[發明專利]曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法及使用的表皮模塊

有效

• 申請號: 201810441138.3
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108322146B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 朱麗;劉玉涵;楊洋;孫勇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: H02S20/22
• 分類號: H02S20/22;H02S40/34
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 肖莉麗

1.一種曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)設計初始曲面模型；

(2)以太陽能輻射吸收量最大為目標進行優化設計，得到優化曲面模型；

(3)對優化后的曲面模型劃分成為多個模塊；

(4)根據劃分后的模塊圖形采用3D打印技術打印硬性曲面背板，在打印后的硬性曲面背板上依次疊合固定第一柔性夾膠片、柔性薄膜太陽能電池、第二柔性夾膠片和柔性防水透明塑料膜，之后，對邊緣進行封裝并加工出螺栓通孔成為成品表皮模塊；

(5)將每塊成品表皮模塊現場安裝，先將龍骨的一端與墻體預埋件通過第一螺栓固定連接，再將龍骨的另一端通過第二螺栓與龍骨座固定連接，最后通過第三螺栓將每塊成品表皮模塊與龍骨座及龍骨連接成一體；

(6)將相鄰模塊插接，密封相鄰模塊之間的縫隙及每個模塊上的螺栓通孔，并將每塊表皮模塊的導線接入接線盒中，完成整體建筑表皮立面的施工。

2.根據權利要求1所述的曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法，其特征在于，所述步驟(2)包括下述步驟：

以初始曲面模型為優化對象，提取控制參數；根據遺傳算法原理對初始曲面模型進行優化設計，使薄膜光伏對太陽輻射有最佳吸收量；優化設計包括下述步驟：

①將統計太陽輻射量的目標函數定義為公式(1)，自變量為曲面控制點參數坐標，因變量為曲面吸收太陽能輻射的總和；

f(Xⁱ_k),i＝1,……,N (1)

②將曲面上的k個控制點以初始位置為參考，按控制點編號排列為[X⁰₁,……X⁰_K]和[X^0＇₁……X^0＇_k]，將其命名為母代染色體，并將母代染色體轉化成二進制形式表達；

③將二進制形式的母代染色體進行交叉遺傳并隨機突變，從而產生新的子代染色體[X¹₁,……X¹_K]；

④對新染色體帶入公式(1)計算其結果，并擇優保留太陽能輻射量相對較大的數值作為新的母代染色體；

⑤重復以上迭代操作，直到結果收斂，太陽能輻射量數值相對穩定，終止優化；

⑥將二進制返回成十進制的表達形式，得出優化結果[X^N₁,……X^N_K]。

3.根據權利要求2所述的曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法，其特征在于，步驟③中的交叉概率為0.6-0.8，突變概率為0.01-0.03。

4.一種曲面薄膜光伏建筑的表皮模塊，其特征在于，包括依次疊合固定的硬性曲面背板、第一柔性夾膠片、柔性薄膜太陽能電池、第二柔性夾膠片和柔性防水透明塑料膜，所述硬性曲面背板、第一柔性夾膠片、柔性薄膜太陽能電池、第二柔性夾膠片和柔性防水透明塑料膜的邊緣通過密封膠封裝；所述硬性曲面背板的上端反面設置有龍骨安裝座、預留導線槽和光伏接線盒，所述硬性曲面背板上設置有導線引出孔，所述表皮模塊上設置有螺栓通孔；所述柔性薄膜太陽能電池的導線穿過所述導線引出孔并沿所述預留導線槽接入所述光伏接線盒；所述硬性曲面背板為四邊形，所述硬性曲面背板的四邊分別設置有用于相鄰模塊插接的插接件和插口；所述硬性曲面背板的材料為ABS塑料或聚碳酸酯。

5.根據權利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模塊，其特征在于，所述第一柔性夾膠片和第二柔性夾膠片的材料為PVB膠片、EVA膠片和SGP膠片中的任一種。

6.根據權利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模塊，其特征在于，所述柔性薄膜太陽能電池為銅銦鎵硒太陽能電池、碲化鎘太陽能電池、硅膜太陽能電池及染料敏化太陽能電池中的任一種。

7.根據權利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模塊，其特征在于，所述柔性防水透明塑料膜為乙烯-四氟乙烯共聚物膜。

8.根據權利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模塊，其特征在于，所述密封膠為硅酮類或聚硫類密封膠。