本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光伏
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種基于太陽(yáng)能加熱的汽車玻璃。
背景技術(shù)：
：玻璃作為車身的結(jié)構(gòu)材料之一，被大量用在前窗，側(cè)窗，后窗和車頂?shù)奶齑?，甚至全車頂。太?yáng)能電池與玻璃結(jié)合，可以利用玻璃本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、表面硬度和抗化學(xué)腐蝕的能力，起到保護(hù)太陽(yáng)能電池免受機(jī)械沖擊和環(huán)境老化的作用。當(dāng)玻璃被用在汽車的前擋和后擋時(shí)，需要配備加熱功能，以實(shí)現(xiàn)玻璃表面的除霜化冰或者高濕度天氣的除霧。目前普遍采用的汽車玻璃加熱方式有電阻絲加熱和鼓風(fēng)機(jī)熱風(fēng)加熱，前者應(yīng)用在汽車的后擋風(fēng)玻璃上，后者通常應(yīng)用在汽車的前擋風(fēng)玻璃上，也有通過導(dǎo)電涂層實(shí)現(xiàn)玻璃的加熱，如US5756192和US2014/0091073A1。在中國(guó)實(shí)用新型CN204020815U中，提出了利用太陽(yáng)能電池除霜的汽車玻璃的結(jié)構(gòu)，當(dāng)太陽(yáng)能電池接受光照時(shí)將產(chǎn)生光生電流和光生電壓，如果此時(shí)將太陽(yáng)能電池的正負(fù)極短接，太陽(yáng)能電池自身將成為負(fù)載，光生電流通過太陽(yáng)能電池的內(nèi)阻產(chǎn)生熱量，實(shí)現(xiàn)玻璃的升溫，從而達(dá)到除霜的效果。采用上述方法來(lái)加熱汽車玻璃，優(yōu)點(diǎn)在于其不需要外部的電源供應(yīng)，完全依靠太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成電能，再由電能轉(zhuǎn)化成為熱能，可以利用太陽(yáng)能電池本身的發(fā)電來(lái)減少電加熱的能耗，起到節(jié)能減排的效果；缺點(diǎn)是其加熱效果完全取決于太陽(yáng)光的強(qiáng)度，光照強(qiáng)度高的時(shí)候，產(chǎn)生的電流大，加熱的效果明顯，光照強(qiáng)度低的時(shí)候，產(chǎn)生的電流小，加熱效果差。然而，需要除霜化冰的天氣通常太陽(yáng)光強(qiáng)度弱，而且玻璃如果被冰雪覆蓋，其表面很難在短時(shí)間內(nèi)接受到光照，所以在此情況下通過太陽(yáng)能電池的電流小，產(chǎn)生的熱量少，因此玻璃的升溫速率低，化冰的速度慢。另外，在夜晚太陽(yáng)能電池?zé)o法接受到太陽(yáng)光時(shí)，若需要對(duì)玻璃化冰則更無(wú)法實(shí)現(xiàn)。所以，有必要設(shè)計(jì)一種基于太陽(yáng)能加熱的汽車玻璃以解決上述技術(shù)問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型的目的是提供一種基于太陽(yáng)能加熱的汽車玻璃，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用太陽(yáng)能電池加熱汽車玻璃時(shí)效率低的問題。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供的基于太陽(yáng)能加熱的汽車玻璃是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種基于太陽(yáng)能加熱的汽車玻璃，包括：上片玻璃；下片玻璃，與所述上片玻璃相對(duì)設(shè)置；太陽(yáng)能電池，設(shè)于所述下片玻璃朝向所述上片玻璃的表面，所述太陽(yáng)能電池通過線路與蓄電池電性連接；充電回路，將所述太陽(yáng)能電池和所述蓄電池串聯(lián)，用于實(shí)現(xiàn)所述太陽(yáng)能電池對(duì)所述蓄電池充電；放電回路，將所述蓄電池和所述太陽(yáng)能電池串聯(lián)，用于實(shí)現(xiàn)所述蓄電池對(duì)所述太陽(yáng)能電池放電，以使所述太陽(yáng)能電池產(chǎn)生熱能。由以上技術(shù)方案可見，通過將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電儲(chǔ)存在蓄電池中，在放電回路中，當(dāng)蓄電池對(duì)太陽(yáng)能電池提供電壓時(shí)，太陽(yáng)能電池體內(nèi)的電流密度隨著電壓升高快速增加，使得太陽(yáng)能電池可實(shí)現(xiàn)快速升溫，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池對(duì)汽車玻璃的迅速加熱，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)中利用太陽(yáng)能電池加熱汽車玻璃時(shí)效率低的問題。優(yōu)選地，所述充電回路還包括光伏控制器，所述光伏控制器位于所述太陽(yáng)能電池和所述蓄電池之間，用以將所述太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電轉(zhuǎn)化成可充入所述蓄電池的電。通過在充電回路中設(shè)置光伏控制器，可將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電通過直流變壓，轉(zhuǎn)化成為可以充入蓄電池的電，從而實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電能進(jìn)行儲(chǔ)存。優(yōu)選地，所述光伏控制器還包括充電控制模塊，用于控制充電的電壓。光伏控制器除了具備直流變壓的功能以外，還需要有蓄電池的充電控制模塊，用于探測(cè)蓄電池的容量和充電放電狀態(tài)，從而控制充電的電壓。優(yōu)選地，所述光伏控制器還包括太陽(yáng)能電池最佳功率點(diǎn)追蹤模塊，所述追蹤模塊用于匹配太陽(yáng)能電池和后端負(fù)載，從而使得太陽(yáng)能電池的輸出功率最大化。優(yōu)選地，所述充電回路還包括一二極管，所述二極管位于所述光伏控制器靠近所述蓄電池一側(cè)的正極路線上。通過設(shè)置二極管使得該回路中只允許電流由單一方向流過，即，充電回路只允許太陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池充電，不允許蓄電池對(duì)太陽(yáng)能電池放電，二極管電壓的選擇根據(jù)蓄電池的電壓決定。優(yōu)選地，所述放電回路還包括加熱控制器，所述加熱控制器位于所述蓄電池和所述太陽(yáng)能電池之間，用以將所述蓄電池產(chǎn)生的電進(jìn)行直流變壓。通過在放電回路中設(shè)置加熱控制器，其可以將蓄電池產(chǎn)生的電通過直流變壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池提供正向偏壓，產(chǎn)生足夠大的正向電流，使得太陽(yáng)能電池可實(shí)現(xiàn)快速升溫，從而實(shí)現(xiàn)汽車玻璃的加熱。優(yōu)選地，還包括一直流電機(jī)，所述直流電機(jī)與所述放電回路電性連接，所述加熱控制器用以采集所述直流電機(jī)工作狀態(tài)的信號(hào)。通過設(shè)置直流電機(jī)，使得加熱控制器可根據(jù)直流電機(jī)工作狀態(tài)的信號(hào)來(lái)判斷是否加熱汽車玻璃，只有直流電機(jī)工作的時(shí)候，玻璃加熱才能啟動(dòng)，以防止蓄電池出現(xiàn)虧電的狀況。優(yōu)選地，所述放電回路還包括一熔斷器，所述熔斷器位于所述加熱控制器靠近所述蓄電池一側(cè)的正極線路上。通過設(shè)置熔斷器，當(dāng)太陽(yáng)能電池發(fā)生內(nèi)部短路，電流瞬間升高，短路區(qū)域溫度會(huì)快速提升，熔斷器在電流過大的時(shí)候斷開，起到保護(hù)太陽(yáng)能電池和電源線路的作用。優(yōu)選地，所述充電回路和所述放電回路之間設(shè)有一模式選擇器，當(dāng)所述模式選擇器與所述充電回路導(dǎo)通時(shí)，則實(shí)現(xiàn)所述太陽(yáng)能電池對(duì)所述蓄電池充電；當(dāng)所述模式選擇器與所述放電回路導(dǎo)通時(shí)，則實(shí)現(xiàn)所述蓄電池對(duì)所述太陽(yáng)能電池放電。通過在兩個(gè)回路之間設(shè)置模式選擇器，可以用來(lái)選擇是否開啟玻璃加熱功能。在大部分時(shí)間，模式選擇器保持在太陽(yáng)能充電模式即充電回路，當(dāng)玻璃需要除霜化冰時(shí)，將模式選擇器切換到加熱模式，即，放電回路，也可以通過模式選擇器將這兩個(gè)回路完全與蓄電池?cái)嚅_。優(yōu)選地，所述太陽(yáng)能電池與所述上片玻璃通過膠膜層進(jìn)行粘接。附圖說明為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的基于太陽(yáng)能加熱的電路圖；圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的汽車后窗投影到平面的示意圖；圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的薄膜太陽(yáng)能電池加熱玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的恒定電流下，平均加熱功率為250W/m2的太陽(yáng)能電池加熱玻璃升溫曲線圖；圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的恒定電流下，平均加熱功率為480W/m2的太陽(yáng)能電池加熱玻璃升溫曲線圖；圖6為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的恒定電壓下，平均加熱功率為300W/m2的太陽(yáng)能電池加熱玻璃升溫曲線圖。具體實(shí)施方式為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的人員更好地理解本實(shí)用新型中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型提供的方案中，通過將太陽(yáng)能電池產(chǎn)生的電儲(chǔ)存在蓄電池中，在放電回路中，當(dāng)蓄電池對(duì)太陽(yáng)能電池提供電壓時(shí)，太陽(yáng)能電池體內(nèi)的電流密度隨著電壓升高快速增加，使得太陽(yáng)能電池可實(shí)現(xiàn)快速升溫，從而實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池對(duì)汽車玻璃的迅速加熱，進(jìn)而解決現(xiàn)有技術(shù)中利用太陽(yáng)能電池加熱汽車玻璃時(shí)效率低的問題。圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的基于太陽(yáng)能加熱的電路圖。該電路圖包括：太陽(yáng)能電池1，其設(shè)置在汽車玻璃上；蓄電池2，與所述太陽(yáng)能電池1電性連接；充電回路，將所述太陽(yáng)能電池1和所述蓄電池2串聯(lián)，用于實(shí)現(xiàn)所述太陽(yáng)能電池1對(duì)所述蓄電池2充電；放電回路，將所述蓄電池2和所述太陽(yáng)能電池1串聯(lián)，用于實(shí)現(xiàn)所述蓄電池2對(duì)所述太陽(yáng)能電池1放電，以使所述太陽(yáng)能電池1產(chǎn)生熱能。上述電路圖的工作原理為：通常，絕大多數(shù)太陽(yáng)能電池采用PN結(jié)構(gòu)或者PIN結(jié)構(gòu)，其具有電流正向?qū)ǚ聪蚪刂沟奶攸c(diǎn)。當(dāng)太陽(yáng)能電池受到較大的正向外部電壓，PN結(jié)或PIN結(jié)將處于正向?qū)ǖ墓ぷ鳡顟B(tài)，在此狀態(tài)下，太陽(yáng)能電池內(nèi)阻隨著電壓升高迅速下降，電流密度隨著電壓升高快速增加，太陽(yáng)能電池可實(shí)現(xiàn)快速的升溫。利用上述原理，可用來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池對(duì)汽車玻璃的迅速加熱，其加熱的升溫速率可以通過施加在太陽(yáng)能電池上的電流或者電壓來(lái)控制，從而使得汽車玻璃的加熱更可靠可控。這里，外部電壓由蓄電池提供，在其他實(shí)施例中，還可以由發(fā)電機(jī)來(lái)提供。所述充電回路還包括光伏控制器3，所述光伏控制器3位于所述太陽(yáng)能電池1和所述蓄電池2之間，用以將所述太陽(yáng)能電池1產(chǎn)生的電轉(zhuǎn)化成可充入所述蓄電池2的電。通過在充電回路中設(shè)置光伏控制器3，可將太陽(yáng)能電池1產(chǎn)生的電通過直流變壓，轉(zhuǎn)化成為可以充入蓄電池2的電，從而實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能電池1產(chǎn)生的電能進(jìn)行儲(chǔ)存。所述光伏控制器3除了具備直流變壓的功能以外，還需要有對(duì)蓄電池2進(jìn)行充電的充電控制模塊，其用于探測(cè)蓄電池2的容量和充電放電狀態(tài)，控制充電的電壓。此外，可選地，所述光伏控制器3還具有太陽(yáng)能電池最佳功率點(diǎn)追蹤模塊，該模塊用于匹配太陽(yáng)能電池和后端負(fù)載，從而使得太陽(yáng)能電池的輸出功率最大化。所述充電回路還包括一二極管4，所述二極管4位于所述光伏控制器3靠近所述蓄電池2的一側(cè)的正極路線上。通過設(shè)置二極管使得該回路中只允許電流由單一方向流過，即，充電回路只允許太陽(yáng)能電池對(duì)蓄電池充電，不允許蓄電池對(duì)太陽(yáng)能電池放電，二極管電壓的選擇根據(jù)蓄電池的電壓決定。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，所述放電回路還包括加熱控制器5，所述加熱控制器5位于所述蓄電池2和所述太陽(yáng)能電池1之間。通過在放電回路中設(shè)置加熱控制器，其可以將蓄電池產(chǎn)生的電通過直流變壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能電池提供正向偏壓，產(chǎn)生足夠大的正向電流，使得太陽(yáng)能電池可實(shí)現(xiàn)快速升溫，從而實(shí)現(xiàn)汽車玻璃的加熱。所述加熱控制器5還需對(duì)汽車玻璃進(jìn)行溫度探測(cè)，如圖1中的標(biāo)號(hào)A所示，即，所述加熱控制器5采集汽車玻璃的溫度信號(hào)，該溫度信號(hào)用來(lái)決定加熱是否終止，當(dāng)玻璃溫度高于預(yù)設(shè)的溫度閾值，如40℃時(shí)，加熱控制器5自動(dòng)切斷放電回路，避免玻璃溫度過高造成安全隱患。為了防止蓄電池2虧電，導(dǎo)致汽車無(wú)法發(fā)動(dòng)，定義太陽(yáng)能電池加熱功能只有在直流電機(jī)6啟動(dòng)的時(shí)候才能工作。所述加熱控制器5可對(duì)直流電機(jī)6的工作狀態(tài)進(jìn)行探測(cè)，如圖1中的標(biāo)號(hào)B所示，當(dāng)汽車點(diǎn)火，直流電機(jī)6工作時(shí)，直流電機(jī)6的啟動(dòng)信號(hào)傳遞給加熱控制器5，太陽(yáng)能電池加熱功能可以啟動(dòng)；當(dāng)汽車熄火，直流電機(jī)6停止時(shí)，直流電機(jī)6關(guān)閉信號(hào)傳遞給加熱控制器5，加熱控制器5自動(dòng)切斷放電回路。進(jìn)一步地，所述放電回路還包括一熔斷器7，所述熔斷器7位于所述加熱控制器5靠近所述蓄電池2一側(cè)的正極路線上。通過設(shè)置熔斷器，當(dāng)太陽(yáng)能電池發(fā)生內(nèi)部短路，電流瞬間升高，短路區(qū)域溫度會(huì)快速提升，熔斷器在電流過大的時(shí)候斷開，起到保護(hù)太陽(yáng)能電池和電源線路的作用。其中，熔斷器的保護(hù)電流根據(jù)加熱功率的大小選擇。所述充電回路和所述放電回路之間設(shè)有一模式選擇器8。通過在兩個(gè)回路之間設(shè)置模式選擇器8，可以用來(lái)選擇是否開啟玻璃加熱功能。在大部分時(shí)間，所述模式選擇器8與所述充電回路導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)所述太陽(yáng)能電池1對(duì)所述蓄電池2充電，即，模式選擇器8保持在太陽(yáng)能充電模式；當(dāng)玻璃需要除霜化冰時(shí)，所述模式選擇器8與所述放電回路導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)所述蓄電池2對(duì)所述太陽(yáng)能電池1放電，即，模式選擇器切換到加熱模式。當(dāng)然，也可以通過模式選擇器將這兩個(gè)回路完全與蓄電池?cái)嚅_。以下結(jié)合具體的應(yīng)用實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更為詳細(xì)的闡述。實(shí)施例：以汽車后窗為例，將基于太陽(yáng)能加熱的汽車玻璃應(yīng)用于汽車后窗上，實(shí)現(xiàn)對(duì)后窗玻璃的加熱。在本實(shí)施例中，太陽(yáng)能電池采用薄膜電池，薄膜太陽(yáng)能電池其導(dǎo)電層均勻分布在汽車玻璃的整個(gè)透光區(qū)域，利用薄膜太陽(yáng)能電池來(lái)進(jìn)行電加熱，可以得到更加均勻升溫的效果。如圖2所示，圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的汽車后窗投影到平面的示意圖。在透光區(qū)域中，上寬W1為988mm，下寬W2為1102mm，高度H1為651mm的梯形區(qū)域內(nèi)布置太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能電池有效面積為0.630平方米。其中，汽車玻璃除霜化冰需要的能量密度為300～1000W/m2，薄膜太陽(yáng)能電池布置于透光區(qū)域中，優(yōu)選的功率密度為300W/m2，對(duì)于60V的加熱電壓，平均電流為3.2A。基于上述的規(guī)格，所述加熱控制器5需要將12V的蓄電池輸出電壓升高到60V，同時(shí)在放電回路上，需考慮安裝10A的熔斷器。為了能夠在正向偏壓60V下實(shí)現(xiàn)3.2A的電流，薄膜太陽(yáng)能電池串并聯(lián)也需要專門的設(shè)計(jì)。其中，開路電壓的大小設(shè)計(jì)在45～50V，薄膜電池的發(fā)電峰值功率為50～60W，短路電流為1.5A，薄膜電池的可見光透光率約為15％。其中，上述薄膜太陽(yáng)能電池加熱玻璃的制作方法如下：S1.汽車玻璃的選擇取后窗玻璃一片，作為上片玻璃，玻璃的厚度為3.0～5.0mm的鋼化玻璃，玻璃采用高透光率的玻璃，可見光區(qū)即在380～780nm的范圍內(nèi)的透光率大于90％，近紅外區(qū)即在780～1100nm的范圍內(nèi)的透光率大于90％。這里，上片玻璃也可以用聚碳酸酯等可見光和紅外透光率在85％以上的塑料材質(zhì)替代。采用塑料材質(zhì)時(shí)，塑料外表面需做好硬化處理，以提高塑料材質(zhì)的抗刮性能，同時(shí)還需做好抗紫外的處理，防止塑料材質(zhì)在長(zhǎng)期紫外輻照下透光度發(fā)生改變。S2.透光太陽(yáng)能組件的設(shè)計(jì)和制作在薄玻璃襯底上沉積薄膜太陽(yáng)能電池，薄玻璃的厚度在0.4～0.7mm，此厚度的薄玻璃具有一定的彎曲能力，通過玻璃的彎曲可以完全貼合到后窗玻璃上。這里，薄玻璃襯底也可以采用可見光和紅外透光率在85％以上的塑料材質(zhì)替代，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate，PET)膜或者乙烯-四氟乙烯薄膜(Ethylene-tetra-fluoro-ethylene，ETFE)，厚度在0.3～2mm。若采用柔性襯底，薄膜電池可以采用卷對(duì)卷的方式制備。薄膜電池可以是非晶硅薄膜電池、微晶硅薄膜電池、非晶硅鍺薄膜電池中的一種或多種；當(dāng)然，薄膜電池也可以是其他有機(jī)或者無(wú)機(jī)半導(dǎo)體。制備薄膜電池的具體步驟如下：a)將薄玻璃襯底11清完后，依次沉積透明導(dǎo)電氧化物下電極12，光電轉(zhuǎn)化層13，透明導(dǎo)電氧化物上電極14。b)根據(jù)后窗玻璃片上透光區(qū)域的尺寸，對(duì)薄玻璃進(jìn)行切割，采用激光切割的方式，激光從玻璃面入射，激光切割的深度控制在薄玻璃襯底以內(nèi)，依靠激光脈沖的瞬間熱量使玻璃自行解離，激光脈沖寬度在納秒或者皮秒，可以有效控制玻璃的邊緣損傷，得到高質(zhì)量的玻璃邊緣，防止合片過程中的破裂。c)在薄膜電池的正負(fù)極上粘接導(dǎo)電膠帶15或者焊接焊帶，焊帶或者導(dǎo)電膠帶15的長(zhǎng)度以排版后伸出后窗玻璃的邊緣為宜。導(dǎo)電膠帶或者焊帶的厚度和寬度根據(jù)實(shí)際電路承載的電流進(jìn)行選擇。其中，透明導(dǎo)電氧化物為摻錫氧化銦、摻鋁氧化鋅、摻硼氧化鋅、摻鎵氧化鋅、摻氟氧化錫等可見光透光率在85％以上并且具有足夠橫向?qū)щ娔芰Φ膶?dǎo)電氧化物薄膜，薄膜的方塊電阻在2～20ohm/sq。光電轉(zhuǎn)化層13包括非晶硅N層，I層和P層。薄膜電池的透光可以通過兩種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)，一種是通過減薄吸收層I層的厚度，從而降低薄膜對(duì)可見光的吸收，提高可見光透光率；另一種是通過激光去除薄膜上的部分區(qū)域內(nèi)的非晶硅N層，I層和P層，從而形成透光的通路，通常激光透光劃刻的線寬在50～100um，透光線和線的間距在0.5～1.0mm。薄膜電池的開路電壓和短路電流，也是通過電池制作工藝中的激光劃線來(lái)定義的。通過P1，P2，P3的激光劃線，可以定義節(jié)寬，并且使節(jié)與節(jié)之間實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接，在本實(shí)施例中，電池的節(jié)寬為11mm，開路電壓的大小在45～50V，薄膜電池的發(fā)電峰值功率在50～60W左右，短路電流為1.5A。S3.太陽(yáng)能組件的鋪設(shè)圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例提供的薄膜太陽(yáng)能電池加熱玻璃的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，薄玻璃襯底11和上片玻璃16相對(duì)設(shè)置，在上片玻璃16的朝向薄玻璃襯底11的一側(cè)鋪設(shè)PVB膠膜17，在PVB膠膜17之上鋪設(shè)薄膜太陽(yáng)能電池，薄膜太陽(yáng)能電池的膜面朝向上片玻璃16靠近薄玻璃襯底11的一側(cè)，這樣太陽(yáng)能薄膜部分設(shè)于上片玻璃16和薄玻璃襯底11之間，保證了更好的耐候性。薄膜太陽(yáng)能電池的鋪設(shè)必須對(duì)準(zhǔn)后窗玻璃的透光區(qū)域，為了防止透光區(qū)域邊緣漏光，通常薄膜電池長(zhǎng)寬尺寸大于透光區(qū)域5mm或者更多。S4.合片將步驟S3中的層疊件放在層壓機(jī)預(yù)壓，預(yù)壓的過程中采用與玻璃曲率形狀一樣的磨具進(jìn)行，預(yù)壓的作用是抽出片層之間的空氣，使得膠膜和各層材料初步粘結(jié)，預(yù)壓需要在30～70Kpa的壓力下，加熱到PVB膠膜的融化溫度130～160℃進(jìn)行；預(yù)壓結(jié)束后再將層疊件放入高壓釜進(jìn)行合片，合片的壓力在5～11個(gè)大氣壓，加熱到PVB膠膜的融化溫度130～160℃進(jìn)行。S5.封邊對(duì)合片后的組件邊緣采用封邊膠18進(jìn)行密封，以防止外部水汽進(jìn)入兩片玻璃之間導(dǎo)致導(dǎo)線或者電池氧化；封邊膠18的材料采用丁基橡膠等透水率低的材料，當(dāng)然，也可以采用有機(jī)硅或者環(huán)氧樹脂材料。陶瓷層19印刷在上片玻璃16靠近薄玻璃襯底11的一側(cè)表面，用以提供上片玻璃26與車身的粘接處，同時(shí)起到遮擋導(dǎo)電膠帶15或焊帶的作用。將采用上述方法步驟制得的薄膜太陽(yáng)能電池加熱玻璃應(yīng)用于汽車天窗，其加熱實(shí)測(cè)效果如圖4～圖6所示，測(cè)試數(shù)據(jù)見表1～表3。(1)圖4和表1分別為在測(cè)試環(huán)境溫度為20℃、恒定電流2.6A、不同電壓的條件下，在薄膜太陽(yáng)能電池加熱玻璃的結(jié)構(gòu)上施加250W/m2的平均加熱功率時(shí)玻璃表面的溫度隨時(shí)間的變化曲線和測(cè)試數(shù)據(jù)。結(jié)合圖4和表1可以看出，加熱5分鐘可以從20℃左右升溫到30℃，20分鐘基本飽和在38℃左右。表1平均加熱功率為250W/m2的太陽(yáng)能電池加熱玻璃升溫情況(2)圖5和表2分別為在測(cè)試環(huán)境溫度為20℃、恒定電流4.5A、不同電壓的條件下，在薄膜太陽(yáng)能電池加熱玻璃的結(jié)構(gòu)上施加480W/m2的平均加熱功率時(shí)玻璃表面的溫度隨時(shí)間的變化曲線和測(cè)試數(shù)據(jù)。結(jié)合圖5和表2可以看出，加熱5分鐘從20℃左右升溫到36℃，20分鐘從20℃左右升高到50℃，仍然未飽和。表2平均加熱功率為480W/m2的太陽(yáng)能電池加熱玻璃升溫情況(3)上述采用的都是恒定電流加熱的方式，然而在實(shí)際使用中，車載的電壓通常是固定的，比如12V，48V，60V等。圖6和表3分別為在測(cè)試環(huán)境溫度為20℃、恒定電壓60V、不同電流的條件下，在薄膜太陽(yáng)能電池加熱玻璃的結(jié)構(gòu)上施加300W/m2的平均加熱功率時(shí)玻璃表面的溫度隨時(shí)間的變化曲線和測(cè)試數(shù)據(jù)。結(jié)合圖6和表3可以看出，加熱5分鐘從20℃升高到32℃左右，20分鐘升高到45℃左右，并且未呈現(xiàn)飽和趨勢(shì)。表3平均加熱功率為300W/m2的太陽(yáng)能電池加熱玻璃升溫情況總結(jié)：若太陽(yáng)能電池內(nèi)部存在局部的漏電通道(通常在太陽(yáng)能電池存在體缺陷或者邊緣絕緣不足時(shí)會(huì)發(fā)生)，相比恒定電流加熱的方式，在恒定電壓加熱的方式下工作，容易產(chǎn)生局部過大的電流，而局部過大的電流會(huì)造成發(fā)熱加劇，從而燒毀太陽(yáng)能電池組件。因此，在電壓恒定的工作模式下，需要設(shè)計(jì)保險(xiǎn)絲熔斷器進(jìn)行過載保護(hù)。恒定電壓加熱的好處在于，在相同平均加熱功率下，前五分鐘的瞬時(shí)加熱功率相對(duì)較低，這樣可以降低快速升溫導(dǎo)致的玻璃破裂的風(fēng)險(xiǎn)。需要注意的是，太陽(yáng)能電池在反復(fù)加熱后的發(fā)電功率衰減也是此應(yīng)用需要考慮的問題。以下對(duì)薄膜太陽(yáng)能加熱玻璃進(jìn)行多次加熱循環(huán)后太陽(yáng)能組件的性能進(jìn)行測(cè)試，其測(cè)試結(jié)果見表4。表4是薄膜太陽(yáng)能加熱玻璃在進(jìn)行5次加熱循環(huán)以后，太陽(yáng)能組件性能的測(cè)試結(jié)果。在表4中，Rs代表串聯(lián)電阻，F(xiàn)F代表填充因子，Isc代表短路電流，Voc代表開路電壓，Imax代表最大電流，Vmax代表最大電壓，Pmax代表最大輸出功率。其中，AM為AirMass的縮寫，是指太陽(yáng)光穿過大氣層的光學(xué)路徑。AM1.5，指天頂角為48度時(shí)的太陽(yáng)光。加熱前和加熱后的測(cè)試都是按照IEC61215標(biāo)準(zhǔn)，即在AM1.5的光照條件下，在環(huán)境溫度為25±1℃下進(jìn)行的。從加熱前的初始狀態(tài)和5次加熱循環(huán)后的測(cè)試數(shù)據(jù)上看，四塊薄膜太陽(yáng)能組件A、B、C、D的功率沒有出現(xiàn)明顯下降，功率變化在+0％～+3％。從薄膜電池特性上看，其具有退火缺陷修復(fù)的特點(diǎn)，在長(zhǎng)時(shí)間的太陽(yáng)光輻照下，薄膜電池的功率特別是FF會(huì)隨著光照時(shí)間而下降，直到穩(wěn)定在一定的功率區(qū)間，此現(xiàn)象被學(xué)術(shù)界稱之為S-W效應(yīng)，與此同時(shí)，S-W效應(yīng)后的非晶硅薄膜電池，再此進(jìn)行加熱處理，能夠修復(fù)光照引起的缺陷，使得電池功率回升。經(jīng)過多次加熱以后，薄膜電池功率回升可能跟上述機(jī)理有關(guān)。表4薄膜太陽(yáng)能加熱玻璃5次加熱循環(huán)后太陽(yáng)能組件的性能測(cè)試序號(hào)狀態(tài)RsFFIscVocImaxVmaxPmax薄膜樣品A初始1111111薄膜樣品B初始1111111薄膜樣品C初始1111111薄膜樣品D初始1111111薄膜樣品A5個(gè)加熱循環(huán)101％99％101％100％100％100％100％薄膜樣品B5個(gè)加熱循環(huán)101％99％101％100％100％100％100％薄膜樣品C5個(gè)加熱循環(huán)98％102％101％100％102％101％103％薄膜樣品D5個(gè)加熱循環(huán)98％101％101％100％102％101％103％總結(jié)：采用薄膜太陽(yáng)能電池或組件對(duì)玻璃進(jìn)行加熱，具有可行性。通過合理的電壓電流設(shè)計(jì)，配合圖1的電路進(jìn)行控制，使得在車載電源或者直流變壓器能夠供給的低電壓下，實(shí)現(xiàn)250～500W/m2的加熱功率，從而達(dá)到快速的升溫效果。應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對(duì)本實(shí)用新型的可行性實(shí)施方式的具體說明，它們并非用以限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡未脫離本實(shí)用新型技藝精神所作的等效實(shí)施方式或變更均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3