改進的撓性低模量光伏建筑覆層部件制造技術

本發明專利技術涉及一種改進的光伏建筑覆層部件(“PV器件”)，更具體地涉及一種撓性低模量光伏建筑覆層部件，所述部件包括：撓性光伏電池組件，主體部分，所述主體部分由主體材料組成并且連接至所述光伏電池組件的外圍邊緣段，其中所述主體部分在至少95％的沿外圍邊緣段的點上1cm內具有至少35mm2的橫截面積；其中所述主體材料包含在-40至85℃之間的溫度具有5至200MPa的模量的組合物，所述組合物具有低于100x10-6/℃的熱膨脹系數(CTE)，并且所述主體部分展現小于15mm的翹曲值。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】改進的撓性低模量光伏建筑覆層部件本專利技術以在由能源部授予的合同DE-FC36-07G01754下的美國政府資助做出。美國政府在本專利技術中具有特定的權益。專利
本專利技術涉及改進的光伏器件(“PVD”或“PV器件”)，更具體地涉及具有多層光伏電池組件和在界面區域連接的主體部分的改進的撓性光伏器件(建筑覆層部件)。背景改進PV器件，特別是集成至建筑結構(例如屋頂瓦片或外墻覆蓋物)的那些器件以成功地使用的努力應當該滿足一定數目的標準。PV器件應當是耐久的(例如長期持久、密封以抗濕氣和其他環境條件)和被保護不受機械損壞持續所需的產品壽命，優選至少10年，更優選至少25年。器件應當容易地安裝(例如類似于傳統的屋頂瓦片或外墻覆蓋物安裝)或替換(例如如果損壞)。可以適宜的是與有助于滿足所需的耐久性需要如沒有將削弱性能和/或美觀的變形(翹曲)的設計特征一起選擇材料和組件。為了使這整個包裝物適合于客戶，并且在市場中獲得廣泛的認可，該系統應當對于建造和安裝是便宜的。這可以有助于促進更低的能量產生成本，使得PV技術相對于其他發電方式更加有競爭力。用于PV器件的現有技術系統可以允許將器件直接安裝至建筑結構或者它們可以將器件固定至建筑外部(例如屋頂板或外覆板)上方的板條、溝槽或“軌道支腳”)。這些系統可以是復雜的，典型地不像傳統的覆板材料(例如屋頂瓦片或壁板)那樣安裝并且，作為結果，對于安裝可能是昂貴的。同樣，它們可能不是在視覺上吸引人的，因為它們看起來與傳統的建筑材料不同。每2-4英尺可能需要安裝PV器件的“支腳”。因此，安裝成本可以與制品的成本一樣高或更高。它們還可能遭遇與環境條件相關的問題如翹曲、褪色和其物理性質的劣化。在文獻中，可能與本技術相關的包括以下專利文獻:W02020151803A1 ；US20100101627A1 ；W02008137966A2 ；W02007123927A2 ;和 US631028181，其全部為了所有目的通過引用結合在此。專利技術概述本專利技術涉及針對在上面的段落中描述的至少一個或多個問題的PV器件。因此，按照本專利技術的一個方面，考慮到一種制品，所述制品包括:撓性低模量光伏建筑覆層部件，所述部件包括:撓性光伏電池組件；主體部分,所述主體部分由主體材料組成并且連接至光伏電池組件的外圍邊緣段，其中主體部分在至少95%的沿外圍邊緣段的點上Icm內具有至少35mm2的橫截面積；其中主體材料包括在-40至85°C的溫度之間具有5至200MPa的模量的組合物，所述組合物具有低于100xl0_6/°C的熱膨脹系數(CTE)，并且所述主體部分展現小于15_的翹曲值。本專利技術的特征還在于本文所公開的特征的一個或任意組合，如撓性光伏電池組件具有電池高度和主體部分具有主體高度，其中電池高度與主體高度的比例為至少0.3 ;一個或多個增強零件設置在主體部分上與光伏電池組件相鄰的區域中；一個或多個增強零件包括加強筋；加強筋具有至少3.8的橫向間隔與加強筋高度的比例；加強筋具有小于30.0mm的橫向間隔；加強筋具有每邊約I至4度的加強筋斜度；光伏電池組件具有15KPa至20KPa之間的模量；主體材料的模量高于40MPa并且至多200MPa，熱膨脹系數(CTE)為10x10—71^ 30X10_7°C ;主體材料的模量為5和40MPa之間并且熱膨脹系數(CTE)為50Xl(r7°C至約100xl(T7°C之間；當模量高于40MPa并且至多200MPa時主體材料組合物的CTE范圍通過下式確定:CTE = a+(b+cX翹曲)1/2并且將可接受的翹曲值設定為上限值并且之后設定為下限值，并且對于每個相應的值求解CTE并且包括多個常數:a、b和C，此外其中常數a在-106.0至118.0的值的范圍內，常數b在-18550至18585的值的范圍內，并且常數c在144.5至966.0的值的范圍內；并且當模量高于5MPa并且至多40MPa時主體材料組合物的CTE范圍通過下式確定:CTE = aX翹曲+bXE+c并且將可接受的翹曲值設定為上限值并且之后設定為下限值并且對于每個相應的值求解CTE并且包括多個常數:a、b、c和E，此外其中常數a在約9.75至10.75的值的范圍內，常數b在1.25至2.5的值的范圍內，常數c在44.5至83.25的值的范圍內，并且常數E在10.5至32.0的值的范圍內。公式給出Nx 10_6/°C的CTE，其中N是變量。應當明白的是以上參考方面和實例是非限制性的，因為在本專利技術內還存在其他情況，如本文所顯示和描述的。附圖簡述圖1不例本專利技術的一種光伏器件。圖1A顯示當設置在結構體上時展現翹曲的本專利技術的器件。圖2A示例多層光伏器件的一個分解圖。圖2B示例多層光伏器件的另一個分解圖。圖3顯示可用于光伏器件的不同層的示例材料。圖4顯示可用于將相鄰的光伏結構體連接在一起的一種連接器。圖5顯示光伏器件的適合于放置在結構體上的那一側和結構體的數個剖視圖，5A至K)。圖6顯示可用于在光伏器件上進行彎曲測試的一種系統。優選實施方案詳述 本專利技術涉及如圖1中所示的改進的光伏器件10(在下文中“PV器件”)，通常可以描述為當經受太陽光(例如日光)輻射時發揮提供電能的功能的多個部件的組件或部件組件。本公開的特別感興趣的以及主要焦點是至少包括連接至主體部分200的多層光伏電池組件100(在下文“MPCA”)的改進的PV器件10。在一個優選的實施方案中，PV器件通過取得MPCA (以及潛在地其他部件和組件如連接器部件)并在在MPCA的至少部分周圍形成(例如經由注射模塑)主體部分形成。所考慮到的是部件和部件組件之間的關系(例如至少幾何性質和材料性質)在解決一個或多個在上面的背景節中討論的問題如翹曲中是出乎意料地重要的。翹曲“W”可以定義為器件10的任意部分的升起(從應該是平坦的部分)，例如圖1A中所示，特別是當安裝在結構體上時。翹曲作為建筑結構的表面與適合于平放在建筑結構上的光伏器件而未放置在建筑結構上的部分之間的距離以毫米測量。所考慮到的是，在器件中可以接受的翹曲的最大量小于約20mm，更優選小于約15mm并且最優選小于約10或5mm，其中最終無翹曲將是理想的。特別感興趣的是采用PV器件10用于通常作為建筑集成光伏器件或BIPV已知的情況。部件和部件組件的每一個和它們的關系在下面的段落中更詳細并且具體地公開。多層光伏電池組件(MPCA)IOO所考慮到的是，MPCA100 (也稱為撓性光伏電池組件)可以是多個層和部件/組件的集合體(compilation),例如通過引用結合在此的當前待決的國際專利申請號PCT/US09/042496中所公開的。MPCA至少含有頂部阻擋層122和光伏電池層110 (通常位于阻擋層122的外圍邊緣內側)。所考慮到的是MPCA100還可以含有其他層，如密封劑層和其他保護層。示例實例在圖中示出并且在下面討論。示例MPCA100的分解圖在圖2A和2B中示出。功能上，這些密封劑層和其他保護層可以包括許多各自用于保護MCPA100和/或將其連接在一起的不同的層。每個優選的層在下面更詳細描述，從“頂部”(例如最多暴露至元件的層)移動至“底部”(例如最接近地接近建筑或結構體的層)。通常每個優選的層或片可以是單個層或者其自身可本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種制品，所述制品包括：撓性低模量光伏建筑覆層部件，所述部件包括：撓性光伏電池組件；主體部分，所述主體部分由主體材料組成并且連接至所述光伏電池組件的外圍邊緣段，其中所述主體部分在至少95％的沿所述外圍邊緣段的點上1cm內具有至少35mm2的橫截面積；其中所述主體材料包括在?40至85℃的溫度之間具有5至200MPa的模量的組合物，所述組合物具有低于100x10?6/℃的熱膨脹系數(CTE)，并且所述主體部分展現小于15mm的翹曲值。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.11.15 US 61/559,8151.一種制品，所述制品包括: 撓性低模量光伏建筑覆層部件，所述部件包括: 撓性光伏電池組件； 主體部分，所述主體部分由主體材料組成并且連接至所述光伏電池組件的外圍邊緣段，其中所述主體部分在至少95%的沿所述外圍邊緣段的點上Icm內具有至少35_2的橫截面積； 其中所述主體材料包括在-40至85°C的溫度之間具有5至200MPa的模量的組合物，所述組合物具有低于100xl0_6/°C的熱膨脹系數(CTE)，并且所述主體部分展現小于15mm的翹曲值。2.根據權利要求1所述的制品，其中所述撓性光伏電池組件具有電池高度并且所述主體部分具有主體高度，其中所述電池高度與所述主體高度的比例為至少0.3。3.根據權利要求1所述的制品，其中一個或多個增強零件設置在所述主體部分上與所述光伏電池組件相鄰的區域中。4.根據權利要求3所述的制品，其中所述一個或多個增強零件包括加強筋。5.根據權利要求4所述的制品，其中所述加強筋具有至少3.8的橫向間隔與加強筋高度的比例。6.根據權利要求3或4所述的制品，其中所述加強筋具有小于30.0mm的橫向間隔。7.根據權利要求3、4或5所述的制品，其中所述加強筋具有每邊約I至4度的加強筋斜度。8.根據在前權利要求中任一項所述的制品，其中光伏電池組件具有15KPa至20KPa之間的模量。9.根據在前...

【專利技術屬性】
技術研發人員：馮捷，基思·L·考夫曼，楊冠豪，劉華，杰弗里·D·扎維沙，里奧那多·C·洛佩斯，
申請(專利權)人：陶氏環球技術有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US