摘要：本文介绍了光伏建筑用硅酮密封胶的种类、性能,并对比了光伏建筑用硅酮密封胶与普通建筑用硅酮密封胶的差别。关键词：光伏建筑一体化;硅酮密封胶;应用
随着传统化石能源的日益枯竭以及环境污染问题的日趋严重,太阳能作为可再生的清洁绿色新能源,其开发利用已经成为能源领域的研究热点。太阳能利用的基本形式主要有四种:光热利用、光电利用、光化利用及光生物利用。光伏建筑应用技术是太阳能光电利用的重要应用领域,将太阳能光伏发电技术与建筑相结合,实现了“建筑物产生新能源”的新理念,被视为2I世纪建筑发展的新趋势。 但是,光伏系统和建筑是两个独立的系统,要将这两个系统相结合:所涉及的方面很多,要发展光伏与建筑集成化系统,并不是光伏制作者能独立胜任的,必须与建筑材料、建筑设计、建筑施工等相关方面紧密配合,共同努力,才能成功。 硅酮密封胶以其优异的耐气候老化特点广泛应用于许多领域,不仅应用于建筑行业, 也应用于光伏组件的粘结和密封。不过,由于光伏建筑一体化是对光伏系统和建筑系统的整合,这种整合对密封材料提出了更高的要求,现有的建筑用密封胶和光伏组件用密封胶均无法完全满足光伏建筑体系对密封胶的要求,市场迫切需要专门针对光伏建筑系统的不同密封需求开发多种光伏建筑专用硅酮密封胶。 1 光伏建筑-体化 光伏建筑一体化,即太阳能发电(光伏)产品结合或集成到建筑上。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同,光伏建筑一体化可分为两大类:一类是光伏系统与建(BAPV:Building Attached PV),把封装好的的光伏组件安装在建筑物的屋顶上筑,然相后结通合过逆变器和控制装置与电网相连。这种方式下光伏系统依附于建筑物上,建筑物作为光伏系统的载体,起支承作用,如图1所示。另一类是光伏组件与建筑的集成(BAPV:Building Attached PV)。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现,光伏组件成为建筑不可分割的一部分。这样不仅可开发和应用新能源,还可与装饰美化合为一体,达到节能环保效果,例如:在图2的建筑中,光伏单元件本身就是屋顶的一部分。BIPV 的主要应用形式有光电屋顶、光电幕墙、光电采光顶、光电遮阳板及护栏等。 BAPV这种组合形式对密封材料并未提出更高的要求,而BIPV这种组合形式由于光伏组件也是建筑物的组成部分,涉及到光伏组件用作建筑物组件时的一些特殊特点,因此对密封胶提出了更高的要求,下文介绍的光伏建筑专用密封胶主要是针对应用于BIPV这种组合形式的。
2 光伏建筑用硅酮密封胶的种类
在光伏建筑系统中有许多部位需要用到硅酮密封胶,不同的部位用胶的目的不同,对胶的性能要求也有很大差别。通常,光伏建筑系统会用到四种类型的硅酮密封胶。
(1)光伏组件专用密封胶
BAPV建筑用的普通光伏组件,其结构如图3所示,光伏组件专用密封胶主要用于电池板向阳面的玻璃板、反面的背板(TPT板)与铝框间的密封以及电源转换盒壳体与背板的粘接。
(2)光伏建筑专用硅酮结构密封胶
在隐框光电幕墙、隐框光伏采光顶等工程中,光伏组件与铝合金框架之间的结构粘结需要使用光伏建筑专用结构密封胶,见图4。
(3)光伏建筑专用硅酮耐候密封胶 主要目于光电幕墙及采光顶的光伏组件之间接缝的密封,见图4。 (4)光伏建筑专用硅酮密封胶 通常光伏建筑组件的尺寸较大,但是有些光伏组件,比如薄膜电池组件,加工制做的尺寸有时无法满足光伏建筑对组件尺寸的要求,在实际应用时通常是由几块尺寸较小的光伏组件,两面用两片尺寸较大的幕墙玻璃夹住,四周用光伏建筑专用硅酮密封胶密封,从而组成一个大的光伏建筑组件。 13 光伏建筑用硅酮密封胶的性能特点 与普通的玻璃幕墙、玻璃采光顶不同,光伏建筑采用的不是普通的玻璃面板。F是光伏组件,这就对光伏建筑用硅酮密封胶提出了比普通幕墙用胶更高的要求D 首先,光伏组件在使用过程中温度比普通幕墙玻璃高,要求光伏建筑用密封胶必须具有非常好的耐高温性能,能够在高温情况下长期工作;同时,光伏组件工作时的高温也导致其需要更高位移能力的密封胶来满足由于温差扩大引起的接缝位移变大。 其次,光伏建筑中密封胶需要接触和粘结的材料不只是玻璃和铝材,还包括接线盒PPO、电池背板/PET/TPT/TPE、导线及导线外皮、汇流条/镀锡铜带、导电膜、夹胶片/PVB/EVA等,这对密封胶的粘结性和相容性提出了非常高的要求,一方面要粘结多种材料,另一方面不能与任何一种材料产生不良的物理化学反应。 此外,光伏建筑还要求密封胶具有良好的电绝缘性能。 4 光伏建筑用密封胶的主要性能指标 在我国,光伏建筑的推广应用起步相对较晚,适用于其技术特点的硅酮密封胶的开发也相对滞后。广州市白云化工实业有限公司根据光伏建筑的特点,针对光伏建筑的不同形式和部位开发了多个牌号的光伏建筑用硅酮密封胶产品。 ◆SMG533-T太阳电池组件专用硅酮密封胶 ◆PV1021/PV1022光伏建筑专用硅酮结构胶 ◆PV1011光伏建筑专用硅酮耐侯密封胶 PV1001光伏建筑专用双组分硅酮密封胶 SMG533-T太阳电池组件专用硅酮密封胶主要用于普通太阳电池组件边框的密封及接线盒的粘结密封,其性能指标见表1,该产品属于普通光伏组件用胶,并非光伏建筑专用产品。
广州市白云化工实业有限公司的PV系列产品是专为光伏建筑开发的,其性能与普通建筑幕墙用产品相比有较大提升,下面分别进行介绍。 (1)结构粘接用途性能指标对比 从表2中可以看出,光伏建筑专用硅酮结构胶在强度方面有较大提升,这提高了隐框光伏建筑的安全性,此外,该产品还增加了耐高温(105℃ 下300小时)、低温柔性(-50℃ ～150℃)、体积电阻率和击穿电压等几项更能体现光伏建筑实际应用要求的性能指标。 (2)接缝密封用途性能指标对比
5 结语 由于我国太阳能光伏建筑尚处于推广应用初期,与其相关行业如建筑材料、建筑设计及建筑施工的配套应用技术与标准难免相对滞后,因此设计院、建材生产商适应光伏技术加强研发显得尤为重要。对于有机硅建筑密封材料领域而言,应重点围绕光伏建筑的独特性,加强硅酮密封胶产品的光伏建筑应用研究,完善相关性能,规范光伏建筑用胶市场, 为太阳光伏建筑产业的发展提供支持。
(3)光伏建筑专用硅酮耐候密封胶 主要目于光电幕墙及采光顶的光伏组件之间接缝的密封,见图4。 (4)光伏建筑专用硅酮密封胶 通常光伏建筑组件的尺寸较大,但是有些光伏组件,比如薄膜电池组件,加工制做的尺寸有时无法满足光伏建筑对组件尺寸的要求,在实际应用时通常是由几块尺寸较小的光伏组件,两面用两片尺寸较大的幕墙玻璃夹住,四周用光伏建筑专用硅酮密封胶密封,从而组成一个大的光伏建筑组件。 13 光伏建筑用硅酮密封胶的性能特点 与普通的玻璃幕墙、玻璃采光顶不同,光伏建筑采用的不是普通的玻璃面板。F是光伏组件,这就对光伏建筑用硅酮密封胶提出了比普通幕墙用胶更高的要求D 首先,光伏组件在使用过程中温度比普通幕墙玻璃高,要求光伏建筑用密封胶必须具有非常好的耐高温性能,能够在高温情况下长期工作;同时,光伏组件工作时的高温也导致其需要更高位移能力的密封胶来满足由于温差扩大引起的接缝位移变大。 其次,光伏建筑中密封胶需要接触和粘结的材料不只是玻璃和铝材,还包括接线盒PPO、电池背板/PET/TPT/TPE、导线及导线外皮、汇流条/镀锡铜带、导电膜、夹胶片/PVB/EVA等,这对密封胶的粘结性和相容性提出了非常高的要求,一方面要粘结多种材料,另一方面不能与任何一种材料产生不良的物理化学反应。 此外,光伏建筑还要求密封胶具有良好的电绝缘性能。 4 光伏建筑用密封胶的主要性能指标 在我国,光伏建筑的推广应用起步相对较晚,适用于其技术特点的硅酮密封胶的开发也相对滞后。广州市白云化工实业有限公司根据光伏建筑的特点,针对光伏建筑的不同形式和部位开发了多个牌号的光伏建筑用硅酮密封胶产品。 ◆SMG533-T太阳电池组件专用硅酮密封胶 ◆PV1021/PV1022光伏建筑专用硅酮结构胶 ◆PV1011光伏建筑专用硅酮耐侯密封胶 PV1001光伏建筑专用双组分硅酮密封胶 SMG533-T太阳电池组件专用硅酮密封胶主要用于普通太阳电池组件边框的密封及接线盒的粘结密封,其性能指标见表1,该产品属于普通光伏组件用胶,并非光伏建筑专用产品。
广州市白云化工实业有限公司的PV系列产品是专为光伏建筑开发的,其性能与普通建筑幕墙用产品相比有较大提升,下面分别进行介绍。 (1)结构粘接用途性能指标对比 从表2中可以看出,光伏建筑专用硅酮结构胶在强度方面有较大提升,这提高了隐框光伏建筑的安全性,此外,该产品还增加了耐高温(105℃ 下300小时)、低温柔性(-50℃ ～150℃)、体积电阻率和击穿电压等几项更能体现光伏建筑实际应用要求的性能指标。 (2)接缝密封用途性能指标对比
5 结语 由于我国太阳能光伏建筑尚处于推广应用初期,与其相关行业如建筑材料、建筑设计及建筑施工的配套应用技术与标准难免相对滞后,因此设计院、建材生产商适应光伏技术加强研发显得尤为重要。对于有机硅建筑密封材料领域而言,应重点围绕光伏建筑的独特性,加强硅酮密封胶产品的光伏建筑应用研究,完善相关性能,规范光伏建筑用胶市场, 为太阳光伏建筑产业的发展提供支持。