一种能利用太阳能发电的建筑瓷砖.pdf

一种能利用太阳能发电的建筑瓷砖，包括低铁钢化玻璃，其下层安装的太阳能电池片串并联组，太阳能电池片串并联组下层安装PET板，太阳能电池片串并联组与低铁钢化玻璃和PET板之间均通过PVB材料粘合，在整个设备外侧还安装有薄质不锈钢边框。本实用新型使用具有很强的粘结性、韧性和弹性的PVB材料作粘合剂，提高抗震抗冲击能力，并保证不开裂，改良传统易老化、易泛黄的缺点；采用了在较宽的温度范围内具有优良的物理和化学性能的PET材料作为下底板，提高了物理化学性能；环保经济又健康，符合现阶段光伏建筑一体化的设计要求；薄质不锈钢边框的使用，增加其使用寿命，提高其耐磨性和耐腐蚀性，提高稳固性。

1.  一种能利用太阳能发电的建筑瓷砖，其特征在于，包括上盖板低铁钢化玻璃(1)；所述低铁钢化玻璃(1)的下层安装有太阳能电池片串并联组(3)；所述太阳能电池片串并联组(3)与低铁钢化玻璃(1)之间通过PVB材料(2)粘合；
所述太阳能电池片串并联组(3)下层安装有用作瓷砖底板的不透明PET板(5)；所述PET板(5)与太阳能电池片串并联组(3)通过PVB材料(4)粘合；
所述太阳能电池片串并联组(3)由小电池片阵列式排布组成。

2.  根据权利要求1所述的能利用太阳能发电的建筑瓷砖，其特征在于，所述建筑瓷砖外侧安装有薄质不锈钢边框。

3.  根据权利要求2所述的能利用太阳能发电的建筑瓷砖，其特征在于，所述不锈钢边框(11)为矩形结构，四个边分别设置有凹口；
在使用时，相邻两块瓷砖对接，所述凹口相对，所述对置的凹口内设置有连接件(12)。

4.  根据权利要求3所述的能利用太阳能发电的建筑瓷砖，其特征在于，所述连接件(12)设置有用于各个瓷砖的所述太阳能电池片串并联组(3)实现电池片串/并连接的插头(14)。

5.  根据权利要求4所述的能利用太阳能发电的建筑瓷砖，其特征在于，所述连接件(12)设置有实现定位连接的插接柱(13)。

一种能利用太阳能发电的建筑瓷砖
技术领域
本发明涉及太阳能建筑技术领域，更具体地说，涉及一种能利用太阳能发电的建筑瓷砖。
背景技术
现在最常见的能利用太阳能的设备是传统的太阳能电池，其整体结构包括如下：最上面一层为透光的钢化玻璃，中间为电池板，最下面为不透光的白板底板；各层之间均用EVA材料粘合；底板用铝合金边框固定。这样的太阳能设备存在很多不足，首先是太阳能利用率不高，并且使用环境受到一定的限制，这样的太阳能设备不能用在需要透光的环境中；其次，这样的传统的太阳能设备的粘合剂EVA材料的胶连度受温度影响很大，EVA的胶联度直接影响到太阳能整个组件的性能以及使用寿命。在熔融状态下，EVA与晶体硅太阳能电池片、玻璃产生粘合，在这过程中既有物理也有化学的键合。未经改性的EVA透明、柔软，有热熔粘合性，熔融温度低，熔融流动性好。但是其耐热性较差，易延伸而低弹性，内聚强度低而抗蠕变性差，易产生热胀冷缩导致晶片碎裂，使得粘接脱层。此外，传统的太阳能电池底板上的铝合金边框耐腐蚀性不高，不抗用，且容易变形，易老化和泛黄，影响整个组件的使用寿命和美观。这整个的太阳能设备都不能与建筑合为一体，只能单纯的安装在建筑物上，占用额外的空间，不能实现光伏建筑一体化。所谓光伏建筑一体化即BIPV(Building IntegratedPV，PV即Photovolta-ic)。光伏建筑一体化(BIPV)技术是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术。光伏建筑-体化(BIPV)不同于光伏系统附着在建筑上(BAPV：Building Attached PV)的形式。现代化社会中，人们对舒适的建筑热环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30％-40％，对经济发展形成了一定的制约作用。光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：一类是光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。另一类是光伏方阵与建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分。如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。在这两种方式中，光伏方阵与建筑的结合是一种常用的形式，特别是与建筑屋面的结合。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。光伏方阵与建筑的集成是BIPV的一种高级形式，它对光伏组件的要求较高。光伏组件不仅要满足光伏发电的功能要求同时还要兼顾建筑的基本功能要求。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种能够符合光伏建筑一体化设计要求的能够利用太阳能发电的建筑瓷砖，这样的建筑瓷砖能够实现光伏建筑一体化用于建筑物外墙壁，既给建筑物提供能量，又不占用额外的空间，其外层安装有比传统铝合金边框具有更强的耐腐蚀性和稳固性的薄质不锈钢边框，能使用20年以上。
一种能利用太阳能发电的建筑瓷砖，包括用作上盖板的低铁钢化玻璃，低铁钢化玻璃的下层安装有能将太阳能转换成电能的太阳能电池片串并联组，太阳能电池片串并联组与低铁钢化玻璃之间通过PVB材料粘合。太阳能电池片串并联组下层安装有用作瓷砖底板的不透明PET板，PET板通过PVB材料与电池组件粘合。其中，太阳能电池片串并联组由小电池片阵列式排布组成。
优选方式下，瓷砖的不锈钢边框为矩形结构，四个边分别设置有凹口。在使用时，相邻两块瓷砖对接，凹口相对，对置的凹口内设置有连接件。连接件上设置有用于各个瓷砖的太阳能电池片串并联组实现电池片串联或并联的插头。最优方式下，连接件上还设置有用于定位插接边框凹口的插接柱。
此外，在本发明的能利用太阳能发电的建筑瓷砖外侧安装有具有很强的耐磨性和耐腐蚀性的薄质不锈钢边框，这样的边框具有很高的耐腐蚀性和耐磨性，并且不易变形，提高了整个建筑玻璃的使用寿命和稳固性。
本发明的优点是，摒弃传统的EVA粘合方法，采用PVB材料，这种PVB材料有良好的粘结性、韧性和弹性，在玻璃受到外力猛烈撞击而破碎时，这层材料会吸收大量能量，玻璃碎片会牢牢粘附在PVB中间材料上，玻璃碎片不会飞散，从而使可能产生的伤害减少到最低程度，并且能够保证整个建筑瓷砖不开裂，改良传统瓷砖易老化、泛黄的缺点。而且本发明采用表面平滑有光泽的PET板作为下底板，PET板在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度范围可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好；它具有良好的力学性能，耐折性好；它耐油、耐脂肪、耐稀酸、稀碱，耐大多数溶剂；且具有优良的耐高、低温性能，可在120℃温度范围内长期使用，短期使用可耐150℃高温，可耐-70℃低温，且高、低温时对其机械性能影响很小；其气体和水蒸气渗透率低，既有优良的阻气、水、油及异味性能。本发明使用的上层盖板是低铁钢化玻璃，这种玻璃具有高于92％的透光率，并且同时具有极高的强度和热稳定性，不仅环保健康，而且能够减少电能的消耗，节约资源实现光伏建筑一体化。在整个建筑瓷砖的外部，还设计有薄质不锈钢边框，它比铝合金边框具有更高的强度和稳定性，使其不易变形，并提高耐腐蚀性，增加能利用太阳能发电的建筑瓷砖的使用寿命。
附图说明
图1是本发明建筑瓷砖的整体结构示意图；
图2是图1中建筑瓷砖的分层结构示意图；
图3是本发明瓷砖外侧的不锈钢边框凹口处剖面的正面投影结构示意图；
图4是用于连接瓷砖组件的插接件立体结构示意图；
图5是相邻两片瓷砖连接时凹口处剖面的使用状态结构示意图；
图6为不锈钢边框凹口处局部立体结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的能利用太阳能发电的建筑瓷砖，包括透光的上盖板低铁钢化玻璃1，低铁钢化玻璃1具有很高的强度和热稳定性，其透光率可达到92％以上，可以大大提高整个太阳能组件的光能转化率。如图2所示，低铁钢化玻璃1下层安装有能将太阳能转换成电能的太阳能电池片串并联组3，太阳能电池片串并联组3与低铁钢化玻璃1之间用PVB材料2粘合，有良好的粘结性、韧性和弹性，在玻璃受到外力猛烈撞击而破碎时，这层材料会吸收大量能量，玻璃碎片会牢牢粘附在PVB中间材料上，玻璃碎片不会飞散，从而使可能产生的伤害减少到最低程度，并且能够保证整个建筑瓷砖不开裂，改良传统瓷砖易老化、泛黄的缺点。
PVB材料2下层安装的太阳能电池片串并联组3，如图1所示，它是由整齐排列的小电池片组成，片与片之间有缝隙。在电池组件3的下层安装有用作瓷砖底板的PET板5，它通过PVB材料4与电池组件3粘合在一起。这里使用PET膜表面平滑有光泽，在较宽的温度范围内具有优良的物理机械性能，长期使用温度可达120℃，电绝缘性优良，甚至在高温高频下，其电性能仍较好；它具有良好的力学性能，耐折性好。
如图3所示本发明瓷砖在不锈钢边框凹口处剖面的正面投影结构。图中显示出不锈钢边框11为矩形结构，四个边分别设置有凹口。结合图6所示，凹口位于不锈钢边框11侧边的平面内。优选方式下，凹口与太阳能电池片串并联组3位于一个层面上，用于设置电池片的串并联引线。在使用时，如图5所示，相邻两块瓷砖对接，凹口相对，在对置的凹口内设置有连接件12。
连接件12的结构，如图4所示，其上设置有实现相邻瓷砖上电池片串联或并联的插头14(图中省略下底部插头)。最优方式下，连接件12上还设置有用于插接边框11凹口实现定位连接的插接柱13。
上述不锈钢边框11的规格优选方式下为统一的矩形规格，且尺寸统一，从而方便制造模具，降低制造成本。而且连接件12上用于电池片串/并联的插头14根据需要可以设置成可换的多组插头，用于连接方式的选择，实现相邻瓷砖组件中所有电池片的串联或并联。此外，用于定位连接的插接柱13最好以过盈方式连接于瓷砖的凹口中，从而实现可靠连接。
在整个太阳能块状组件的外部设计有由薄质不锈钢材料制作的边框，该边框具有很强的耐腐蚀性和耐磨性，并且不易变形，使得本发明的能利用太阳能发电的建筑瓷砖的使用寿命增长，并将其安装简单化，为使用者带来方便。可将其用作一种建筑材料，用于建筑所需要的位置，为其提供环保的能量，供其取暖照明等，大大减少电能的消耗，并且与房屋建筑合为一体，不占用额外空间，并能符合光伏建筑一体化设计要求，省钱经济又环保，而且本发明的能利用太阳能发电的建筑瓷砖由于使用了PVB材料作为粘合剂，拓宽了其适用的温度范围，给生产和生活带来极大的方便，并且使用了具有极高透光率的低铁钢化玻璃1作为上盖板，提高了光能利用率，提高了能利用太阳能发电的建筑瓷砖的性能，更加安全和实用。使用的PET板作为下底板，增强了整个设备的物理化学性能，提高其耐酸碱和耐腐蚀性，增加了使用寿命。本发明的能利用太阳能发电的建筑瓷砖在整体结构外使用了薄质不锈钢边框，提高了其耐磨性和耐腐蚀性，并且不易变形，使得安装更加方便容易，其不易变形的特点给人们的安装带来很大方便，不仅省时省力，还提高了其自身的使用寿命。