1.本发明涉及光伏建筑一体化技术领域，具体涉及一种光伏瓦及其连接固定方式。


背景技术：

2.当今世界，人们对舒适建筑环境的追求越来越高，导致建筑能耗日益增长。据统计，发达国家的建筑能耗约占全国能耗的30～40％。因此，开发清洁电力资源，是建筑发展的必然趋势。
3.光伏建筑一体化(bipv)是指用光伏材料部分地代替传统建筑材料，运用到屋顶、玻璃天窗以及幕墙等建筑外层上，这样既可用做建材也可用以发电，可谓物尽其美。近年来，市面上出现了集传统瓦片功能和光伏发电功能为一体的光伏瓦。光伏瓦铺设在建筑屋面上，形成光伏屋面系统，转化的电能可用于建筑的自供电，多余的电能还能够并入当地电网，使得电能可以更加充分的利用。目前，国内外密集出台对近零能耗建筑的支持政策和发展目标，bipv作为绿色建筑的主流形式，高度契合了全球绿色建筑的发展潮流，代表了城市和建筑能源发展的未来趋势。
4.现有技术中传统光伏瓦系统常常存在以下技术缺陷：传统光伏瓦安装结构比较复杂，需要打孔设计，防水抗风压能级较差；传统光伏瓦使用不锈钢、玻璃等材料重量大，运输成本较高，耐候性较差，且光伏瓦连接部位凸起较高，遮挡太阳光的照射，影响太阳能板实际使用面积；在光伏瓦使用过程中，常常因为热涨冷缩的原因产生形变从而导致光伏瓦损坏。
5.中国发明专利cn110190803a公开了一种光伏瓦及其光伏建筑面。该发明通过在光伏瓦的背面分别设置第一连接件以及第二连接件，第一连接件设置有卡槽，第二连接件设置有卡块，将相邻的两块光伏瓦中的一块光伏瓦的卡块与另一块卡槽卡接来固定这两块光伏瓦，相邻的两块光伏瓦之间不需要通过边框的结构造型来连接，提高了光伏建筑面的外观一致性，可以将相邻的两块光伏瓦相互紧贴，该光伏瓦外观一致性效果好，但是仍存在施工工序繁琐，后期维护不易的技术问题。
6.中国发明专利cn110572113a公开了一种光伏瓦及光伏屋顶。该发明公开的光伏瓦包括上层玻璃、下层玻璃、光伏电池，上层玻璃与下层玻璃尺寸相同，且上层玻璃与下层玻璃错开分布；光伏电池位于上层玻璃与下层玻璃之间，且光伏电池位于上层玻璃与下层玻璃相重叠的区域中。本技术公开的上述技术方案，将光伏电池设置在上层玻璃与下层玻璃的重叠区域中，并通过上层玻璃与下层玻璃的错开分布使得光伏瓦能够与其他光伏瓦实现无缝连接，以降低光伏瓦连接处出现漏水的概率。但是该方案使用玻璃作为底板材料，运输不易，而且易破碎，抗冲击、抗风压、防漏水能力较差。
7.中国发明专利cn110847521a公开了一种新型光伏彩钢瓦。该发明公开的一种新型光伏彩钢瓦，包括彩钢瓦本体，彩钢瓦本体上表面连接有太阳能电池板，太阳能电池板外侧壁设有测量机构，彩钢瓦本体上表面设有安装机构，测量机构包括第一检测箱、第一温度感应器、第二温度感应器；通过第一温度感应器、第一探针和热风机的设置，使彩钢瓦屋面上
在堆积较多的积雪后，第一温度感应器通过第一探针对彩钢瓦表面的温度进行检测，第二温度感应器通过第二探针对彩钢瓦上方的温度进行检测，通过凹槽、伸缩杆和固定夹的设置，使工作人员在较高的屋面上进行彩钢瓦的安装时，将固定夹连接到彩钢瓦上后，可通过调节伸缩杆的长度，使连接板与彩钢瓦夹紧屋面结构，实现彩钢瓦的固定。该方案使用不锈钢材料作为底板，质量大运输成本高，而且将电池板连接安装到彩钢瓦上表面，存在易脱落，结构安全性不足等问题。
8.因此，需要一种加工简单、连接便捷、质量轻、易于拆装的光伏瓦，同时该光伏瓦还需要具备优秀的耐候性、抗冲击性、防水防雨性能以及抗热胀冷缩形变性能。


技术实现要素：

9.鉴于现有技术中的上述缺陷及或不足，本发明提供一种耐候性良好、抗冲击性强、防水防雨性能以及抗热胀冷缩形变性能良好的光伏瓦，同时该光伏瓦还具备连接便捷，质量轻，易于拆卸和安装的特点。
10.第一方面，本发明的光伏瓦包括发电模块和连接扣件，所述发电模块和连接扣件具有连接一体的金属底板和覆盖金属底板上表面的耐候膜层，所述连接扣件包括：第一连接扣件和第二连接扣件，所述第一连接扣件和第二连接扣件分别位于发电模块横向的左右两侧，所述耐候膜层覆盖于金属底板上表面以及第一连接扣件和第二连接扣件的棱边上；
11.进一步的，所述第一连接扣件包括第一立肋、第一扣边和第二扣边，所述第一立肋由金属底板向上弯折形成，所述第一立肋与金属底板形成的夹角为90
°
～120
°
，所述第一扣边由第一立肋向外侧弯折形成，且第一扣边与金属底板平行，第二扣边由第一扣边向下弯折形成，且第二扣边与第一扣边之间形成夹角为90
°
，所述第二连接扣件包括：第二立肋和第三扣边，所述第二立肋由金属底板向上弯折形成，所述第二立肋与金属底板之间形成夹角为90
°
，所述第三扣边由第二立肋向内弯折形成，且第三扣边与金属底板平行；
12.进一步的，所述第一扣边宽度大于第三扣边宽度大于第二扣边宽度，所述第一立肋和第二立肋的高度为20～40mm，所述第一立肋的高度大于第二立肋高度；
13.进一步的，所述发电模块具有位于金属底板和耐候膜层之间的光伏电池片组层，所述光伏电池片组层与耐候膜层之间设置有抗冲击层，光伏电池片组层与金属底板之间设置有绝缘层，所述金属底板、绝缘层、光伏电池片组层、抗冲击层和耐候膜层之间设置有粘结层，所述耐候膜层、抗冲击层、绝缘层、粘结层均为高分子材料；所述金属底板下表面设置有接线盒与连接线，所述光伏电池片组层的正负极通过在金属底板和绝缘层上的开孔从接线盒和连接线引出；
14.作为优选方案，所述的光伏瓦的外形为矩形、梯形、扇形、三角形、多边形、圆形；所述的光伏瓦的表面为平面或者弯曲面。
15.第二方面，本发明还提供了一种光伏瓦的连接固定方式，包括以下步骤：
16.s1:纵向搭接，相邻两块光伏瓦纵向采用搭接方式连接，将较高水平位置光伏瓦的金属底板下表面搭覆在低水平位置光伏瓦的耐候膜层上表面；
17.s2:横向锁边连接，相邻两块光伏瓦横向通过锁边方式连接，将两块光伏瓦的第一连接扣件和第二连接扣件360
°
扣边锁合，第一连接扣件和第二连接扣件之间设置紧固扣件固定在屋顶或屋脊上；
18.s3:电路连接，所述光伏瓦电路通过连接线和接头连接，连接方式为串联、并联中的一种或组合；
19.进一步的，所述紧固扣件包括：固定紧固扣件和滑动紧固扣件，所述固定紧固扣件和滑动紧固扣件的底座固定于屋顶或屋脊之上，所述固定紧固扣件和滑动紧固扣件的扣合部设置于第一连接扣件和第二连接扣件连接间隙中，与第一连接扣件和第二连接扣件扣合；
20.所述第一连接扣件、第二连接扣件、紧固扣件通过锁边装置进行锁边，相邻两块光伏瓦咬合连接处设置有一个固定紧固扣件和至少一个滑动紧固扣件；
21.进一步的，两块光伏瓦纵向搭接间隙设置有阻水隔离层，搭接长度范围为50～300mm，搭接部位下端还设置有檩条或支撑梁。
22.在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：
23.1.本发明光伏瓦采用轻质金属和高分子材料封装，质量轻，结构简单，相比现有光伏瓦单块板可覆盖面积更大，制备、安装方便，节约成本。
24.2.光伏瓦表层覆盖有透明的耐候膜层，使得该光伏瓦耐候、耐磨性强，表面能低，且具有自清洁功能，光伏发电层上部设置抗冲击层，避免了户外使用环境下冰雹等撞击对光伏发电层的损坏，提升了对光伏电池片的抗冲击保护效果，保证了光伏瓦的使用安全和寿命，下层轻质金属板延展性好，易加工，可将光伏瓦制备成各种外形和一定弧度，适应更多建筑外形结构。
25.3.本发明光伏瓦横向连接处立肋低，减少了对阳光的遮挡，横向采用扣合锁边式连接，取消了螺栓、铆钉安装固定方式，瓦面板无需任何贯穿，纵向前后板压覆搭接并设置密封材料，防水性能优异，锁边后即便雨水漫过板肋，仍可保证防水，避免雨水渗漏。
26.4.光伏产品暴晒和发电时会产生大量的热，造成瓦体昼夜温差大，本发明中设计光伏瓦第一立肋与底板呈钝角，锁边后与第二连接扣件的第二立肋之间存在一定的可伸缩间隙，同时采用固定紧固扣件和滑动紧固扣件相结合的连接固定方式，既能保证结构稳固、抗风压性能好，又可将光伏瓦热胀冷缩时产生的位移分配到立肋间隙和各滑动扣件，使巨大的温度应力通过适当的位移得以释放，避免各板块相互挤压或张拉变形，提升了结构的稳定性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其它附图。
28.图1为本发明的实施例的光伏瓦的纵向截面示意图；
29.图2为本发明的实施例的光伏瓦的纵向截面结构示意图
30.图3为本发明实施例的光伏瓦111处截面放大图；
31.图4为本发明实施例的光伏瓦112处截面放大图；
32.图5为本发明实施例的光伏瓦紧固扣件示意图；
33.图6为本发明实施例的光伏瓦的横向锁边连接示意图；
34.图7为本发明实施例的光伏瓦纵向搭接示意图；
35.图8为本发明实施例的光伏瓦113处放大图。
36.附图标记说明
37.1-发电模块，101-第一连接扣件，102-第二连接扣件，2-第一立肋，3-第一扣边，4-第二扣边，5-第二立肋，6-第三扣边，7-底板与第一立肋夹角，8-接线盒，9-正负极连接线，10-金属底板，11-绝缘层，12-光伏电池片组层，13-抗冲击层，14-耐候膜层，15-粘结层，16-紧固扣件，17-固定底座，18-阻水隔离层。
具体实施方式
38.下面将结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅仅示出了与发明相关的部分。
39.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。
40.实施例1
41.如图1、图2所示，本实施例的光伏瓦，所述的光伏瓦由发电模块1和位于发电模块1上表面横向左右两侧的第一连接扣件101和第二连接扣件102。
42.其中，发电模块1与第一连接扣件101和第二连接扣件102为一体结构，其中第一连接扣件101包括第一立肋2、第一扣边3和第二扣边4，第一立肋2由金属底板10向上弯折形成，第一立肋2与发电模块1形成的夹角为90
°
～120
°
，此处优选为100
°
；第一扣边3由第一立肋2向外侧弯折形成，且第一扣边3与发电模块1平行，第二扣边4由第一扣边3向下弯折形成，且第二扣边4与第一扣边3之间形成夹角为90
°
；第二连接扣件包括：第二立肋5和第三扣边6，所述第二立肋5由金属底板10向上弯折形成，第二立肋5与发电模块1之间形成夹角为90
°
，第三扣边6由第二立肋5向内弯折形成，且第三扣边6与发电模块1平行；其中第一立肋2与发电模块1设置为90
°
～120
°
角主要原因是：锁边后与第二连接扣件的第二立肋之间存在一定的可伸缩间隙，在光伏瓦使用过程中，会因热胀冷缩产生形变，此处可以伸缩的间隙可以缓冲产生的形变，可以有效减小热胀冷缩过程中应力对光伏瓦的损伤；
43.在本发明实施例中，第一扣边3宽度大于第三扣边6宽度大于第二扣边4宽度，在本发明实施例中，第一立肋的高度大于第二立肋高度，优选的本实施例中，第一立肋2的高度为26mm，第二立肋5的高度为25mm；
44.本发明实施例中，光伏瓦还包括紧固扣件，如图5所示，紧固扣件用于光伏瓦横向铺设过程中，第一连接扣件101和第二连接扣件102咬合处与屋顶或屋脊的连接使用；本发明实施例中的紧固扣件包括：固定紧固扣件和滑动紧固扣件，固定紧固扣件固定端通过螺栓固定于屋顶或屋脊之上，咬合端与第一连接扣件101和第二连接扣件102咬合连接；滑动紧固扣件连接端通过螺栓固定于屋顶或屋脊之上，咬合端与第一连接扣件101和第二连接扣件102咬合连接，与固定紧固扣件不同的是，滑动紧固扣件固定端和咬合端之间为滑动连接，能够在一定范围内进行小量的位移，本发明实施例中两块相邻的光伏瓦之间设置有一个固定紧固扣件和两个滑动紧固扣件；这种连接固定方式可以将光伏瓦热胀冷缩时产生的位移分配到各滑动紧固扣件上，也可以有效减小热胀冷缩产生的应力对电池板的损伤。
45.在本发明的实施例中，该光伏瓦的外形为矩形平面设计。
46.实施例2
47.本发明的实施例中，该光伏瓦还包括光伏组件，光伏组件将太阳能转化为电能为建筑提供持续的能源。
48.发电模块1、第一连接扣件101和第二连接扣件102具有连接一体的金属板层10和耐候膜14，如图1和图8所示，其中，耐候膜层14全覆盖于金属底板10上表面以及第一连接扣件101和第二连接扣件102的棱边上；如图4所示，其中光伏组件位于底板上表面中央，并非覆盖全部底板，在第一连接扣件101及第二连接扣件102及其连接处并未铺设有光伏组件，这种设计有利于在光伏瓦安装过程之中降低封边装置对光伏组件的损伤；如图3所示，其中金属底板10和耐候膜14之间为光伏发电层12，其中光伏发电层12的正负电极与金属底板10下表面设置的接线盒8和正负极连接线9相连，正负极连接线9通过金属底板10上的开孔将光伏发电层12的正负极引入接线盒8。
49.其中光伏发电层12和耐候膜层14之间设置有抗冲击层13；
50.其中光伏发电层与金属板层之间设置有绝缘层11；
51.其中金属板层10、绝缘层11、光伏发电层12、抗冲击层13、耐候膜层14各层之间设置有粘结层15；
52.作为本发明的实施例中的一种，其中金属底板10为铝镁锰合金板、钛锌合金板、不锈钢板中的一种，本实施例优选为铝镁锰合金板，更优的选3004铝镁锰合金板；
53.作为本发明的实施例中的一种，绝缘层11为bopet、pp、pa、pe、pbt、pen中的一种或多种复合材料，本实施例优选为bopet材料薄膜；
54.作为本发明的实施例中的一种，耐候膜层14为透明etfe、fep、pvf、pvdf、ectfe等含氟薄膜中的一种，本实施例优选为透明etfe材料薄膜；
55.作为本发明的实施例中的一种，抗冲击层13为透明的bopet、pbt、pen、pc、pmma、pctg、玻纤板中一种或多种的单层或多层组合结构，本实施例优选透明bopet薄膜；
56.作为本发明的实施例中的一种，粘结层15的材质分别为eva胶膜、聚烯烃胶膜、tpu胶膜、有机硅胶黏剂聚氨酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、丙烯酸酯类胶黏剂中的一种或多种，本实施例优选为热固性eva胶膜。
57.如图2所示，本发明提供的光伏瓦中包括铺设有光伏电池片组层的部位111和未铺设有光伏电池片组层的部位112，其中铺设光伏电池片组层的光伏瓦部位111设计厚度为1mm-1.2mm，未铺设光伏电池片组层的光伏瓦部位112设计厚度为0.3-0.5mm(图2中未示出)，优选的本发明中铺设光伏电池片组层的光伏瓦部位111的设计厚度为1mm，未铺设有光伏电池片组层的部位112的设计厚度为0.3mm，即光伏瓦两端的第一连接扣件和第二连接扣件的厚度要小于铺设光伏电池片组层部位112的厚度，更有利于相邻两块光伏瓦之间进行直立锁边咬合连接。
58.实施例3
59.为了更清楚的描述本发明所提供的光伏瓦，本发明实施例还提供了一种光伏瓦的制备方法，其制备方法如下：
60.1.首先将实施例2中优选出的3004铝镁锰合金板作为覆盖在发电模块1的全部上表面，如图3所示，其余材料从下层到上层依次铺设，从下到上依次是金属底板10、粘结层15、绝缘层11、粘结层15、光伏发电层12、粘结层15、抗冲击层13、粘结层15、耐候膜层14，除
耐候膜层14之外，其它各层材料均位于发电模块1中央位置，并非在金属底板10上表面全覆盖，其中耐候膜层14覆盖金属底板10的全部上表面，如图4所示，在光伏瓦左右两边未设置太阳能光伏层，仅有金属板层10、粘结层15及耐候膜层14；上述材料铺设完毕后，进行层压封装形成为一体；
61.2.将步骤1中层压完毕的光伏瓦经过弯折或压型设备制备出第一连接扣件101和第二连接扣件102，其中第一立肋2由金属底板10向上弯折加工制成，第一立肋2与发电模块1设置的弯折夹角为100
°
；第一扣边3由第一立肋2向外侧弯折加工制成，且第一扣边3与发电模块1平行，第二扣边4由第一扣边3向下弯折加工制成，且第二扣边4与第一扣边3之间设置的弯折夹角为90
°
；第二立肋5由金属底板10向上弯折加工制成，第二立肋5与发电模块1之间设置的弯折夹角为90
°
，第三扣边6由第二立肋5向内弯折加工制成，且第三扣边6与发电模块1平行；
62.3.将步骤1及2中制备出的光伏瓦进行接线盒和连接线的安装，其中接线盒8和正负极连接线9都设置与光伏瓦发电模块1的下表面，接线盒8粘接在金属底板10下表面，正负极连接线9与光伏发电层12电连接。
63.实施例4
64.为了清楚的描述本发明光伏瓦的安装方式，本发明实施例还提供了一种光伏瓦的连接固定方式，包括以下步骤：
65.s1:纵向搭接；相邻两块光伏瓦纵向采用搭接方式连接，将较高水平位置光伏瓦的底部下表面搭覆在低水平位置光伏瓦的顶部上表面；其中光伏瓦在纵向方向上，光伏瓦高水平位置未折弯处发电模块1宽度略大于光伏瓦低水平位置未折弯处发电模块1宽度，本实施例中宽度差设置为4mm，光伏瓦高水平位置第二立肋5的加工高度略大于光伏瓦低水平位置的第二立肋5的加工高度，本实施例中加工高度差设置为4mm，光伏瓦高水平位置第一扣边3的加工宽度略小于光伏瓦低水平位置第一扣边3的加工宽度，本实施例中加工宽度差为4mm，光伏瓦高水平位置第二扣边4的加工宽度略小于光伏瓦低水平位置第二扣边4的加工宽度，本市实力中加工宽度差为4mm；如图7所示，通过对光伏瓦纵向上下边长的宽度差别设计，在尺寸和结构上实现相邻两块光伏瓦纵向上的搭接，除此之外，相邻两块光伏瓦纵向搭接间隙设置有阻水隔离层18，本发明实施例中设置的阻水隔离层18为防水密封胶条，本发明实施例中相邻两块光伏瓦纵向搭接长度100mm，搭接部位下端还设置有支撑梁，用于两块太阳能电池板的支撑，增加搭接稳定性和牢固性；
66.s2:横向锁边连接，相邻两块光伏瓦横向通过锁边方式连接，将两块光伏瓦的第一连接扣件101和第二连接扣件102咬合连接；如图6所示，紧固扣件通过螺栓连接，固定于屋顶或者屋脊之上，紧固扣件设置于第一连接扣件101和第二连接扣件102连接间隙中，紧固扣件的咬合端各立肋和扣边的宽度均小于与之直接接触的第一连接扣件101的立肋和扣边的宽度，本发明实施例设置宽度差为4mm，紧固扣件的咬合端各立肋和扣边的宽度均大于与之直接接触的第二连接扣件102的立肋和扣边的宽度，本发明实施例设置宽度差为4mm，通过第一连接扣件101、紧固扣件和第二连接扣件102各立肋和扣边宽度的递减尺寸设置，可以使得第一连接扣件101、紧固扣件和第二连接扣件102依次嵌套设置，针对嵌套设置完毕的第一连接扣件101、紧固扣件和第二连接扣件102通过锁边装置进行锁边，本发明实施例中，相邻两块光伏瓦咬合连接处设置有一个固定紧固扣件和两个滑动紧固扣件；
67.s3:电路连接，光伏瓦电路通过连接线和接头连接，本发明实施例中使用mc4接头进行连接，其中连接方式为串并混连。
68.本实施例中，使用直立双锁扣式连接，该光伏瓦无任何贯穿式连接，完全消除螺栓、铆钉等连接方式在安装过程中对光伏瓦的损伤；这种直立双锁边系统为360
°
锁边，防水性能更加可靠，即使雨水漫过立肋，该光伏瓦仍然可以保证暴雨时与会不会漫过立肋而渗入室内；本实施例中采用固定紧固扣件和滑动紧固扣件的相结合的固定方式，将屋面板热胀冷缩所产生的位移分配到各滑动扣件，使光伏瓦在使用过程中巨大的温度应力通过适当的位移得以释放，从而保证光伏瓦不会因温度应力挤压或张拉变形；该光伏瓦不仅可以适用于坡度比较平缓的屋面或者屋脊，还可以通过对光伏瓦形状进行改进，使之可以适用更为复杂的三维建筑造型。
69.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示性的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了简化描述该发明，而不是指示装置必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，不能理解为指示或暗示相对重要性。
70.最后需要说明：以上实施例，仅为本发明的具体实施方法，用以说明本发明的技术方案，而并非对其限制，本发明的保护范围并不仅限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到的变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。