CN110739363A - 一种太阳能发电路面组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能发电路面组件，包括路面模块，路面模块由下至上依次包括密封层、太阳能电池板、保护层和透光磨耗层，密封层与太阳能电池板通过胶粘层连接，太阳能电池板与保护层通过胶粘层连接，透光磨耗层包括透光聚合物膜本体和透光骨料颗粒，透光骨料颗粒均匀的设置于透光聚合物膜本体的内部和表面上，透光聚合物膜本体表面的透光骨料颗粒凸出于透光聚合物膜本体的表面。该方案的太阳能发电路面表面的磨耗层具有较高的韧性及减震性能、耐磨性能及耐久性能优异，同时，本方案的磨耗层可有效减少光线反射，提高光线透射率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电领域，具体的涉及一种太阳能发电路面组件。
背景技术
太阳能发电路面是一种可将太阳能转化成电能的路面，一般包括太阳能电池板及位于太阳能电池板上方的保护层和耐磨层，耐磨层拥有较高的透光率，可以让阳光穿透它，使下面的太阳能电池把光能转换成电能，实时输送上电网；光伏路面中的耐磨层不仅要求具有较高的路面承载能力，还应具有抗滑性能，保证车辆在光伏路面上安全行驶，现有技术中，光伏路面的耐磨层多为硬质结构，抗滑性能较差，如采用带有防滑条纹的钢化玻璃或采用透光混凝土，同时，硬质结构的耐磨层往往存在韧性差、耐磨性差、表面易产生裂纹并断裂、减震功能差等现状，硬质结构的耐磨层还易产生裂纹，导致耐候、耐久性差；另外，现有的光伏路面的耐磨层对光线具有一定的反射作用，透光率较低，影响了光伏路面的发电效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种太阳能发电路面组件，该方案的太阳能发电路面组件顶部的磨耗层具有较高的抗滑性能，韧性及减震性能、耐磨性能及耐久性能优异，同时，本方案的磨耗层可有效减少光线反射，提高光线透射率。
为解决上述问题，本发明提供了如下技术方案：一种太阳能发电路面组件，包括路面模块，路面模块由下至上依次包括密封层、太阳能电池板、保护层和透光磨耗层，密封层与太阳能电池板通过胶粘层连接，太阳能电池板与保护层通过胶粘层连接，透光磨耗层包括透光聚合物膜本体和透光骨料颗粒，多个透光骨料颗粒呈紧密堆积或分散设置于透光聚合物膜本体的内部和表面上，透光聚合物膜本体表面的透光骨料颗粒凸出于透光聚合物膜本体的表面。
本发明的技术方案还包括，所述透光磨耗层的表面喷涂有表层。表层的作用是作为透光磨耗层的保护层，用于提高透光磨耗层的耐磨性能，提高磨耗层使用寿命，表层多采用喷涂工艺喷涂于磨耗层表面，表层的厚度远小于透光骨料颗粒的粒径，其涂覆于透光骨料颗粒表面不会影响磨耗层的抗滑性能。
本发明的技术方案还包括，所述透光聚合物本体与透光骨料颗粒均为透明材质，透光聚合物本体与透光骨料颗粒的体积份数为：
透光聚合物膜本体：5-55份；
透光骨料颗粒：45-65份。
透光聚合物本体与透光骨料颗粒的体积份数比对透光磨耗层的整体性能影响显著，本发明的光聚合物膜层为软结构，其热熔后与保护层顶面相粘结，硬化后具有较高的韧性，车载过程中不易断裂，同时具有减震功能，而透光聚合物本体内部分散的透光骨料颗粒的作用是提高透光磨耗层的抗压性能，其与透光聚合物相互交联，起到骨架作用，可显著提高磨耗层的车载性能，透光聚合物本体表面凸起的透光骨料颗粒的作用是增加磨耗层表面的摩擦系数，提高其抗滑性能；磨耗层中的透光骨料颗粒含量过低会影响磨耗层的车载性能及抗滑性能，透光骨料颗粒含量过高会造成其与透光聚合物本体的连接不牢，造成磨耗层整体性能下降，因此，本发明的透光聚合物本体与透光骨料颗粒的体积份数设定为：透光聚合物本体：5-55份，透光骨料颗粒：45-65份。
作为优选，本发明的技术方案还包括，所述透光聚合物本体由透光聚合物制成，所述透光聚合物采用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PE(聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、LDPE(低密度聚乙烯)、改性环氧树脂、聚氨酯的一种或组合，上述聚合物在热熔固化后具有一定韧性，且透光聚合物本体为透明材质，在具有较好透光性的前提下，还具有优异的耐候性、耐黄性能，同时，与现有技术的硬质材料磨耗层相比，本发明的聚合物膜层具有一定韧性，不易产生裂纹、断裂等，可有效保证磨耗层的使用寿命。
作为优选，本发明的技术方案还包括，所述透光骨料颗粒为有机塑料颗粒、玻璃颗粒、石英颗粒、二氧化硅颗粒、树脂颗粒的一种或组合。本发明选用的透明骨料颗粒为透明材质，具有优异的的透光性能，透光骨料颗粒功能之一是为磨耗层提供骨架支撑，提高磨耗层的车载性能及表面的抗滑性能，透光骨料颗粒的功能之二是增加光线进入磨耗层的内部折射，减少光线的反射，进而实现对光线的单向增益，提高透光率进而提高发电效率。
为进一步提高磨耗层的透光效果，所述透光骨料颗粒中均匀分散有金属颗粒。在骨料颗粒中分散设置一定的金属颗粒同样能够减少整体光线反射，增加实现光线的单向增益，提高透光率。
作为优选，本发明的技术方案还包括，所述透光骨料颗粒中针片状颗粒含量为零，透光骨料颗粒的形状为圆球形、椭圆球形、多面体形、棱角形的一种或组合。骨料颗粒的粒形对磨耗层整体性能的影响显著，其形状以不规则带棱角为优，而针状或片状的颗粒会显著降低磨耗层的车载性能及透光性能，其中，依据GB14685-2001的规定，针状颗粒为：颗粒长度≥粒级平均粒径的2.4倍，片状颗粒为：颗粒厚度≤粒级平均粒径的0.4倍。
作为优选，本发明的技术方案还包括，所述透光聚合物本体的厚度为0.5-30mm，透光骨料颗粒的中位粒径为1-15mm。透光聚合物本体的厚度过小，会造成磨耗层整体性能降低，而厚度过厚会造成透光率降低，影响光伏路面的发电效率，因此本发明的透光聚合物本体的厚度设定为0.5-30mm；另外，为使得光伏路面具有一定的平整度的同时又具有优异的抗滑性能，本发明的透光骨料颗粒的中位粒径为1-15mm。
本发明的技术方案还包括，所述表层的厚度为30um-2mm，表层的作用是作为透光磨耗层的保护层，用于提高透光磨耗层的耐磨性能，提高磨耗层使用寿命，表层多采用喷涂工艺喷涂于磨耗层表面，需要说明的是，表层的厚度远小于透光骨料颗粒的粒径，其涂覆于凸起的透光骨料颗粒表面不会影响磨耗层的抗滑性能。
本发明的技术方案还包括，所述路面模块的制备工艺为：首先将密封层、太阳能电池板、保护层连接为一整体，其次将透光聚合物与透光骨料颗粒混合后置于保护层上方，混合后的透光聚合物与透光骨料颗粒经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到具有透光磨耗层的路面模块。光伏路面由多个路面模块电连接而成，并最终与电网电连接实现光伏发电。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的目的是提供一种磨耗层抗滑性能、韧性及减震性能、耐磨性能及耐久性能优异且能提高光线透射率的太阳能发电路面组件，为实现上述技术效果，首先，太阳能发电路面组件的路面模块上层设有透光磨耗层，透光磨耗层的表面设有凸出的透光骨料颗粒，有助于提高光伏路面的摩擦系数，提高抗滑性能；其次，磨耗层包括透光聚合物本体和透光骨料颗粒，透光聚合物本体由具有透光性能的聚合物组成，具有较高的韧性，是软质结构而非现有技术的硬质结构，使得磨耗层具有减震性能，车载过程中不易断裂，提高了磨耗层的耐久性，与硬质结构相比，软质结构的磨耗层具有更好的抗滑性能，另外，透光聚合物本体内部分散的透光骨料颗粒的作用是提高透光磨耗层的抗压性能，其与透光聚合物相互交联，起到骨架作用，可显著提高磨耗层的车载性能；最后，透光骨料颗粒分散于透明聚合物膜层内部及表面，增加了光线进入磨耗层的内部折射，同时对于磨耗层内反射出的光线具有二次反射作用，使得光线重新进入电池板表面，达到减少光线的反射的效果，进而实现对光线的单向增益，提高透光率进而提高发电效率。
附图说明
图1为本发明具体实施方式中一种太阳能发电路面组件的结构示意图。
图2为图1的俯视结构示意图。
图3为图1中Ⅰ处的局部放大图。
其中，1为密封层，2为太阳能电池板，3为保护层，4为透光磨耗层，5为胶粘层，6为透光聚合物本体，7为透光骨料颗粒，8为表层。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合实施例中，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
从图中可以看出，本发明的一种太阳能发电路面组件，包括路面模块，路面模块由下至上依次包括密封层1、太阳能电池板2、保护层3和透光磨耗层4，透光磨耗层4上方设有具有保护作用的表层8，密封层1与太阳能电池板2通过胶粘层5连接，太阳能电池板2与保护层3通过胶粘层5连接，透光磨耗层6包括透光聚合物本体7和透光骨料颗粒8，透光骨料颗粒7均匀的设置于透光聚合物本体6的内部和表面上，透光聚合物本体6表面的透光骨料颗粒7凸出于透光聚合物本体6的表面。
下述通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，太阳能发电路面组件的路面模块中的太阳能电池板利用导线与相邻路面模块的太阳能电池板电连接，之后连接至汇流箱、逆变器等辅助电气设备实现分布式并网或离网发电系统。
实施例1
将透光聚合物与透光骨料颗粒按如下体积份数比例混合：透光聚合物40份、透光骨料颗粒60份，其中，透光聚合物选用HDPE，透光骨料颗粒选用圆球形的石英颗粒，混合后置于路面模块的保护层上方，经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到本发明的太阳能发电路面组件的路面模块，之后在透光磨耗层的表面喷涂1mm厚的具有保护作用的表层。
路面模块的磨耗层设计参数及路面模块透光率、抗滑安全性能测试结果如表1所示，其中，抗滑实验(JTJ 059T0964)及透光率试验(GB/T 30983)的每组试样至少平行实验6次，取均值。
表1实施例1的磨耗层设计参数及测试结果
| 透光聚合物本体厚度 | 25mm |
| 透光骨料颗粒粒径 | 10mm |
| 透光率 | 87％ |
| 抗滑摆值 | 62 |
实施例2
将透光聚合物与透光骨料颗粒按如下体积份数比例混合：透光聚合物35份、透光骨料颗粒65份，其中，透光聚合物选用PET，透光骨料颗粒选用圆球形的玻璃颗粒，混合后置于路面模块的保护层上方，经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到本发明的太阳能发电路面组件的路面模块，之后在透光磨耗层的表面喷涂1mm厚的具有保护作用的表层。
路面模块的磨耗层设计参数及路面模块透光率、抗滑安全性能测试结果如表1所示，其中，抗滑实验(JTJ 059T0964)及透光率试验(GB/T 30983)的每组试样至少平行实验6次，取均值。
表2实施例2的磨耗层设计参数及测试结果
| 透光聚合物本体厚度 | 10mm |
| 透光骨料颗粒粒径 | 15mm |
| 透光率 | 89％ |
| 抗滑摆值 | 76 |
实施例3
将透光聚合物与透光骨料颗粒按如下体积份数比例混合：透光聚合物50份、透光骨料颗粒50份，其中，透光聚合物选用LDPE，透光骨料颗粒选用圆球形的塑料颗粒和金属颗粒的组合，混合后置于路面模块的保护层上方，经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到本发明的太阳能发电路面组件的路面模块，之后在透光磨耗层的表面喷涂1mm厚的具有保护作用的表层。
路面模块的磨耗层设计参数及路面模块透光率、抗滑安全性能测试结果如表1所示，其中，抗滑实验(JTJ 059T0964)及透光率试验(GB/T 30983)的每组试样至少平行实验6次，取均值。
表3实施例3的磨耗层设计参数及测试结果
| 透光聚合物本体厚度 | 25mm |
| 透光骨料颗粒粒径 | 15mm |
| 透光率 | 85％ |
| 抗滑摆值 | 68 |
实施例4
将透光聚合物与透光骨料颗粒按如下体积份数比例混合：透光聚合物55份、透光骨料颗粒45份，其中，透光聚合物选用改性环氧树脂，透光骨料颗粒选用圆球形的石英颗粒，混合后置于路面模块的保护层上方，经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到本发明的太阳能发电路面组件的路面模块，之后在透光磨耗层的表面喷涂1mm厚的具有保护作用的表层。
路面模块的磨耗层设计参数及路面模块透光率、抗滑安全性能测试结果如表1所示，其中，抗滑实验(JTJ 059T0964)及透光率试验(GB/T 30983)的每组试样至少平行实验6次，取均值。
表4实施例4的磨耗层设计参数及测试结果
| 透光聚合物本体厚度 | 30mm |
| 透光骨料颗粒粒径 | 12mm |
| 透光率 | 89％ |
| 抗滑摆值 | 60 |
实施例5
将透光聚合物与透光骨料颗粒按如下体积份数比例混合：透光聚合物45份、透光骨料颗粒55份，其中，透光聚合物选用改性环氧树脂，透光骨料颗粒选用圆球形的石英颗粒与二氧化硅颗粒组合，混合后置于路面模块的保护层上方，经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到本发明的太阳能发电路面组件的路面模块，之后在透光磨耗层的表面喷涂1mm厚的具有保护作用的表层。
路面模块的磨耗层设计参数及路面模块透光率、抗滑安全性能测试结果如表1所示，其中，抗滑实验(JTJ 059T0964)及透光率试验(GB/T 30983)的每组试样至少平行实验6次，取均值。
表5实施例5的磨耗层设计参数及测试结果
| 透光聚合物本体厚度 | 22mm |
| 透光骨料颗粒粒径 | 10mm |
| 透光率 | 85％ |
| 抗滑摆值 | 65 |
实施例6
将透光聚合物与透光骨料颗粒按如下体积份数比例混合：透光聚合物50份、透光骨料颗粒50份，其中，透光聚合物选用改性环氧树脂，透光骨料颗粒选用圆球形的玻璃颗粒与树脂颗粒组合，混合后置于路面模块的保护层上方，经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到本发明的太阳能发电路面组件的路面模块，之后在透光磨耗层的表面喷涂1mm厚的具有保护作用的表层。
路面模块的磨耗层设计参数及路面模块透光率、抗滑安全性能测试结果如表1所示，其中，抗滑实验(JTJ 059T0964)及透光率试验(GB/T 30983)的每组试样至少平行实验6次，取均值。
表6实施例6的磨耗层设计参数及测试结果
| 透光聚合物本体厚度 | 10mm |
| 透光骨料颗粒粒径 | 10mm |
| 透光率 | 88％ |
| 抗滑摆值 | 60 |
上述实施例的测试结果显示，本发明的太阳能发电路面组件的磨耗层具有优异的透光率及抗滑性能。
本发明的保护范围不仅限于上述实例，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种太阳能发电路面组件，其特征在于：包括路面模块，所述路面模块由下至上依次包括密封层、太阳能电池板、保护层和透光磨耗层，所述密封层与太阳能电池板通过胶粘层连接，太阳能电池板与保护层通过胶粘层连接，所述透光磨耗层包括由透光聚合物制成的透光聚合物膜本体和透光骨料颗粒，所述透光骨料颗粒设置于透光聚合物膜本体的内部和表面上，透光聚合物膜本体表面的透光骨料颗粒凸出于透光聚合物膜本体的表面。
2.根据权利要求1所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述透光磨耗层的表面喷涂有表层。
3.根据权利要求1所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述透光聚合物本体与透光骨料颗粒均为透明，透光聚合物本体与透光骨料颗粒的体积份数为：
透光聚合物膜本体：5-55份；
透光骨料颗粒：45-65份。
4.根据权利要求1所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述透光聚合物为PET、PE、HDPE、LDPE、改性环氧树脂、聚氨酯的一种或组合。
5.根据权利要求1所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述透光骨料颗粒为有机塑料颗粒、玻璃颗粒、石英颗粒、二氧化硅颗粒、树脂颗粒的一种或组合。
6.根据权利要求5所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述透光骨料颗粒中均匀分散有金属颗粒。
7.根据权利要求5所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述透光骨料颗粒中针片状颗粒含量为零，透光骨料颗粒的形状为圆球形、椭圆球形、多面体形、棱角形的一种或组合。
8.根据权利要求1所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述透光聚合物膜本体的厚度为0.5-30mm，所述透光骨料颗粒的中位粒径为1-15mm。
9.根据权利要求2所述的太阳能发电路面组件，其特征在于：所述表层的厚度为30um-2mm。
10.根据权利要求1所述的太阳能发电路面组件，其特征在于，所述路面模块的制备工艺为：首先将密封层、太阳能电池板、保护层连接为一整体，其次将透光聚合物与透光骨料颗粒混合后置于保护层上方，混合后的透光聚合物与透光骨料颗粒经热熔或热压工艺、温度控制工艺制备得到具有透光磨耗层的路面模块。
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