[发明专利]曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法及使用的表皮模块

权利要求书

1.一种曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)设计初始曲面模型；

(2)以太阳能辐射吸收量最大为目标进行优化设计，得到优化曲面模型；

(3)对优化后的曲面模型划分成为多个模块；

(4)根据划分后的模块图形采用3D打印技术打印硬性曲面背板，在打印后的硬性曲面背板上依次叠合固定第一柔性夹胶片、柔性薄膜太阳能电池、第二柔性夹胶片和柔性防水透明塑料膜，之后，对边缘进行封装并加工出螺栓通孔成为成品表皮模块；

(5)将每块成品表皮模块现场安装，先将龙骨的一端与墙体预埋件通过第一螺栓固定连接，再将龙骨的另一端通过第二螺栓与龙骨座固定连接，最后通过第三螺栓将每块成品表皮模块与龙骨座及龙骨连接成一体；

(6)将相邻模块插接，密封相邻模块之间的缝隙及每个模块上的螺栓通孔，并将每块表皮模块的导线接入接线盒中，完成整体建筑表皮立面的施工。

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

以初始曲面模型为优化对象，提取控制参数；根据遗传算法原理对初始曲面模型进行优化设计，使薄膜光伏对太阳辐射有最佳吸收量；优化设计包括下述步骤：

①将统计太阳辐射量的目标函数定义为公式(1)，自变量为曲面控制点参数坐标，因变量为曲面吸收太阳能辐射的总和；

f(Xⁱ_k),i＝1,……,N (1)

②将曲面上的k个控制点以初始位置为参考，按控制点编号排列为[X⁰₁,……X⁰_K]和[X^0＇₁……X^0＇_k]，将其命名为母代染色体，并将母代染色体转化成二进制形式表达；

③将二进制形式的母代染色体进行交叉遗传并随机突变，从而产生新的子代染色体[X¹₁,……X¹_K]；

④对新染色体带入公式(1)计算其结果，并择优保留太阳能辐射量相对较大的数值作为新的母代染色体；

⑤重复以上迭代操作，直到结果收敛，太阳能辐射量数值相对稳定，终止优化；

⑥将二进制返回成十进制的表达形式，得出优化结果[X^N₁,……X^N_K]。

3.根据权利要求2所述的曲面薄膜光伏建筑表皮的制作方法，其特征在于，步骤③中的交叉概率为0.6-0.8，突变概率为0.01-0.03。

4.一种曲面薄膜光伏建筑的表皮模块，其特征在于，包括依次叠合固定的硬性曲面背板、第一柔性夹胶片、柔性薄膜太阳能电池、第二柔性夹胶片和柔性防水透明塑料膜，所述硬性曲面背板、第一柔性夹胶片、柔性薄膜太阳能电池、第二柔性夹胶片和柔性防水透明塑料膜的边缘通过密封胶封装；所述硬性曲面背板的上端反面设置有龙骨安装座、预留导线槽和光伏接线盒，所述硬性曲面背板上设置有导线引出孔，所述表皮模块上设置有螺栓通孔；所述柔性薄膜太阳能电池的导线穿过所述导线引出孔并沿所述预留导线槽接入所述光伏接线盒；所述硬性曲面背板为四边形，所述硬性曲面背板的四边分别设置有用于相邻模块插接的插接件和插口；所述硬性曲面背板的材料为ABS塑料或聚碳酸酯。

5.根据权利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模块，其特征在于，所述第一柔性夹胶片和第二柔性夹胶片的材料为PVB胶片、EVA胶片和SGP胶片中的任一种。

6.根据权利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模块，其特征在于，所述柔性薄膜太阳能电池为铜铟镓硒太阳能电池、碲化镉太阳能电池、硅膜太阳能电池及染料敏化太阳能电池中的任一种。

7.根据权利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模块，其特征在于，所述柔性防水透明塑料膜为乙烯-四氟乙烯共聚物膜。

8.根据权利要求4所述的曲面薄膜光伏建筑的表皮模块，其特征在于，所述密封胶为硅酮类或聚硫类密封胶。