一种多功能太阳能景观路面系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能发电技术在道路配套的应用，尤其涉及一种多功能太阳能景观路面系统。

背景技术：

随着新能源利用技术的不断发展，分布式太阳能发电为人们提供了更加便捷的能源供应。分布式太阳能发电需要一定的平面或者立面空间作为场地载体。目前，交通领域中使用了大量的照明、监控、指示等配套电气设施，用电需求明显，新建改建道路的供电线路架设愈加繁重；常见的灯杆支架式、地面支架式的太阳能产品安装方式既不美观，又占用了过多空间。交通领域中的太阳能应用除了服务设施屋顶面积外，尚有很多空间位置还可以应用太阳能发电设计。其中，非机动车道路占比很大，例如公园、步行街等，其路表面可以进行太阳能利用，并成为景观设施、照明、监控、信息警示等功能的集成载体。

现有太阳能发电材料主要分为以单晶多晶为代表的晶硅材料、以铜铟镓硒（CIGS）为代表的非晶硅材料。其中，晶硅材料属于硬质材料，不可弯曲、遇振动易碎。铜铟镓硒（CIGS）材料是软质材料，具有一定的可弯曲性，有较强的抗应力形变的特征。

现有的太阳能产品的封装形式主要有玻璃基组件和柔性组件。玻璃基组件是晶硅、大部分非晶硅太阳能组件常用的封装技术，采用玻璃前面板和金属背板对太阳能电池进行封装，技术成熟，但玻璃层压产品仍存在易碎、进水进气的风险。此外玻璃封装产品安装时需额外安装金属支架系统，总体质量很重。

景观道路是主要由行人、非机动车使用，路面常采用大型石材、预制水泥板等材料制成，虽使用频率和承载强度要求均弱于机动车道路、公路，但路面振动、积水等现象等更复杂。显然，传统的晶硅材料、玻璃基封装等光伏太阳能产品难以满足要求。

综上，传统基材、玻璃封装的光伏太阳能产品体积大、质量沉、表面易碎、线缆外露易老化等问题，难以满足道路实际应用，是太阳能发电技术在道路配套相关领域推广应用的主要瓶颈。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种全新的景观路面与太阳能发电相结合的应用方案，解决传统基材的太阳能发电路面系统质量大、安装不便、可靠性差等问题。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种多功能太阳能景观路面系统，所述系统包括基础路块，所述基础路块上方铺设太阳能发电部件，所述太阳能发电部件上通过胶粘剂覆盖有透光板材。

进一步地，所述基础路块包括钢筋混凝土底板，所述钢筋混凝土底板上依次设有水泥砂浆找平层，基层处理剂、和防水涂层。

进一步地，所述太阳能发电部件的线缆采用背出线设计，且做防水密封处理；所述钢筋混凝土底板上在靠近所述太阳能发电部件的一侧端部处设置有走线凹槽及侧面出线口。

进一步地，所述基础路块四周具有金属包边，所述金属包边与所述太阳能发电部件及所述透光板材的结合处采用防水密封胶进行密封，并在所述太阳能发电部件安装完毕后对所述走线凹槽及所述出线口进行密封填充处理。

进一步地，对所述钢筋混凝土底板上的所述水泥砂浆找平层做导水坡度处理，使得所述走线凹槽处所在的一端较高。

进一步地，所述太阳能发电部件为柔性太阳能发电部件，且所述柔性太阳能发电部件采用柔性封装材料进行封装；所述柔性封装材料包括：乙烯四氟乙烯（ETFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）。

进一步地，所述透光板材为聚甲基丙烯酸酯、亚克力、有机玻璃、或者钢化玻璃；所述透光板材表面经过纹路处理，和/或，所述透光板材上表面呈拱形。

进一步地，所述胶粘剂为高透明耐黄变环氧树脂胶。

进一步地，所述系统还包括：充电控制器、储能电池、和离网电源；和/或，汇流装置、和并网逆变器。

进一步地，所述系统还包括以下装置之一种或多种的任意组合：光感路灯、压力控制景观灯、红外控制景观灯、游客流量记录装置、园林环境监控显示装置、无线接入热点、电动车充电桩、行车超速检测装置、融雪加热装置。

本实用新型主要利用了太阳能发电材料的高效发电、易于安装、耐候防水等特点，提出了一种可预制、集成化的景观道路发电系统。优选地，本实用新型提供了一种使用柔性太阳能发电材料、使用柔性耐候封装以及施工工艺的、具备储能和供电功能的、多功能可预制模块化景观路面系统。本实用新型为道路配套设施提供了一种新的太阳能发电用电的应用形式，美化了传统太阳能利用的外在形式。

附图说明

图1是本实用新型实施例中的多功能太阳能景观路面系统的结构示意图。

图2是本实用新型实施例中的多功能太阳能景观路面系统的剖面示意图。

图3是本实用新型实施例中的多功能太阳能景观路面系统的组成示意图。

图4是本实用新型实施例中的多功能太阳能景观路面系统的电气组成示意图。

图5是本实用新型另一实施例中的多功能太阳能景观路面系统的电气组成示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型作进一步阐述。

参考图1至图3所示，本实用新型实施例的多功能太阳能景观路面系统，主要包括基础路块10，太阳能发电部件20，和透光板材30。其中，太阳能发电部件20直接铺设在基础路块10上方，其上通过胶粘剂覆盖透光板材30。

进一步地，基础路块10包括钢筋混凝土底板，钢筋混凝土底板上依次设有水泥砂浆找平层，基层处理剂、和防水涂层。

优选地，基础路块四周具有金属包边11，且金属包边11与太阳能发电部件20及透光板材30的结合处采用防水密封胶进行密封。

进一步地，太阳能发电部件20的线缆采用背出线设计，且做防水密封处理；钢筋混凝土底板上在靠近太阳能发电部件20的一侧端部处设置有走线凹槽12及侧面的出线口（图中未示出）。

优选地，在太阳能发电部件20安装完毕后，对走线凹槽12及出线口进行密封填充处理。例如，可以在完成太阳能发电部件20的线缆与接线盒及串接后，采用结构胶或填充胶对该走线凹槽12及出线口进行密封填充处理。

这样，经过填充和密封，使得基础路块内部无空间和孔隙，从而作为一个整体的承压结构，避免外层的透光板材30和太阳能发电部件20受外力挤压后容易破损的问题，相较于内部具有中空空间的路面结构而言，承压性更好，使用寿命更长。

此外，可以对钢筋混凝土底板上的水泥砂浆找平层做导水坡度处理，使得走线凹槽12所处的一端较高（例如坡度在2°左右即可）。

优选地，太阳能发电部件20采用柔性太阳能发电组件，例如CIGS薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、砷化镓薄膜太阳能电池、或者有机薄膜太阳能电池等，并采用柔性封装材料进行封装，包括但不限于乙烯四氟乙烯（ETFE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。

进一步地，透光板材可以采用聚甲基丙烯酸酯、亚克力、有机玻璃、或者钢化玻璃等刚性或柔性透明板材均可；且优选地，透光板材表面具有纹路处理，和/或，所述透光板材上表面呈拱形。

本实用新型优选方案中，基于模块化预制基础路块及与柔性太阳能发电组件的设计安装工艺综合实现太阳能发电/储能系统设计。利用柔性太阳能发电材料的可弯曲、抗形变特性，实现了在路面复杂振动条件下的抗应力形变耐受性。

优选地，本实用新型采用高综合发电效率的CIGS发电材料，具有较高的光电转化效率、良好弱光发电特性，因此可在全天候条件下发电。且不同于硬质易碎的晶硅材料，柔性发电材料具有很好的抗应力、可弯曲的特点，在传导的振动、路面暂时性形变等复杂情况下，不会导致破损。

其次，本实用新型中的柔性太阳能发电组件采用软性耐腐蚀表面材料进行封装和安装工艺：柔性太阳能发电组件优选采用乙烯四氟乙烯（ETFE）进行封装，或者也可以采用PET等其他柔性封装材料进行封装。

然后，优选使用高透明耐黄变环氧树脂胶作为胶粘剂，优选地，在柔性太阳能组件表面覆盖聚甲基丙烯酸酯（PMMA）、亚克力、有机玻璃或者其他一些透光柔性有机板材，且其外表面经过纹路处理，在具有防滑、聚光作用的同时，还可以起到防反射的作用，避免光线照射在路面时反射的光线晃到行人的眼睛；此外，其上表面可略微呈拱形结构，起到排水和防滑的作用。因此，这种透光柔性有机板材既满足人行道路的耐磨、防滑等要求，又由于具有高透光性和柔性的特点，不会影响太阳能发电组件的转换效率，且其柔性的特点耐飞沙走石，不易被击碎、耐盐碱、适应道路融雪剂腐蚀环境。

此外，本实用新型的柔性太阳能发电组件背部采用背出线布线形式，使用专用抗老化线缆，同时对线缆做防水密封处理，并采用模块化基础路块内部走线、内部连接设计，进一步改善了电缆使用环境，提升线缆使用年限。

此外，本实用新型在柔性太阳能发电组件中使用了旁路二极管的电路设计，使得当受光面部分被遮挡、或损坏时，屏蔽掉不发电区域，保证正常受光区域持续发电，因此，非常适合在遮挡情况复杂的道路场景下应用。

进一步地，本实用新型的太阳能景观路面系统的多功能性具体体现在可根据实际应用快速实现离网、或并网的发电设计，例如可与光感路灯、压力控制景观灯、红外控制景观灯、游客流量记录装置、园林环境监控显示装置、无线接入热点、电动车充电桩、行车超速检测装置、融雪加热装置等装置/设备结合形成离/并网应用。

与传统太阳能发电应用所采用的灯杆支架、地面落地支架、建筑表面悬挂等安装形式相比，本实用新型所采用的柔性太阳能发电材料，具有高效发电、易于安装、耐候防水、高可靠、抗形变等特点，通过可靠的封装及安装工艺，可直接铺设张贴在模块化道路基础表面，从而简化了太阳能应用的施工步骤，且降低了应用所需的空间要求。并且，通过采用柔性太阳能发电组件及其封装/安装工艺，提高了景观路面的使用寿命，降低维护难度，非常适合步行道路等复杂环境下使用。

此外，本实用新型还提供了一种全新的路面与太阳能发电相结合的应用方案，其基于模块化的基础路块与柔性太阳能发电组件，采用“最小发电单元”的标准模块化设计，一个“最小发电单元”可由1至10片柔性太阳能发电组件及相关配套装置构成，形成最小发电系统。可根据用电需求，可形成小型的、独立的、具有储能能力的离网发电系统，亦可多个级联形成大型的、可并网的分布式发电系统。电气部署灵活与道路配套设施深度结合，可便利的为路面、路侧用电设备供电，如景观灯、充电桩、通信监控设施。

以下将结合若干具体应用示例对本实用新型的多功能太阳能景观路面系统作更进一步详细说明。

应用示例一：本示例涉及一种独立的离网发电/储能系统。

参考图1至图4所示，本示例中，独立的离网发电/储能系统由最小发电单元、充电控制器、储能电池、离网电源等部分组成，其中，最小发电单元，是由前述的一个或者多个基础路块形成，每个基础路块上可铺设1~10片太阳能发电部件。该独立的离网发电/储能系统，可以为用电设备提供交流电源或直流电源。

本示例中，太阳能发电部件20采用柔性可弯曲的铜铟镓硒（CIGS）作为光伏转换材料，具有良好的发电效率；因其具有较宽的光伏响应范围，可在清晨、傍晚、阴雨天等若光照下条件下发电。柔性光伏组件采用采用乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等轻质非金属材料进行封装，在兼顾环境耐候性能的同时，具有更轻质、可弯曲的特点。

本示例中，柔性太阳能发电组件可采用自带背胶，或者采用功能性丁基类粘结剂直接粘贴在基础路块表面。

柔性太阳能发电组件可根据用电设备要求进行串联或并联，通过充电控制器最大功率跟踪技术（MPPT）的调节，可为用电设备提供能源，并对储能电池进行充电。

储能电池是发电系统的储能装置，在日照条件下收集剩余太阳能发电，在太阳能发电不足提供而外的能源保障。本实用新型中，储能电池优选采用锂电池，对高/低温度环境具有很好的适应性。

本示例中，柔性太阳能发电组件除采用ETFE材料进行封装之外，在与基础路块的组装过程中，采用紫外线高强度UV无影胶将PMMA固化在柔性太阳能发电组件表面进行二次保护，进一步减少环境水侵和外力损伤。

本示例中，采用标准尺寸的基础路块设计、模块化的“最小发电单元”发电量设计、以及内置式走线设计，实现了多功能道路景观系统的便捷的标准预制安装和可靠的模块化发电用电方案，可便利地为路面、路侧用电设备供电，如景观灯、指示牌、充电桩、通信监控设施等。

应用示例二：本示例涉及一种级联并网发电系统。

参考图1至图3，及图5所示，本示例中，独立的离网发电/储能系统由N个最小发电单元、汇流装置、并网逆变器等部分组成，其中，最小发电单元，是由前述的一个或者多个基础路块形成，每个基础路块上可铺设1~10片柔性太阳能发电组件。该并网发电系统通过级联多个最小发电单元形成可并网发电，可以为路面、路侧的设备供电，也可以供给附近用电设施及建筑的发电系统，解决了附近用电设备的供电需求。

本示例中，柔性太阳能发电组件采用可弯曲的铜铟镓硒（CIGS）作为光伏转换材料，具有良好的发电效率；因其具有较宽的光伏响应范围，可在清晨、傍晚、阴雨天等若光照下条件下发电。柔性光伏组件采用采用乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等轻质非金属材料进行封装，在兼顾环境耐候性能的同时，具有更轻质、可弯曲的特点。

本示例中，柔性太阳能发电组件除采用ETFE材料进行封装之外，在与基础路块的组装过程中，采用紫外线高强度UV无影胶将PMMA固化在柔性太阳能发电组件表面进行二次保护，进一步减少环境水侵和外力损伤。

本示例中，采用标准尺寸的基础路块设计、模块化的“最小发电单元”发电量设计、以及内置式走线设计，实现了多功能道路景观系统的便捷的标准预制安装和可靠的模块化发电用电方案。

本示例中，通过直接将柔性太阳能发电组件贴装在景观道路的表面，可提供安全可靠灵活的能源供应，方便了景观照明、充电桩、通讯监控等用电设备的部署，高效利用空间，并可形成并网发电分布式电站。

以上实施例仅用于对本实用新型进行具体说明，其并不对本实用新型的保护范围起到任何限定作用，本实用新型的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本实用新型所公开的技术方案，可以推导或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本实用新型的保护范围。