一种金属基材复合背板和发电建材的制作方法

1.本实用新型属于产能建筑、装配式建筑、绿色建筑等领域的新型智能建材技术领域，具体涉及一种金属基材复合背板和发电建材。


背景技术：

2.背板是光伏产业链中不可或缺的辅助材料，是保护光伏组件在户外使用25年以上的关键封装材料，其主要功能为在户外环境下保护太阳能电池组件抵抗光、湿、热等环境影响因素对电池片等材料的侵蚀，起到绝缘、耐候、保护、支撑等作用。光伏电池背板作为直接与外界自然环境大面积接触的封装材料，其性能的优劣直接决定了光伏组件的性能和使用寿命。
3.传统发电建筑构件大多采用玻璃材料或者含氟材料作为背材，按材料不同分类，背板可分为fpf、kpk、fpe、kpe、tape、tfb、kfb、bbf、ffc、kpf、ppc 等。这类背板材料存在以下缺点：
4.(1)玻璃的背板材料因玻璃的特性，难以再进行二次加工；且刚性易碎，只能做成平面，很难做成曲面，难以满足建筑外观对曲面和线条的要求；
5.玻璃背板或有机材料背板作为发电构件时，与建筑的外维护结构尤其是墙面和屋顶面的连接性能差，需另外附加大量附件和安装构件才能与建筑外维护结构进行搭配安装；且构件间的连接缝隙为平缝，需靠防水胶填充才能阻挡雨水；
6.普通的玻璃背板的单位面积重量大，造成建筑的自重加大，增加建筑结构荷载和成本；同时，玻璃材料和有机材料背板在火灾中的防火性能较之钢材更差，尤其在火灾和夏季高温中玻璃背板材料容易自爆；玻璃材料和有机材料背板的防火性能不如钢板基材背板材料。
7.(2)含氟背板越来越少在欧美使用的含氟背板，在中国却高达70％以上！按照光伏产品可正常服役25年计算，到2034
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2040年，我国需要回收的光伏组件规模将达到500吉瓦。即使有部分产品可以继续服役，但巨量的回收市场不可回避。
8.含氟聚合物的tpt背板结构由于该聚合物中含有卤族元素，在组件报废后，含氟聚合物回收再利用存在巨大困难。业内目前尚无有效的回收方案和技术，加之氟碳化合物异常牢固的化学结构，掩埋处理在1000年内都无法降解该成分。同时也因氟在燃烧后会释放出有毒有害的气体，所以，也无法用焚烧的方法处理。光伏组件带来的环境污染问题在不久的将来变得越来越严峻。
9.(3)而采用无氟背板却出现在短短几年时间就陆续出现了背板开裂问题，且随着时间的推移，这种影响还会持续扩大，目前已经基本不再使用。早期产品已经使用的问题比较严重的基本直接报废了，还有一些不太严重的可以采取修补的方式，如在开裂处直接贴上耐候型胶带，但这种胶带的价格相当高，基本上是背板单价的好几倍。
10.阿特斯在一篇关于聚酰胺背板老化性能及机理研究的论文中总结道，湿热老化和加速湿热老化使得聚酰胺趋于结晶以及聚酰胺和玻璃纤维界面作用减弱，紫外辐射老化主
要导致酰胺键断开，分子结构破坏。从背板机械性能、黄度指数及背板表面形貌的变化速率看出，紫外辐照对聚酰胺背板的影响比较大，而当该类型的背板用于紫外辐照比较强的地方，其风险也较传统含氟背板大。
11.无氟背板开裂的罪魁祸首就是“酰胺键断开”，酰胺是一种很弱的碱，它可与强酸形成加合物，如ch3conh2
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hcl，很不稳定，遇水即完全水解。


技术实现要素：

12.为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种金属基材复合背板和发电建材，该金属基材复合背板具有较好的成型性，与现有建筑结构的结合好，同时具有很好的防腐、保温、耐候性、隔热、隔噪音等优点。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
13.一种金属基材复合背板，由上至下依次包括上功能层、金属基材和下功能层，所述上功能层依次设置有上金属镀层、上化学处理层、上高分子材料层、上红外线反射层和上高耐候绝缘层，所述上金属镀层紧挨金属基材设置。
14.进一步地，上述下功能层依次设置有下金属镀层、下化学处理层、下高分子材料层、下高耐候绝缘层，所述下金属镀层紧挨金属基材设置。
15.进一步地，上述下功能层依次设置有下金属镀层、下高聚合层，所述下金属镀层紧挨金属基材设置。
16.进一步地，上述下功能层依次设置有下金属镀层、下保温材料层，所述下金属镀层紧挨金属基材设置。
17.进一步地，上述金属基材为碳钢、铝板基彩色钢板或铝镁锰板。
18.进一步地，上述上金属镀层和下金属镀层是指镀锌层或镀铝锌层。
19.进一步地，上述上化学处理层是指用强酸、强碱处理金属基材上表面的杂质；
20.所述下化学处理层是指用强酸、强碱处理金属基材下表面的杂质。
21.进一步地，上述上高分子材料层和下高分子材料层为poe/pvb/eva胶膜。
22.进一步地，上述上高耐候绝缘层和下高耐候绝缘层为透明的pet或绝缘漆。
23.一种发电建材，由上至下依次包括透光玻璃层、发电电路层和金属基材复合背板层，所述发电电路层与透光玻璃层和金属基材复合背板层均通过胶膜黏合。
24.本实用新型的有益效果：
25.1.本实用新型的金属基材复合背板，由上至下依次包括上功能层、金属基材和下功能层，以金属为基板，正反两面层压复合防腐隔热复合材料、抗老化改性聚酯或者氟碳涂层等材料，实现了同时集绝缘、高效隔热和持久防腐于一身，且具有较好的成型性，与现有建筑结构的结合好。
26.2.本实用新型的金属基材复合背板通过与建材化光伏技术的融合，形成发电建材产品，成品能够持久耐酸碱防腐蚀，在腐蚀性以及较高湿度的环境下能够保用20年以上，是各类腐蚀性环境厂房车间仓库等的理想建筑材料，包括化工厂、养殖场、陶瓷厂、铸件厂、电镀车间、化肥工业、食品加工厂、印染厂、造纸厂、纺织厂、植物工厂、电子厂、半导体芯片工厂、晶硅电池工厂、家具厂等等。
27.以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。
附图说明
28.图1是实施例1的结构示意图。
29.图2是实施例2的结构示意图。
30.图3是实施例3的结构示意图。
31.图4是实施例4用叠串技术的发电建材结构示意图。
32.图5是实施例4用焊串技术的发电建材结构示意图。
33.图中：1、上金属镀层；2、上红外线反射层；3、上高分子材料层；4、上化学处理层；5、上金属镀层；6、金属基材；7、下金属镀层；8、下化学处理层；9、下高分子材料层；10、下高耐候绝缘层；11、下高聚合层；12、下保温材料层；13、透光玻璃层；14、发电电路层；15、金属基材复合背板层；16、胶膜。
具体实施方式
34.为进一步阐述本实用新型达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本实用新型的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
35.在本实施例的描述中，需要理解的术语，“上”“下”“左”“右”等指示的方位和位置关系，给予附图所示的方位或位置关系。仅是为了便于描述本实用新型的简化描述，而不是指示和暗示，所指的装置必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例的限制。
36.实施例1：
37.本实施例提供了一种金属基材复合背板，参照附图1，该金属基材复合背板由上至下依次包括上功能层、金属基材6和下功能层，上功能层依次设置有上金属镀层5、上化学处理层4、上高分子材料层3、上红外线反射层2和上高耐候绝缘层1，上金属镀层1紧挨金属基材6设置。
38.本实施例的下功能层依次设置有下金属镀层7、下化学处理层8、下高分子材料层9、下高耐候绝缘层10，下金属镀层7紧挨金属基材6设置。形成了双面绝缘防腐型 psp塑钢复合板。正反两面层压复合防腐隔热复合材料、抗老化改性聚酯或者氟碳涂层等材料，实现了同时集绝缘、高效隔热和持久防腐于一身，且具有较好的成型性，与现有建筑结构的结合好。
39.本实施例的金属基材6为碳钢、铝板基彩色钢板或铝镁锰板。该金属基材复合背板具有较好的成型性，可以根据使用需要制定不同大小的尺寸，具有很好的防火、防水、防潮、保温、耐候、隔热、降噪、承重等优点。
40.优选地，上金属镀层5和下金属镀层7是指镀锌层或镀铝锌层。上化学处理层4是指用强酸、强碱处理金属基材6上表面的杂质；下化学处理层8是指用强酸、强碱处理金属基材6下表面的杂质。上高分子材料层3和下高分子材料层9为poe/pvb/eva胶膜。上高耐候绝缘层1和下高耐候绝缘层10为透明的pet或绝缘漆。
41.实施例2：
42.与实施例1不同之处在于，本实施例的下功能层依次设置有下金属镀层7、下高聚合层11，下金属镀层7紧挨金属基材6设置。
43.实施例3：
44.与实施例1不同之处在于，本实施例的下功能层依次设置有下金属镀层7、下保温材料层12，下金属镀层7紧挨金属基材6设置。
45.实施例4：
46.本实施例提供了一种发电建材，该发电建材由上至下依次包括透光玻璃层13、发电电路层14和金属基材复合背板层15，发电电路层14与透光玻璃层13和金属基材复合背板层15均通过胶膜16黏合。制备过程中，可以在层压机中直接一次成型，胶膜自融流展后形成一体化封边，粘接牢固。
47.本实施例的金属基材复合背板层为实施例1、实施例2或实施例3的金属基材复合背板。该金属基材复合背板具有较好的成型性，可以满足曲面建筑的需求，且易加工，与建筑物的屋顶、墙面等的结合性好，防火和耐候性好，使用范围广。
48.该胶膜的材质为eva胶膜、poe胶膜或pvb胶膜。eva胶膜、poe胶膜和pvb胶膜均具有很好的粘接性能，完全可以满足真空热熔固化黏合。
49.参照附图4，本实施例的发电电路层由多个太阳能电池片通过导电物质粘接在一起。发电电路层中彼此相邻的太阳能电池片的边缘重叠，即太阳能电池片的正面与相邻太阳能电池片的背面粘接。因此太阳能电池片之间无间隙，同等面积的发电电路层发电量大，提高了太阳能电池片的利用率，且背板层的利用率高。本实施例的导电物质为导电胶带或导电胶。具体地，发电电路层由多个太阳能电池片通过导电胶带或导电胶粘接在一起，不使用铜丝，减少了铜的使用量，降低了成本。
50.参照附图5，本实施例的发电电路层也可以由多个太阳能电池片通过焊串技术连接在一起。用于焊串技术的发电建材中，当采用双面电池时，从电池缝隙投入的光线可以进行反射进入电池背面进行发电。没有电池遮挡的地方，则实现了全面的阳光反射，空隙光反射射率达75％以上。
51.本实施例的金属基材复合背板采用极为优质的热反射材料，能反射高达80％的光和热，对于双面晶硅电池复合后，可以实现双面发电，大大提升发电能力。安装于屋面后还可以减少屋面阳光热量的吸收，降低屋面温度。而且金属基材复合背板材料的导热系数也很低，低达3.80w/m.k。能有效隔离与反射红外线产生的热辐射，具有非常优异的隔热性能，而常规彩钢瓦的导热系数高达40w/m.k。采用金属基材复合背板直接作为屋面板使用可比普通彩钢瓦屋顶在夏季降低厂房车间温度8～10度以上。
52.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。