一种高原道路侧装碲化镉发电玻璃组件及其制备方法与流程

本发明涉及高原寒区道路抗凝冰，具体是一种高原道路侧装碲化镉发电玻璃组件及其制备方法。

背景技术：

1、高原寒区如海拔3300m以上的久马高速、乐西高速路段，冬季极端最低气温可达-40℃，昼夜温差常超25℃，且伴随强紫外线、暴雪、强风及碎石撞击等恶劣环境因素，路面积雪结冰问题频发，导致交通拥堵率提升60%以上，交通事故发生率较平原地区高3-5倍。传统融雪化冰技术存在诸多难以解决的缺陷，依赖融雪剂作业时，不仅会腐蚀沥青路面和钢筋混凝土结构，导致路面使用寿命缩短15-20%，还会污染土壤和周边水体，破坏生态平衡；依赖外接电源的主动式融雪系统，在高原偏远路段受电网覆盖限制，且能耗成本高，每公里年电费支出超20万元。

2、现有用于道路发电的光伏组件无法适配高原寒区的苛刻环境，核心问题为结构设计缺陷，多采用“单玻+铝框”封装结构，防水绝缘性能差，密封胶易在低温冻融循环中老化开裂，导致组件内部受潮短路，在高原雨雪、冻土环境下的故障发生率超30%；抗冲击性弱，普通光伏组件抗冲击强度仅能承受0.5kg钢球从0.5m高度坠落，难以抵御道路碎石撞击、强风裹挟杂物冲击等外力破坏，实际应用中年破损率达15%以上。

3、同时现有光伏组件安全性能不足，传统光伏组件防火等级多为b级，在高原强紫外线照射下，组件温度易升高至60℃以上，存在高温自燃风险；且组件表面多为单一蓝色，与道路景观协调性差，部分路段还存在反光眩光问题，影响行车安全。此外还存在环境适应性差的问题，传统晶硅光伏组件在-20℃以下低温环境中，发电效率衰减20-30%，且在强紫外线长期照射下，电性能年衰减率达2.5-3%，无法为融雪系统提供稳定持续的电能；组件内部胶膜多为普通eva胶膜，在-40℃低温下会失去柔韧性，发生脆裂，导致组件层间剥离，进一步加剧性能衰减。

4、综上所述，现有光伏组件的结构设计无法解决高原寒区环境适应性差、性能不稳定、安全隐患突出及侧方安装适配性不足的核心问题，严重制约了主动式融雪技术在高原寒区道路的推广应用，因此，针对以上现状，迫切需要开发一种高原道路侧装碲化镉发电玻璃组件及其制备方法，以克服当前实际应用中的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高原道路侧装碲化镉发电玻璃组件及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种高原道路侧装碲化镉发电玻璃组件，包括双玻夹芯发电本体、集成式连接结构和双重密封封边结构；

4、所述双玻夹芯发电本体由上下两层玻璃基板及夹设于两层玻璃基板之间的发电功能层和粘结胶膜层复合而成；

5、所述集成式连接结构包括沿组件长边一体化集成的铝合金嵌件，所述铝合金嵌件上开设有u型卡槽，所述u型卡槽通过不锈钢夹具与热镀锌角钢支架适配连接；

6、所述双重密封封边结构包括涂覆于组件边缘的主密封层和覆盖于主密封层外侧的辅助防护层。

7、作为本发明进一步的方案：所述发电功能层包括依次层叠设置于上层玻璃基板内侧的tco透明导电层和cdte发电膜层；

8、所述粘结胶膜层采用耐低温的pvb胶膜层，所述pvb胶膜层填充于cdte发电膜层与下层玻璃基板之间，且延伸至组件边缘与双重密封封边结构衔接。

9、作为本发明进一步的方案：所述主密封层为改性丁基胶层，所述辅助防护层为硅酮胶层；

10、所述改性丁基胶层无缝填充于上下两层玻璃基板边缘及铝合金嵌件侧面的缝隙，所述硅酮胶层紧密贴合于改性丁基胶层外侧及玻璃基板、铝合金嵌件的外露侧面。

11、作为本发明进一步的方案：所述铝合金嵌件通过pvb胶膜层与上下两层玻璃基板热压复合为一体，且通过不锈钢铆钉预固定；

12、所述不锈钢夹具与u型卡槽卡接配合，所述不锈钢夹具与铝合金嵌件的接触面之间设有弹性缓冲垫，所述不锈钢夹具通过螺栓配合防松垫圈紧固于热镀锌角钢支架上。

13、作为本发明进一步的方案：所述tco透明导电层为氟掺杂氧化锡层；

14、所述cdte发电膜层采用te:cd摩尔比为1:1.05的配比制备。

15、作为本发明进一步的方案：所述上下两层玻璃基板均为低铁防火钢化玻璃，其中，上层玻璃基板的外表面经防眩光处理。

16、作为本发明进一步的方案：组件的四角通过pvb胶膜层粘结有氮化硅陶瓷弧形强化层，所述氮化硅陶瓷弧形强化层的弧形半径与玻璃基板的边角打磨半径相匹配。

17、一种制备上述所述的高原道路侧装碲化镉发电玻璃组件的方法，包括以下步骤：

18、s1基板预处理：对上下两层玻璃基板进行切割、边角打磨及清洗烘干处理；

19、s2功能层制备：在上层玻璃基板的内侧依次制备tco透明导电层和cdte发电膜层；

20、s3叠层热压复合：在cdte发电膜层表面铺设耐低温pvb胶膜层，同时在组件长边对应位置放置铝合金嵌件，覆盖下层玻璃基板后进行热压复合，使铝合金嵌件与双玻夹芯本体一体化成型；

21、s4双重封边固化：在组件边缘及铝合金嵌件侧面依次涂覆主密封层和辅助防护层，固化后完成组件制备。

22、作为本发明进一步的方案：在步骤s3中，所述叠层热压复合采用梯度升温加压工艺完成层间粘结。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、极端环境耐受性能卓越：双玻夹芯结构搭配双重封边工艺，使组件防水绝缘等级达到ip68，可在1.5m深水中浸泡72小时后，绝缘电阻仍≥100mω；防火等级通过gb/t9978.1-2023标准a级测试，在600℃高温环境下保持30分钟不燃烧、不蔓延火焰；抗冲击性能达到传统光伏组件的10倍，可承受1kg钢球从1.5m高度自由坠落而无破裂、无漏电现象；支架连接结构经强化设计后，抗风载等级达12级，能有效抵御高原碎石撞击、强风裹挟杂物冲击、低温冻融循环等恶劣环境影响，在海拔3000m以上环境中的年故障发生率≤2%；

25、发电稳定性与耐久性突出：密封结构彻底阻断水汽、灰尘与cdte发电膜层的接触，结合耐低温pvb胶膜层和抗紫外线tco透明导电层的防护作用，组件在-40℃极端低温下发电效率衰减≤5%，在强紫外线环境下电性能年衰减率≤1%，使用寿命长达12年以上；且无热斑效应，避免局部高温导致的性能衰减和安全隐患，可为路面融雪化冰系统提供持续、稳定的电能供给，保障融雪速率稳定在30mm/h以上；

26、安全适配性全面提升：表层低铁防火钢化玻璃经防眩光处理，反光率≤8%，彻底解决侧装组件反光眩光影响行车安全的问题；组件颜色可根据道路景观需求定制（如灰色、深绿色及浅棕色等），定制颜色的透光率损失≤3%，不影响发电效率，解决了传统光伏组件颜色单一、与道路景观不协调的问题；组件尺寸优化为1.5m×1.0m，重量≤30kg/m2，适配侧方支架安装需求，安装过程便捷高效，对道路交通影响小；

27、经济与环保效益显著：组件光电转换效率≥18%，较传统晶硅组件高12%以上，每平方米组件年均发电量可达130-160kw・h，配合离网式储能系统，可实现用能自洽，无需外接电源，每公里道路年节省电费支出超20万元；同时避免融雪剂的使用，减少路面腐蚀和环境污染，每公里道路每年可减少融雪剂使用量约50吨，降低路面维护成本30%以上。