光伏玻璃（雙玻光伏組件）的設計與應用

　　【中國幕墻網】1前言

　　光伏玻璃是一種通過層壓入太陽電池，能夠利用太陽輻射發電，并具有相關電流引出裝置以及電纜的特種玻璃。它有著美觀、透光可控、節能發電的優點，應用非常廣泛，如：太陽能智能窗，太陽能涼亭和光電玻璃建筑頂棚，以及光電玻璃幕墻等等。作為一種新型建筑材料，目前國內對于它的相關總體設計研究并不多。特別是光電玻璃和建筑一體化的安裝問題，不但需要有專業的光電玻璃系統設計知識，同時還要求設計者具有較高的建筑設計水平。因此，國內還很缺乏對這方面設計方法有系統的闡述，對它的設計方法進行研究是有必要的。

　　2光伏建筑一體化對光電玻璃的設計要求

　　2.1基本原則

　　在光伏玻璃的應用設計中，首要考慮的應該是玻璃的基本物理與電性能，包括：光電玻璃邊框材料類型、電池材料、可承受的荷載、絕緣性能、溫度系數、額定工作溫度及性能、低輻照度下的性能以、熱斑耐久性能以及濕熱-濕冷性能。這些性能都是光電玻璃建筑材料基本需要滿足的，一般只有在滿足了基本物理和電性能的情況下才能考慮其他。

　　其次必須考慮到材料具體建筑功能，是否能達到替代普通建筑材料的功能，各種性能是否能達到普通建筑材料的功能標準。作為一種建筑材料它的防火、防水、結構強度是否能達到設計要求?再次在設計光伏玻璃建筑材料時應該還要考慮其美觀性。因此，光伏玻璃與建筑一體化設計的目標如下：

　　(1)容易和任何建筑結構設計合成一體，能夠比較方便的安裝在任何普通結構上，與一般建筑材料能夠很方便的銜接。

　　(2)通過特殊的結構設計，光電玻璃必須具有良好的防滲性能和防風性能，必須具有和普通建材一樣的防風避雨的功能。

　　(3)能有和普通建材一樣的持久性能，這主要和安裝光電玻璃建材的構件選擇材料有關。

　　(4)光伏玻璃的安裝必須符合建筑標準規范，并且和普通建材的安裝用時相當。

　　(5)安裝工作能由傳統安裝工人完成。

　　(6)線路連接應該符合相關規范，不能由于接線盒、電線以及安全性的不同而導致復雜化。

　　(7)系統應該提供簡便的維修通道。

　　(8)對于晶硅電池光伏玻璃建材系統而言，由于其電池存在負溫度效應，必須設計相關的降溫結構。

　　2.2光伏玻璃結構設計要求

　　光電玻璃是由玻璃-EVA膠膜-太陽電池-EVA膠膜-玻璃共5層組成，類似于建筑上常用的夾膠玻璃。可以通過控制雙面玻璃之間的電池間隙和邊緣空隙，來制成5%～80%透光率的光電玻璃。理論上用于建筑上的光電池板尺寸越大越好，因為可以減少邊框以及固定構件的使用，降低成本，并且可以真正替代大面積的玻璃，但受工藝方面的限制，目前尺寸大多在1.8×2.4m以下。電池板上表面玻璃要求要有較高的透過率，一般采用超白低鐵鋼化玻璃，厚度一般在4～6mm之間;底板玻璃由于起主要的支承、承壓作用，厚度要求可以在4～19mm之間，具體厚度應該根據光電玻璃建材安裝的部位以及抗風壓要求等決定，底層玻璃應該使用鋼化玻璃，以避免熱應力的破壞。由于目前還沒有關于用于建筑物上的雙面太陽電池玻璃要求的國家標準，以下我們參考夾膠玻璃的相關技術規范以及太陽電池組件國家規范，提出對光電玻璃的性能要求。

　　2.3機械荷載設計

　　機械荷載主要是指光電玻璃抗風、雪或冰塊等靜態載荷的能力。用于建筑屋頂的光電玻璃建筑材料以及安裝在建筑立面的光電玻璃經常要承受此類負荷。機械載荷的設計包括：光電玻璃的玻璃面板設計，邊框設計和構件設計為主。

　　光電玻璃玻璃表面強度的設計目前還沒有確切的計算標準，目前可以參照夾層玻璃的設計標準強度設計，采用不同厚度的面板玻璃;另外在普通幕墻玻璃的設計中，還有橈度限值的要求，在風載荷標準值作用下，四邊支承玻璃的橈度限值df，lim宜按照其短邊邊長的1/60采用。對于光電玻璃來說，其內部層壓的太陽電池屬于非常易碎的薄片，因此其橈度要求更高，具體取值目前還沒有任何試驗證明，因此建議采用更高標準1/30左右設計。

　　邊框的設計強度可以根據材料的使用部位，國家規定的普通建筑標準，進行設計并相關進行試驗;

　　構件強度設計主要依據的是光電玻璃建材使用的部位，需滿足的結構強度要求來選擇不同的材料。因此必須要求光電玻璃在均勻承壓2400Pa一小時的情況下，達到以下要求：無間歇斷路或漏電、無外觀缺陷、功率衰減不超過5%以及絕緣電阻應滿足初始試驗要求。

　　2.4落球沖擊剝離性能

　　參照幕墻設計規范，根據使用部位、安全性的不同，光電幕墻可分為：Ⅰ類、Ⅱ-1類、Ⅱ-2類、Ⅲ類光電玻璃具體使用種類。

　　Ⅰ類光電玻璃：對霰彈袋沖擊試驗不作要求的光電玻璃。

　　Ⅱ-1類光電玻璃：霰彈袋沖擊高度1200mm，符合霰彈袋沖擊性能規定的光電玻璃。

　　Ⅱ-2類光電玻璃：霰彈袋沖擊高度750mm，符合霰彈袋沖擊性能規定的光電玻璃。

　　Ⅲ類光電玻璃：總厚度不超過16mm且符合霰彈袋沖擊性能規定的光電玻璃。

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