CN219303676U

CN219303676U - 一种用于建筑屋面的光伏组件

Info

Publication number: CN219303676U
Application number: CN202223552748.1U
Authority: CN
Inventors: 秦进英; 方振雷; 陶海全; 尹学彬; 张振华
Original assignee: Jinmao Green Building Technology Co Ltd
Current assignee: Jinmao Green Building Technology Co Ltd
Priority date: 2022-12-29
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2023-07-04
Anticipated expiration: 2032-12-29

Abstract

本申请提供了一种用于建筑屋面的光伏组件，涉及光伏发电技术领域。包括封装外膜、粘接胶膜、采光板、第一封装胶膜、电池芯片、第二封装胶膜及支撑板：所述封装外膜通过所述粘接胶膜与所述采光板的一个表面粘接；所述采光板的另一个表面通过所述第一封装胶膜与所述电池芯片的一个表面粘接；所述电池芯片的另一个表面通过所述第二封装胶膜与所述支撑板的一个表面粘接，所述支撑板的另一个表面用于与建筑屋面固定连接；其中，所述封装外膜材质为ETFE膜，所述粘接胶膜材质为UV截止型EVA，所述采光板材质为聚碳酸酯板、PET板或PVC板；所述光伏组件厚度范围为3mm至4mm，所述光伏组件面密度小于4kg/m²。减小了组件重量及厚度，提升了组件抗冲击及耐紫外线能力。

Description

一种用于建筑屋面的光伏组件

技术领域

本申请实施例涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种用于建筑屋面的光伏组件。

背景技术

光伏组件又名太阳能电池组件，其工作原理是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。由于其核心元件电池片较薄，需对于电池片进行良好的封装，防止电池片脱落破碎，因此光伏组件的封装工艺至关重要。由于建筑屋面可利用面积较大，光伏组件被广泛使用于建筑屋面上。

现有技术中，一般有采用钢化玻璃板与铝合金边框进行封装的常规组件，或采用复合柔性材料作为封装板的轻质组件。

在实现本申请过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：采用钢化玻璃板与铝合金边框进行封装的常规组件，整体重量及厚度较大，一般厚度大于20mm，面密度大于12kg/m²，无法适配荷载较轻的彩钢瓦屋顶，导致屋面的荷载较大，存在组件失效隐患；而采用复合柔性材料作为封装板的轻质组件，抗冲击性能不足，无法抵御雨雪冰雹等恶劣天气，降低发电量，且耐紫外线能力差，材料易老化，导致光伏组件使用寿命不高。

实用新型内容

本申请旨在提供一种光伏组件，至少解决现有技术中采用钢化玻璃封装板与铝合金边框进行封装的常规组件整体重量及厚度较大，导致建筑屋面的荷载较大；采用复合柔性材料作为封装板的轻质组件抗冲击性能不足，无法抵御雨雪冰雹等恶劣天气，且耐紫外线能力差，导致光伏组件使用寿命不高的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请提出了一种用于建筑屋面的光伏组件，包括封装外膜、粘接胶膜、采光板、第一封装胶膜、电池芯片、第二封装胶膜及支撑板：所述封装外膜通过所述粘接胶膜与所述采光板的一个表面粘接；所述采光板的另一个表面通过所述第一封装胶膜与所述电池芯片的一个表面粘接；所述电池芯片的另一个表面通过所述第二封装胶膜与所述支撑板的一个表面粘接，所述支撑板的另一个表面用于与建筑屋面固定连接；其中，所述封装外膜材质为ETFE膜，所述粘接胶膜材质为UV截止型EVA，所述采光板材质为聚碳酸酯板、PET板或PVC板；所述光伏组件厚度范围为3mm至4mm，所述光伏组件面密度小于4kg/m²。

可选地，所述第一封装胶膜，和/或所述第二封装胶膜的材质为EVA。

可选地，所述支撑板的材质为玻璃纤维或硅纤维。

可选地，所述电池芯片包括单晶硅电池。

可选地，所述光伏组件还包括接线盒：所述接线盒通过结构胶与所述封装外膜远离所述粘接胶膜的表面连接，所述接线盒设置于所述光伏组件电气线路引出端附近。

可选地，所述接线盒外侧设置绝缘防水材料进行密封。

可选地，所述接线盒为三分体式接线盒，所述接线盒包括正极接线盒、中间接线盒及负极接线盒。

可选地，所述封装外膜厚度范围为20um至50um。

可选地，所述粘接胶膜厚度范围为200um至700um。

可选地，所述第一封装胶膜，和/或所述第二封装胶膜厚度范围为200um至700um。

本申请所提供的用于建筑屋面的光伏组件，将封装外膜、粘接胶膜、采光板、第一封装胶膜、电池芯片、第二封装胶膜及支撑板依次粘接层压而成，其中支撑板与建筑屋面固定连接，不需要设置铝合金边框及配重结构，光伏组件整体厚度及面密度均有所减少，减少了对于建筑屋面的载荷。此外，采光板材质为聚碳酸酯板、PET板或PVC板，其机械性能稳定，耐冲击，保证了光伏组件能够在雨雪冰雹等恶劣天气下使用；封装外膜及粘接胶膜的材质具有紫外线截至特性，提升了光伏组件的耐紫外线能力及使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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是本申请实施例提供的用于建筑屋面的光伏组件结构示意图；

图2是本申请实施例中图1沿A方向平面示意图。

附图标记：

10-封装外膜，20-粘接胶膜，30-采光板，40-第一封装胶膜，50-电池芯片，60-第二封装胶膜，70-支撑板，80-接线盒，801-正极接线盒，802-中间接线盒，803-负极接线盒，90-电气线路引出端。

具体实施方式

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的用于建筑屋面的光伏组件进行详细地说明，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。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。

本申请提供了一种用于建筑屋面的光伏组件，参照图1，所述光伏组件包括封装外膜10、粘接胶膜20、采光板30、第一封装胶膜40、电池芯片50、第二封装胶膜60及支撑板70：所述封装外膜10通过所述粘接胶膜20与所述采光板30的一个表面粘接；所述采光板30的另一个表面通过所述第一封装胶膜40与所述电池芯片50的一个表面粘接；所述电池芯片50的另一个表面通过所述第二封装胶膜60与所述支撑板70的一个表面粘接，所述支撑板70的另一个表面用于与建筑屋面固定连接；其中，所述封装外膜10材质为ETFE膜，所述粘接胶膜20材质为UV截止型EVA，所述采光板30材质为聚碳酸酯板、PET板或PVC板；所述光伏组件厚度范围为3mm至4mm，所述光伏组件面密度小于4kg/m²。

具体而言，图1示出了本申请实施例提供的用于建筑屋面的光伏组件结构示意图。光伏组件包括封装外膜10、粘接胶膜20、采光板30、第一封装胶膜40、电池芯片50、第二封装胶膜60及支撑板70，其中，封装外膜10设置于光伏组件靠近光照一侧，支撑板70设置光伏组件远离光照一侧，与建筑屋面固定连接，并承担光伏组件整体荷载及保护光伏组件结构。粘接胶膜20置于封装外膜10及采光板30的一个表面之间，即通过粘接胶膜20将封装外膜10与采光板30粘接；第一封装胶膜40置于采光板30的另一个表面与电池芯片50的一个表面之间，即通过第一封装胶膜40将采光板30与电池芯片50粘接；第二封装胶膜60置于电池芯片50的另一个表面与支撑板70之间，即通过第二封装胶膜60将支撑板70与电池芯片50粘接。组件各封装层依次层压粘结，形成光伏组件的封装结构，不需要设置铝合金边框及配重结构，相比于现有技术中的光伏组件整体厚度大于20mm,面密度大于12kg/m²，本申请所提供的光伏组件厚度范围为3mm至4mm，面密度小于4kg/m²，大幅度进少了光伏组件的重量，实现了轻质化，降低了对建筑屋面的荷载。

在一些实施方式中，可以采取如下两种工艺方法，形成光伏组件的封装结构：

方法一：

步骤一、将封装外膜10、粘接胶膜20及采光板30，由上到下依次层叠，形成层压前板。

步骤二、开启层压机加热器预热，升温到80℃至100℃间，保持内腔温度为90℃。将层压前板送入层压机内腔抽真空，抽真空时间为200s至600s，保证真空度为10Pa至100Pa。随后对层压前板进行加压到-60kPa至-35kPa，即低于大气压的负压，加压时间为120s至240s，继续对层压前板进行加压到-35kPa至-10kPa，加压时间为120s至240s。

步骤三、取出层压前板，将层压前板、第一封装胶膜40、串焊连接好的电池芯片50、第二封装胶膜60及支撑板70由上到下依次层叠，形成待层压组件。

步骤四、将层压机加热器升温到120℃至140℃间，保持内腔温度为133℃，将待层压组件送入层压机内腔抽真空，抽真空时间为200s至600s，保证真空度为10Pa至100Pa。随后分三个阶段对于待层压组件进行加压，第一阶段：加压到-80kPa至-50kPa，加压时间为120s至240s；第二阶段：加压到-50kPa至-30kPa，加压时间为120s至240s；第三阶段：加压到-30kPa至-10kPa，加压时间为500s至900s。

步骤五、将完成加压的组件经传送带输出至冷却区域，加压至大气压，通过300s至600s的冷却时间，冷却至室温。

步骤六、将冷却后组件放置在平台上，利用刀具对于组件边缘的胶膜进行割除处理。

方法二：

步骤一、将封装外膜10、粘接胶膜20、采光板30、第一封装胶膜40、串焊连接好的电池芯片50、第二封装胶膜60及支撑板70由上到下依次层叠，形成待层压组件。

步骤二、开启层压机加热器预热，升温到120℃至140℃之间，保持内腔温度为133℃。将待层压组件送入层压机内腔抽真空，抽真空时间为200s至600s，保证真空度为10Pa至100Pa。随后分三个阶段对于待层压组件进行加压，第一阶段：加压到-80kPa至-50kPa，加压时间为120s至240s；第二阶段：加压到-50kPa至-30kPa，加压时间为120s至240s；第三阶段：加压到-30kPa至-10kPa，加压时间为500s至900s。

步骤三、将完成加压的组件经传送带输出至冷却区域，加压至大气压，通过300s至600s的冷却时间，冷却至室温。

步骤四、将冷却后组件放置在平台上，利用刀具对于组件边缘的胶膜进行割除处理。

通过上述两种方法，保证了光伏组件各结构，包括封装外膜10、粘接胶膜20、采光板30、第一封装胶膜40、电池芯片50、第二封装胶膜60及支撑板70之间的层压粘接，避免各结构连接处产生气隙，最大程度减小了光伏组件厚度，有利于实现组件轻质化。其中，方法一采用二次层压抽真空加压的方法，层压效果更为显著，方法二的一次性层压抽真空加压，操作更为简便，具体选择视需求而定。

具体而言，封装外膜10材质为ETFE(Ethylene Tetra Fluoro Ethylene，乙烯－四氟乙烯共聚物)膜，是一种透明膜材料，其质轻，透光率可达到95％，且具有较强的紫外线阻隔性，用于封装外膜10，避免因长期紫外线照射引起的材料老化，延长光伏组件的使用寿命，降低长期使用过程中能效衰减问题，此外，ETFE膜绝缘性及阻水性好，适用于不同天气状况。粘接胶膜20材质为UV截止型EVA(Ethylene-vinyl acetate copolymer，乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)，同样具有较强的紫外阻隔性，此外，粘结强度高，使得封装外膜10有效地通过粘接胶膜20与采光板30进行粘结，发挥封装外膜10对于采光板30的保护作用。采光板30材质为聚碳酸酯板、PET板(Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸乙二醇酯)或PVC(Polyvinyl chloride，聚氯乙烯)板，其中，聚碳酸酯板是一种新型的高强度、透光建筑材料，PET板是一种热塑型树脂材料，具有环保性，可回收利用，三种材质均具备机械性能稳定、强度大、绝缘性可靠及耐腐蚀的优势，保证了光伏组件能够在雨雪冰雹等恶劣天气下使用，且透光性强，可减少光能的损失，提升光伏组件的光能转换效率。在实现组件轻质化及保证强度的要求下，采光板30的厚度范围为0.1mm至2mm。在一些实施例中，采光板30采用0.38mm的聚碳酸酯板。

可选地，所述第一封装胶膜40，和/或所述第二封装胶膜60的材质为EVA。

具体而言，第一封装胶膜40，和/或所述第二封装胶膜60的材质为EVA，其透光率大于90％，可保证光伏组件对于光能的充分吸收利用。此外，高透光型EVA电阻率高、耐候性及柔韧度较好，以便于适应建筑屋面安装环境；粘结强度高，使得第一封装胶膜40有效地将采光板30与电池芯片50进行粘结，和/或，第二封装胶膜60有效地将支撑板70与电池芯片50进行粘结，发挥了采光板30及支撑板70对于电池芯片50的保护支撑作用。

可选地，所述支撑板70的材质为玻璃纤维或硅纤维。

具体而言，支撑板70的材质为玻璃纤维或硅纤维，属于性能优异的无机非金属材料，具有一定耐候性、耐火性、阻水性、优良的绝缘耐性及较高的光反射率，支撑板70用于承担光伏组件的荷载，可提升光伏组件的抗冲击能力。在实现组件轻质化及保证强度的要求下，支撑板70的厚度范围为300um至2000um，在一些实施例中，支撑板70采用1000um厚的环氧玻璃纤维板。

可选地，所述电池芯片50包括单晶硅电池。

具体而言，本申请实施例的电池芯片50采用单晶硅电池，其光电转化效率高，化学稳定性强，且成本造价低，得到了广泛的应用。

可选地，参照图1及图2，所述光伏组件还包括接线盒80：所述接线盒80通过结构胶与所述封装外膜10远离所述粘接胶膜20的表面连接，所述接线盒80设置于所述光伏组件电气线路引出端90附近。

具体而言，图2示出了本申请实施例中图1沿A方向平面示意图，结合图1所示。在封装外膜10远离粘接胶膜20的表面即光伏组件的迎光面设置接线盒80，接线盒80设置于光伏组件电气线路引出端90附近，便于与电池芯片50电连接，用于保护光伏组件整体，起到电流中转站的作用，如果电池芯片50发生短路，则接线盒80自动断开，防止电流过大将光伏组件烧坏。且接线盒80具有良好的耐候性及导电率，体积小，本申请实施例所采用的接线盒80底面边长小于70mm，远小于光伏组件的表面尺寸，不会遮挡太阳光。接线盒80通过结构胶与封装外膜10的表面粘接，以加强连接处的结构稳定性，其中，结构胶包括但不限于硅胶或合成橡胶，本申请实施例在此不做限定。

可选地，参照图1，所述接线盒80外侧设置绝缘防水材料进行密封。

具体而言，如图1所示，接线盒80外侧尤其是接线盒80与封装外膜10表面连接处设置绝缘防水材料进行良好密封，以起到防潮以及避免漏电的作用。绝缘防水材料包括但不限于绝缘胶、聚四氟乙烯或环氧绝缘防腐漆，本申请实施例在此不做限定。设置绝缘防水材料后，需对组件周边残留物进行擦洗清洁。

可选地，参照图1及图2，所述接线盒80为三分体式接线盒，所述接线盒包括正极接线盒801、中间接线盒802及负极接线盒803。

具体而言，如图1及图2所示，本申请实施例采用三分体式接线盒80，包括正极接线盒801、中间接线盒802及负极接线盒803，其中，正极接线盒801位于电气线路引出端90的正极端附近，负极接线盒803位于电气线路引出端90的负极端附近，中间接线盒802位于封装外膜10表面中部，两端分别与正极接线盒801及负极接线盒803电连接。此种结构型式的接线盒80的位置灵活，相比于整体式接线盒，降低了单个盒体的体积和粘接面积，从而增加了光伏组件的受光面积，此外，单个接线盒的发热量更小，得以保证接线盒80性能稳定。

可选地，参照图1，所述封装外膜10厚度范围为20um至50um。

具体而言，如图1所示，为实现光伏组件整体的轻质化，及封装外膜10对于采光板30的保护作用，封装外膜10厚度范围为20um至50um，在一些实施例中，封装外膜10选取厚度为25um的ETFE膜。

可选地，参照图1，所述粘接胶膜20厚度范围为200um至700um。

具体而言，如图1所示，为实现光伏组件整体的轻质化，及保证粘接胶膜20的粘结强度，粘接胶膜20厚度范围为200um至700um，在一些实施例中，粘接胶膜20选取厚度为300um的UV截止型EVA。

可选地，参照图1，所述第一封装胶膜40，和/或所述第二封装胶膜60厚度范围为200um至700um。

具体而言，如图1所示，为实现光伏组件整体的轻质化，及保证第一封装胶膜40，和/或第二封装胶膜60的粘结强度，第一封装胶膜40，和/或第二封装胶膜60厚度范围为200um至700um，在一些实施例中，第一封装胶膜40及第二封装胶膜60选取厚度为500um的EVA。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，包括封装外膜、粘接胶膜、采光板、第一封装胶膜、电池芯片、第二封装胶膜及支撑板：

所述封装外膜通过所述粘接胶膜与所述采光板的一个表面粘接；

所述采光板的另一个表面通过所述第一封装胶膜与所述电池芯片的一个表面粘接；

所述电池芯片的另一个表面通过所述第二封装胶膜与所述支撑板的一个表面粘接，所述支撑板的另一个表面用于与建筑屋面固定连接；

其中，所述封装外膜材质为ETFE膜，所述粘接胶膜材质为UV截止型EVA，所述采光板材质为聚碳酸酯板、PET板或PVC板；

所述光伏组件厚度范围为3mm至4mm，所述光伏组件面密度小于4kg/m²。

2.根据权利要求1所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述第一封装胶膜，和/或所述第二封装胶膜的材质为EVA。

3.根据权利要求1所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述支撑板的材质为玻璃纤维或硅纤维。

4.根据权利要求1所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述电池芯片包括单晶硅电池。

5.根据权利要求1所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述光伏组件还包括接线盒：

所述接线盒通过结构胶与所述封装外膜远离所述粘接胶膜的表面连接，所述接线盒设置于所述光伏组件电气线路引出端附近。

6.根据权利要求5所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述接线盒外侧设置绝缘防水材料进行密封。

7.根据权利要求5所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述接线盒为三分体式接线盒，所述接线盒包括正极接线盒、中间接线盒及负极接线盒。

8.根据权利要求1所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述封装外膜厚度范围为20um至50um。

9.根据权利要求1所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述粘接胶膜厚度范围为200um至700um。

10.根据权利要求2所述的用于建筑屋面的光伏组件，其特征在于，所述第一封装胶膜，和/或所述第二封装胶膜厚度范围为200um至700um。