实施例4的光伏屋顶中的结构示意图。
图标：100-光伏屋顶；10-BIPV屋面组件；11-基板；111-承载部；112-连接部；12-绝缘层；13-太阳能电池组；131-正极；132-负极；133-电池串；134-电池串组；135-旁路二极管；14-绝缘透光层；141-第一区域；142-第二区域；15-接线盒；161-第一粘接层；162-第二粘接层；163-第三粘接层。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例1
本实施例提供一种BIPV屋面组件10，请参照图1和图2，其包括由下至上依次层叠设置的基板11、绝缘层12、太阳能电池组13和绝缘透光层14。
其中，基板11用于承载绝缘层12、太阳能电池组13和绝缘透光层14。示例性地，基板11的材质可以是金属材料，也可以是高分子材料，只要基板11的承载力足够并具有良好的耐候性即可，本申请实施例对基板11的材质不做具体限定。
请参照图3，示例性地，基板11包括承载部111以及与承载部111的宽度方向(图1中箭头A指示的方向)的两侧连接的连接部112，连接部112相对承载部111凸起，绝缘层12、太阳能电池组13和绝缘透光层14均安装于承载部111。可选地，基板11可使用冷弯或辊压工艺加工而成。
由于承载部111两侧的连接部112相对承接部凸起，设置多个BIPV屋面组件10时，相邻两个BIPV屋面组件10的基板11能够通过相邻设置的连接部112的凸起和凸起配合，将两个相邻的基板11搭接在一起，以方便对相邻两个BIPV屋面组件10进行固定。
其中，承载部111用于承载其他组件的一面可以是平面，也可以是不规则面，也可以是带加强筋的平面，本申请实施例对承载部111的具体性质不做具体限定，只要具有足够的承载力即可。
绝缘层12用于太阳能电池组13和基板11之间绝缘，绝缘层12的材料可以是钢化玻璃、TPT(聚氟乙烯复合膜)背板或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)背板，绝缘层12采用这些材料具有良好的绝缘、隔绝水汽和粘接性能。
绝缘透光层14能够透过太阳光，使得太阳能电池组13能够吸收太阳光的能量进行发电，由于绝缘透光层14还具有绝缘的效果，则能够隔绝其他设备对太阳能电池组13的发电功能产生影响。其中，绝缘透光层14的材质可选地为玻璃或者是环氧树脂。
绝缘透光层14的背离太阳能电池组13的一侧安装有接线盒15，接线盒15暴露在空气中，因而可以具有良好的散热条件，接线盒15的热量能够较好地扩散出去，从而减少火灾发生的几率。示例性地，接线盒15内部具有金属片，太阳能电池组13的正极131和负极132通过汇流条与金属片连接。
在一种可能的实施方案中，基板11和绝缘层12可以通过第一粘接层161进行粘接，绝缘层12与太阳能电池组13可以通过第二粘接层162进行粘接，太阳能电池组13可以通过第三粘接层163与绝缘透光层14粘接，其中，第一粘接层161、第二粘接层162和第三粘接层163的材质可选地为乙烯-醋酸乙烯共聚物(英文简称为EVA)、乙烯-辛烯共聚物(英文简称为POE)、聚乙烯醇缩丁醛(英文简称为PVB)或发泡聚乙烯(英文简称为EPE)；第一粘接层161、第二粘接层162和第三粘接层163也可以是液态胶固化形成，或者是双面胶。当采用EVA、POE或者PVB作为第一粘接层161的、第二粘接层162或第三粘接层163的材质时，需要将基板11、绝缘层12、太阳能电池组13和绝缘透光层14同时层压；当第一粘接层161、第二粘接层162和第三粘接层163中部分采用液态胶或者双面胶时，可将BIPV屋面组件10中的部分组件层压完成后再利用液态胶或者双面胶进行粘接。
在其他实施方案中，基板11、绝缘层12、太阳能电池组13和绝缘透光层14可通过固定件进行固定，例如通过螺栓或螺钉等方式进行固定。
请参照图2和图7，在一种可能的实施方案中，绝缘透光层14包括第一区域141和第二区域142，第一区域141完全覆盖太阳能电池组13，第二区域142未覆盖太阳能电池组13，接线盒15安装在第二区域142。
接线盒15安装在未覆盖太阳能电池组13的第二区域142，能够避免对太阳能电池组13造成正面遮挡。
可选地，接线盒15到太阳能电池组13的最小距离为L1，接线盒15在绝缘透光层14厚度方向的高度为H1，其中，L1≥2H1。
接线盒15到太阳能电池组13的最小距离L1和接线盒15在绝缘透光层14厚度方向的高度H1之间满足L1≥2H1，则各个方向上的光线照射到接线盒15在绝缘透光层14形成的投影均不容易对太阳能电池组13造成遮挡，有利于提高太阳能电池组13的发电效率，且能够减小热斑效应的产生。
示例性地，L1和H1满足L1＝2H1、L1＝2.3H1、L1＝2.5H1、L1＝3H1、L1＝3.5H1或L1＝4H1。
进一步地，在一种可能的实施方案中，第二区域142设置在第一区域141的同一侧。
相较于在第一区域141的不同侧均设置第二区域142的方案，将第二区域142设置在第一区域141的同一侧能够减小绝缘透光层14的尺寸，降低成本。
可以理解的是，在其他实施例中，也可以将第二区域142设置在第一区域141的不同侧，例如可设置在第一区域141的相对两侧。
可选地，接线盒15、太阳能电池组13的正极131和负极132设置于太阳能电池组13的长度方向或宽度方向的同一侧。
需要说明的是，太阳能电池组13可以设置一组，也可以设置多组。当设置多组时，多组太阳能电池组13沿基板11的长度方向排布(参照图6中箭头B所指示的方向)，其可以是间隔排布，也可以是紧密排布。示例性地，多组太阳能电池组13之间串联。
太阳能电池组13的正极131和负极132均与接线盒15电连接，当太阳能电池组13设置多组时，相邻的太阳能电池组13的接线盒15通过导线电连接，使得相邻的太阳能电池组13的正极131和负极132导通以实现多组太阳能电池组13之间串联。
相较于正极131和负极132与接线盒15位于不同侧的情况，将正极131、负极132和接线盒15均设置在太阳能电池组13的长度方向或宽度方向的同一侧，则更加方便布置汇流条和导线以实现正极131与接线盒15、负极132与接线盒15以及接线盒15与接线盒15的电连接导通。可选地，本实施例的接线盒15设置在太阳能电池组13的长度方向上的一侧(参照图2)。
可以理解的是，在其他实施例中，也可以是将正极131和负极132与接线盒15设置在不同侧，例如，将正极131和负极132设置在太阳能电池组13的长度方向的一侧，接线盒15设置在太阳能电池组13的长度方向的另一侧。
可选地，每个正极131和负极132分别对位设置一个接线盒15，即是说，每个太阳能电池组13的正极131和负极132均分别对位设置一个接线盒15，正极131和负极132与接线盒15的位置对应。
每个正极131和负极132对位设置一个接线盒15，在绝缘透光层14的安装接线盒15的位置开孔，从开孔处引出汇流条至接线盒15，即能实现正极131与接线盒15、负极132与接线盒15的电连接，处理起来更加方便。当然，在其他实施例中，也可以设置成接线盒15的位置和正极131、负极132的位置不对应，则汇流条的布置会相对复杂一些。另外，也可以是每个太阳能电池组13的正极131和负极132只对应设置一个接线盒15，该接线盒15与该太阳能电池组13的正极131和负极132均电连接。
下面对本申请实施例的太阳能电池组13的具体布置做介绍：
请参照图4和图5，示例性地，太阳能电池组13包括多个电池串组134，电池串组134之间相互串联。其中，电池串组134包括至少两个并联或串联的电池串133，电池串133包括多个串联的电池片。即是说，电池串组134可以包括至少两个并联的电池串133(参照图4)，或者电池串组134可以包括至少两个串联的电池串133(参照图5)。
其中，相较于三个或更多个电池串133并联的情况，两个电池串133并联形成电池串组134的电流更小，不容易造成太阳能电池组13损坏。
进一步地，相邻的两个电池串组134并联有旁路二极管135，旁路二极管135安装于接线盒15。该种设置方式能够避免太阳能电池组13由于热斑效应而破坏。示例性地，每个旁路二极管135均对应设置一个接线盒15。
可以理解的是，太阳能电池组13中，可以是部分的相邻两个电池串组134并联有旁路二极管135，也可以是全部的相邻两个电池串组134并联有旁路二极管135。在其他实施例中，当电池串组134可以包括至少两个串联的电池串133时，也可以是任意的两个电池串133之间并联有旁路二极管135。
实施例2
本实施例提供一种光伏屋顶100，其包括实施例1的BIPV屋面组件10。其中，BIPV屋面组件10可以设置一个，也可以设置多个，例如为两个、三个、四个或五个。其中，在基板11的远离绝缘层12的一侧还可以设置保温层。
请参照图6，设置至少两个BIPV屋面组件10时，相邻设置的BIPV屋面组件10的基板11搭接，相邻两个BIPV屋面组件10中，其中一个BIPV屋面组件10的位于端部的太阳能电池组13的正极131与另一个BIPV屋面组件10的位于端部的太阳能电池组13的负极132对应设置，位于端部的所述太阳能电池组13的正极131与位于端部的所述太阳能电池组13的负极132通过接线盒15电性连接。
由于其中一个BIPV屋面组件10的位于端部的太阳能电池组13的正极131与另一个BIPV屋面组件10的位于端部的太阳能电池组13的负极132对位设置，相邻两个BIPV屋面组件10的电路连接只存在于端部的太阳能电池组13的正极131、负极132和位于端部的接线盒15，能够减少电缆跨过两个相邻基板11的几率，由于线缆跨过两个相邻基板11容易受到磨损造成漏电事故，因而这种设置方式能够减少漏电的几率。
本实施例以BIPV屋面组件10设置两个为例进行介绍：
BIPV屋面组件10包括长度方向上的相对的第一端和第二端。当BIPV屋面组件10设置两个时，示例性地，第一个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13的正极131在端部，第二个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13的负极132在端部，该正极131和负极132分别与一个接线盒15对位设置，通过接线盒15与接线盒15电连接，可以实现第一个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13和第二个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13串联。
可以理解的是，在其他实施例中，也可以是第一个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13的负极132在端部，第二个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13的正极131在端部。
实施例3
本实施例提供一种光伏屋顶100，本实施例的光伏屋顶与实施例2相比，其不同之处在于，本实施例的光伏屋顶具有三个BIPV屋面组件10(参照图6)。
BIPV屋面组件10包括长度方向上的相对的第一端和第二端，示例性地，第一个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13的正极131在端部，第二个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13的负极132在端部，该正极131和负极132分别与一个接线盒15对位设置，通过接线盒15与接线盒15电连接，可以实现第一个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13和第二个BIPV屋面组件10的位于第一端的太阳能电池组13串联。
第二个BIPV屋面组件10的位于第二端的太阳能电池组13的正极131在端部，第三个BIPV屋面组件10的位于第二端的太阳能电池组13的负极132在端部，该正极131和负极132分别与一个接线盒15对位设置，通过接线盒15与接线盒15电连接，可以实现第二个BIPV屋面组件10的位于第二端的太阳能电池组13和第三个BIPV屋面组件10的位于第二端的太阳能电池组13串联。
实施例4
本实施例提供一种光伏屋顶100(参照图8)，本实施例的光伏屋顶与实施例3相比，其不同之处在于，本实施例的三个BIPV屋面组件10中，沿三个BIPV屋面组件10排布的方向，太阳能电池组13对位设置，且沿三个BIPV屋面组件10排布的方向(参见图8中箭头A指示的方向)，相邻两个太阳能电池组13串联，接线盒15设置在太阳能电池组13的宽度方向一侧(参照图7)，相邻两个太阳能电池组13中，其中一个太阳能电池组13的正极131与另一太阳能电池组13的负极132通过接线盒15电连接。
示例性地，沿三个BIPV屋面组件10排布的方向设置的三个太阳能电池组13为一排太阳能电池组13，相邻两排的太阳能电池组13通过接线盒15电连接。其中，第一排太阳能电池组13中其中一端的太阳能电池组13与第二排太阳能电池组13中其中一端的太阳能电池组13的正极131和负极132通过接线盒15电连接，第二排太阳能电池组13中另一端的太阳能电池组13与第三排太阳能电池组13中另一端的太阳能电池组13的正极131和负极132通过接线盒15电连接，第三排太阳能电池组13中其中一端的太阳能电池组13与第四排太阳能电池组13中其中一端的太阳能电池组13的正极131和负极132通过接线盒15电连接，依次类推。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种BIPV屋面组件，其特征在于，其包括由下至上依次层叠设置的金属基板、绝缘层、太阳能电池组和绝缘透光层，所述绝缘透光层背离所述太阳能电池组的一侧安装有接线盒。
2.根据权利要求1所述的BIPV屋面组件，其特征在于，所述绝缘透光层包括第一区域和第二区域，所述第一区域完全覆盖所述电池组，所述第二区域未覆盖所述电池组，所述接线盒安装在所述第二区域。
3.根据权利要求2所述的BIPV屋面组件，其特征在于，所述接线盒到所述太阳能电池组的最小距离为L1，所述接线盒在绝缘透光层厚度方向的高度为H1，其中，L1≥2H1。
4.根据权利要求2所述的BIPV屋面组件，其特征在于，所述第二区域设置在所述第一区域的同一侧。
5.根据权利要求1～4任一项所述的BIPV屋面组件，其特征在于，所述接线盒、所述太阳能电池组的正极和负极设置于所述太阳能电池组的长度方向或宽度方向的同一侧。
6.根据权利要求5所述的BIPV屋面组件，其特征在于，每个所述正极和所述负极分别对位设置一个所述接线盒。
7.根据权利要求1～4任一项所述的BIPV屋面组件，其特征在于，所述太阳能电池组包括多个电池串组，所述电池串组之间相互串联；其中，所述电池串组包括至少两个并联或串联的电池串，所述电池串包括多个串联的电池片。
8.根据权利要求7所述的BIPV屋面组件，其特征在于，相邻的两个所述电池串组并联有二极管，所述二极管安装于所述接线盒。
9.一种光伏屋顶，其特征在于，其包括权利要求1～8任一项所述的BIPV屋面组件。
10.根据权利要求9所述的光伏屋顶，其特征在于，所述BIPV屋面组件设置有至少两个，相邻的两个所述BIPV屋面组件的金属基板搭接，相邻两个所述BIPV屋面组件中，其中一个所述BIPV屋面组件的位于端部的所述电池组的正极与另一个所述BIPV屋面组件的位于端部的所述电池组的负极对应设置，位于端部的所述电池组的正极与位于端部的所述电池组的负极通过接线盒电性连接。
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