[实用新型]一种光伏建材构件及使用该构件的光伏建筑一体化结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及光伏组件技术领域，特别是一种光伏建材构件及使用该构件的光伏建筑一体化结构。

背景技术

太阳能光伏发电系统由光伏组件、逆变器和固定系统如支架等部分组成。最核心的单元是光伏组件，可以分为三个部分：发电单元、接线部分和封装材料。发电单元有光伏电池组成，目前市场以晶体硅电池为主。接线部分由带有旁路二极管的接线盒和电缆端子组成。

2000年以前，光伏发电主要用于太空发电和计算器。2004年以后，光伏发电开始走向大型地面电站。2013年后，和建筑结合，尤其是利用屋顶安装的分布式发电应用越来越多。2014年中国国家能源局计划在全年14GW光伏电站中60％采用分布式光伏发电。光伏发电的推广对光伏系统的发电效率，可靠性和成本提出了更高的要求。

第一、当前的光伏系统的光伏组件的发电性能和工作温度强相关。针对普通的晶体硅和CIGS光伏组件而言，发电功率的温度系数约为-0.45％/℃。光伏组件的发电功率标识是在25℃条件下的测试结果。在夏季，光伏组件的表面温度常常能够达到70℃左右。在热带地区，如新加坡地区，光伏组件的温度甚至能够达到90℃以上。假定光伏组件在25℃的标准条件下的组件效率为15.6％，组件的功率温度系数为-0.45％/℃，图1给出了组件效率和发电功率随工作温度升高变化的趋势。当组件温度达到75℃时，组件发电能力将衰减20％以上，造成巨大的经济效益损失。

人们很容易想到通过研究光伏和光热系统结合，在降低光伏系统温度，提升发电量的同时产生热水。目前的主要方式是在光伏板背后加入通水(或其他介质)的铜管，通过铜管将热量带走。这种方式很有效，但遗憾的是成本增加过大。同时，体积，重量，以及系统的复杂性为应用带来了极大的不便。虽然早有发明，却一直难以推广。

第二、当前的光伏系统的接线盒失效危害性大，同时接线盒失效和温度相关。在光伏电站现场，常见有接线盒烧毁，引起背板烧焦和组件碎裂的严重情况。根据常州华阳光伏检测技术有限的测试和研究报告，目前接线盒失效的前三项分别是老化后防尘防水的IP测试失效(约60％样品不能通过测试)，二极管温升(约40％样品不能通过测试)，结构检查(约30％样品不能通过)。这都和接线盒的散热有关。

目前光伏接线盒结构主要为以下四种：1)由标准结构二极管(D2PAK、TO220、R-6等封装)、钣金连接件、以及上下盒体四周打胶所构成；2)由标准结构二极管(D2PAK、TO220、R-6等封装)、钣金连接件、以及密封圈上盖所构成；3)是由标准结构二极管(D2PAK、TO220、R-6等封装)、钣金连接件、以及整个盒体灌胶所构成；4)是由标准结构二极管(D2PAK、TO220、R-6等封装)、钣金连接件、以及一体注塑盒体所构成。前两种结构中，由于空气的存在，散热和可靠性比较差。后两种结构通过灌胶和一体注塑来提升性能，可靠性有所提高。

由于典型的接线盒材料是PA(聚酰胺)，PPO(聚苯醚)，PC(聚碳酸酯)等工程塑料。工程塑料是优良的绝热、保温材料。接线盒发热的部位主要是二极管发热，最终通过盒体传热到盒体附近的介质，一般为空气或组件背板。由于散热能力差，接线盒温度常常是组件的高热部位，影响发电能力

目前典型的光伏组件产品设计中，接线盒的一面总是直接和PET/TPT背板直接相连，难以有效散发热量。通常接线盒部位的温度可以高出其他部分5～15℃。在旁路二极管导通的情况下，接线盒温度可以达到120℃以上，造成失效甚至火灾。

第三，当前光伏组件的重量偏重，造成成本高和使用范围缩小。典型商业化光伏组件的面积在2平米左右，重量约为22kg。安装时比较笨重，需耗费较大人力。同时，较重的重量也增加了物流运输过程中的能源消耗，造成成本增加。同时，组件重量较重也就只能应用到承重能力强的屋顶。如果能够降低组件重量，将大大有利于光伏组件的推广应用。也利于通过组件重量的下降来降低材料使用量，从而降低成本。

第四，当前组件在安装到建筑屋顶的时候，需要揭开屋顶寻找结构力的支撑点，然后安装支架，并进一步固定，然后进行防水处理等工作。既增加了材料成本(铝合金支架的费用)，也增加了人工成本。据研究估计，目前支架成本约为光伏系统建设总成本的10％。另外，为提高抗风能力，组件和房顶之间往往只留下一个很小的空隙，造成空气不够流动。而接线盒又恰好在这个空间当中。为热量聚集和发生接线盒事故埋下了隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：

1)提升光伏构件发电效率；