改进的挠性低模量光伏建筑覆层部件制造技术

本发明专利技术涉及一种改进的光伏建筑覆层部件(“PV器件”)，更具体地涉及一种挠性低模量光伏建筑覆层部件，所述部件包括：挠性光伏电池组件，主体部分，所述主体部分由主体材料组成并且连接至所述光伏电池组件的外围边缘段，其中所述主体部分在至少95％的沿外围边缘段的点上1cm内具有至少35mm2的横截面积；其中所述主体材料包含在-40至85℃之间的温度具有5至200MPa的模量的组合物，所述组合物具有低于100x10-6/℃的热膨胀系数(CTE)，并且所述主体部分展现小于15mm的翘曲值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】改进的挠性低模量光伏建筑覆层部件本专利技术以在由能源部授予的合同DE-FC36-07G01754下的美国政府资助做出。美国政府在本专利技术中具有特定的权益。专利
本专利技术涉及改进的光伏器件(“PVD”或“PV器件”)，更具体地涉及具有多层光伏电池组件和在界面区域连接的主体部分的改进的挠性光伏器件(建筑覆层部件)。背景改进PV器件，特别是集成至建筑结构(例如屋顶瓦片或外墙覆盖物)的那些器件以成功地使用的努力应当该满足一定数目的标准。PV器件应当是耐久的(例如长期持久、密封以抗湿气和其他环境条件)和被保护不受机械损坏持续所需的产品寿命，优选至少10年，更优选至少25年。器件应当容易地安装(例如类似于传统的屋顶瓦片或外墙覆盖物安装)或替换(例如如果损坏)。可以适宜的是与有助于满足所需的耐久性需要如没有将削弱性能和/或美观的变形(翘曲)的设计特征一起选择材料和组件。为了使这整个包装物适合于客户，并且在市场中获得广泛的认可，该系统应当对于建造和安装是便宜的。这可以有助于促进更低的能量产生成本，使得PV技术相对于其他发电方式更加有竞争力。用于PV器件的现有技术系统可以允许将器件直接安装至建筑结构或者它们可以将器件固定至建筑外部(例如屋顶板或外覆板)上方的板条、沟槽或“轨道支脚”)。这些系统可以是复杂的，典型地不像传统的覆板材料(例如屋顶瓦片或壁板)那样安装并且，作为结果，对于安装可能是昂贵的。同样，它们可能不是在视觉上吸引人的，因为它们看起来与传统的建筑材料不同。每2-4英尺可能需要安装PV器件的“支脚”。因此，安装成本可以与制品的成本一样高或更高。它们还可能遭遇与环境条件相关的问题如翘曲、褪色和其物理性质的劣化。在文献中，可能与本技术相关的包括以下专利文献:W02020151803A1 ；US20100101627A1 ；W02008137966A2 ；W02007123927A2 ;和 US631028181，其全部为了所有目的通过引用结合在此。专利技术概述本专利技术涉及针对在上面的段落中描述的至少一个或多个问题的PV器件。因此，按照本专利技术的一个方面，考虑到一种制品，所述制品包括:挠性低模量光伏建筑覆层部件，所述部件包括:挠性光伏电池组件；主体部分,所述主体部分由主体材料组成并且连接至光伏电池组件的外围边缘段，其中主体部分在至少95%的沿外围边缘段的点上Icm内具有至少35mm2的横截面积；其中主体材料包括在-40至85°C的温度之间具有5至200MPa的模量的组合物，所述组合物具有低于100xl0_6/°C的热膨胀系数(CTE)，并且所述主体部分展现小于15_的翘曲值。本专利技术的特征还在于本文所公开的特征的一个或任意组合，如挠性光伏电池组件具有电池高度和主体部分具有主体高度，其中电池高度与主体高度的比例为至少0.3 ;一个或多个增强零件设置在主体部分上与光伏电池组件相邻的区域中；一个或多个增强零件包括加强筋；加强筋具有至少3.8的横向间隔与加强筋高度的比例；加强筋具有小于30.0mm的横向间隔；加强筋具有每边约I至4度的加强筋斜度；光伏电池组件具有15KPa至20KPa之间的模量；主体材料的模量高于40MPa并且至多200MPa，热膨胀系数(CTE)为10x10—71^ 30X10_7°C ;主体材料的模量为5和40MPa之间并且热膨胀系数(CTE)为50Xl(r7°C至约100xl(T7°C之间；当模量高于40MPa并且至多200MPa时主体材料组合物的CTE范围通过下式确定:CTE = a+(b+cX翘曲)1/2并且将可接受的翘曲值设定为上限值并且之后设定为下限值，并且对于每个相应的值求解CTE并且包括多个常数:a、b和C，此外其中常数a在-106.0至118.0的值的范围内，常数b在-18550至18585的值的范围内，并且常数c在144.5至966.0的值的范围内；并且当模量高于5MPa并且至多40MPa时主体材料组合物的CTE范围通过下式确定:CTE = aX翘曲+bXE+c并且将可接受的翘曲值设定为上限值并且之后设定为下限值并且对于每个相应的值求解CTE并且包括多个常数:a、b、c和E，此外其中常数a在约9.75至10.75的值的范围内，常数b在1.25至2.5的值的范围内，常数c在44.5至83.25的值的范围内，并且常数E在10.5至32.0的值的范围内。公式给出Nx 10_6/°C的CTE，其中N是变量。应当明白的是以上参考方面和实例是非限制性的，因为在本专利技术内还存在其他情况，如本文所显示和描述的。附图简述图1不例本专利技术的一种光伏器件。图1A显示当设置在结构体上时展现翘曲的本专利技术的器件。图2A示例多层光伏器件的一个分解图。图2B示例多层光伏器件的另一个分解图。图3显示可用于光伏器件的不同层的示例材料。图4显示可用于将相邻的光伏结构体连接在一起的一种连接器。图5显示光伏器件的适合于放置在结构体上的那一侧和结构体的数个剖视图，5A至K)。图6显示可用于在光伏器件上进行弯曲测试的一种系统。优选实施方案详述 本专利技术涉及如图1中所示的改进的光伏器件10(在下文中“PV器件”)，通常可以描述为当经受太阳光(例如日光)辐射时发挥提供电能的功能的多个部件的组件或部件组件。本公开的特别感兴趣的以及主要焦点是至少包括连接至主体部分200的多层光伏电池组件100(在下文“MPCA”)的改进的PV器件10。在一个优选的实施方案中，PV器件通过取得MPCA (以及潜在地其他部件和组件如连接器部件)并在在MPCA的至少部分周围形成(例如经由注射模塑)主体部分形成。所考虑到的是部件和部件组件之间的关系(例如至少几何性质和材料性质)在解决一个或多个在上面的背景节中讨论的问题如翘曲中是出乎意料地重要的。翘曲“W”可以定义为器件10的任意部分的升起(从应该是平坦的部分)，例如图1A中所示，特别是当安装在结构体上时。翘曲作为建筑结构的表面与适合于平放在建筑结构上的光伏器件而未放置在建筑结构上的部分之间的距离以毫米测量。所考虑到的是，在器件中可以接受的翘曲的最大量小于约20mm，更优选小于约15mm并且最优选小于约10或5mm，其中最终无翘曲将是理想的。特别感兴趣的是采用PV器件10用于通常作为建筑集成光伏器件或BIPV已知的情况。部件和部件组件的每一个和它们的关系在下面的段落中更详细并且具体地公开。多层光伏电池组件(MPCA)IOO所考虑到的是，MPCA100 (也称为挠性光伏电池组件)可以是多个层和部件/组件的集合体(compilation),例如通过引用结合在此的当前待决的国际专利申请号PCT/US09/042496中所公开的。MPCA至少含有顶部阻挡层122和光伏电池层110 (通常位于阻挡层122的外围边缘内侧)。所考虑到的是MPCA100还可以含有其他层，如密封剂层和其他保护层。示例实例在图中示出并且在下面讨论。示例MPCA100的分解图在图2A和2B中示出。功能上，这些密封剂层和其他保护层可以包括许多各自用于保护MCPA100和/或将其连接在一起的不同的层。每个优选的层在下面更详细描述，从“顶部”(例如最多暴露至元件的层)移动至“底部”(例如最接近地接近建筑或结构体的层)。通常每个优选的层或片可以是单个层或者其自身可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制品，所述制品包括：挠性低模量光伏建筑覆层部件，所述部件包括：挠性光伏电池组件；主体部分，所述主体部分由主体材料组成并且连接至所述光伏电池组件的外围边缘段，其中所述主体部分在至少95％的沿所述外围边缘段的点上1cm内具有至少35mm2的横截面积；其中所述主体材料包括在‑40至85℃的温度之间具有5至200MPa的模量的组合物，所述组合物具有低于100x10‑6/℃的热膨胀系数(CTE)，并且所述主体部分展现小于15mm的翘曲值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.15 US 61/559,8151.一种制品，所述制品包括: 挠性低模量光伏建筑覆层部件，所述部件包括: 挠性光伏电池组件； 主体部分，所述主体部分由主体材料组成并且连接至所述光伏电池组件的外围边缘段，其中所述主体部分在至少95%的沿所述外围边缘段的点上Icm内具有至少35_2的横截面积； 其中所述主体材料包括在-40至85°C的温度之间具有5至200MPa的模量的组合物，所述组合物具有低于100xl0_6/°C的热膨胀系数(CTE)，并且所述主体部分展现小于15mm的翘曲值。2.根据权利要求1所述的制品，其中所述挠性光伏电池组件具有电池高度并且所述主体部分具有主体高度，其中所述电池高度与所述主体高度的比例为至少0.3。3.根据权利要求1所述的制品，其中一个或多个增强零件设置在所述主体部分上与所述光伏电池组件相邻的区域中。4.根据权利要求3所述的制品，其中所述一个或多个增强零件包括加强筋。5.根据权利要求4所述的制品，其中所述加强筋具有至少3.8的横向间隔与加强筋高度的比例。6.根据权利要求3或4所述的制品，其中所述加强筋具有小于30.0mm的横向间隔。7.根据权利要求3、4或5所述的制品，其中所述加强筋具有每边约I至4度的加强筋斜度。8.根据在前权利要求中任一项所述的制品，其中光伏电池组件具有15KPa至20KPa之间的模量。9.根据在前...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯捷，基思·L·考夫曼，杨冠豪，刘华，杰弗里·D·扎维沙，里奥那多·C·洛佩斯，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US