TWM614718U

TWM614718U - 用於太陽能面板的支架結構

Info

Publication number: TWM614718U
Application number: TW110202959U
Authority: TW
Inventors: 楊仁德
Original assignee: 特極股份有限公司
Priority date: 2021-03-19
Filing date: 2021-03-19
Publication date: 2021-07-21

Abstract

本創作提供一種用於太陽能面板的支架結構，其包括支架本體以及防蝕層，防蝕層覆蓋於該支架本體一表面上，且防蝕層包含環氧塗層、含鋅塗層或其等之組合。本創作所提供的用太陽能面板的支架結構具有優良的防蝕性能，因此，能夠良好地適用於較為嚴苛的使用環境中。

Description

用於太陽能面板的支架結構

本創作係有關一種支架結構，更具體而言，係有關一種用於太陽能面板的支架結構。

隨著綠能產業的快速發展，太陽能相關設備已成為能源開發相關產業中至關重要的研發目標領域之一。一般而言，太陽能設備之太陽能面板能夠被安裝於一般房屋住宅、學校工廠或商辦建物之屋頂或是採光良好之地面，用以接受陽光照射。然而，由於安裝於地面之太陽能面板的支撐結構（一般可包括地樁與支架）無論在結構強度以及建造工程的效益上都與該處地面之地質及環境密切相關，有需要針對不同的地質環境研發適用的太陽能面板之支撐結構。

目前對於設置於海岸地形的太陽能設備之支撐結構而言，由於地理環境、洋流及氣溫的影響，其等需要採用較短的維修週期與較大的修復強度來維持其可用性。詳細而言，例如鄰近東南亞之地帶受到地理環境與印度洋環流季風的影響，長年處於高熱、高濕度、高鹽霧、高輻射與高幅照的環境中，堪屬全球最惡劣的重腐蝕環境。除此之外，海岸附近的環境還可能具有高壓、高酸鹼鹽濃度、高應力、易受沖刷及磨蝕等因素。因此，設置在此類地理位置的太陽能設備之支撐結構還需要額外具有優良的抗腐蝕能力。

換句話說，對於用於太陽能設備的地樁結構之技術領域而言，有需要提供能夠適用於特殊的地理位置與地質特性，且具有優良的抗腐蝕能力的用於太陽能設備之太陽能面板的支撐結構。

為了解決上述技術問題，本創作提供一種用於太陽能面板的支架結構，其採用特殊的防蝕技術，藉此確保支撐結構的防蝕性能。

本創作之一實施例提供一種用於太陽能面板的支架結構，其包括一支架本體以及一防蝕層。該防蝕層覆蓋於該支架本體的一表面上，且包含一環氧塗層、一含鋅塗層或其等之組合。

在本創作的一個較佳實施例中，該環氧塗層具有介於30及600微米之間的厚度。

在本創作的一個較佳實施例中，該含鋅塗層具有介於30及400微米之間的厚度。

在本創作的一個較佳實施例中，該用於太陽能面板的支架結構還進一步包括一強化層，該強化層設置於該支架本體及該防蝕層之間。

在本創作的一個較佳實施例中，該強化層為一熱浸鍍鋅層或一鋅鋁熔射層。

在本創作的一個較佳實施例中，該熱浸鍍鋅層具有介於25 μm至150 μm之間的表面粗糙度。

在本創作的一個較佳實施例中，該鋅鋁熔射層具有介於5至15%之間的孔隙度。

在本創作的一個較佳實施例中，該鋅鋁熔射層具有介於200 μm至1000 μm之間的厚度。

在本創作的一個較佳實施例中，該鋅鋁熔射層具有介於60 μm至100 μm之間的表面粗糙度。

在本創作的一個較佳實施例中，該環氧塗層是由一環氧粉末塗料所形成，且該環氧粉末塗料包括具有介於1.3至1.6 g/cm ³的密度的顆粒。

在本創作的一個較佳實施例中，該環氧塗層具有大於或等於3 J的-30℃抗衝擊性。

在本創作的一個較佳實施例中，該環氧塗層具有65℃下，24小時或48小時小於等於6.5 mm的陰極剝離。

在本創作的一個較佳實施例中，該環氧塗層具有大於等於30 MV/m的電氣強度。

在本創作的一個較佳實施例中，該環氧塗層具有大於等於1×10 ¹³Ω˙m的體積電阻率。

在本創作的一個較佳實施例中，該環氧塗層包括一第一環氧粉末塗層及一第二環氧粉末塗層，該第一環氧粉末塗層設置於該支架本體及該第二環氧粉末塗層之間，其中，該第一環氧粉末塗層具有大於250微米的厚度，且該第二環氧粉末塗層具有大於350微米的厚度。

本創作的主要技術手段在於，本創作實施例所提供的用於太陽能面板的支架結構，是通過覆蓋於支架本體的表面上的特定的防蝕層，使得該支架結構能夠良好地適用於較為嚴苛的使用環境中，以延長太陽能面板的支架結構以及包括太陽能面板的支架結構的太陽能模組的使用壽命。

以下通過特定的具體實施例來說明本創作所揭露有關「用於太陽能面板的支架結構」的實施方式，本創作所屬技術領域中具有通常知識者可由本說明書所揭示的內容瞭解本創作的優點與功效。本創作可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本創作的精神下進行各種修飾與變更。以下的實施方式將進一步詳細說明本創作的相關技術內容，但所揭示的內容並非用以限制本創作的技術範疇。

首先，請參閱圖1。圖1為本創作其中一實施例所提供的用於太陽能面板的支架結構S的軸向局部剖面示意圖。如圖所示，用於太陽能面板的支架結構S包括支架本體1及覆蓋於支架本體1的表面上的防蝕層2。請一併參閱圖3及圖4，在本創作中，用於太陽能面板的支架結構S可以是用以承載太陽能面板SP，並藉此將太陽能面板固定於使用地區的地面的支架。在本創作中，用於太陽能面板的支架結構S的形狀不在此限制。詳細而言，如圖3所示，太陽能面板模組M可以包括太陽能面板SP、用於太陽能面板的支架結構S及螺旋地樁P，而用於太陽能面板的支架結構S是連接於太陽能面板SP及螺旋地樁P之間。如圖4所示，在本創作的實施例中，螺旋地樁P可以包括旋葉P1及承載件P2，而承載件P2包括凸緣P21及強化肋P22。螺旋地樁P是通過承載件P2的凸緣P21與用於太陽能面板的支架結構S相互連接。

承上所述，支架本體1可以由金屬材料所製成。較佳地，支架本體1是由耐候性不銹鋼所製成。如圖3所示，支架本體1可以包括垂直於地面裝設的支撐柱，以及與支撐柱相互連接的連接架，然而，支架本體1的實際結構可以依據實際需求加以設計。防蝕層2覆蓋於支架本體1的表面上，前述表面可以是支架本體1的任何表面，舉例而言，可以是支撐柱或連接架的外表面。

在本創作的實施例中，防蝕層2包含環氧塗層、含鋅塗層或其等之組合。在本創作的實施例中，環氧塗層可以具有介於30及600微米之間的厚度，而含鋅塗層可以具有30及400微米之間的厚度。

詳細而言，環氧塗層可以是由以環氧樹脂為主要成膜材料的熱固性熔融結合粉末塗料，或稱熔融結合環氧粉末塗料(fusion bonded epoxy coating powders)所製成。上述環氧塗層之材料屬於無機塗料，因此不會有使用有機材料而製成之有機塗層會發生的陰極剝離(cathodic delamination)及陰極氣泡(cathodic blisters)等問題。對於無機塗層可能發生的濕附著力下降的缺點，本創作實施例可採用下列製造過程與特定的材料配方加以克服。

將環氧塗層作為防蝕層2塗覆於支架結構S的支架本體1上的製造過程可以包括將支架本體1進行表面處理、預熱支架本體1、進行環氧塗料的塗敷以及使環氧塗料固化等步驟。詳細而言，製造過程中，可以先對支架本體1的表面進行稜角打磨、升溫烘烤以去除微小縫隙和缺陷中殘留的水分及其他揮發物、清理污染物等表面處理。接著，可以將支架本體1進行預熱，而預熱溫度可為275℃以下。接下來，可以通過靜電噴塗法、摩擦靜電噴塗法、流化床法、靜電流化床等方式進行塗布。最後，可以利用先前預熱支架本體1的溫度使得塗料固化，或者是另外加溫使塗料固化。在本創作的一些實施例中，由上述製造過程所製成的環氧塗層可具有介於50至400微米之間的厚度。

如此之外，用以形成上述環氧塗層的環氧粉末塗料可以具有介於1.3至1.6 g/cm ³的密度(例如，以中國GB/T 4472規範量測)及小於或等於0.6%的揮發份(例如，以中國GB/T6554規範量測)。另外，環氧粉末塗料的粒度分布可以是：粒徑大於150微米為小於或等於3%，而粒徑大於250微米為小於或等於0.2%(例如，以中國GB/T 6554規範量測)。除此之外，還可以具有小於或等於0.002%的磁性物質含量(例如，以中國GB/T 6570規範量測)。

當環氧塗層是由熔融結合環氧粉末塗料製成時，所形成的塗層可以具有大於或等於3 J的-30℃抗衝擊性。小於等於100 mg的耐磨性(例如，以中國GB/T 1768規範量測)，以及大於等於60 MPa的黏結強度(例如，以中國GB/T 6329規範量測)。除此之外，前述環氧塗層可以具有小於等於6.5 mm的陰極剝離(例如，65℃，24小時或48小時，以中國SY/T 3042規範量測)、大於等於30 MV/m的電氣強度(例如，以中國GB/T 141規範量測)，以及大於等於1×10 ¹³Ω˙m的體積電阻率(例如，以中國GB/T 1410規範量測)。

事實上，在本創作實施例中，製造作為防蝕層2的環氧塗層的方式並不限制於此。在本創作實施例中，也可以採用高性能熔融結合環氧塗層技術或是高性能無溶劑液體環氧塗層技術(SEBF/SLF重防腐技術)來形成作為防蝕層2的環氧塗層。通過高性能熔融結合環氧塗層技術或是高性能無溶劑液體環氧塗層技術來形成的環氧塗層具有結合強度高、抗衝擊、抗彎曲與耐介質滲透力強等優良的性能。較佳地，由此技術所製成的環氧塗層可具有介於100至250微米之間的厚度。然而，在一些實施例中，環氧塗層可以具有大於250微米的厚度，例如，對於適用於重腐蝕環境中的結構，塗層的參考厚度可為大於300微米、600微米或是1000微米。

除此之外，也可以在本創作實施例中採用雙層的環氧粉末塗層來形成環氧塗層。在雙層環氧粉末塗層的情形下，內層(接近支架本體1)之塗層 - 稱為第一環氧粉末塗層 - 的厚度可以是大於或等於250微米，而外層之塗層 –稱為第二環氧粉末塗層 - 的厚度可以是大於或等於350微米。採用雙層的環氧粉末塗層可以使得用於太陽能面板的支架結構S具有更為穩定的防蝕性能。

承上所述，高性能熔融結合環氧塗層技術與高性能無溶劑液體環氧塗層技術所形成的環氧塗層事實上為多層複合的複合結構，其可包括表層、中間層與底層，而表層提供耐老化、耐磨損與耐海生物的功能、中間層提供耐滲水的功能，而底層則是提供該複合結構與螺旋地樁P之間的高結合強度。然而，前述不同的次分層是以單層塗裝技術形成，而只要單層塗層就可以達到30年以上的防腐蝕效果，而不需要與如熱浸鍍鋅塗層之其它塗層一起使用。換句話說，SEBF/SLF重防腐技術的單層塗層可以同時發揮底漆及面漆的功能，而非一般底漆+面漆之複合型防腐技術。然而，在本創作中，依據實際的需求，環氧塗層仍可以與熱浸鍍鋅層級/或鋅鋁熔射層等其他強化結構一同使用。

在本創作的實施例中，無溶劑液體之技術所形成的環氧塗層可以具有下表1所列之特性。除此之外，本創作實施例的環氧塗層的物理性能可參考中國國家標準GB/T18593-2010之熔融結合環氧粉末塗料的防腐蝕塗裝、中國GB/T 31361-2015之無溶劑環氧液體塗料的防腐蝕塗裝，以及中國SY/T 0315-2013鋼質管道熔結環氧粉末外塗層技術規範中所訂定的測量標準與結果。表1

序號	項目	單位	環氧塗層性能	測試方法
1	外觀	-	色澤均勻、表面平整、無氣泡、無裂紋	目測
2	抗衝擊強度(-30℃)	J	≥	SY/T 0315
3	附著力(75℃，7d)	級	1~2	SY/T 0315
4	陰極剝離（-1.5V， 65℃±2℃，2 天）	Mm	≤6	SY/T 0315
5	抗彎曲性（23℃）	-	1.5˚PD，無剝離，無損傷	SY/T 0315
6	黏結強度	MPa	≥25或較佳≥65	GB/T 18593-2010
7	耐磨性（Cs10 輪， 1 ㎏，1000r）	mg	≤100	GB/T 1768-2006
8	硬度	H	≥2	GB/T 6739
9	電氣擊穿強度	MV/m	≥30	GB/T 1408.1
10	體積電阻率	Ω·m	≥1×10 ¹³	GB/T 1410-2006
11	耐水中鹽霧（1000 h）	級	≤1	GB/T 1771
12	吸水增重率（蒸餾水 60℃±2℃，15 天）	%	≤2	GB/T 18593-2010
吸水增重率（3.5%NaCl 60℃±2℃，15 天）	%	≤1.5	GB/T 18593-2010
13	氯化物滲透性（23℃±2℃，45 天）	mol/L	≤1×10 ^-4	ISO 14655/ GB/T 25826

接著，本創作實施例中的防蝕層2也可以是含鋅塗層。在本創作的較佳實施例中，防蝕層2為同時包含環氧塗層以及含鋅塗層的複合塗層，其可以是上述之環氧塗層與含鋅塗層的組合。舉例而言，在較佳的實施例中，複合塗層可具有約450微米的厚度，其中環氧塗層為約50微米，而含鋅塗層為400微米。

請參閱圖2。圖2為本創作另一實施例所提供的用於太陽能面板的支架結構S的軸向局部剖面示意圖。在本創作的實施例中，在支架本體1及防蝕層2之間可以進一步包括強化層3。舉例而言，可以是特別通過VCI（Volatile corrosion inhibitor，氣化防鏽緩蝕劑）疊加塗鋅技術，來形成支架本體上之包括防蝕層2及強化層3的複合型防蝕結構。詳細而言，複合型防蝕結構可以使用氣化防鏽緩蝕劑與疊加塗鋅技術達成（或稱VCI疊加塗鋅防鏽技術，Superimposed Zinc Tech.）。在前述情形中，可以通過下列方法製造複合型防蝕結構：以氣化防鏽緩蝕技術將氣相緩釋分子填充並附著於金屬材料(支架結構S或螺旋地樁P)之表面結構內，再於其上疊加含鋅塗層。含鋅塗層可以包括鱗片型鋅粉。具體而言，含鋅塗層是通過將球形鋅顆粒研磨成片狀，並混合添加劑後所形成的。如此一來，相較於直接使用球形鋅顆粒形成塗層，研磨成片狀之鋅材可以更密實地覆蓋於VCI層表面。最後，含鋅塗層還可以進一步包括一鋁粉塗層。由上述方式製造的含鋅塗層能夠對金屬材料(支架結構S)表面提供防止腐蝕的密封膜，換句話說，其能做為高效能之物理性遮蔽層。另外，由於所使用的鋅材料(鋅粉)之間的電阻率低，由此形成的含鋅塗層具有很強的電化學保護作用。除此之外，由此製成的防蝕層在常溫常壓下性質穩定而可對於設備的維修更為有利。在本創作實施例中，包含防蝕層2及強化層3的複合型防蝕結構可具有介於100至600微米之間的厚度。當強化層3為熱浸鍍鋅層時，熱浸鍍鋅層可以具有介於25 μm至150 μm之間的表面粗糙度。

相較於熱浸鍍鋅技術而言(僅使用單一含鋅塗層)，VCI疊加塗鋅防鏽技術的抗鹽霧時數可達1000至1500小時，甚至可達接近2000小時(熱浸鍍鋅技術為300至400小時，測試厚度-熱浸鍍鋅65微米，VCI疊加塗鋅防鏽技術30微米)，且表面光滑、美觀；在製備過程中雖會產生粉塵，但可用回收設備進行處理而不像熱浸鍍鋅技術會排放廢酸、廢水及廢氣。除此之外，針對耐候性而言，熱浸鍍鋅技術老化後會變成深灰色，而VCI疊加塗鋅防鏽技術五年內並無發生明顯變化。因此，在本創作實施例中，較佳採用VCI疊加塗鋅防鏽技術來形成防蝕層2。

除了熱浸鍍鋅層外，強化層3可以包括鋅鋁熔射層。針對用以形成鋅鋁熔射層的鋅鋁熔射技術而言，其是將固體金屬熔融後高速噴塗於基材的表面，使熔融後的金屬形成金屬皮膜。金屬皮膜與基材之間主要是通過機械鍵結力相互連結。在本創作的實施例中，可以使用純鋁（純度＞99%）、純鋅（純度＞99%）的線材與鋅鋁合金線材作為金屬材料。相較於熱浸鍍鋅所使用的浸鍍鋅浴中較容易包括鋅鐵合金雜質，上述材料純度較高。對於工業區及海濱環境的使用環境而言，鋁及鋅鋁合金對於鋼鐵材料基材的保護優於鋅材料對鋼鐵材料基材的保護。一般而言，熔射作業的作業溫度因不需要進行預熱，而可以在較低的溫度下進行，例如於介於121℃至149℃的溫度範圍內進行。

承上所述，對鋅鋁熔射層而言，材料中的富鋅區在使用狀態下會優先發生腐蝕並放出電子，藉此保護基材；而鋁元素有助於形成穩定的氫氧化鋅（Zn(OH) ₂）、氫氧化鋁（Al(OH) ₂）與緻密的氧化鋁（Al ₂O ₃）來遮蔽並保護基材。上述化合物與環境中的其他物質能夠形成穩定、低導電性的氫氧化鋅與氯化鋅（ZnCl ₂）等物質。

值得注意的是，鋅鋁熔射層的表面處理的效果對於後續其他材料層的附著而言是相當重要的。在本創作的一個較佳實施例中，該鋅鋁熔射層具有介於5至15%之間的孔隙度、介於200 μm至1000 μm之間的厚度及介於60 μm至100 μm之間的表面粗糙度。當該鋅鋁熔射層具有上述孔隙度，可以確保鋅鋁熔射層與其上的其他塗層之間具有優良的附著性。

值得一提的是，在本創作實施例中，用以將支架結構S與其他連接固定件，如圖3及圖4所示的螺旋地樁P相互鎖固的固定件，例如螺絲等，可以採用不鏽鋼材質製作。當螺絲等固定件同樣由防蝕層2所覆蓋，其與支撐結構S及螺旋地樁P之間不會有由異金屬相互接觸而產生的電位差。

雖然本創作之實施例係以上述較為詳細的方式揭示，本創作所屬技術領域具有通常知識者可以了解本創作之各種修飾得以在不背離界定於所附之申請專利範圍中之本創作的範圍之下進行。因此，本創作之實例的進一步修飾將不會偏離本創作之技術範圍。

S:用於太陽能面板的支架結構 1:支架本體 2:防蝕層 3:強化層 M: 太陽能面板模組 SP:太陽能面板 P:螺旋地樁 P1:旋葉 P2:承載件 P21:凸緣 P22:強化肋

圖1為本創作其中一實施例所提供的用於太陽能面板的支架結構的軸向局部剖面示意圖；

圖2為本創作另一實施例所提供的用於太陽能面板的支架結構的軸向局部剖面示意圖；

圖3為包含本創作其中一實施例所提供的太陽能面板的支架結構的太陽能面板模組的示意圖；

圖4為圖3所示的太陽能面板模組的另一示意圖。

S:用於太陽能面板的支架結構

1:支架本體

2:防蝕層

Claims

一種用於太陽能面板的支架結構，其包括：一支架本體；以及一防蝕層，其覆蓋於該支架本體的一表面上；其中，該防蝕層包含一環氧塗層、一含鋅塗層或其等之組合。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該環氧塗層具有介於30及600微米之間的厚度。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該含鋅塗層具有介於30及400微米之間的厚度。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，還進一步包括一強化層，該強化層設置於該支架本體及該防蝕層之間。
如請求項4所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該強化層為一熱浸鍍鋅層或一鋅鋁熔射層。
如請求項5所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該熱浸鍍鋅層具有介於25 μm至150 μm之間的表面粗糙度。
如請求項5所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該鋅鋁熔射層具有介於5至15%之間的孔隙度。
如請求項5所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該鋅鋁熔射層具有介於200 μm至1000 μm之間的厚度。
如請求項5所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該鋅鋁熔射層具有介於60 μm至100 μm之間的表面粗糙度。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該環氧塗層是由一環氧粉末塗料所形成，且該環氧粉末塗料包括具有介於1.3至1.6 g/cm ³的密度的顆粒。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該環氧塗層具有大於或等於3 J的-30℃抗衝擊性。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該環氧塗層具有65℃下，24小時或48小時小於等於6.5 mm的陰極剝離。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該環氧塗層具有大於等於30 MV/m的電氣強度。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，其中，該環氧塗層具有大於等於1×10 ¹³Ω˙m的體積電阻率。
如請求項1所述的用於太陽能面板的支架結構，該環氧塗層包括一第一環氧粉末塗層及一第二環氧粉末塗層，該第一環氧粉末塗層設置於該支架本體及該第二環氧粉末塗層之間，其中，該第一環氧粉末塗層具有大於250微米的厚度，且該第二環氧粉末塗層具有大於350微米的厚度。