一種建筑外墻光伏發電系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種建筑外墻光伏發電系統，包括支撐架（1）和固定在其上的板體（2），在所述板體（2）上固定有光伏層（4），其從下至上依次包括柔性薄膜電池組件（5）、膜層（6）和涂料層（7），四層固定成一體結構，其中，所述板體（2）為微晶泡沫陶瓷保溫板。本實用新型所述建筑外墻光伏發電系統通過金屬支撐架將建筑外墻光伏發電系統安裝固定在建筑物外部的懸挑部位上，實現了利用建筑物的外立面進行光伏發電，完成了綠色建筑由被動節能向主動節能的成功過渡和轉型。
【專利說明】一種建筑外墻光伏發電系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及建筑節能和光電建筑領域，特別是涉及一種固定在建筑物外部懸挑建筑構件上的建筑外墻光伏發電系統。
【背景技術】
[0002]隨著全球傳統能源的日益減少，新能源發電的重要性愈發突出，而具有明顯優勢的光伏發電則會成為新能源中最令人矚目的焦點，與此同時，世界光伏發電產業快速發展，產業鏈中間生產環節過度膨脹引發了一系列問題。在此情況下，光伏發電系統終端應用的重要性體現地愈實用新型顯，而建筑光伏則是世界光伏發電應用領域最重要的市場之一。
[0003]在我國，由于人均土地資源相對匱乏，因此，大型地面電站的建設具有一定的局限性，與之對比，建筑物能為光伏系統提供足夠的面積，不需另占土地，還能省去光伏系統的支撐結構。太陽能光伏電池是固態半導體器件，發電時無轉動部件，無噪聲，對環境無污染。光伏建筑可自發自用，減少了電力輸送過程的費用和能耗，降低了輸電和分電的投資和維修成本。而且日照強時恰好是用電高峰期，光伏建筑系統除可以保證自身建筑內用電外，在一定條件下還可能向電網供電，舒緩了高峰電力需求，具有極大的社會效益，還能杜絕由一般化石燃料發電所帶來的嚴重空氣污染，這對于環保要求更高的今天和未來極為重要。
[0004]目前我國的光伏建筑大多為“BAPV”(Building Attached Photovoltaic):即附著在建筑物上的太陽能光伏發電系統，也稱為“安裝型”太陽能光伏建筑。它的主要功能是發電，與建筑物功能不發生沖突，不破壞或削弱原有建筑物的功能。例如，現在大量在建筑屋面安裝的單晶硅和多晶硅太陽能電池板，盡管這類系統解決了部分太陽能綜合利用方面的問題，但同時帶來建筑屋面可利用面積小，難以形成有效發電量；屋面安裝太陽能板容易破壞屋面保溫防水結構和高層建筑屋面風壓達，光伏板已發生墜落等安全隱患等諸多問題。
實用新型內容
[0005]本實用新型要解決的技術問題是提供一種結構簡單、成本低、與建筑緊密結合，輕質安全、防火絕緣，耐久性好的建筑外墻光伏發電系統。
[0006]一種建筑外墻光伏發電系統，包括支撐架和固定在其上的板體，在所述板體上固定有光伏層，其從下至上依次包括柔性薄膜電池組件、膜層和涂料層，四層固定成一體結構，其中，所述板體為微晶泡沫陶瓷保溫板。
[0007]本實用新型所述的建筑外墻光伏發電系統，其中所述支撐架為不銹鋼金屬材料焊接而成的三角架，通過不銹鋼穿墻膨脹螺栓固定在建筑物外部懸挑建筑構件上，所述建筑物外部懸挑建筑構件為空調板、懸挑板、挑檐、雨篷或遮陽板。
[0008]本實用新型所述的建筑外墻光伏發電系統，其中在所述板體的四周緊密固定有邊框，所述邊框由鋁合金或碳纖維材料制成。
[0009]本實用新型所述的建筑外墻光伏發電系統，其中所述光伏層為條狀結構，若干所述光伏層平行布置并粘接于所述板體上，所述光伏層的面積為整個板體面積的60%?80%。[0010]本實用新型所述的建筑外墻太陽能光伏板，其中在所述微晶泡沫陶瓷保溫板的兩側涂覆有界面劑。
[0011]本實用新型所述的建筑外墻光伏發電系統，其中所述微晶泡沫陶瓷保溫板厚度為50 ?700mm,長度為 2000mm、2440mm、3000mm 或 3200mm,寬度為 1220mm、1 250mm 或 1500mm。
[0012]本實用新型所述的建筑外墻光伏發電系統，其中所述柔性薄膜電池組件是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池，染料敏化電池或有機薄膜電池；所述膜層為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度為250微米；所述涂料層由防污自潔涂料涂覆而成，所述防污自潔涂料為粒徑為納米級的光觸媒涂料，厚度為20?70微米。
[0013]本實用新型所述的建筑外墻光伏發電系統，其中所述柔性薄膜電池組件與底板之間通過粘結劑固定，所述粘結劑為阻燃型聚合物粘結劑。
[0014]本實用新型所述建筑外墻太陽能光伏板與現有技術不同之處在于:本實用新型所述建筑外墻光伏發電系統通過金屬支撐架將太陽能光伏板安裝固定在建筑物外部的懸挑部位(空調板、懸挑板、挑檐、雨篷、遮陽板)上的，實現了利用建筑物的外立面進行光伏發電，完成了綠色建筑由被動節能向主動節能的成功過渡和轉型。本實用新型所述的建筑外墻太陽能光伏板與建筑緊密結合，輕質安全、防火絕緣，耐久性好，符合節能減排及零能耗等綠色建筑的理念。
[0015]下面結合附圖對本實用新型所述的建筑外墻光伏發電系統作進一步說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型所述建筑外墻光伏發電系統在安裝狀態下的結構示意圖；
[0017]圖2為圖1中板體的正視圖；
[0018]圖3為圖1中S處的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
[0020]如圖1-圖3所示，本實用新型建筑外墻光伏發電系統包括支撐架I和固定在其上的板體2，在板體2上固定有光伏層4，其從下至上依次包括柔性薄膜電池組件5、膜層6和涂料層7，四層固定成一體結構，其中，板體2為微晶泡沫陶瓷保溫板。光伏層4為條狀結構，若干(本實施例中為3條光伏層4)光伏層4平行布置并粘接于板體2上,光伏層4的面積為整個板體2面積的80%。支撐架I為不銹鋼金屬材料焊接而成的三角架，通過不銹鋼穿墻膨脹螺栓固定在建筑物外部懸挑建筑構件3上，建筑物外部懸挑建筑構件3為空調板。在建筑外墻太陽能光伏板的四周緊密固定有邊框(圖中未示出)，邊框由鋁合金材料制成。微晶泡沫陶瓷保溫板厚度為50mm，長度為2000mm，寬度為1220mm。
[0021]在微晶泡沫陶瓷保溫板的兩側涂覆有界面劑，柔性薄膜電池組件5是在可彎曲的柔性襯底上(如塑料)采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽能薄膜電池；膜層6為含氟TPT聚酯膜，厚度為250微米；涂料層7由防污自潔涂料涂覆而成，防污自潔涂料為粒徑為納米級的光觸媒涂料，厚度為20微米，柔性薄膜電池組件5與底板4之間通過粘結劑固定，粘結劑為阻燃型聚合物粘結劑。[0022]實施例2
[0023]如圖1-圖3所示，本實用新型建筑外墻光伏發電系統包括支撐架I和固定在其上的板體2，在板體2上固定有光伏層4，其從下至上依次包括柔性薄膜電池組件5、膜層6和涂料層7，四層固定成一體結構，其中，板體2為微晶泡沫陶瓷保溫板。光伏層4為條狀結構，若干(本實施例中為4條光伏層4)光伏層4平行布置并粘接于板體2上,光伏層4的面積為整個板體2面積的60%。支撐架I為不銹鋼金屬材料焊接而成的三角架，通過不銹鋼穿墻膨脹螺栓固定在建筑物外部懸挑建筑構件3上，建筑物外部懸挑建筑構件3為懸挑板。在建筑外墻太陽能光伏板的四周緊密固定有邊框，邊框由碳纖維材料制成。微晶泡沫陶瓷保溫板厚度為700mm，長度為3200mm，寬度為1500mm。
[0024]在微晶泡沫陶瓷保溫板的兩側涂覆有界面劑，柔性薄膜電池組件5是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為銅銦鉀硒薄膜太陽能電池；膜層6為乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度為250微米；涂料層7由防污自潔涂料涂覆而成，防污自潔涂料為粒徑為納米級的光觸媒涂料，厚度為70微米，柔性薄膜電池組件5與底板4之間通過粘結劑固定，粘結劑為阻燃型聚合物粘結。
[0025]實施例3
[0026]如圖1-圖3所示，本實用新型建筑外墻光伏發電系統包括支撐架I和固定在其上的板體2，在板體2上固定有光伏層4，其從下至上依次包括柔性薄膜電池組件5、膜層6和涂料層7，四層固定成一體結構，其中，板體2為微晶泡沫陶瓷保溫板。光伏層4為條狀結構，若干(本實施例中為5條光伏層4)光伏層4平行布置并粘接于板體2上,光伏層4的面積為整個板體2面積的70%。支撐架I為不銹鋼金屬材料焊接而成的三角架，通過不銹鋼穿墻膨脹螺栓固定在建筑物外部懸挑建筑構件3上，建筑物外部懸挑建筑構件3為挑檐。在建筑外墻太陽能光伏板的四周緊密固定有邊框，邊框由鋁合金或碳纖維材料制成。微晶泡沫陶瓷保溫板厚度為200mm，長度為2440mm，寬度為1250mm。
[0027]在微晶泡沫陶瓷保溫板的兩側涂覆有界面劑，界面劑由如下重量份的物質組成:
[0028]固含量為45?49%的BC-700丙烯酸乳液:7份；
[0029]固含量為45?47%的BC-200丙烯酸乳液:8份；
[0030]去離子水:25份；
[0031]乙二醇:0.6份；
[0032]硅灰石粉:8份；
[0033]高嶺土:9 份；
[0034]重鈣:12份；
[0035]陰離子型潤濕劑:0.7份；
[0036]成膜助劑:0.8份；
[0037]分散劑:0.3份；
[0038]消泡劑:0.25份；
[0039]pH 調節劑:0.7 份；
[0040]防腐防霉劑:0.6份；
[0041]增塑劑:0.2份；
[0042]其中，成膜助劑為十二碳醇脂，分散劑為多聚磷酸鈉，消泡劑為聚醚多元醇，防腐防霉劑為OBPA含砷有機物防霉劑，增塑劑為聚丙烯酸脂類增塑劑；陰離子型潤濕劑為脂肪酸酯硫酸鹽；PH調節劑為氫氧化鈉。
[0043]柔性薄膜電池組件5是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為碲化鎘薄膜太陽能電池；膜層6為含氟TPT聚酯膜，厚度為250微米；涂料層7由防污自潔涂料涂覆而成，防污自潔涂料為粒徑為納米級的光觸媒涂料，厚度為50微米，光觸媒涂料由如下重量份的物質組成:
[0044]固含量為49%的水乳型合成聚合物乳液:250份；
[0045]粒徑為2?7nm的光觸媒納米粉體材料:30份；
[0046]脫氧水:750份；
[0047]增稠劑:4.5份；
[0048]分散劑:3份；
[0049]濕潤劑:13份；
[0050]成膜助劑:30份；
[0051]消泡劑:15份；
[0052]偶聯劑:6份。
[0053]光觸媒涂料水乳型合成聚合物乳液為質量比為5:3:1苯乙烯一丙烯酸乳液、丙烯酸共聚乳液、有機硅一丙烯酸乳液的混合物；光觸媒納米粉體材料為納米二氧化硅，增稠劑為聚丙烯酸酯類，分散劑為質量比為2:1的焦磷酸四鉀和聚丙烯酸鹽類的混合物；濕潤劑PH值為6，為質量比為6:5的二異丁基萘磺酸鈉和單硬脂酸甘油酯的混合物；成膜助劑為丙二醇苯醚，消泡劑為質量比為3:2的聚醚多元醇和聚醚類的混合物；偶聯劑為鋁酸酯偶聯劑。
[0054]柔性薄膜電池組件5與底板4之間通過粘結劑固定，粘結劑為阻燃型聚合物粘結齊U，其由如下重量份的原料制備而成:
[0055]聚丙烯酸脂類乳液:85份；
[0056]交聯劑:10份；
[0057]有機磷氮類阻燃劑:3份；
[0058]溶劑:7份；
[0059]聚丙烯酸酯類乳液由丙烯酸酯類單體制備而成，丙烯酸酯類單體為質量比為9:5的丙烯酸-2-乙基己酯和甲基丙烯酸甲酯的混合物；交聯劑為二甲苯烷二異氰酸酯，有機磷氮類阻燃劑為三異丙苯基磷酸脂，溶劑為正丁脂。
[0060]實施例4
[0061]與實施例1的區別在于，建筑物外部懸挑建筑構件3為雨篷或遮陽板，微晶泡沫陶瓷保溫板長度為3000mm。
[0062]實施例5
[0063]一種建筑外墻光伏發電系統的制備方法，包括如下步驟:
[0064]步驟一、固定系統的制備:用不銹鋼金屬材料焊接成與建筑物懸挑部位3長寬尺寸相近的三角支撐架1，并在其上鉆出供不銹鋼螺絲和不銹鋼穿墻膨脹螺栓穿過的通孔；
[0065]步驟二、微晶泡沫陶瓷板的制備:將厚度為10?30mm的微晶泡沫陶瓷底板切割成尺寸為400 X 600mm或600 X 800mm的板材，將板材表面和四邊棱角打磨清理干凈，制備界面齊U，將界面劑均勻涂覆于板材的兩側；
[0066]步驟三、光伏層4的制備:制備光觸媒涂料，在柔性薄膜電池組件5的表面覆蓋加封TPT聚酯膜層或乙烯一四氟乙烯共聚物膜層，并在TPT聚酯膜層或乙烯一四氟乙烯共聚物膜的外側涂覆具有防污功能的光觸媒涂料；
[0067]步驟四、制備阻燃型聚合物粘結劑，用阻燃型聚合物粘結劑將柔性薄膜電池組件5黏貼到微晶泡沫陶瓷保溫板的外表面；
[0068]步驟五、合并封裝:按照柔性薄膜光伏電池組件5、阻燃型聚合物粘結劑、微晶泡沫陶瓷板的順序依次層疊，經過輥壓和高壓釜處理，使各層組件和材料緊密粘合，最后再將用鋁合金或碳纖維材料制成的邊框安裝固定在微晶泡沫陶瓷保溫板的四周，即得產品。
[0069]界面劑的制備方法包括如下步驟:先將原料中的各組份逐一稱重，把配方中的去離子水加到涂料分散攪拌機的缸中，攪拌機以300r/min的轉速攪拌,加入乙二醇、增塑劑、防腐防霉劑、丙烯酸乳液，充分攪拌5min。再將陰離子型潤濕劑和分散劑加入，攪拌均勻，在不斷攪拌下緩慢投入硅灰石粉、高嶺土、重鈣以及消泡劑，在lOOOr/min以上的轉速條件下高速攪拌，使之充分分散，直至不存在小粒子，最后加入PH調節劑和增塑劑，再在100r/min以上的轉速條件下高速攪拌20min后停機,然后出料,裝桶包裝；
[0070]光觸媒納米涂料的制備方法包括如下步驟:
[0071](A)將原料中的各組份逐一稱重；
[0072](B)將潤濕劑、分散劑加入水乳型合成聚合物皿中，以800轉/分鐘轉速充分攪拌約20?30min ；
[0073](C)再加入光觸媒納米粉體材料，以1500轉/分鐘的轉速充分分散30?60min，在攪拌的過程中，加入1/3重量的消泡劑并加入增稠劑；
[0074](D)最后在1500轉/分鐘轉速的條件下,加入已經與成膜助劑、偶聯劑混合均勻的脫氧水，再加入余下的2/3重量的消泡劑，攪拌混合均勻10分鐘，得到光觸媒納米涂料。
[0075]阻燃型聚合物粘結劑的制備方法包括如下步驟:
[0076](a)在可調節溫度的攪拌機中，先加入丙烯酸酯類單體，將溫度升至50?60度，保持溫度5?7小時，制成丙烯酸酯類乳液；
[0077](b)保持上述溫度不變，在制成的丙烯酸酯類乳液中加入1/3體積的溶劑，并攪拌均勻，加工成母液甲；
[0078](C)在溫度為40?50度的條件下，將剩余2/3體積的溶劑與有機磷氮類阻燃劑均勻混合，制成母液乙；
[0079](d)在在溫度為50?60度的條件下，將母液甲和母液乙兩組分均勻混合，隨后緩慢加入交聯劑并攪拌均勻，最后制成阻燃型聚合物粘結劑產品。
[0080]安裝方式:
[0081]首先用穿墻膨脹螺栓把不銹鋼三角固定架安裝在空調板、懸挑板、挑檐、雨篷、遮陽板等建筑物懸挑建筑構件上部，并在外墻壁上鉆孔和放置電纜導管，隨后，在固定框架上傾斜安裝矩形的本實用新型太陽能光伏板，固定框架與太陽能光伏板之間用螺絲固定，光伏板上的光伏電池輸出導線、旁路二極管及接線盒布置在位于光伏板內側外墻壁上的導線槽孔和密封裝置內，電導線穿過導管的與室內的光伏太陽能控制器相連，太陽能控制器通過導線與蓄電池和逆變器相連，太陽能控制器可以提供直流輸出，逆變器可以將直流電轉變為交流電，再經安裝在建筑物屋內的配電箱送上電網(并網使用)或直接提供給建筑負載用電。
[0082]以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:包括支撐架(I)和固定在其上的板體(2)，在所述板體(2)上固定有光伏層(4)，其從下至上依次包括柔性薄膜電池組件(5)、膜層(6)和涂料層(7)，四層固定成一體結構，其中，所述板體(2)為微晶泡沫陶瓷保溫板。
2.根據權利要求1所述的建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:所述支撐架(I)為不銹鋼金屬材料焊接而成的三角架，通過不銹鋼穿墻膨脹螺栓固定在建筑物外部懸挑建筑構件(3)上，所述建筑物外部懸挑建筑構件(3)為空調板、懸挑板、挑檐、雨篷或遮陽板。
3.根據權利要求1所述的建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:在所述板體(2)的四周緊密固定有邊框，所述邊框由鋁合金或碳纖維材料制成。
4.根據權利要求2或3所述的建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:所述光伏層(4)為條狀結構，若干所述光伏層(4 )平行布置并粘接于所述板體(2 )上，所述光伏層(4 )的面積為整個板體(2)面積的60%?80%。
5.根據權利要求1所述的建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:在所述微晶泡沫陶瓷保溫板的兩側涂覆有界面劑。
6.根據權利要求5所述的建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:所述微晶泡沫陶瓷保溫板厚度為 50 ?700mm,長度為 2000mm、2440mm、3000mm 或 3200mm,寬度為 1220mm、1 250mm或 1500mm。
7.根據權利要求6所述的建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:所述柔性薄膜電池組件(5)是在可彎曲的柔性襯底上采用沉積透明導電膜制備的薄膜電池，為非晶硅柔性太陽能薄膜電池、銅銦鉀硒薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池，染料敏化電池或有機薄膜電池；所述膜層(6)為含氟TPT聚酯膜或乙烯一四氟乙烯共聚物膜，厚度為250微米；所述涂料層(7)由防污自潔涂料涂覆而成，所述防污自潔涂料為粒徑為納米級的光觸媒涂料，厚度為20?70微米。
8.根據權利要求7所述的建筑外墻光伏發電系統，其特征在于:所述柔性薄膜電池組件(5)與板體(2)之間通過粘結劑固定，所述粘結劑為阻燃型聚合物粘結劑。
【文檔編號】C09J133/04GK203827248SQ201420132314
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月22日 優先權日:2014年3月22日
【發明者】李曉軍 申請人:煙臺斯坦普精工建設有限公司