一种瓦及其制备方法
阅读：359发布：2020-05-11
专利汇可以提供一种瓦及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开提供一种瓦及其制备方法，所述瓦包括曲面透光板，曲面 太阳能 电池 组 件，绝缘膜以及曲面金属板； 太阳能电池 组件通过第一 粘合剂 与曲面透光板接合，太阳能电池组件通过第二粘合剂与绝缘膜接合，曲面金属板通过第三粘合剂与所述绝缘膜接合。该瓦可以实现最轻质的屋面电站，让承重受限的 屋顶 也能装上太阳能；让光伏太阳能和金属屋面板材实现有机接合，形成一种新型的绿色建材。，下面是一种瓦及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种瓦，其特征在于，包括
曲面透光板；
曲面太阳能电池组件，与所述曲面透光板接合；
绝缘膜，与所述太阳能电池组件远离所述曲面透光板的一面接合；
曲面金属板，与所述绝缘膜远离所述曲面太阳能电池组件的一面接合；
且接合面的起伏弧度一致。
2.根据权利要求1所述的瓦，其特征在于，所述曲面透光板与绝缘膜之间，所述绝缘膜与曲面金属板之间均具有密封材料。
3.根据权利要求1所述的瓦，其特征在于，所述曲面为波浪状。
4.根据权利要求1所述的瓦，其特征在于，所述曲面为弯段与直段交替连接，其中，弯段的弯曲方向为背离曲面金属板方向，弯段的垂直于弯段与直段的交替方向的边缘与直段的边缘依次连接。
5.根据权利要求3或4所述的瓦，其特征在于，所述波浪或弯段的数量为2～5个，所述波浪或弯段的起伏范围为25mm～100mm。
6.根据权利要求1所述的瓦，其特征在于，所述曲面太阳能电池组件的边缘不超出所述曲面透光板、所述绝缘膜以及所述曲面金属板的边缘；所述曲面透光板以及所述绝缘膜的边缘不超出所述曲面金属板的边缘。
7.根据权利要求1所述的瓦，其特征在于，所述曲面金属板的表面设有耐候层。
8.根据权利要求1所述的瓦，其特征在于，所述曲面金属板表面设有水汽阻隔层。
9.一种瓦的制备方法，其特征在于，
提供曲面金属板；
在曲面金属板一侧依次铺设第三粘合剂，绝缘膜，第二粘合剂，太阳能电池组件，第一粘合剂以及曲面透光板，形成预层压组件；
将所述预层压组件置于柔性层压装置中抽真空并加热，进行层压处理，得到所述瓦。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述真空度为-85kPa～-100kPa；所述层压处理的加热步骤为：
将所述预层压组件在60℃～100℃下，加热5～30分钟；
升温至110℃～130℃，加热5～30分钟；
升温至130℃～150℃，加热5～30分钟；及
升温至150℃～170℃，加热10～70分钟。
一种瓦及其制备方法
技术领域
[0001] 本公开涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种瓦及其制备方法。
背景技术
[0002] 太阳能电池是一种将光能转换成电能的光电转换装置，其以太阳能为能源进行光伏发电，发电过程中不产生能源浪费，具有无污染，易于安装的特点，因此，太阳能电池在建筑领域的应用也越来越广，尤其是应用于屋顶。
[0003] 最近几年，中式建筑越来越受到人们的欢迎，中式建筑采用传统的起脊屋顶。目前市场上存在着各种形式的包括瓦在内的光伏瓦产品，但是曲面瓦还未出现过。平面瓦的应用非常有限，而随着光伏产品的广泛应用，开发应用在传统起脊屋顶的曲面光伏组件，方可满足市场对这方面的需求。
[0004] 采用本公开的技术则可以实现轻质屋面电站，实现发电材料与屋面建材的功能结合，适用于市场上的所有金属屋面板材形状，包括传统起脊屋顶，成为一种新型的清洁能源建材，具有美观，环保等优点。
[0005] 公开概述
[0007] 本公开提供一种瓦及其制备方法，可以实现轻质屋面电站，实现发电材料与屋面建材的功能结合，应用范围更广。
[0008] 一种瓦，包括
[0009] 曲面透光板；
[0011] 绝缘膜，通过第二粘合剂与太阳能电池组件接合；
[0012] 曲面金属板，通过第三粘合剂与绝缘膜接合。
[0013] 根据本公开的一个实施方式，所述曲面透光板与绝缘膜之间，所述绝缘膜与曲面金属板之间具有密封材料。
[0014] 根据本公开的一个实施方式，所述曲面透光板、太阳能电池组件、绝缘膜以及曲面金属板均为曲面，且连接面的起伏弧度一致。
[0015] 根据本公开的一个实施方式，所述曲面为波浪状。
[0016] 根据本公开的一个实施方式，所述曲面为弯段与直段交替连接，其中，弯段方向为背离曲面金属板方向，弯段的垂直于弯段与直段的交替方向的边缘与直段的边缘依次连接。
[0017] 根据本公开的一个实施方式，所述波浪或弯段的数量为2-20个，所述波浪或弯段的起伏范围为5mm～100mm。
[0018] 根据本公开的一个实施方式，所述曲面太阳能电池组件的边缘不超出所述曲面透光板、所述绝缘膜以及所述曲面金属板的边缘；所述曲面透光板以及所述绝缘膜的边缘不超出所述曲面金属板的边缘。
[0019] 根据本公开的一个实施方式，所述曲面金属板的外侧设有耐候高分子材料层。
[0021] 本公开实施例提供的瓦及其制备方法的有益效果与实施例提供的瓦及其制备方法的有益效果相同，在此不做赘述。
[0023] 图1为本公开一实施方式提供的瓦的结构示意图；
[0024] 图2为本公开另一实施方式提供的瓦的结构示意图；
[0025] 图3为本公开一实施方式制备瓦的工艺流程图
[0026] 附图标记：
[0027] 1：曲面透光板； 2-1：第一粘合剂；
[0028] 2-2：第二粘合剂； 2-3：第三粘合剂；
[0029] 3：太阳能电池组件； 5：绝缘膜；
[0030] 7：曲面金属板
具体实施方式
[0031] 下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。
[0032] 曲面透光板1包括受光面和背光面，其具有良好的透光性。使用时，当外界太阳光照射至该瓦时，太阳光可以完全的透过该曲面透光板1到达太阳能电池组件3，实效高效率的太阳光转换。在一些实施例中，所述曲面透光板为高分子复合膜或玻璃等具有高水汽阻隔性、优良耐候性的材料，优选为钢化玻璃，更有选为超白钢化玻璃，当然不仅限于此。
[0033] 太阳能电池组件3是太阳能电池的核心发电部分。在一些实施例中，太阳能电池组件3包括汇流带及太阳能电池。其中，太阳能电池可以为柔性太阳能电池或刚性太阳能电池。柔性太阳能电池通常为薄膜太阳能电池，优选为铜铟镓硒薄膜太阳能电池，当然不仅限于此；刚性太阳能电池通常为晶硅电池，当然不仅限于此。
[0034] 曲面金属板7用于保护上述太阳能电池组件3，在一些实施例中，该曲面金属板7选自铝镁合金及镀铝锌钢板中的一种，当然仅限于此。在另一些实施例中，为了进一步提高该曲面金属板7的耐候性，在其表面涂覆耐候高分子材料层，其中耐候高分子材料层优选为聚酯或氟碳涂层，使其满足30年以上的户外使用条件。
[0035] 如图1及图2所示，本公开实施例提供的瓦包括：曲面透光板1，太阳能电池组件3，绝缘膜5以及曲面金属板7；曲面透光板1和曲面金属板7构成最外层的保护层，以保护内部的太阳能电池组件3；绝缘膜5用于对太阳能电池组件3与曲面金属板7之间进行绝缘，防止电流泄露。太阳能电池组件3通过第一粘合剂2-1与曲面透光板1接合，通过第二粘合剂2-2与绝缘膜5接合，曲面金属板7通过第三粘合剂2-3与所述绝缘膜5接合。
[0036] 第一粘合剂2-1用于将太阳能电池组件3与曲面透光板1接合；第二粘合剂2-2用于将太阳能电池组件3与绝缘膜5接合；第三粘合剂2-3用于将所述绝缘膜5与曲面金属板7接合。第一粘合剂2-1、第二粘合剂2-1以及第三粘合剂2-3均具有高反射率、高阻隔性、高热传导、高绝缘性等功能，在一些实施例中，上述第一粘合剂2-1、第二粘合剂2-1以及第三粘合剂2-3选自热熔性高分子材料、丙烯酸泡棉胶的一种，其中，热熔性高分子材料优选为乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA，ethylene-vinyl acetate copolymer)、聚烯烃弹性体(POE，Polyolefin elastomer)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB，polyviny1 butyral)或2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO，2，4，6-trimethylbenzoyldiphenyl phosphine oxide)，所述聚烯烃弹性体(POE，Polyolefin elastomer)优选为乙烯和丁烯的高聚物或乙烯和辛烯的高聚物，当然不仅限于此。
[0038] 在一些实施例中，曲面金属板7还设有水汽阻隔膜，优选地，设置在曲面金属板内部。该水汽阻隔膜包括但不限于有机聚合物以及高分子材料等，优选为有机聚合物和无机纳米材料的共混物，其中有机聚合物包含：聚乙烯醇和/或天然橡胶，无机纳米材料包含：纳米碳酸钙和/或纳米二氧化硅。通过增设水汽阻隔膜，改良了曲面金属板的水汽透过率，使瓦具有极低的水汽透过率。
[0039] 在一些实施例中，瓦还包括密封材料，该密封材料设置在曲面透光板1、绝缘膜5以及曲面金属板7的外围，用于将曲面透光板1与绝缘膜5，绝缘膜5与曲面金属板7之间的各组件密封。该密封材料具有极高的水汽阻隔功能，可防止各组件边缘的水汽渗透。优选地，所述的密封材料采用丁基胶或硅酮胶，但不限于此。
[0040] 在一些实施例中，如图1及图2所示，曲面金属板7的外围均大于其他组件的外围；太阳能电池组件3的的外围小于其他组件的外围。这样设置的目的一方面可以全面的保护太阳能电池组件3，使其不暴露在外界；另一方面可以更好的实现光电转化，避免浪费。
[0041] 如图1所示，瓦的各组件：曲面透光板1、太阳能电池组件3、绝缘膜5、曲面金属板7以及第一粘合剂2-1，第二粘合剂2-2，第三粘合剂2-3所形成的接合层均为波浪状。通过充分利用太阳能电池组件3及曲面金属板7的柔软特性，使所有的柔性材料能够很容易契合曲面透光板透光刚性面板的形状。其中，各组件与所述波浪的延伸方向平行的截面形状均为正弦曲线；所述波浪的数量为2-10，优选为2-15，进一步优选为2至5个，进一步优选为4～5个；所述波浪的峰谷和峰底的起伏范围为5-100mm，优选为5-100mm，进一步优选为25～100mm，进一步优选为40～100mm，进一步优选为40-50mm。所述的各组件保持起伏弧度一致且互相贴合。
[0042] 如图2所示，瓦的各组件：曲面透光板1，太阳能电池组件3，绝缘膜5以及曲面金属板7等均为背离曲面金属板方向的弯段与直线段交替设置的形状，其中，弯段的垂直于弯段与直段的交替方向的边缘与直段的边缘依次连接。其中，所述弯段以及直线段的数量为2至5个，优选为2～4个，更优选为3个；所述弯段的起伏范围为5-100mm，优选为5-100mm，进一步优选为25～100mm，进一步优选为40～100mm，进一步优选为40-50mm。。所述的各组件保持起伏弧度以及间隔距离一致且互相贴合。
[0043] 本公开还提供一种制备瓦的方法，该方法利用柔性材料契合刚性材料的形状，可进行一步层压处理，工艺简单、节约成本，同时又能达到良好而增益效果。
[0044] 瓦的制备方法包括如下步骤：
[0045] 提供一曲面金属板7；
[0046] 在曲面金属板一侧依次铺设第三粘合剂2-3，绝缘膜5，第二粘合剂2-2，太阳能电池组件3，第一粘合剂2-1以及曲面透光板1，形成预层压组件；
[0047] 将预层压组件置于柔性层压装置中持续抽真空并加热，进行层压处理，得到所述瓦。
[0048] 具体地，首先对曲面金属板7进行清洁处理，优选的选用异丙醇或其他弱碱性溶液对曲面金属板进行清洁处理。在曲面金属板7的清洁一面依次铺设第三粘合剂2-3，绝缘膜5，第二粘合剂2-2，太阳能电池组件3，第一粘合剂2-1以及曲面透光板1；然后，用胶纸或胶带固定曲面透光板1和曲面金属板7的四周，形成预层压组件。
[0049] 在一些实施例中，所述柔性层压装置为软质的硅胶或橡胶形成的装置。将柔性层压装置的上层打开，在所述柔性层压装置的下层网布上码放好预层压组件，将辅助成型机构放入柔性层压装置内，放在该预层压组件上，保持两者形状完全吻合，合上柔性层压装置的上层，压合柔性层压装置边沿，形成柔性层压装置的密闭空间。将放好预层压组件的柔性层压装置送入加热腔室内，并在所述柔性层压装置内接上内部真空管，关闭加热腔室门，打开加热开关，同时打开抽真空阀门对所述柔性层压装置持续抽真空，预层压组件在真空高温条件下进行层压处理，第一粘合剂2-1、第二粘合剂2-2以及第三粘合剂2-3在高温下使各层之间紧密接合。该柔性层压装置也可以为其它材质的柔性层压装置。
[0050] 在一些实施例中，在曲面金属板7铺设第一粘合剂2-1之前，将密封材料沿曲面金属板7边沿，铺设在曲面金属板7四周；在绝缘膜5上铺设第二粘合剂2-2之前，将密封材料沿绝缘膜5边沿，铺设在绝缘膜四周；在铺设曲面透光板1之前，将密封材料沿曲面透光板1边沿，铺设在曲面透光板1四周。
[0051] 在一些实施例中，所述真空环境的真空度为-85kPa～-100kPa，优选地，真空度为-90kPa～-100kPa，更优选的为-95kPa。
[0052] 在一些实施例中，将所述预层压组件置于柔性层压装置中之后、所述持续抽真空并加热之前，还包括：对所述柔性层压装置进行预抽真空，优选为真空冷抽。具体地，在柔性层压装置送入加热腔室前，使其接上外部真空管，在室温下对柔性层压装置进行真空冷抽，使柔性层压装置内的真空度预先达到-85kPa～-100kPa，优选地，达到-90kPa～-100kPa，更优选的为-95kPa。预抽真空可以避免在加热层压过程中，由于温度的迅速升高，尚未达到真空度要求的柔性层压装置内的剩余气体膨胀而对层压过程产生影响。此外，还可防止当内部真空度还未达到要求值时，但预层压组件四周的密封材料与上下封装层实现粘接，导致内部过早形成密闭空间，内部气体未完全排除，形成外观气泡等不良，对产品可靠性造成影响。在一比较实施例中，针对-95kPa的预抽真空处理的瓦以及未进行预抽真空处理的瓦的各组件剥离强度进行测试，测试结果显示，预抽真空处理的瓦的剥离强度远大于未进行预抽真空处理的瓦的剥离强度。
[0053] 在一些实施例中，还包括在所述加热腔室中对柔性层压装置外围制造热风强制对流。所述热风强制对流通过加热腔室的热风强制对流风扇实现。其中，热风强制对流的作用为实现均匀加热，以使各层之间更好的粘接，进一步达到较佳的贴合效果。此外，还可对柔性层压装置进行电红外加热、导热油加热等其它导热方式，以更有利于加热效果。
[0054] 在一些实施例中，所述层压处理过程中的加热温度控制在60℃～170℃之间，优选为80-160℃。
[0055] 在一些实施例中，层压处理的加热步骤为：
[0056] 将所述预层压组件在60℃～100℃下，加热5～30分钟，优选为80-90℃下，加热10-20分钟；
[0057] 升温至110℃～130℃，加热5～30分钟，，优选为120-130℃下，加热10-20分钟；
[0058] 升温至130℃～150℃，加热5～30分钟，，优选为140-150℃下，加热10-20分钟；及[0059] 升温至150℃～170℃，加热10～70分钟，，优选为150-160℃下，加热10-50分钟。
[0060] 通过上述层压处理的加热方式，可以有效控制气泡及接合不良，提高产品一致性和良率。
[0061] 具体地，在所述预层压组件放入加热腔室前预设各时间段及相应的温度和时间进行加热，例如：
[0062] 温度80℃，加热时间5至10分钟；
[0063] 温度140℃，加热时间5至10分钟；
[0064] 温度150℃，加热时间5至10分钟；
[0065] 温度160℃，加热时间20至70分钟。
[0067] 在一些实施例中，真空加热层压处理结束后，依次关闭强制对流风扇、加热开关及抽真空阀门，将柔性层压装置取出送入冷却区，打开冷却风扇，直至柔性层压装置表面温度降至预设温度再将预层压组件取出。其中，所述预设温度为50℃-70℃。优选地，预定温度为55℃-65℃，进一步优选地，预定温度为60℃。通过设定该降温预设温度，可以保证生产作业安全，避免柔性层压装置过高温度造成工作人员接触的烫伤风险；此外，预设温度也不能设定过高，以避免温度过高未固化的粘接胶的粘接力较差，产品背部的柔性背板有脱层风险。
[0068] 在一些实施例中，打开上述降温后的柔性层压装置的上层，对层压处理后的组件进行质检、测试和装配。具体地：
[0069] 将层压处理后得到的瓦搬运至外观检查台面，进行质检；
[0070] 对瓦的外型进行修整，具体地，用热切刀除去边缘溢胶；
[0072] 对瓦进行绝缘耐压测试；
[0073] 对瓦装配接线盒。
[0074] 通过上面的实施方式可知，本公开可以让光伏太阳能和金属屋面板材实现有机结合，形成一种新型的绿色建材。
[0075] 本公开制备瓦的方法，采用全新的真空加热层压处理工艺，快速一次完成层压，无需高压釜施加压力，相对于现有技术中使用层压机与高压釜的两步层压工艺，可有效解决曲面异型组件的工艺良率及工作效率问题，同时整个工艺过程的设备投资相对大大减少，进一步降低了瓦的制备成本，适用于工业化大规模生产。
[0076] 以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开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公开揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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