專利名稱：組合式光電模板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型公開了一種用于光電幕墻玻璃的組合式光電模板(PV)，尤其適合薄膜電池非晶硅太陽能光電模板，屬于光伏與建筑一體化(BIPV)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，太陽能電池通過導(dǎo)線相互連通，被接在大表面的模板上，與不同結(jié)構(gòu)的中空玻璃、夾膠玻璃結(jié)合。將光電模板即PV板每個電池組件的內(nèi)電極正、負(fù)電極并聯(lián)/串聯(lián)起來，一般是通過焊接引出內(nèi)導(dǎo)線，并聯(lián)的組件越多，組裝效率低，越影響PV板的快速成型。無論組成什么形式的供電系統(tǒng)，獨(dú)立的還是并網(wǎng)的，整個光伏系統(tǒng)的核心部件，都將是由太陽能電池構(gòu)成的光電模板。薄膜電池，不用硅片做原材料，而是在玻璃等廉價襯底上沉積納米量級的半導(dǎo)體有源層，因此可望大幅度降低材料成本。薄膜電池在制造上還有很大優(yōu)點(diǎn)，它采用低溫工藝，成百倍增加電池制造面積。目前非晶硅太陽能電池，單體功率可以做到60Wp以上，面積可以做到大尺寸，剛性好，更適合用于大尺寸和超大尺寸光電幕墻玻璃模板的制作。用晶體硅或非晶硅太陽能電池制作的光電模板，都可作為幕墻的建筑材料使用。這些模板極為堅固，電絕緣性好，符合二級安全標(biāo)準(zhǔn)。電池材料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，有抵御外部環(huán)境風(fēng)雨侵蝕的能力，在攝氏零下50度至零上90度的環(huán)境中，光電模板至少可使用十年以上。
中國發(fā)明申請?zhí)枮?00410028002.8，太陽能光伏中空玻璃，公開了利用金屬框架作電池組件的支撐構(gòu)件。對于這種整體式光電模板，首先采用非晶硅電池，利用電池條尺寸大，剛性好，電極連接少，易構(gòu)成間隔有序透光的模板，極符合建筑美學(xué)感。但是，隨著光電幕墻玻璃采用光電模板不斷地增加，對于模板框架整體放置電池片，過多改變幕墻玻璃內(nèi)框結(jié)構(gòu)，拆卸、焊接內(nèi)部電極很多，很復(fù)雜，影響安裝速度。同時，整體搬運(yùn)所占空間大，電池條易損壞一條電池，要拆卸整個框架，維護(hù)不方便。
實(shí)用新型內(nèi)容針對以上現(xiàn)有技術(shù)所提出的問題，本實(shí)用新型的目的是，將用于光電幕墻玻璃的光電模板，通過電極插接，把光電組件的電極連接起來，像搭積木一樣，完成光電模板內(nèi)電極連接。
另一個目的是，把光電幕墻玻璃的光電板快速插頭做成標(biāo)準(zhǔn)件，一個獨(dú)立部件，可以和各種引出電極連接。
又一個目的是，用薄膜電池，尤其是大尺寸的非晶硅太陽能電池，制成電池條與電極插接件構(gòu)成光電單元組件，通過光電單元組件內(nèi)電極并聯(lián)，構(gòu)成光電模板主體，與中空玻璃、夾膠玻璃安裝，用于建筑建立光伏發(fā)電系統(tǒng)。
本實(shí)用新型的任務(wù)是，將用于光電幕墻玻璃的光電模板包括模板主體和玻璃，主體是若干個光電單元的組合。光電單元包括電池條和兩個電極接插件/兩個公母插頭。光電模板的主體由多個光電單元組成陣列，通過電極接插件組合成正、負(fù)內(nèi)電極框。
光電組件，通過插接件將電池組件的正、負(fù)電極連接起來。電極插接件是一個兩頭帶公母，中間有插入電池片的縫口，插件是由金屬片材沖壓成型、對折而成的金屬件，也可以鑄造成型。所謂電極公母插接頭，是一頭呈凸形，另一頭呈雙凹形，中間腰部有插入電池片的夾口，腰部兩側(cè)面呈外凹內(nèi)凸形，能把插入的電池片夾緊，并有良好的導(dǎo)電接觸。
電極插接件可以用銅片沖壓件或鑄件，其平面展開由頭部開始對稱折疊腰部內(nèi)凹，電池電極插入對折縫口內(nèi)夾緊，并與電極有良好的電接觸。電池是指薄膜電池，含非晶硅太陽能電池片，可以是單晶硅、多晶硅電池組件。
光電單元組，其電池組件面上可以貼PVC膜，其模板主體可以由EVA或PVA與玻璃/PET/TPT膠鏈密封。
總之，本實(shí)用新型所產(chǎn)生積極效果在于光電組件、模板積木化。電池和電極快捷插件構(gòu)成光電組件，可以做到組件標(biāo)準(zhǔn)，光電模板的主體，設(shè)計靈活，可任意組合。設(shè)計，不受限制，可以把預(yù)先生產(chǎn)好的標(biāo)準(zhǔn)部件，快速成形。送到現(xiàn)場便于安裝，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化大規(guī)模生產(chǎn)，便于和各種結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的玻璃結(jié)合構(gòu)建光電幕墻。
采用薄膜電池制作光電模板，由于不用硅片做原材料，而是在玻璃等廉價襯底上低溫沉積納米量級的半導(dǎo)體有源層，因此可望大幅度降低材料成本，市場潛力很大。


圖1、是本實(shí)用新型的金屬電極插接件示意圖。
圖2、是圖1的注塑標(biāo)準(zhǔn)件示意圖。
圖2-1、是圖2的主視圖。
圖2-2、是圖2的A-A面剖視圖。
圖2-3、是圖2的組合連接效果示意圖。
圖3、是本實(shí)用新型斜插口電極插接件示意圖。
圖4、是圖3的注塑標(biāo)準(zhǔn)件示意圖。
圖4-1、是圖4的組合連接效果示意圖。
圖5、是圖1平面展開示意圖。
圖6、是圖3的平面展開示意圖。
圖7、是本實(shí)用新型實(shí)施例1中空光電幕墻玻璃。
圖8、是本實(shí)用新型實(shí)施例2光電獨(dú)立供電系統(tǒng)。
見圖1、圖5的電極接插件，具有公母頭，頭部公頭1呈外凸形，頸部a平板形，底部母插頭呈兩外凹內(nèi)凸形，公頭1插入母頭2為公差配，頸部a、腰部b有正插入口3，腰部b的兩側(cè)邊面上一垂直呈外凹內(nèi)凸形的帶4，其目的是當(dāng)電池片(圖中未畫出)正插入時，由腰部b兩側(cè)形成的電池電極插入口3，把插入的電池電極恰好有彈性的夾緊和良好電性能接觸。電極接插件一般采用具有一定厚度的銅片，其腰部b長度也就是插入口的長度和被插入的電池電極寬度基本一樣。見平面展開圖5看出，插件可以是金屬板型材，由頭部開始向上對折而成，也可以是一鑄造件。插入口3是插件腰部b兩金屬邊之間夾縫，腰部b夾縫內(nèi)凸有彈性，可以將插入的電池電極夾緊接觸好。圖2電極接插件注塑外殼5能更好固形，使光電單元間電極接觸好、可靠，外殼5一般為六邊形柱體，露出公插頭1和頸部a，插入口3和母插頭2隱含。圖2-1至2-3，除標(biāo)號5之外，其它標(biāo)號意義同上。外殼5，具有絕緣、固形、承托作用，標(biāo)準(zhǔn)、整齊劃一，其裝飾，符合美學(xué)、建筑標(biāo)準(zhǔn)要求。
見圖3、圖6，給出本實(shí)用新型另一種帶斜口3′的電極接插件，實(shí)際與以上所說的正插插件一樣，只是斜口3′從頸部a′開始不是垂直下來，而在另一個面上。把電池電極插入口斜口3′，電池(未畫出)。電極插接件的公插頭1′呈外凸內(nèi)凹形，頸部a′，底部為母插頭2′，其兩側(cè)邊外凹，呈對應(yīng)的外凹內(nèi)凸形，目的是插頭1′插入2′內(nèi)彈性夾緊，良好接觸。斜口3′的兩側(cè)邊表面有凹形帶4′，斜口3′在頸部a′與腰部b′之間形成一定夾角，把電池電極插入斜口3′，兩側(cè)邊的帶4′具彈性可夾緊電池片電極。
見圖4、圖4-1，金屬接插頭的注塑外殼5′，成標(biāo)準(zhǔn)件與以上所述意義相同。具有絕緣、固形、承托作用，殼5一般為六邊形柱體，露出公插頭1和頸部a，插入口和母插頭隱含這里不再贅述。
見圖7、是本實(shí)用新型光電模板與中空玻璃結(jié)合，將薄膜電池加工成條7，電池條7兩頭均安裝一個電極接插件，成為一個標(biāo)準(zhǔn)光電組件。電極接插件是金屬板，經(jīng)沖壓成型材，再深加工注塑成標(biāo)準(zhǔn)件，組件帶公母插頭1、2，頸部a，插口3可插入電池，腰部b兩翼表面呈凹形帶4，可以把插入的電池片夾緊。插件有注塑外殼5。各單元平行排列、間隔有序留有透光間隙。在中空玻璃6中間垂直金屬鋁邊框9內(nèi)，靠近邊框9安裝模板，模板上框有外電極引出，正、負(fù)外電極8，分子篩10，密封膠11。
具體實(shí)施例本實(shí)用新型的光電幕墻玻璃的尺寸大小和發(fā)電功率可以靈活調(diào)整。根據(jù)負(fù)載及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可采用薄膜電池類型的電池，目前材料來源最豐富，價格低廉的非晶硅太陽能電池。將電池板按設(shè)計要求切割成不同寬度和長度的電池條，12V、24V或48V各種類型的組件，配上電極接插件成光電組件。一個電池組件，就是一個光電組件，一個基本光電單元，光電模板主體就是一個個光電單元的組合件。依照幕墻玻璃內(nèi)框尺寸，選用標(biāo)準(zhǔn)件，光電單元直接在中空玻璃內(nèi)框搭建安裝，不用改動中空玻璃內(nèi)邊框結(jié)構(gòu)，不需要在金屬鋁邊框內(nèi)開槽裝電池片，電極接插件本身起導(dǎo)電作用，兩邊形成正、負(fù)內(nèi)電極連接。本實(shí)用新型的光電模板主體的外殼自然成邊框與中空玻璃內(nèi)邊框絕緣，平行放置。電極接插件是本實(shí)用新型的關(guān)鍵部件，一是模板主體的正、負(fù)內(nèi)電極，二是模板主體的框架，起絕緣、保護(hù)、固緊作用。
這種光電幕墻玻璃用途廣泛，既能用作幕墻，又能用作窗戶，屋頂、四面墻體，溫室棚，游泳池等。
例1、中空光電幕墻玻璃見圖3、圖4，長條狀電池片正、負(fù)電極兩頭，分別裝有帶斜口3′的電極插接件，成一光電組件。由多個光電組件通過帶公母插頭像搭積木一樣，插頭1′插入2′插頭內(nèi)，被彈性夾緊。形成正、負(fù)電極并聯(lián)連接的內(nèi)電極和由外殼5′累加形成的左右邊框構(gòu)成光電模板主體，將其安裝到中空玻璃內(nèi)邊框中。各光電單元之間有透光間隙，電池條和中空玻璃垂直面之間形成一定傾斜，看起來像百葉窗一樣。
也可以選用正插口的電極插接件見圖1和圖2。把長條狀電池片正、負(fù)電極兩頭，分別裝上正插口3，構(gòu)成光電組件。由該組件形成光電模板，將其安裝到中空玻璃內(nèi)邊框中，電池條之間有透光間隔和中空玻璃面平行，效果仍像百葉窗一樣。
例2、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)圖見圖8將光電玻璃幕墻的光電模板等形成的光伏陣列并網(wǎng)或成獨(dú)立供電系統(tǒng)。獨(dú)立供電系統(tǒng)，一般包括太陽能光電模板、充電控制器、逆變器和蓄電池。當(dāng)模板的輸出電壓達(dá)到一定時，可給12V、24V、48V的蓄電池充電，通過逆變器把光電模板和蓄電池提供的直流低壓逆變成220V或110伏交流電，為負(fù)載提供穩(wěn)定、可靠的用電保障。
例3、low-E玻璃制成的光電模板模板安裝在內(nèi)外兩層low-E玻璃/低鐵鋼化絨面玻璃內(nèi)，將框架上下面涂膠，把內(nèi)電極與內(nèi)外兩層low-E玻璃/低鐵鋼化絨面玻璃(又稱為白玻璃)的框架，絕緣并固定，在框架外側(cè)灌密封膠。外電極導(dǎo)出頭露出密封膠，成隱框光電模板。
例4、光電幕墻玻璃用光電模板的幕墻玻璃，無需再增加建筑平面面積。幕墻玻璃的模板，可以做到光電單元標(biāo)準(zhǔn)化，安裝或?qū)嵤┻^程中，為加強(qiáng)光電單元形成的內(nèi)電極的邊框強(qiáng)度，解決的措施是，對標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行改良，在電極接插件的外殼上、下底面的合適位置設(shè)定位口。
例5、光電模板與裝飾玻璃結(jié)合。
選用的電池可以是弱光型非晶硅太陽能電池，把電池組件的背面或背板玻璃上制作圖案，既具有藝術(shù)美感，又具生成電功能，可以帶動燈光。
總之組合式框架結(jié)構(gòu)的太陽能玻璃幕墻，除具有發(fā)電這項主要功能外，還具有透明、隔熱、隔音和減小光污染等優(yōu)點(diǎn)。地球上每平方米土地每年所獲得的太陽直射光和斜射光平均為1000千瓦時，現(xiàn)在，人們越來越關(guān)注健康，綠色環(huán)保意識日益增強(qiáng)，中國的能源法的出臺，必將會帶來可再生能源科技大發(fā)展，推廣應(yīng)用光電幕墻的時代即將來臨。
權(quán)利要求1.一種組合式光電模板，包括電池、玻璃及各種附件，其特征在于還包括由電池組件與電極插接件構(gòu)成的光電組件，其多個光電組件通過接插組合形成內(nèi)電極，正、負(fù)電極并聯(lián)構(gòu)成光電模板主體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式光電模板，其特征在于所說電池組件是一個電池條兩頭分別帶電極插接件的電池組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式光電模板，其特征在于所述的電極插接件是一個兩頭帶公母，中間腰部有電池片可插入口，腰部內(nèi)凹把電池片電極彈性夾緊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種組合式光電模板，其特征在于所述的電極插接件公母插頭，公頭呈外凸內(nèi)凹形，母頭呈外凹內(nèi)凸形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式光電模板，其特征在于所述電極接插件，可以是一金屬沖壓件/鑄件，其平面展開由頭部開始對稱折疊腰部內(nèi)凹，電池電極插入口內(nèi)夾緊，并與電極有良好的電接觸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式光電模板，其特征在于所述電極插接件有一個注塑成型的外殼。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式光電模板，其特征在于所說的光電組件是由薄膜太陽能電池片和電極插接件構(gòu)成的光電組件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種組合式光電模板，其特征在于所說的，薄膜太陽能電池片插入電極接插口，插件腰部內(nèi)凹將電池片彈性夾緊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種組合式光電模板，其特征在于所說的，薄膜太陽能電池電極接插口，插件腰部內(nèi)凹將電池片彈性夾緊
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種組合式光電模板，其特征在于所述的光電單元組，其電池組件面上可以有PVC貼膜，在電極接插件的外殼上、下底面的合適位置設(shè)定位口，模板主體可以由EVA或PVB與玻璃/PET/TPT膠鏈密封。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種用于光電幕墻玻璃的組合式光電模板(PV)，屬于光伏與建筑一體化(BIPV)技術(shù)領(lǐng)域。目的把光電單元做成標(biāo)準(zhǔn)件，像搭積木一樣完成光電模板主體內(nèi)電極并聯(lián)。電極插接件是金屬沖壓或鑄件，一個兩頭帶公母頭1、2，腰部b兩側(cè)邊內(nèi)凹4，有插入口3將電池片夾緊，有注塑外殼5固形。效果在于光電組件標(biāo)準(zhǔn)化、模板積木化。設(shè)計靈活，可任意組合。便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化大規(guī)模生產(chǎn)，便于和各種結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的玻璃結(jié)合構(gòu)建光電幕墻。尤其非晶硅太陽能電池，不用硅片做原材料，用玻璃等廉價襯底其上低溫沉積納米量級的半導(dǎo)體有源層，因此可望大幅度降低材料成本。
文檔編號E04D13/18GK2817076SQ20052005906
公開日2006年9月13日 申請日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月25日
發(fā)明者李毅 申請人:李毅