高壽命高透光多晶pvb夾層玻璃幕墻組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件。本發(fā)明由外層到內(nèi)層依次由鍍膜鋼化玻璃1、外層PVB封裝膜2、晶硅電池片3、內(nèi)層PVB封裝膜4、鋼化玻璃5采用斧式雙泵高溫高壓方式層壓而成，鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃均為矩形，晶硅電池片通過外層PVB封裝膜、內(nèi)層PVB封裝膜封裝均勻布陣在鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃之間，每行晶硅電池片由導(dǎo)線串聯(lián)在一起后形成的晶硅電池片組并聯(lián)匯集在引線端。本發(fā)明在受到外來撞擊時(shí)，由于彈性中間層有吸收沖擊的作用，可阻止沖擊物穿透。使用PVB材料代替EVA材料，使得多晶硅組件在封裝過程中封裝損耗更小，大大提高了晶體硅的利用率。
【專利說明】
高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于建筑節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]隨著人口的增加，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的石化能源逐漸減少，并造成環(huán)境污染和生態(tài)惡化現(xiàn)象，于是人們開始尋找新能源。與風(fēng)電、水電、核電相比，太陽能具有源源不斷、范圍廣泛、潔凈的特點(diǎn)，成為綠色建筑能源的最佳選擇。其中，太陽能光伏玻璃幕墻技術(shù)將太陽能光伏產(chǎn)品集成在建筑上，形成光伏建筑一體化，廣泛應(yīng)用于綠色建筑中。光伏幕墻主要應(yīng)用于建筑領(lǐng)域，可實(shí)現(xiàn)光伏技術(shù)與建筑樓宇的合理集成，具有建筑光伏幕墻、光伏采光頂、 光伏門窗等多種應(yīng)用形式。
[0003]夾層玻璃組件是透明光伏幕墻組件的一種，是利用太陽能光電轉(zhuǎn)換原理把光伏技術(shù)與建筑領(lǐng)域中的幕墻玻璃材料相互結(jié)合制造而成的。早期應(yīng)用的主要是采用EVA膜作為電池片夾層的組件或者是采用濕式灌膠固化方式制作的透明組件。由于采用這兩種材料制作光伏組件已經(jīng)是較為傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，所以目前生產(chǎn)商等傾向于用其作為封裝材料。但是用EVA材料做成的組件受紫外線照射容易老化、發(fā)黃、抗張強(qiáng)度及交聯(lián)性不好、脫膜，而灌封膠固化工藝制作組件時(shí)如果處理不好則容易出現(xiàn)氣泡。
[0004]隨著人們對(duì)建筑一體化的要求越來越高，除了利用建筑體發(fā)電之外還要考慮建筑安全和建筑美觀，在歐洲一些國(guó)家已經(jīng)制定了新的建筑規(guī)章，不允許采用EVA和濕法灌膠固化方式制作的層壓玻璃用于幕墻建筑上。
[0005]目前市場(chǎng)上采用的PVB夾層玻璃，不僅能夠有效避免傷害事故，還因?yàn)镻VB夾層玻璃有極好的抗震入侵能力。中間膜能抵御錘子、劈柴刀等兇器的連續(xù)攻擊，特種PVB夾層玻璃還能在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)抵御子彈穿透，其安全防范程度可謂極高。PVB玻璃夾層膜是由聚乙烯醇縮丁醛樹脂，經(jīng)增塑劑DHA塑化擠壓而成型的一種高分子材料。PVB玻璃夾層膜厚度一般為0.38mm和0.76mm兩種，對(duì)無機(jī)玻璃具有良好的粘結(jié)性，具有透明、耐熱、耐寒、耐濕，機(jī)械強(qiáng)度高等特性。PVB薄膜主要用于夾層玻璃，是在兩塊玻璃之間夾進(jìn)一層以聚乙烯醇縮丁醛為主要成分的PVB薄膜。
[0006]此外，現(xiàn)代居室，隔聲效果是否良好，已成為人們衡量住房質(zhì)量的重要因素之一。 使用了 PVB薄膜的夾層玻璃能阻隔聲波，維持安靜、舒適的辦公環(huán)境。其特有的過濾紫外線功能，既保護(hù)了人們的皮膚健康，又可使家中的貴重家具、陳列品等擺脫褪色的厄運(yùn)。它還可減弱太陽光的透射，降低制冷能耗。
[0007]由于PVB夾層玻璃組件目前成本較高，如何降低成本生產(chǎn)處更高效率、更高效益的 PVB夾層玻璃幕墻組件也成為該領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)的重中之重。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種提升組件功率、降低成本的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，由外層到內(nèi)層依次由鍍膜鋼化玻璃1、外層 PVB封裝膜2、晶硅電池片3、內(nèi)層PVB封裝膜4、鋼化玻璃5采用斧式雙栗高溫高壓方式層壓而成，鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃均為矩形，晶硅電池片通過外層PVB封裝膜、內(nèi)層PVB封裝膜封裝均勻布陣在鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃之間，每行晶硅電池片由導(dǎo)線串聯(lián)在一起后形成的晶硅電池片組并聯(lián)匯集在引線端。
[0010]所述的鋼化玻璃5寬度小于鍍膜鋼化玻璃1，鍍膜鋼化玻璃未封裝鋼化玻璃的空間安裝引線端及高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件之間的連接件。
[0011]所述的鋼化玻璃為彩色鋼化玻璃，晶硅電池片為太陽能多晶硅電池片。
[0012]所述的鍍膜鋼化玻璃規(guī)格為2200*1082*6mm;所述的鋼化玻璃規(guī)格為2200*997* 6mm;所述的晶硅電池片沿鋼化玻璃橫向均勻分布為7行，每行12片;所述的外層PVB封裝膜 2、內(nèi)層PVB封裝膜4厚度為0.76mm。
[0013]所述的引線端位于鋼化玻璃寬邊的中點(diǎn)處。
[0014]所述的鍍膜鋼化玻璃表面為圓球面。[〇〇15]所述的引線端還連接有接線盒，所述的導(dǎo)線為三柵匯流條。[〇〇16]還包括將高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件固定的鋁框。[〇〇17]本發(fā)明的有益效果在于:安全性:在受到外來撞擊時(shí)，由于彈性中間層有吸收沖擊的作用，可阻止沖擊物穿透， 即使玻璃破損，也只產(chǎn)生類似蜘蛛網(wǎng)狀的細(xì)碎裂紋，其碎片牢固地粘附在中間層上，不會(huì)脫落四散傷人，并可繼續(xù)使用直到更換。
[0018]高透光率:使用PVB材料代替EVA材料，使得多晶硅組件在封裝過程中封裝損耗更小，大大提高了晶體硅的利用率。[0〇19]尚效率:此廣品由84片晶娃電池組成，最大功率可以達(dá)到350W,遠(yuǎn)遠(yuǎn)尚于常規(guī)組件功率。
[0020]高壽命:PVB薄膜能吸收掉99%以上的紫外線，從而大大延長(zhǎng)了產(chǎn)品的使用年限， 且此產(chǎn)品通過50年耐候性試驗(yàn)，而普通EVA制成產(chǎn)品使用壽命一般在20-25年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及PVB 夾層玻璃組件?！靖綀D說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖。[0〇22]圖2為本發(fā)明的剖視圖。[〇〇23]圖3為本發(fā)明PVB膜面積與形變關(guān)系圖。[〇〇24]圖4為電池片個(gè)數(shù)與功率關(guān)系圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。[〇〇26] PVB玻璃夾層膜是由聚乙烯醇縮丁醛樹脂，經(jīng)增塑劑DHA塑化擠壓而成型的一種高分子材料。PVB玻璃夾層膜厚度一般為0.38mm和0.76mm兩種，對(duì)無機(jī)玻璃具有良好的粘結(jié)性，具有透明、耐熱、耐寒、耐濕，機(jī)械強(qiáng)度高等特性。PVB薄膜主要用于夾層玻璃，是在兩塊玻璃之間夾進(jìn)一層以聚乙烯醇縮丁醛為主要成分的PVB薄膜。[〇〇27]專利權(quán)人采用新的工藝技術(shù)與設(shè)備研制“PVB夾層玻璃幕墻組件”。同時(shí)確保該工藝生產(chǎn)出的晶硅光伏組件能通過國(guó)內(nèi)的3C認(rèn)證。該晶體硅雙玻光伏組件為兩片鋼化玻璃或半鋼化中間用PVB膠片復(fù)合光伏電池片組成復(fù)合層，電池片之間由導(dǎo)線串、并聯(lián)匯集引線端的整體構(gòu)件。
[0028]其經(jīng)典組件結(jié)構(gòu)為:鍍膜鋼化玻璃(2200*1082*6mm )+0.76 mm PVB+晶硅電池+ 0.76mm PVB+彩色鋼化玻璃(2200*997*6mm)。新工藝封裝的多晶硅電池組件用在建筑幕墻上安全性比EVA更高，使用壽命更長(zhǎng)，封裝損耗更低、產(chǎn)品外觀更美觀，完全符合國(guó)內(nèi)建筑幕墻的強(qiáng)制認(rèn)證(3C認(rèn)證)。
[0029]實(shí)施例1如圖1-2所示，高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，由外層到內(nèi)層依次由鍍膜鋼化玻璃1、外層PVB封裝膜2、晶硅電池片3、內(nèi)層PVB封裝膜4、鋼化玻璃5采用斧式雙栗高溫高壓方式層壓而成，鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃均為矩形，晶硅電池片通過外層PVB封裝膜、內(nèi)層 PVB封裝膜封裝均勻布陣在鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃之間，每行晶硅電池片由導(dǎo)線串聯(lián)在一起后形成的晶硅電池片組并聯(lián)匯集在引線端。
[0030]在此結(jié)構(gòu)中PVB封裝膜表現(xiàn)出優(yōu)于EVA膜的優(yōu)點(diǎn)包括:a、庫(kù)存有效期更長(zhǎng)(3年VS 6個(gè)月)；b、層壓過程中較高的抗下垂和無邊部流出；c、無層壓機(jī)部件或者組件部件自身的污染；d、重復(fù)層壓無交聯(lián)發(fā)生；e、可以用比真空層壓工藝更經(jīng)濟(jì)的其他層壓方式生產(chǎn)(每周期的產(chǎn)量更高)；f、基于層壓安全玻璃經(jīng)驗(yàn)的組件系統(tǒng)的長(zhǎng)久光線和溫度穩(wěn)定性；g、在光伏組件玻璃中可以與PVB的其他功能結(jié)合使用，如根據(jù)設(shè)計(jì)特征加入隔音PVB、 彩色PVB;h、符合層壓安全玻璃的所有安全、保險(xiǎn)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
[0031]所述的鋼化玻璃5寬度小于鍍膜鋼化玻璃1，鍍膜鋼化玻璃未封裝鋼化玻璃的空間安裝引線端及高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件之間的連接件。
[0032]所述的鋼化玻璃為彩色鋼化玻璃，晶硅電池片為太陽能多晶硅電池片。
[0033]所述的引線端位于鋼化玻璃寬邊的中點(diǎn)處。[〇〇34] 實(shí)施例2PVB夾層玻璃組件滿足玻璃幕墻的三性實(shí)驗(yàn)要求和建筑物安全性能要求，使用比普通組件更高的力學(xué)性能和采用不同的結(jié)構(gòu)方式。彩晶PVB夾層玻璃組件使用的雙玻璃光伏組件是由兩片鋼化玻璃，中間用PVB膠膜復(fù)合太陽能電池片組成復(fù)合層。鋼化玻璃的厚度是按照國(guó)家建筑規(guī)范和幕墻規(guī)范，通過嚴(yán)格的力學(xué)計(jì)算得出的結(jié)果。彩晶PVB夾層玻璃組件PVB 膠膜有良好的粘結(jié)性、韌性和彈性，具有吸收沖擊的作用，即使玻璃破損，碎片也會(huì)牢牢粘附在PVB膠片上，不會(huì)脫落四散傷人。[〇〇35]采用鋼化玻璃和PVB封裝材料，封裝損耗比常規(guī)EVA封裝降低0.5個(gè)點(diǎn)，以300W組件為例，相同工藝制程，提升組件功率1.5-2W，降低成本3-5元。
[0036]PVB夾層玻璃組件使用壽命達(dá)到50-70年比普通組件25年使用壽命更長(zhǎng)，單位年內(nèi)使用的產(chǎn)品成本低于普通組件，而且彩晶PVB夾層玻璃組件可以和建筑有利的結(jié)合，不需另占土地，還能省去光伏系統(tǒng)的支撐結(jié)構(gòu);太陽能硅電池是固態(tài)半導(dǎo)體器件，發(fā)電時(shí)無轉(zhuǎn)動(dòng)部件，無噪聲，對(duì)環(huán)境無污染;BIPV建筑可自發(fā)自用，減少了電力輸送過程的費(fèi)用和能耗，降低了輸電和分電的投資和維修成本。具有極大的社會(huì)效益;還能減少一般能源對(duì)環(huán)境的污染， 這對(duì)于環(huán)保要求更高的今天和未來極為重要。
[0037]與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)相同，發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)的沖擊測(cè)試，如果PVB層面積過大，其黏著的玻璃碎片雖然不會(huì)脫落，但由于變形量較大，仍然容易對(duì)他人產(chǎn)生傷害，通過LS-DYNA數(shù)據(jù)分析仿真與擬合，發(fā)現(xiàn)當(dāng)PVB薄膜面積增大到一個(gè)閾值時(shí)，其黏著的玻璃形變量將呈指數(shù)增大，PVB薄膜的面積與形變量的關(guān)系為:X=2.3725(s_3'21)，S彡0，S的單位為m2。其中橫坐標(biāo)為S縱坐標(biāo)為X 其中X為單位面積形變量，該值得定義為形變的最高位置到鋼化玻璃平面的高度與最高位置在鋼化玻璃平面投影到形變最低位置的距離的比值。S為PVB膜的面積。如圖4所示。 通過實(shí)際測(cè)試，我們認(rèn)為該形變量的值應(yīng)當(dāng)小于等于1，即在該范圍內(nèi)當(dāng)玻璃發(fā)生撞擊時(shí)， 其形變產(chǎn)生的危害是最小的，即SS3.21，綜合考慮建筑因素以及行業(yè)規(guī)格，給出S=2.1934 的最優(yōu)方案。因此本發(fā)明給出產(chǎn)品的參數(shù)應(yīng)當(dāng)滿足以下規(guī)格:所述的鍍膜鋼化玻璃規(guī)格為 2200*1082*6mm;所述的鋼化玻璃規(guī)格為2200*997*6mm;所述的外層PVB封裝膜2、內(nèi)層PVB封裝膜4厚度為0.76mm。[〇〇38]經(jīng)裝封裝的產(chǎn)品經(jīng)過高溫高濕可靠性驗(yàn)證的測(cè)試:(1)產(chǎn)品放置于溫度=-40°C_85( ±5°C)。相對(duì)濕度PH=85± 10%，1000小時(shí)，衰減在5%以內(nèi)；(2)產(chǎn)品在波長(zhǎng)在280nm到385nm范圍的紫外輻射為15kWh ? m-2,其中波長(zhǎng)為280nm到 320nm的紫外福射為5kWh ? m_2;(3)5400Pa的均勻載荷依次加到前和后表面lh，循環(huán)三次等。50年耐候設(shè)計(jì)的高可靠性結(jié)構(gòu)。[〇〇39] 實(shí)施例3相似于實(shí)施例2,通過BPA電力仿真，我們還發(fā)現(xiàn)，在布陣的晶硅電池片中，每行晶硅電池片隨著個(gè)數(shù)的增加，其功率會(huì)逐漸增大，但是當(dāng)晶硅電池片的數(shù)量進(jìn)一步增加時(shí)，受到線路及接線盒的影響，其功率增加的幅度會(huì)變小，如圖4所示，因此當(dāng)晶硅電池片的個(gè)數(shù)增加過多時(shí)，就會(huì)提高產(chǎn)品成本但獲得的效率卻不高，即性價(jià)比降低。
[0040]對(duì)仿真的數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，發(fā)現(xiàn)其功率W與晶硅電池片個(gè)數(shù)B的關(guān)系為:W=201.15*BQ'125，B G N。其中橫坐標(biāo)為B，縱坐標(biāo)為W。[〇〇411 進(jìn)一步確定當(dāng)B=84時(shí)，W=350W為該組件性價(jià)比最高的功率值，因此經(jīng)過建筑設(shè)計(jì)所述的晶硅電池片沿鋼化玻璃橫向均勻分布為7行，每行12片。[〇〇42]此外，為了進(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)明結(jié)構(gòu)，使本發(fā)明的效率更高，設(shè)計(jì)所述的鍍膜鋼化玻璃表面為圓球面。這樣就會(huì)有更多的陽光聚集在電池片上，有利于功率的增加。
[0043]本發(fā)明通過反復(fù)試驗(yàn)，不斷改進(jìn)技術(shù)方案、工藝流程和更換原材料，使用斧式雙栗高溫高壓、PVB作為封裝材料。層壓機(jī)采用斧式雙栗高溫高壓方式進(jìn)行層壓。因?yàn)榇搜邪l(fā)項(xiàng)目中產(chǎn)品面積較大，采用常規(guī)層壓工藝參數(shù)無法完成層壓，為了提高產(chǎn)品合格率和生產(chǎn)效率，采用斧式雙栗高溫高壓，增加層壓壓力，使用雙真空栗加快抽真空效率，縮短層壓時(shí)間， 特別是對(duì)層壓參數(shù)和測(cè)試的優(yōu)化，從開始的lh層壓時(shí)間減低到40min層壓時(shí)間大大提高產(chǎn)能，調(diào)高工作效率。[〇〇44]層壓后對(duì)試制雙波組件分別進(jìn)行2400Pa、5400Pa的均勻載荷依次加到前和后表面 lh，循環(huán)三次等?？梢赃_(dá)到50年耐候設(shè)計(jì)的高可靠性結(jié)構(gòu)。
[0045]本發(fā)明經(jīng)過八個(gè)月的中試，總計(jì)使用電池片8萬余、PVB膠膜5200余平米，玻璃1800 余片，接線盒900余套，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:本發(fā)明的技術(shù)改進(jìn)之處的體現(xiàn)1.采用超大、超厚鋼化玻璃(2200*1082*6mm)，使之單塊組件效率更高、機(jī)械載荷強(qiáng)度更強(qiáng)。
[0046]2.采用PVB封裝膠膜，大大提高組件老化性能。
[0047]3.采用多晶電池片，彩色鋼化玻璃，使組件與建筑幕墻的更完美結(jié)合。[〇〇48]技術(shù)改進(jìn)后的優(yōu)勢(shì)通過以上技術(shù)點(diǎn)的改進(jìn)，試驗(yàn)下來組件整體性能有以下優(yōu)點(diǎn):1、采用PVB作為封裝膠膜，延長(zhǎng)組件使用壽命。
[0049]2、高溫高壓層壓工藝，減少組件不良率。
[0050]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，由外層到內(nèi)層依次由鍍膜鋼化玻璃1、外 層PVB封裝膜2、晶硅電池片3、內(nèi)層PVB封裝膜4、鋼化玻璃5采用斧式雙栗高溫高壓方式層壓 而成，其特征在于:鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃均為矩形，晶硅電池片通過外層PVB封裝膜、內(nèi) 層PVB封裝膜封裝均勻布陣在鍍膜鋼化玻璃、鋼化玻璃之間，每行晶硅電池片由導(dǎo)線串聯(lián)在 一起后形成的晶硅電池片組并聯(lián)匯集在引線端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，其特征在于:所述 的鋼化玻璃5寬度小于鍍膜鋼化玻璃1，鍍膜鋼化玻璃未封裝鋼化玻璃的空間安裝引線端及 高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件之間的連接件。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，其特征在于:所述 的鋼化玻璃為彩色鋼化玻璃，晶硅電池片為太陽能多晶硅電池片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，其特征在于:所述 的鍍膜鋼化玻璃規(guī)格為2200*1082*6mm;所述的鋼化玻璃規(guī)格為2200*997*6mm;所述的晶硅 電池片沿鋼化玻璃橫向均勻分布為7行，每行12片;所述的外層PVB封裝膜2、內(nèi)層PVB封裝膜 4厚度為0.76mm。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，其特征在于:所述 的引線端位于鋼化玻璃寬邊的中點(diǎn)處。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，其特征在于:所述 的引線端還連接有接線盒，所述的導(dǎo)線為三柵匯流條。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，其特征在于:所述 的鍍膜鋼化玻璃表面為圓球面。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件，其特征在于:還包 括將高壽命高透光多晶PVB夾層玻璃幕墻組件固定的鋁框。
【文檔編號(hào)】E04B2/88GK106088419SQ201610646581
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月9日 公開號(hào)201610646581.5, CN 106088419 A, CN 106088419A, CN 201610646581, CN-A-106088419, CN106088419 A, CN106088419A, CN201610646581, CN201610646581.5
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