TW201814114A - 輕質太陽能電池模組建材及具該建材的隔音壁 - Google Patents

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Abstract

一種輕質太陽能電池模組建材，藉由支撐裝置同時支撐一片形成有複數穿孔的穿孔板及一太陽能電池模組，再藉由穿孔板與支撐裝置中的格柵件及支撐板共同形成複數個吸音阻隔空間，供聲波通過前述穿孔而進入前述吸音阻隔空間，另方面，由太陽能電池模組受撓性透光防護層的遮蔽保護及支撐裝置的支撐下穩定地進行光電轉換；再將上述建材搭配一對固定裝置，使其成為同時兼具供電與吸音的隔音壁，用以提升綠能替代率及生活舒適度。

Description

輕質太陽能電池模組建材及具該建材的隔音壁
一種太陽能電池模組建材，尤其是輕質的太陽能電池模組建材，以及具有輕質太陽能電池模組建材的隔音壁。
綠色能源，又稱為清潔能源，是將一種無汙染的能量來源如風力，水力，太陽能等轉換為電能使用，近年來，隨著太陽能科技興起，光電轉換效率逐步提升，許多國家於日照充足的建築體或空曠地開始增設太陽能板，一般房屋頂樓或道路上的電子指示標誌牌都是目前常見太陽能板加載的區域，而接收的太陽能將轉換為電能供給於電器或電子裝置使用。
傳統的太陽能模組如圖1所示，其整體結構由上而下包括玻璃基板91，EVA膠黏層92，太陽能電池93，EVA膠黏層92，及背板94，其結構組合的方式係由EVA膠黏層92經熱壓熔融後，使玻璃基板91及背板94熔固包覆太陽能電池93，並且變成高透光性的形樣，其中，最上層的玻璃基板91形成一防護層，避免太陽能電池93遭受外力破壞，並且容許太陽光穿透，相對最下層的背板94除同樣具有防護作用，也和玻璃基板91共同作為支撐結構，確保整個太陽能模組的結構強度，藉此形成一完善可運作的太陽能模組。
上述的太陽能電池本身是利用半導體方式製成，厚度非常薄，輕輕一晃都可能造成碎裂或肉眼難以見到的微裂，使得所發電能無法 順利輸出。所以具防護作用的玻璃基板必須具備足夠強的厚度及強度，依照目前的技術，組裝完成後160公分長、100公分寬的的太陽能模組，重量高達20公斤，這使得掛載該模組的建築體負重增加不少。若是加載於大樓屋頂，只要設置百餘平方公尺的太陽能模組，就會額外替大樓增加高達數十噸的重量負擔，大幅影響大樓本身結構強度。
再一方面，如果要大幅度地提升太陽能發電量，增加綠色能源對於國家整體能源的佔比，就必須擁有可以置放太陽能板的大面積土地，若設置在荒郊野外，不僅需要考慮額外架設線路而運輸配送所生電力，也附帶造成維修保養的困難，意味著成本必須向上增加；反之，要在已經開發的城鎮裝設，土地取得成本又太高，因此難以覓得合適的地方開發。因此，尋找已經佇立存在的公共建築場域設置，才是能同時兼具提升太陽能供電比率及符合成本效益的做法。能符合上述條件的建築包括在封閉的高速公路、高架鐵路或捷運的隔音壁，以及橋樑兩側的護欄等，不僅無須付費徵收，也可以方便保養維護。
不幸地，如果要大面積地將現有的太陽能模組安裝在橋樑側面或高架道路的隔音牆上，動輒數噸的重量增加，無疑將危及橋樑或隔音牆的壽命；此外，若直接附掛於高速公路的兩側隔音牆上，暴露在外的太陽能模組一旦遭遇汽車失控強烈撞擊時，碎裂的玻璃反而容易造成更多的人體傷害，因為上述的建築結構安全和人身安全顧慮，使得這樣的想法完全不具可行性。
綜上所述，本發明期望能將太陽能模組的重量大幅減輕、且將結構支撐強度向上提升，更期望將太陽能模組能同時具有吸音結構，於 增加電力供應的同時兼具降低噪音污染的功效，解決上述種種問題。
本發明的主要目的，在提供一種具有吸音效果的輕質太陽能電池模組建材，不僅增加綠能發電而達成節能減碳，並同時減少噪音汙染。
本發明的另一目的，在提供一種輕質太陽能電池模組建材，藉由撓性透光防護層及輕量剛韌的支撐結構，大幅減輕建材的重量，使其對於所設置的建築物結構和壽命的損害大幅降低。
本發明的再一目的，在提供一種結構不含玻璃材質的輕質太陽能電池模組建材，即使遭受強烈碰撞時，高延展性的結構也不易碎裂造成傷害，使得安裝於高速公路側邊作為隔音壁的安全性得以提高。
本發明的又一目的，在提供一種具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，不僅可以達成降低噪音的基本功效，還可進一步太陽能發電，達成節能減碳的環保目的。
本發明的又另一目的，在提供一種具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，由於撓性透光防護層可被些微染色，使得大面積裝設時，甚至可以拼裝作為裝置藝術，美化市容。
本發明所揭露的一種輕質太陽能電池模組建材，包括一支撐裝置同時連結一片形成有複數穿孔的穿孔板及一太陽能電池模組，該支撐裝置更包括一個格柵件，且該格柵件具有彼此平行的一支撐側面和一透孔側面，且形成有複數貫穿上述支撐側面和透孔側面的格柵孔；以及至少一片組設於前述支撐側面的支撐板，供與上述太陽能電池模組連結；前述穿孔板則設置於前述格柵件的前述透孔側面，供與上述格柵件及上述支撐板 共同形成複數個吸音阻隔空間，以及前述穿孔是被暴露於格柵件外側而供聲波通過前述穿孔而進入前述吸音阻隔空間；及每一前述太陽能電池模組藉由固著部將該太陽能電池本體和撓性透光防護層組設至前述支撐板，以及前述太陽能電池本體是被設置於前述撓性透光防護層和前述支撐板間，並且受前述撓性透光防護層的遮蔽保護。
再者，將上述輕質太陽能電池模組建材結合至一對固定裝置，即可成為一種具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，供設置於一建築物，而該具輕質太陽能電池模組建材的隔音牆包括：至少一輕質太陽能電池模組建材及至少一對固定裝置。
由於採用例如樹脂材料製成的撓性透光防護層、以及例如鋁合金或鈦合金等高延展性金屬材製的格柵件結構，不僅使得整體結構重量減輕，並提昇搬運及安裝的更便利性，減少對於所安裝的結構物造成負擔，且可提升使用後受撞擊時的安全性；再者，不僅是經由太陽能發電達成節能減碳的功效，並同時藉由穿孔板、格柵件、及支撐板形成的吸音阻隔空間，吸收環境噪音，降低噪音汙染，讓生活舒適度的提升成為可行。
1、1’、1”‧‧‧輕質太陽能電池模組建材
11、11’‧‧‧支撐裝置
111、111’‧‧‧格柵件
1111、1111’‧‧‧支撐側面
1113、1113’‧‧‧透孔側面
1115、1115’‧‧‧格柵孔
1117’‧‧‧安全透孔
113、113’‧‧‧支撐板
13、13’、13”‧‧‧穿孔板
131‧‧‧穿孔
133‧‧‧吸音阻隔空間
1331’‧‧‧第一吸音阻隔空間
1332’‧‧‧第二吸音阻隔空間
135’‧‧‧吸音件
15、15’、15”‧‧‧太陽能電池模組
151、151’‧‧‧太陽能電池本體
153‧‧‧撓性透光防護層
155‧‧‧固著部
2、2’、2”‧‧‧固定裝置
21‧‧‧金屬滑軌
22‧‧‧限制件
23’‧‧‧H型金屬架
24’、24”‧‧‧卡制槽
25’‧‧‧防脫落纜繩
26’‧‧‧封蓋卡槽件
8’‧‧‧聲波
91‧‧‧玻璃基板
92‧‧‧EVA膠黏層
93‧‧‧太陽能電池
94‧‧‧背板
圖1為本發明一種習知技術的立體透視圖，說明傳統太陽能電池模組結構。
圖2為本發明第一較佳實施例的部分立體圖，用於說明設置於屋頂上之隔音壁結構。
圖3為本發明第一較佳實施例的建材爆炸圖，用於說明輕質太陽能電池模組建材結構。
圖4為圖3的部分立體透視圖，用於說明吸音阻隔空間。
圖5為本發明第二較佳實施例的部分立體圖，用於說明高速公路兩側隔音壁結構。
圖6為本發明第二較佳實施例的建材爆炸圖。
圖7為圖6的部分立體透視圖，用於說明吸收聲波的結構組成。
圖8為本發明第三較佳實施例的部分立體示意圖。
有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之較佳實施例的詳細說明中，將可清楚呈現；此外，在各實施例中，相同之元件將以相似之標號表示。
本案第一較佳實施例，請一併參照圖2至圖4所示，是一種安裝於建築物屋頂，且採用輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，為便於說明，在本實施例中僅繪示一片輕質太陽能電池模組建材1與一對用於固定該輕質太陽能電池模組建材1的固定裝置2。
其中，輕質太陽能電池模組建材1包括一支撐裝置11、一穿孔板13、及一太陽能電池模組15。由支撐裝置中的格柵件111與支撐板113共同作為支撐整體結構的裝置，且為增加結構強度同時降低總重量，格柵件111與支撐板113採用例釋為鋁合金的金屬所製成，並且將格柵件111具有的支撐側面1111與透孔側面1113之間貫穿形成例釋為規則的六角形格柵孔1115，一方面保有三維的支撐強度，另方面大幅降低整體結構重量；更藉由組設於支撐側面1111的支撐板113，強化太陽能電池模組15與支撐裝置11之間的連結。
另方面，上述穿孔板13則被設置於上述格柵件111的透孔 側面1113，藉此與格柵件111及支撐板113共同形成複數個吸音阻隔空間133，且面向例如原有的屋頂，供使得建築物內或其他場域所發出任何形式的聲波，經由穿孔板13上的複數穿孔131進入吸音阻隔空間133後，大部分聲波隨即被阻隔於空間內無法穿出，並且不斷被格柵件111和支撐板113及穿孔板13所吸收，藉此避免噪音傳輸。此外，經由多次實驗發現，此處的穿孔板13以開孔率不高於3%，且穿孔131的孔徑不大於1公釐(mm)，吸音效果較好。
太陽能電池模組15則相反於上述穿孔板13的設置方向，面向陽光照射區供接受太陽能，其中，太陽能電池模組15中的太陽能電池本體151藉由固著部155與支撐板113相互連結，固著部155於本例中例釋為一層EVA黏著層，可供直接以最低熱熔溫度加熱進行熔固，而太陽能電池本體151用於接收太陽能的接收面則設置有一層撓性透光防護層153，於本例中例釋為一層矽膠層，且透光率至少達95%，供除了保護太陽能電池本體151不受外物侵害之外，更可以提升轉換效率，尤其較傳統的玻璃防護層更薄更輕，以達到大幅減重的目的。
本例中的固定裝置2包括複數對彼此平行設置的金屬滑軌21，以及設置於金屬滑軌21上的複數對限制件22。組裝時，先將金屬滑軌21以例如螺栓設置於例如水泥的建築物頂壁上，再將上述輕質太陽能電池模組建材1以穿孔板13面向頂壁方向放置於金屬滑軌21上，並將兩個限制件22分別對應於該建材的底端角，由上向下牴觸限制建材的位移，同時另以鎖固件鎖合於金屬滑軌21上。
另有一種提升太陽能供電的綠能供電，是將佇立於高速公路兩側的隔音牆中的隔音板卸除，並更換為本發明的輕質太陽能電池模組建材，與現有固定裝置組成本案第二較佳實施例，請一併參照圖5至圖7，一種具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，為將太陽能使用率提到最高，本例中是將兩片輕質太陽能電池模組建材1’兩兩相背設置，讓太陽能電池兩兩面向外側，穿孔件則彼此相互面對設置。於本例中，由兩建材的對稱中線向左右兩方依序對稱設置的是輕質太陽能電池模組建材1’中的穿孔板13’，支撐裝置11’，太陽能電池模組15’。
其中，支撐裝置11’包括格柵件111’，為減輕整體結構重量，藉由將格柵件111’中的支撐側面1111’與透孔側面1113’貫穿形成格柵孔1115’，並使格柵孔1115’成為一種具有週期性規則形狀且為多邊透空柱形的貫穿孔，於本例中貫穿孔例釋為長短不一的規則梯形組合，藉此增強整體裝置結構強度，便於阻擋高速公路上的側風壓，當然，熟悉此技術領域的人亦可輕易理解具有週期性規則形狀的多種幾何結構透孔組合，都可以符合構成本案的格柵件。本例中，另於格柵件111’連結支撐側面1111’與透孔側面1113’的頂面及底面連線方向，貫穿形成至少一對安全透孔1117’。
由於本例中的輕質太陽能電池模組建材，是以高延展性的鈦合金以及鋁合金作為支撐裝置和穿孔板，並且以矽膠層作為撓性透光防護層，即使遇上汽車高速撞擊，因外層具有樹脂和矽膠防護層，供強力黏著太陽能電池本體，均可大幅降低以往若採用玻璃材質太陽能電池的傷害風險，使得在高速公路兩側，以本案的輕質太陽能電池模組建材替代現有隔音板作為隔音牆成為可行，還可進一步提供綠色能源。
隨著高速行駛的汽車震動所發出聲波8’，經由空氣介質傳遞至本例中的太陽能電池模組15’，經介面穿透、反射及吸收後，穿透太陽能電池本體151’的聲波8’隨即經由支撐板113’進入到第一個吸音阻隔空間1331’，部分受該空間的吸收轉換，即使未被吸收的聲波順利穿透出第一吸音阻隔空間1331’，隨後，立即進入至第二吸音阻隔空間1332’同樣被吸收轉換，為增強吸音效果，本例中更於兩穿孔板13’之間設置一例釋為吸音棉的吸音件135’，以供能量較高的聲波完全被兩個阻隔空間及吸音件135’吸收，藉此降低噪音污染，而熟悉此吸音技術領域的人士亦可輕易理解將兩建材中的穿孔板13’作位置調整，使得兩板穿孔131’形成的通孔孔徑以及開孔率進一步縮小，都是運用本發明的可行作法。
為將輕質太陽能電池模組建材安裝於高速公路的兩側建築物，於本例中，固定裝置2’例釋為現有的複數對H型金屬架23’，且每一柱H型金屬架23’依照目前常見的結構，形成兩相互對稱的卡制槽24’，安裝過程中，將H型金屬架23’設置於建築物上，再將本案的輕質太陽能電池模組建材1’逐一由金屬架上方放入固定，設置完後再於兩H型金屬架23’上加一封蓋卡槽件26’，除此之外，為提升安全性，於每一建材兩側，分別設置防脫落纜繩25’，該防脫落纜繩25’對應穿過上述格柵件111’中的安全透孔1117’，並連結固定於H型金屬架23’底端及封蓋卡槽件26’，藉此成為安全的太陽能隔音牆，當然，熟悉此固定技術領域的人亦可輕易得知當建材放入H型金屬架之前，可再額外增加防護夾(圖未示)夾於建材兩側再放入架內，並由防護夾上形成安全透孔供防脫落纜繩穿透，均不礙於本案實施。
隨著第二實施例的隔音牆更換，原有的隔音牆大部分為了提 升隔音效果，有時會在隔音牆最上方朝向車道方向內彎延伸增加一道隔音板，由於此時面向車道的方向不易受太陽光照射，故在如圖8所示的第三較佳實施例中，隔音壁的這一層會僅採用單層的輕質太陽能電池模組建材1”，搭配固定裝置2”使用，固定裝置2”中的卡制槽24”更增設一防呆凸軸部(圖未示)，使得每一建材都能以穿孔板13”朝向車道，太陽能電池模組15”朝向上的正確方位安裝，藉此使汽車震動發出的聲波直接被吸音阻隔空間吸收，太陽光能能直接照射至太陽能電池模組15”。當然，熟悉本技術領域人士可以輕易理解，以上三種實施例中的建材組合方式皆可相互交替裝設，並非必要搭配特定固定裝置使用。
惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

Claims (12)

  1. 一種輕質太陽能電池模組建材，包括：一支撐裝置，包括一個格柵件，該格柵件具有彼此平行的一支撐側面和相反於該支撐側面的一透孔側面，且形成有複數貫穿上述支撐側面和透孔側面的格柵孔；及至少一片組設於前述支撐側面的支撐板；至少一片形成有複數穿孔的穿孔板，且該穿孔板設置於上述格柵件的上述透孔側面，供與上述格柵件及上述支撐板共同形成複數個吸音阻隔空間，以及上述穿孔是被暴露於格柵件外側而供聲波通過上述穿孔而進入上述吸音阻隔空間；及至少一太陽能電池模組，每一前述太陽能電池模組包括至少一片太陽能電池本體，一層撓性透光防護層，及至少一個固著部，前述固著部是供將該太陽能電池本體和上述撓性透光防護層組設至上述支撐板遠離上述格柵件的側面，以及上述太陽能電池本體是被設置於上述撓性透光防護層和上述支撐板間，並且受上述撓性透光防護層的遮蔽保護。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的輕質太陽能電池模組建材，其中上述格柵件的上述格柵孔具有週期性規則形狀。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的輕質太陽能電池模組建材，其中上述週期性規則形狀的格柵孔為多邊柱形貫穿孔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的輕質太陽能電池模組建材，其中上述太陽能電池模組的上述撓性透光防護層為透光率至少達95%以上的矽膠層。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的輕質太陽能電池模組建材，其中上述吸音阻隔空間內更設置有一吸音件。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的輕質太陽能電池模組建材，其中上述固著部為一黏著層。
  7. 一種具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，供設置於一建築物，該具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁包括：至少一輕質太陽能電池模組建材，包括一支撐裝置，包括一個格柵件，該格柵件具有彼此平行的一支撐側面和相反於該支撐側面的一透孔側面，且形成有複數貫穿上述支撐側面和透孔側面的格柵孔；及至少一片組設於前述支撐側面的支撐板；至少一片形成有複數穿孔的穿孔板，且該穿孔板設置於上述格柵件的透孔側面，供與上述格柵件及上述支撐板共同形成複數個吸音阻隔空間，以及上述穿孔是被暴露於格柵件外側而供聲波通過上述穿孔而進入上述吸音阻隔空間；及至少一太陽能電池模組，每一前述太陽能電池模組包括至少一片太陽能電池本體，一層撓性透光防護層，及至少一個固著部，前述固著部是供將該太陽能電池本體和上述撓性透光防護層組設至上述支撐板遠離上述格柵件的側面，以及上述太陽能電池本體是被設置於上述撓性透光防護層和上述支撐板間，並且受上述撓性透光防護層的遮蔽保護；及至少一對固定裝置，供將上述輕質太陽能電池模組建材結合至上述建築物。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，其中上述固定裝置為一對H型金屬架，且每一前述H型金屬架形成兩相互 對稱的卡制槽。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，其中每一上述H型金屬架的其中一上述卡制槽更包括一防呆凸軸部。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，其中上述格柵件垂直於上述支撐側面的兩側面貫穿形成至少一對安全透孔。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，其中上述固定裝置為一對對應穿透上述安全透孔的防脫落纜繩。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的具輕質太陽能電池模組建材的隔音壁，其中上述固定裝置為一對金屬滑軌，且該對金屬滑軌上分別設置有至少一個限制件。
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