一种仿天然石材的太阳电池组件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种仿天然石材的太阳电池组件及其制备方法，所述太阳电池组件由下至上包括基材、发电层和仿天然石材保护层；其中，所述基材包括玻璃，水泥基板材，大理石和瓷砖中的一种或几种；所述仿天然石材保护层在380nm～1250nm波长范围内的加权平均透过率为10％～100％。本发明专利技术仿天然石材保护层的制备采用高温烧结方式，具有高硬度、高结合力、高耐候性的特点。将太阳电池与仿天然石材进行有机结合，制备得到仿天然石材的太阳电池组件，通过调整仿天然石材保护层的透光性能与厚度，保证其既具有较好的发电效果，又具有很强的装饰性。

A solar cell module imitating natural stone and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种仿天然石材的太阳电池组件及其制备方法
本专利技术涉及光伏建筑一体化
，具体地涉及一种仿天然石材的太阳电池组件及其制备方法。
技术介绍
目前，光伏建筑一体化(BIPV)将建筑与光伏发电结合，在建筑外墙、屋顶铺设太阳电池组件，使得能量能够充分利用。我国对于“太阳能建筑”的准确定义还处在研究阶段，太阳能建筑的技术和体系也不健全。没有完整的设计规范、标准及相关图集，也没有建立产品的检测中心和认证机构，更没有完善的施工验收及维护技术规程等等。然而，所采用的太阳电池组件一般呈现深蓝色、灰色、黑色，色彩不美观，难以与建筑外型相融合。那么，具有丰富色彩的太阳电池组件可能拥有较大的市场潜力。另外，天然石材在建筑领域有着广泛的应用，许多市政工程、高档住宅、地产项目均选择大理石等天然石材作为装修材料。仿天然石材涂料经过喷涂、常温干燥后拥有天然大理石的逼真纹理，在防水率、平整度等物理性能方面表现卓越。然而，常温固化的仿天然石材的釉层材料与下层基体结合力不强，容易脱落。另外，未经高温处理的釉层表面硬度不够。目前还少有将太阳电池组件与仿天然石材结合的产品。然而在这种仿天然石材的太阳电池组件研发过程中需要解决一系列问题：1)建筑表面需要各种各样的颜色，那么表面透明度不高，导致太阳组件吸收光减少，发电能力降低。如何在保证发电能力的同时，使建筑外表更加美观是我们着重解决的问题。2)作为建筑表面材料，涂层与组件间的结合力与其耐候性很重要，通过高温烧制表面釉层可以解决这个问题。然而，太阳电池组件经过封装后不能暴露在高温环境中，否则组件性能将受到严重破坏。因此，本专利技术着重解决光伏建筑一体化过程中的安全美观和经济耐用问题，通过仿天然石材与太阳电池组件的结合。一方面，可解决太阳电池组件颜色单一的问题；另一方面，成本低廉，投资回报率高，经济实用，可在大部分城市中推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种仿天然石材的太阳电池组件及其制备方法，本专利技术所制备的具有天然石材外观的太阳电池组件产品，将天然石材外观的纹理与光泽，与太阳电池相结合，使得建筑与发电相融合，达到绿色建筑、环保建筑的要求。本专利技术的具体技术方案如下：本专利技术提供仿天然石材的太阳电池组件，所述太阳电池组件由下至上包括基材、发电层和仿天然石材保护层；其中，所述基材包括建筑玻璃，水泥基板材，大理石和瓷砖中的一种或几种；所述仿天然石材保护层在380nm～1250nm波长范围内的加权平均透过率为10％～100％。作为优选地，所述仿天然石材保护层的水蒸气透过率为0％～0.5％。作为优选地，所述仿天然石材保护层包括基体和釉层，其中所述基体包括建筑玻璃、钢化玻璃、高硼玻璃和透光陶瓷中的一种或几种；按重量计，所述釉层的浆料原料包括天然细沙50～80份、填料20～40份、色浆0.1～1份、水40～80份和0.5～10份分散剂。作为优选地，所述基体的厚度为0.5mm～5mm，所述釉层的厚度为0.01～5mm。作为优选地，所述天然细沙包括石英石，高岭土，滑石粉，钛白粉，硅酸锆，纳米氧化锌和碳酸钡中的一种或几种，所述填料包括石灰，高岭土，滑石粉和钛白粉中的一种或几种，所述色浆为无机颜料，所述无机颜料包括天然矿物颜料和/或人造颜料，所述天然矿物颜料包括石绿、炭黑、云母、珊瑚和雄黄中的一种或几种，所述人造颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、钛白、铬黄和铁蓝中的一种或几种，所述分散剂包括硅油(聚硅氧烷)、氢化松香酯、聚丙烯酸钾盐和亚甲基双萘磺酸钠中的一种或几种。所选色浆包括上述各种材料的组合。作为优选地，发电层包括单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、砷化镓太阳电池、铜铟镓硒太阳电池、碲化镉太阳电池、染料敏化太阳电池和钙钛矿类太阳电池中的一种或几种。本专利技术提供一种仿天然石材的太阳电池组件的制备方法，包括以下步骤：1)将太阳电池层附着到表面附有封装材料的基材之上，并引出正负极，或者直接在基材上制备太阳电池层，并引出正负极；2)将细沙与填料加入水中，均匀分布在水中形成浆料，搅拌均匀，再加入分散剂，获得釉层的浆料；3)将步骤2)获得的釉层的浆料覆盖在基体上，再进行烘烤，干燥；再放入窑内进行烧制，获得仿天然石材保护层。4)将步骤3)获得的仿天然石材保护层置于发电层之上，制得仿天然石材的太阳电池组件。作为优选地，步骤2)中将细沙与填料加入水中，通过球磨的方式使得加入固体粒径降低，均匀分布在水中形成浆料，搅拌均匀。再加入分散剂。作为优选地，步骤3)中将釉层的浆料采用数码打印的、丝网印刷等方式覆盖在基体上，其中，涂敷厚度为0.01～5mm。数码打印时可以运用不同种喷头，在喷头旁边有设计加热风枪，使得不会出现流痕，这样喷头对于打印浆料地流量有更精确的控制。作为优选地，步骤3)中所述的烘烤温度为20～120℃，烘烤时间为5min～10min，所述烧制分为三个阶段，第一阶段在120～500℃烧制，烧制时间为30min～1h，在这个阶段油类物质蒸发、燃烧气化。第二阶段在500～600℃烧制，烧制时间为30min～1h，表面稍稍软化，釉料中部分成分开始熔化。第三阶段在600～750℃烧制，烧制时间为30min～4h，基体玻璃表面软化，釉料成分熔合。作为优选地，步骤3)中将步骤2)获得的釉层的浆料覆盖在基体上，涂敷厚度为0.001～5mm。作为优选地，步骤4)中将仿天然石材保护层与发电层通过层压等方式，利用EVA熔化将发电层、仿天然石材保护层粘接在一起，制得仿天然石材的太阳电池组件。本专利技术制备的仿天然石材保护层具有较强的致密性、抗腐蚀性、硬度，对人体没有伤害。将制备好的仿天然石材保护层覆盖在太阳电池组件表面。太阳电池组件与保护层间通过EVA、PVB等粘胶进行粘连，并使二者之间绝缘。使太阳电池与水气隔绝。一个仿天然石材的太阳电池组件制备完成。本专利技术制备的仿天然石材保护层，具有高硬度与高耐候性，对于外界的风雨侵蚀、碰撞等都有较强的抵挡功能，对太阳组件具有良好的保护性能。同时具备较高的透光性能，太阳电池依然有较高的光电转换效率。仿天然石材保护层可以进行表面疏水化处理。例如，将仿天然石材保护层浸泡在含有十六烷基三甲氧基硅烷的无水乙醇中。然后将仿天然石材保护层放在100℃下干燥8h。与现有技术相比，本专利技术的优势在于：1)本专利技术将太阳电池与仿天然石材进行有机结合，制备得到仿天然石材的太阳电池组件，通过调整仿天然石材保护层的透光性能与厚度，保证其既具有较好的发电效果，又具有很强的装饰性。2)本专利技术采用带有仿天然石材的釉层玻璃作为表面保护层，保护层具有高硬度，对于仿天然石材的太阳电池组件在户外的应用提供保障，同时较高的透光度，太阳电池组件的转换效率下降很少。3)本专利技术的仿天然石材保护层具有良好的疏水性能，进一步提高了仿天然石材的太阳电池组件的使用寿命。4)本专利技术仿天然石材保护层的制备采用高温烧结方式，具有高硬度、高结合力、高耐候性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿天然石材的太阳电池组件，其特征在于，所述太阳电池组件由下至上包括基材、发电层和仿天然石材保护层；/n其中，所述基材包括玻璃，水泥基板材，大理石和瓷砖中的一种或几种；/n所述仿天然石材保护层在380nm～1250nm波长范围内的加权平均透过率为10％～100％。/n

【技术特征摘要】
1.一种仿天然石材的太阳电池组件，其特征在于，所述太阳电池组件由下至上包括基材、发电层和仿天然石材保护层；
其中，所述基材包括玻璃，水泥基板材，大理石和瓷砖中的一种或几种；
所述仿天然石材保护层在380nm～1250nm波长范围内的加权平均透过率为10％～100％。


2.根据权利要求1所述的太阳电池组件，其特征在于，所述仿天然石材保护层的水蒸气透过率为0％～0.5％。


3.根据权利要求1所述的太阳电池组件，其特征在于，所述仿天然石材保护层包括基体和釉层，其中所述基体包括建筑玻璃、钢化玻璃、高硼玻璃和透光陶瓷中的一种或几种；
按重量计，所述釉层的浆料原料包括天然细沙50～80份、填料20～40份、色浆0.1～1份、水40～80份和0.5～10份分散剂。


4.根据权利要求3所述的太阳电池组件，其特征在于，所述天然细沙包括石英石，高岭土，滑石粉，钛白粉，硅酸锆，纳米氧化锌和碳酸钡中的一种或几种，所述填料包括石灰，高岭土，滑石粉和钛白粉中的一种或几种，所述色浆为无机颜料，所述无机颜料包括天然矿物颜料和/或人造颜料，所述天然矿物颜料包括石绿、炭黑、云母、珊瑚和雄黄中的一种或几种，所述人造颜料包括氧化铁红、氧化铁黄、钛白、铬黄和铁蓝中的一种或几种，所述分散剂包括硅油、氢化松香酯、聚丙烯酸钾盐和亚甲基双萘磺酸钠中的一种或几种。

【专利技术属性】
技术研发人员：张伟，吕循岩，路亚辉，李永武，
申请(专利权)人：光之科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11