光伏建筑一体化组件提效装置设计
闫志强
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闫志强,. 光伏建筑一体化组件提效装置设计[J]. 中国设计,2023.5. DOI:10.12721/ccn.2023.157206.
摘要: 光伏建筑一体化的意义是把光伏系统和建筑物的建设、设计、施工和管理等多个环节紧密结合起来,从而最大限度地发挥光伏发电系统的性能和应用效益,实现光伏发电系统与建筑物和环境的协调发展,有效提高建筑物的能效和环境质量,实现可持续发展。本文设计了三种光伏建筑一体化组件生产中的工装装置,可以有效提升产品的生产质量及工作效率。
关键词: 光伏;建筑;装置;效率;设计
DOI:10.12721/ccn.2023.157206
基金资助:

引言

光伏建筑一体化技术在建筑行业的应用越来越广泛,其发展前景相当乐观。光伏建筑一体化技术的优势在于可以有效地将建筑的绿色能源和建筑物的外观效果结合起来,使建筑更加环保、智能。光伏建筑一体化技术的发展还有助于提高建筑的能源效率,减少建筑的能源消耗,降低建筑的运行成本,提高建筑的经济效益,从而大大提高建筑物的投资回报率。另外,光伏建筑一体化技术还可以减少建筑物的温室气体排放,从而有助于改善环境,促进节能减排。

1.焊带覆盖膜装置设计

太阳能电池光伏焊带是用在光伏组件上的焊接装置,主要起到连接导电的作用。焊带装置的关键技术参数包括可焊性、抗拉强度、延伸率、电阻率。目前常用的光伏焊带装置是在一种高延伸率、高拉伸强度、高导电的铜带表面,通过热涂锡的方法制备而成。涂锡层的作用是一方面保护铜带不被腐蚀,另一方面在需要焊接的部位,如焊带与电池片主珊线,以及需要形成通路的焊带之间,可以直接实施焊接。在光伏焊带的一些部位需要互相连接,而另一些部位并不需要进行焊接,并且需要与其他光伏焊带,或者太阳能电池板的底板绝缘,目前常用做法是在需要绝缘的部位垫一层绝缘膜,需要操作人或者机械手先将绝缘膜固定好,再将光伏焊带放在绝缘膜上,操作难度较大,容易出现错位,或者在太阳能电池板层压的过程中移位,致使整块太阳能电池板内部短路。

焊带覆膜装置包括覆膜平台和安放于覆膜平台上的光伏板,覆膜平台包括底板和设置于底板两侧的限位板;两限位板对应设置有两支撑板;两支撑板均与限位板螺纹连接;两支撑板之间限定有一定轴,定轴两端通过紧固件螺纹固定;定轴外表面光滑,且定轴外侧设置有覆膜辊;覆膜辊与定轴滑动连接;覆膜辊两侧还设置有滑动连接件;覆膜辊上等间距设置有若干个凸块;凸块中部开设有覆膜槽,覆膜槽上绕设有覆盖膜;覆盖膜的伸出端还连接有引导带的一端;引导带的另一端设置有粘扣带。

两限位板上还安装有若干个高度相同的压料辊;压料辊顶端的高度低于覆膜辊的底端高度;压料辊上开设有与覆膜槽位置对应,宽度相同的引导槽;引导带限定于引导槽内。底板上还设置有导向板;导向板与底板滑动连接;导向板上安放有光伏板;沿光伏板行进的一端,导向板上设置有与粘扣带互相粘结的刺毛层。

本装置通过压料辊外表面对光伏板进行接触挤压,引导带跟随导向板运动,将覆膜槽内的覆盖膜覆盖在光伏板的焊带上,操作简单,在保证工作效率和成品率的同时极大地简化了结构,实用性强。

2. 防止光伏组件弓形的装置设计

光伏组件在生产时,会将组件的尺寸设置为略小于规格尺寸,后期通过溢胶或者拼接的方式使光伏组件的尺寸与规格尺寸一致,所以光伏组件在生产完成后,需要对其进行挤压,使光伏组件的尺寸满足一定规格,但是在挤压过程中光伏组件容易产生弓形,从而影响产品性能或者外观。

防止光伏组件弓形的装置,包括两条平行设置的第一导轨,两条第一导轨之间连接有两个第一横梁,第一横梁下端面两端分别与两条第一导轨滑动连接,第一横梁上端面两侧分别固定设置有支撑杆,支撑杆的顶端固定设置有支撑体;第一横梁在支撑杆的两侧固定设置有第三导轨,第一横梁的两端设置有立柱,立柱与第三导轨相适配;位于不同第一横梁上的同侧立柱之间连接有限位杆,限位杆靠近立柱的一侧开设有滑槽,滑槽部设置有两个滑块,两个滑块分别与同侧的两个立柱连接,滑块与立柱之间固定连接有第一气缸。

两条第一导轨之间还滑动连接有两个第二横梁,两个第二横梁分设在两个第一横梁的两侧,每组第二横梁的上端面平行设置有第二滑轨和丝杠,第二滑轨与丝杠之间连接有两组移动块,移动块的上方设置有直角夹板,直角夹板与移动块之间固定连接有第二气缸。支撑体包括壳体,壳体内部设置有球体,球体与壳体底部之间设置有弹簧壳体上开设有供球体上下运动的开口。支撑杆组成了矩形结构,支撑杆设置在两条第一导轨之间。直角夹板包括垂直设置的两个直板,第二气缸的活塞杆与两个直板固定连接,第二气缸的缸体与移动块固定连接。第三导轨为齿条,立柱的底部设置有与齿条相啮合的齿轮,齿轮通过电机驱动。

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图1 结构示意图

本装置通过两个限位杆对光伏组件进行限制固定,并通过四个直角夹板对其进行挤压固定,通过两个限位杆防止光伏组件产生弓形,同时两个限位杆可以使光伏组件中的胶分布更加均匀,防止出现无胶区。

3.排夹装置的设计

光伏建筑一体化组件由本体、玻璃板和胶构成,制备时在本体的上下两端面涂胶,并将玻璃板粘接上去,然而这种制备得到的成品,容易使得玻璃板与本体之间产生气泡,影响光伏板的发电效果,因此目前亟需一种去除气泡的装置。

排夹装置包括两根对称设置的角铁,任意一根角铁的侧面上固定有若干个间隔顺序排列的螺纹导套,螺纹导套内螺纹连接有螺杆,螺杆贯穿角铁的侧面,螺杆靠近另一个角铁侧面的一端固定有垫片;垫片包括金属薄板,金属薄板的外侧包覆有石英棉密封板。螺杆远离垫片的一端固定有把手,把手垂直于螺杆。金属薄板的外侧依次包覆有两层发泡层,石英棉密封板包覆在发泡层的外侧。两层发泡层之间嵌设有铝箔板。石英棉密封板的内侧面固定有纤维网,发泡层包覆在纤维网内。

使用本装置时,首先将光伏板夹持在两个角铁之间,将垫片对准光伏板夹层中存在气泡的位置,旋钮螺杆带动垫片向光伏板移动,使得垫片挤压光伏板,进而能够去除气泡,通过金属薄板作为垫片的内层,并被包覆在石英棉密封板内,石英棉密封板使得垫片能够耐 400℃以上的高温,同时能够起到阻尘防水的作用,通过纤维网的设计使得垫片能够防撕裂,发泡层能够提高垫片的回弹能力,保证垫片挤压光伏板时不会使其受损,本装置能够有效去除气泡,提高了工作效率,且使用寿命长,结构简单、易于生产。

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