一種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有散熱降溫功能低溫光伏組件系統(tǒng)，包括光伏組件(1)、集成在光伏組件背面的集熱器(2)，串接光伏組件(1)、集熱器(2)的導(dǎo)熱管(3)，導(dǎo)熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。本發(fā)明能有效降低光伏組件基體中的溫度，減少由于器件溫度過(guò)高造成的功率損失，從而提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。
【專利說(shuō)明】一種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件及其應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏電池【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)太陽(yáng)能電池器件只能有效利用波長(zhǎng)范圍在400nm-900nm的太陽(yáng)光，其余波長(zhǎng)的紫外光和紅外光都不能有效地吸收，都會(huì)直接轉(zhuǎn)化為熱，另外，對(duì)于能量較高的光子，高于量子激發(fā)閾值的能量也不能被有效地吸收發(fā)電，而是以熱的形式散失掉，這些未被吸收的能量部分會(huì)積累在光伏器件內(nèi)部，使器件溫度上升，溫度對(duì)光伏器件的影響非常大，會(huì)快速降低光伏器件的輸出功率。
[0003]常規(guī)光伏組件面板的組成材料從背面到正面依次為:背板、EVA、電池串、EVA、玻璃，將其按順序鋪設(shè)好之后再經(jīng)層壓而成。
[0004]常規(guī)太陽(yáng)能電池組件背面封裝材料用的背板一般都是采用TPT等絕緣不導(dǎo)熱材料，或?qū)嵯禂?shù)非常小，一般不超過(guò)0.3ff/m.K-0.5ff/m.K，組件本身的散熱功能是很差的。
[0005]光伏電池的最佳工作溫度是在25度，溫度每升高I度，組件的最大輸出功率會(huì)降低0.4% -0.5%，在溫度比較高的時(shí)候，比如夏季或溫度較高的南方或赤道地帶，光伏模組的表面溫度會(huì)升高到將近80-100度，光伏器件輸出功率會(huì)大幅降低10% -20%左右。
[0006]所以，有必要為光伏器件散熱，降低其運(yùn)行溫度，減少功率損失?，F(xiàn)有技術(shù)CN101162878A提供了一種吸附制冷的太陽(yáng)能電池片發(fā)電系統(tǒng)，由太陽(yáng)能電池片系統(tǒng)、吸附制冷系統(tǒng)和智能調(diào)制器等構(gòu)成，太陽(yáng)能電池片系統(tǒng)與吸附制冷系統(tǒng)相接并密封為一個(gè)整體，吸附制冷系統(tǒng)又通過(guò)設(shè)置在其內(nèi)的兩平行極板與智能調(diào)制器相接。利用智能調(diào)制器輸出的控制信號(hào)控制吸附制冷系統(tǒng)內(nèi)吸附材料的吸附和解吸，達(dá)到對(duì)太陽(yáng)能電池片工作環(huán)境降溫、定溫的目的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池片發(fā)電功率提高的目的。該發(fā)明需要消耗額外的能量維持系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)，且制冷方案較復(fù)雜，不利于商業(yè)化推廣。
[0007]CN102709375A—種太陽(yáng)能電池板無(wú)源降溫系統(tǒng)，包括地上降溫組件、地下熱交換組件、第二連接管和第三連接管，其中地上降溫組件包括進(jìn)氣管、冷氣管、降溫板、熱氣管、吸熱排氣管和第一連接管，其中降溫板將太陽(yáng)能電池板的背面覆蓋，且降溫板上設(shè)有過(guò)氣內(nèi)孔。利用了地下恒溫層的恒溫特性以及氣體密布隨溫度升高而降低的特性實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板的無(wú)源降溫。該方案技術(shù)方案較復(fù)雜，施工量大，實(shí)施成本較高，不利于商業(yè)推廣應(yīng)用。
[0008]綜上，雖然目前關(guān)于組件降溫的的研究和技術(shù)很多，但仍然需要持續(xù)的改進(jìn)和優(yōu)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明提供了一種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，包括光伏組件(I)、集成在光伏組件背面的集熱器(2)，串接光伏組件(I)、集熱器(2)的導(dǎo)熱管
(3)，導(dǎo)熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
[0010]本發(fā)明通過(guò)導(dǎo)熱管(3)的高效集熱和導(dǎo)熱功能將太陽(yáng)能電池基體內(nèi)過(guò)高的熱量傳導(dǎo)至降溫槽或蓄熱器(4)，使光伏組件基本維持比較低的溫度，減少光伏器件在高溫下的功率損失。
[0011]上述集熱器(2)為鋁、銅或其他金屬材質(zhì)(優(yōu)選地為鋁或銅)的扁帶狀中空導(dǎo)熱管，或具有高導(dǎo)熱系數(shù)的石墨片材等導(dǎo)熱材料，其厚度為5mm-10mm，寬度為20mm-200mm,長(zhǎng)度比光伏組件本身長(zhǎng)度短20mm-100mm，未在上述尺寸范圍均明顯影響導(dǎo)熱和熱利用效率。其內(nèi)部中空，內(nèi)部傳熱介質(zhì)優(yōu)選為水、甲醇、丙酮等中一種以上的低沸點(diǎn)物質(zhì)。
[0012]前述導(dǎo)熱管(3)為招或銅材質(zhì)的圓柱狀的中空導(dǎo)熱管,直徑為10mm-50mm,壁厚為
壁厚低于2mm容易發(fā)生導(dǎo)熱管爆裂,超過(guò)1mm則明顯影響導(dǎo)熱。其內(nèi)部傳熱介質(zhì)優(yōu)選為水、甲醇、丙酮等中一種以上的低沸點(diǎn)物質(zhì)。
[0013]前述集熱器(2)由數(shù)量為1-15根的中空導(dǎo)熱管組成，通過(guò)導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)在光伏組件背面；或者在層壓過(guò)程中與光伏組件層壓為一體。
[0014]前述光伏組件(I) 一端的兩邊預(yù)留有導(dǎo)熱管通孔，導(dǎo)熱管(3)穿過(guò)該通孔將組件及各集熱器串聯(lián)起來(lái)，同時(shí)集熱器(2)與導(dǎo)熱管(3)通過(guò)導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)。采用導(dǎo)熱硅膠連接盡可能地減少因連接導(dǎo)致的導(dǎo)熱系數(shù)降低。
[0015]前述降溫槽或蓄熱器(4)為水箱、熱油或液態(tài)金屬蓄熱罐或者其他能夠有效吸收導(dǎo)熱管中熱量的蓄熱裝置，容積為0.5立方米到5立方米。
[0016]經(jīng)一步的本發(fā)明優(yōu)選方案中光伏組件背面與集熱器之間設(shè)置絕緣導(dǎo)熱材料層，絕緣導(dǎo)熱材料優(yōu)選為導(dǎo)熱硅樹(shù)脂、含碳纖維或石墨性質(zhì)的片材中的一種以上的物質(zhì)，或其他具有導(dǎo)熱絕緣功能的樹(shù)脂或其他高分子類調(diào)配材料或涂料，其導(dǎo)熱系數(shù)l_5W/m*K以上，且越高越好。
[0017]所述絕緣導(dǎo)熱材料通過(guò)層壓、涂覆或者粘結(jié)的方式集成于組件背面，替代背板或連同背板集成于組件背部。
[0018]上述所有使用絕緣導(dǎo)熱材料粘結(jié)的粘結(jié)縫部位通過(guò)密封膠密封，以作到防水、防潮、防滲。
[0019]所述低溫太陽(yáng)能電池組件工作過(guò)程中保持組件負(fù)荷溫度下較低的溫度進(jìn)行，所述水箱、熱油或液態(tài)金屬蓄熱罐在夜間或太陽(yáng)能電池不工作期間自然冷卻。
[0020]上述各部件的材料均為現(xiàn)有材料，可通過(guò)市售獲得，但是屬于其他領(lǐng)域，在光伏領(lǐng)域尚無(wú)普遍應(yīng)用案例。
[0021]本發(fā)明低溫太陽(yáng)能電池組件中“低溫”是指工作溫度能相對(duì)常規(guī)光伏器件工作溫度降低20-50攝氏度。
[0022]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果包括:
[0023]本發(fā)明能有效降低光伏組件基體中的溫度，減少由于器件溫度過(guò)高造成的功率損失，從而提高光伏系統(tǒng)的發(fā)電量。
[0024]本發(fā)明所述具有維持低溫功能的光伏組件，能夠降低光伏器件基本溫度20-50攝氏度，有效減少光伏器件的功率損失，提高器件的發(fā)電量達(dá)5% -10%以上。
[0025]現(xiàn)有技術(shù)如對(duì)比文件I和2組件在降溫上存在業(yè)內(nèi)共同的問(wèn)題；本發(fā)明比對(duì)比文件I和2易于實(shí)施和推廣，降低了實(shí)施難度，同時(shí)效果更好，更穩(wěn)定。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是光伏組件背面集熱器布置圖；
[0027]圖2是光伏組件降溫系統(tǒng)圖
[0028]1-光伏組件；2_集熱器；3_導(dǎo)熱管；4_降溫槽或蓄熱器。

【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0030]實(shí)施例1 一種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件
[0031]如圖1中所示，一種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，包括光伏組件(I)、集成在光伏組件背面的集熱器(2)，串接光伏組件(I)、集熱器(2)和蓄熱的導(dǎo)熱管(3)，導(dǎo)熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
[0032]其中，集熱器選取規(guī)格10mm(寬)*1600mm(長(zhǎng))*5mm(厚)，3根鋁質(zhì)帶狀中空導(dǎo)熱管組成，集熱器直接通過(guò)導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)與組件背面，中空導(dǎo)熱管通過(guò)導(dǎo)熱粘結(jié)膠與光伏組件背面粘結(jié)，要求粘結(jié)緊密，防水防潮防滲。
[0033]如圖2所示，蓄熱器采用水箱蓄熱，預(yù)制水箱尺寸為100mm (長(zhǎng))*600mm (寬)*600mm (高)，安裝在水箱架上，水箱架高于組件項(xiàng)端500mm。水箱靠近上部中間位置留有導(dǎo)熱管通道。
[0034]用直徑30mm、壁厚5mm的導(dǎo)熱管將所有光伏組件串接，導(dǎo)熱管穿過(guò)組件鋁邊框兩端的預(yù)留孔，并將導(dǎo)熱管與集熱器用導(dǎo)熱膠粘結(jié)，同時(shí)用密封硅膠密封所有接縫位置，。
[0035]將導(dǎo)熱管通過(guò)蓄熱器上端的通孔穿入其內(nèi)部，并蓄水至水箱高度的500mm處，同時(shí)加蓋密封。
[0036]實(shí)施例2 —種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件
[0037]—種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，包括光伏組件(I)、集成在光伏組件背面的集熱器(2)，串接光伏組件(I)、集熱器(2)和蓄熱的導(dǎo)熱管(3)，導(dǎo)熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
[0038]其中，集熱器選取規(guī)格200mm(寬)*1600mm(長(zhǎng))*10mm(厚)，12根銅質(zhì)帶狀中空導(dǎo)熱管組成，集熱器直接通過(guò)導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)與組件背面，中空導(dǎo)熱管通過(guò)導(dǎo)熱粘結(jié)膠與光伏組件背面粘結(jié)，要求粘結(jié)緊密，防水防潮防滲。
[0039]如圖2所示，蓄熱器采用水箱蓄熱，預(yù)制水箱尺寸為100mm (長(zhǎng))*600mm (寬)*600mm (高)，安裝在水箱架上，水箱架高于組件項(xiàng)端500mm。水箱靠近上部中間位置留有導(dǎo)熱管通道。
[0040]用直徑20mm、壁厚5mm的導(dǎo)熱管將所有光伏組件串接，導(dǎo)熱管穿過(guò)組件鋁邊框兩端的預(yù)留孔，并將導(dǎo)熱管與集熱器用導(dǎo)熱膠粘結(jié)，同時(shí)用密封硅膠密封所有接縫位置。
[0041]將導(dǎo)熱管通過(guò)蓄熱器上端的通孔穿入其內(nèi)部，并蓄水至水箱高度的500mm處，同時(shí)加蓋密封。
[0042]前述實(shí)施例1和2所述具有維持低溫功能的光伏組件，能夠降低光伏器件基本溫度20-50攝氏度，有效減少光伏器件的功率損失，提高器件的發(fā)電量達(dá)5% -10%以上。
[0043]實(shí)施例3:—種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件
[0044]在實(shí)施例1或的基礎(chǔ)上，在光伏組件的背面涂覆絕緣導(dǎo)熱膠，該導(dǎo)熱膠由樹(shù)脂、溶齊U、金屬粉調(diào)配而成，導(dǎo)熱系數(shù)大于lW/m.K，提高組件的散熱能力，從而降低組件的溫度。
[0045]或者將上述樹(shù)脂、溶劑、金屬粉等調(diào)配成的材料，預(yù)先流延成一定尺寸的薄片狀材料，然后在組件層壓過(guò)程中替代背板或置于背板外側(cè)經(jīng)層壓集成于組件背面。
[0046]也可以先在組件背面涂覆上述絕緣導(dǎo)熱膠，再粘結(jié)導(dǎo)熱的石墨片材，再經(jīng)烘干固化而成。
[0047]之后再采用實(shí)施例一中方案，也可以在背面集成其他偏執(zhí)散熱器件，組成散熱系統(tǒng)并集熱再發(fā)電。當(dāng)然也可以只在背面集成此高導(dǎo)熱材料，而不再集成其他集熱器件，只依靠材料本身的高散熱功能，降低組件溫度。
[0048]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有散熱降溫功能的低溫太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，包括光伏組件(I)、集成在光伏組件背面的集熱器(2)，串接光伏組件(I)、集熱器(2)的導(dǎo)熱管(3)，導(dǎo)熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，集熱器(2)為鋁、銅、石墨片材質(zhì)的扁帶狀中空導(dǎo)熱管，其厚度為寬度為20mm-200mm,長(zhǎng)度比光伏組件本身長(zhǎng)度短 20mm-100mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，導(dǎo)熱管(3)為鋁或銅材質(zhì)的圓柱狀中空導(dǎo)熱管，直徑為10mm-50mm,壁厚為2mm-10mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，所述中空導(dǎo)熱管內(nèi)部中空，內(nèi)部傳熱介質(zhì)為水、甲醇、丙酮中的一種以上的物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，集熱器(2)由數(shù)量為1-15根的中空導(dǎo)熱管組成，通過(guò)導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)在光伏組件背面；或者在層壓過(guò)程中與光伏組件層壓為一體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，所述光伏組件(I)一端的兩邊預(yù)留有導(dǎo)熱管通孔，導(dǎo)熱管(3)穿過(guò)該通孔將組件及各集熱器串聯(lián)起來(lái)，同時(shí)集熱器(2)與導(dǎo)熱管(3)通過(guò)導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，所述降溫槽或蓄熱器(4)為水箱、熱油或液態(tài)金屬蓄熱罐，容積為0.5立方米到5立方米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，所述光伏組件背面與集熱器之間設(shè)置絕緣導(dǎo)熱材料層，絕緣導(dǎo)熱材料導(dǎo)熱系數(shù)為l_5W/m.K以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，所述絕緣導(dǎo)熱材料為導(dǎo)熱硅樹(shù)脂、含碳纖維或石墨性質(zhì)的片材中的一種以上的物質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，所述絕緣導(dǎo)熱材料通過(guò)層壓、涂覆或者粘結(jié)的方式集成于組件背面。
【文檔編號(hào)】H02S40/44GK104410359SQ201410650100
【公開(kāi)日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】萬(wàn)衛(wèi)東, 武宇濤 申請(qǐng)人:萬(wàn)衛(wèi)東, 武宇濤