專利名稱：調(diào)溫式混合透明光伏管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬太陽能利用領(lǐng)域，尤其是涉及一種調(diào)溫式混合透明光伏管技術(shù)。
技術(shù)背景一般硅太陽電池是在一層材質(zhì)為PVC或TPT或玻璃的底板上，放置一層EVA膠膜，在EVA膠膜表面橫向和縱向排列苦干串聯(lián)或并聯(lián)的硅太陽電池片，在硅太陽電池片的表面再放上一層EVA膠膜，再在EVA膠膜表面壓上一層玻璃面板。然后，通過專用設(shè)備邊加熱、邊抽真空，使EVA膠膜熔化，將硅太陽電池片與底板和面板固定粘接成為一個整體，最后用一圈金屬邊框?qū)⑦@一整體封邊保護起來；除此之外，還有大量小型硅太陽電池組件直接采用底層環(huán)氧膠粘接劑粘接及薄層環(huán)氧樹脂外表層封裝，上述采用EVA膠膜封裝的硅太陽電池存在以下問題(1)、為了避免硅太陽電池表面發(fā)生氧化腐蝕，需要設(shè)置面板、EVA膠膜、金屬邊框等大量輔助材料，還必須經(jīng)過封裝工序，因此輔助材料消耗較大，費工費時，生產(chǎn)效率不高，產(chǎn)品的成本居高不下。(2)、由于封裝過程中，EVA膠膜熔化產(chǎn)生氣泡，必須在加熱過程適時地抽真空，同時加熱溫度也必須掌握適當，然而這需要較豐富的操作經(jīng)驗，一旦操作不當，存在于硅太陽電池與面板之間的氣泡，不但使外觀難看，而且影響電池效率。如果采用自動化程度較高的封裝設(shè)備，雖然能較好地解決氣泡問題，但是，設(shè)備費用昂貴，進而使產(chǎn)品的成本加大。(3)、由于產(chǎn)品被封裝為一個整體，因此一旦產(chǎn)品的某一部分出現(xiàn)問題，整塊硅太陽電池就會全部報廢，而且無法進行更換繼續(xù)使用，從而影響了產(chǎn)品的使用壽命。
為了對此進行改進，已公布的中國專利CN2398729Y“一種硅太陽電池”中，采用了將電池片粘貼固定在一導熱底板上，電池片表面涂一層保護膜，底板安裝在一透明管中，透明管的兩端密封的方法，以取得制作工藝簡單、成本低、生產(chǎn)效率高的效果。由于太陽電池實際應(yīng)用中在陽光照射下表面溫度通常都在攝氏50℃-60℃，晶體硅太陽電池在這樣的高溫中要損失15-20％的發(fā)電輸出；另外，上述采用普通粘接劑進行底層粘接及樹脂外表層涂膜保護的硅太陽電池存在著由于粘接層熱膨脹系數(shù)不匹配及導熱性能不滿足要求產(chǎn)生急劇溫差所致的太陽能硅電池片的碎裂，使用中玻璃管內(nèi)積累產(chǎn)生的高溫發(fā)熱大還會加速表層保護涂膜與元器件的老化，使得使用成本升高、使用壽命下降，因此，需要進行工作溫度的調(diào)控，此外，非晶硅太陽電池在低溫中的發(fā)電輸出損失大為減少，為了提高光伏裝置的工作效率，也需要進行工作溫度的調(diào)控。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有太陽能電池光伏管工作時易發(fā)熱、輸出功率隨溫度變化上升或下降的缺陷，同時，提供一種用超聲波等精細焊接方法連接、由連接傳熱條帶共同組成翅片式管板傳熱芯條、太陽能電池的外層密封采用與透光蓋板經(jīng)壓封密封或在箱體內(nèi)經(jīng)單層密封劑密封、太陽能電池與翅片式管板傳熱芯條間經(jīng)高效傳熱粘接連接、能防止電池硅片因存在急劇溫差或傳熱不良因素而產(chǎn)生碎裂、制作工藝比現(xiàn)有技術(shù)更簡單、傳熱與密封可靠、成本低、生產(chǎn)效率更高的調(diào)溫式太陽能電池混合透明光伏管，并且，能對調(diào)溫式光伏裝置的工作溫度進行正確調(diào)控、使得太陽能電池的制作成本大幅度下降而輸出性能不降、光伏電池使用壽命長可靠性高、適用多種太陽能電池，太陽能綜合利用效率高。
本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型采用一種調(diào)溫式混合透明光伏管，包括透明玻璃管與設(shè)置在管中的太陽能電池與導線，其特征在于透明玻璃管內(nèi)還包括由金屬導熱管與金屬吸熱翅片或可替代金屬吸熱翅片的電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條，太陽能電池片連接在翅片式管板傳熱芯條的受光面上，經(jīng)密封與相互電連接后其導線在透明玻璃管的密封端口處引出，金屬導熱管的端口在透明玻璃管的密封端口處引出。所述的由金屬導熱管與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條是指金屬導熱管與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板的連接平面之間的傳熱主要是通過金屬吸熱翅片或電池基體金屬板與連接傳熱條帶之間的精細焊接連接及金屬導熱管與連接傳熱條帶之間的精細焊接連接傳遞的，金屬吸熱翅片或電池基體金屬板的連接平面與連接傳熱條帶的外翻連接撐邊相互焊接連接，金屬導熱管介于金屬吸熱翅片或電池基體金屬板和連接傳熱條帶之間，經(jīng)連接傳熱條帶的拉夾與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板相連。所述的太陽能電池的密封是指其在管內(nèi)與透明玻璃經(jīng)密封材料的熱壓封密封或是經(jīng)單層密封劑的密封。所述的單層密封劑密封是指在太陽能電池側(cè)面或側(cè)面及正表面采用單層液化密封劑如樹脂膠包括PU液化型的密封劑、或單層熱熔性密封劑如復合EVA熱壓合膜、或其它單層熱固性密封劑如環(huán)氧樹脂類進行的密封。所述的太陽能電池在翅片式管板傳熱芯條受光面上的連接包括經(jīng)電絕緣的導熱膠與金屬吸熱翅片的固接，所述的電絕緣的導熱膠是指以氮化鋁為填充劑的環(huán)氧樹脂膠粘接劑。所述的透明玻璃管內(nèi)可置有溫控傳感器。所述的翅片式傳熱芯條的翅片可是包括平面或曲面在內(nèi)的二維吸熱翅片板、或是三維吸熱翅片體。所述的透明玻璃管包括單玻管或夾層內(nèi)抽成真空的雙玻管，太陽能電池設(shè)置的玻璃管腔內(nèi)可制成中空，內(nèi)充干燥空氣或隋性氣體，腔內(nèi)可置有吸濕劑或吸氧劑。所述的金屬導熱管的端口在透明玻璃管的密封端口處引出是指采用金屬流道管如U形管式或熱管式的連接引出、或是從玻璃管兩端的引出如采用直通管式連接引出，透明玻璃管內(nèi)可帶有固持翅片式傳熱芯條的固持架。所述的太陽能電池片的相互電連接可以是相互串接、或并接、或串并聯(lián)混接。
本實用新型的優(yōu)點是由于采用超聲波等精細焊接方法連接組成翅片式管板傳熱芯條；且混合透明光伏管中太陽能電池的密封采用與透光玻璃EVA壓封密封或經(jīng)單層密封劑密封；太陽能電池與翅片式管板傳熱芯條間在保持電絕緣下采用氮化鋁為填充劑的環(huán)氧膠粘接劑、傳熱與密封可靠、成本低、生產(chǎn)效率更高，能適用多種太陽能電池；并且，金屬吸熱翅片或電池基體金屬板上連有金屬導熱管構(gòu)成的翅片式管板傳熱芯條并可置有溫控傳感器，構(gòu)成了太陽能電池的正確調(diào)溫功能，使得混合透明光伏管在高低溫變化下的發(fā)電輸出損失大大減少，并可預防電池硅片因急劇溫差或傳熱不良產(chǎn)生的碎裂和老化，使裝置使用壽命與可靠性得到提高。
氮化鋁在陶瓷中具有優(yōu)異的導熱性，比金屬氧化物如氧化鋁高3-5倍，采用的氮化鋁為填充劑的環(huán)氧膠粘接劑的導熱性比普通環(huán)氧膠粘接劑更是高達10-50倍，且氮化鋁的熱膨脹系數(shù)與太陽能電池材料硅相近，遠比氧化鋁低，用本實用新型的太陽能電池與翅片式管板傳熱芯條之間在保持電絕緣下采用的氮化鋁為填充劑的環(huán)氧膠粘接劑與現(xiàn)有技術(shù)采用的金屬氧化物如氧化鋁或金屬顆粒為填充劑的環(huán)氧膠粘接劑相比，在消除由于熱膨脹系數(shù)不匹配及導熱性能不滿足要求產(chǎn)生急劇溫差所致的太陽能硅電池片碎裂方面根據(jù)實驗統(tǒng)計得到的提高達80％以上。


圖1是本實用新型調(diào)溫式混合透明光伏管實施例采用透明玻璃與熱壓封密封劑的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的剖視圖；圖3是本實用新型調(diào)溫式混合透明光伏管實施例采用太陽能電池片在透明玻璃管內(nèi)經(jīng)單層密封劑密封的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2、圖3、圖4、圖5給出了本實用新型調(diào)溫式混合透明光伏管實施例中金屬導熱管與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6、圖8分別給出了本實用新型調(diào)溫式混合透明光伏管實施例中翅片體式管板傳熱芯條的翅片采用二維翅片板或三維翅片體時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6的側(cè)視圖；圖9是圖8的側(cè)視圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例對本實用新型作進一步的詳述按圖1、圖2所示，本實用新型調(diào)溫式混合透明光伏管實施例包括透明玻璃管1、太陽能電池2、透明玻璃3、密封劑4、翅片式管板傳熱芯條5、導熱膠6、端蓋7、水汽密封膠8、導線9、固持架10、溫控傳感器11、加熱器件12、保護氣體13，透明玻璃管1內(nèi)除了太陽能電池2與導線9還包括由金屬導熱管501與金屬吸熱翅片503或可替代金屬吸熱翅片的電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶502用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條5。
透明玻璃管包括單玻管或夾層內(nèi)抽成真空的雙玻管，太陽能電池設(shè)置的管腔內(nèi)在管口端蓋7封閉處可經(jīng)水汽密封膠8如丁基膠密封后內(nèi)充保護氣體13制成中空如內(nèi)充干燥空氣和設(shè)置吸濕劑，或可內(nèi)充隋性氣體和置有吸氧劑，用以獲得較好的抗氧化與保溫特性。
透明玻璃管內(nèi)還包括由金屬導熱管經(jīng)連接傳熱條帶金屬吸熱翅片共同組成的翅片式管板傳熱芯條，翅片式管板傳熱芯條在透明玻璃管內(nèi)經(jīng)固持架10固持，金屬導熱管經(jīng)焊接或丁基膠密封后其連接管口從管口端蓋上引出；太陽能電池連接在翅片式管板傳熱芯條的受光面上，太陽能電池片經(jīng)相互電連接后其導線在管口端蓋上引出。
所述的太陽能電池是硅電池或是各種不同類型的非硅電池。硅太陽能電池是單晶、或是多晶、或是非晶硅電池，其形式可是晶片或是帶底襯的薄膜電池；各種不同類型的非硅太陽能電池可是鍺、砷化鎵電池等，太陽能電池片的相互連接可以是相互串接、或并接、或串并聯(lián)混接，太陽能電池片經(jīng)密封與相互電連接后其導線在透明玻璃管密封端口的端蓋處引出。
翅片式傳熱芯條可是由金屬導熱管501經(jīng)連接傳熱條帶502與吸熱翅片503的相連接、或是由金屬導熱管經(jīng)連接傳熱條帶與可替代金屬吸熱翅片的薄膜電池基體金屬板如非晶硅電池的不銹鋼基板相連接。太陽能電池在翅片式管板傳熱芯條受光面上的連接包括經(jīng)電絕緣的導熱膠6與金屬吸熱翅片的固接，電絕緣的導熱膠是指以氮化鋁為填充劑的環(huán)氧樹脂膠粘接劑。金屬吸熱翅片與金屬導熱管的連接包括通過在背面設(shè)置一個金屬襯片或連接傳熱條帶后進行的金屬精密焊接連接。金屬導熱管與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條是指金屬導熱管與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板的連接平面之間的傳熱主要是通過金屬吸熱翅片或電池基體金屬板與連接傳熱條帶之間的焊接連接及金屬導熱管與連接傳熱條帶之間的焊接連接傳遞的，金屬吸熱翅片或電池基體金屬板的連接平面與連接傳熱條帶的外翻連接撐邊相互焊接連接，除此之外也可采用滾壓等方式進行一體化融合連接，金屬導熱管介于金屬吸熱翅片或電池基體金屬板和連接傳熱條帶之間，經(jīng)連接傳熱條帶的拉夾與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板相連(參見圖2、圖3、圖4、圖5所示)。
金屬導熱管與翅片的連接平面之間的傳熱主要是通過翅片與連接傳熱條帶之間的焊接連接及金屬導熱管與連接傳熱條帶之間的焊接連接或粘接連接傳遞的，連接傳熱條帶帶有兩條外翻的連接撐邊，撐邊的中部夾有金屬導熱管，翅片的連接平面與連接傳熱條帶的外翻連接撐邊相互焊接連接，通過精細焊方法的連接可采用包括超聲焊、熱壓焊(包括熱壓釬焊，焊料還包括熱熔性的高分子導熱材料)、激光焊、電阻焊、高頻焊、等離子焊、X射線焊等方法的連接。
所述的金屬導熱管除了采用如圖1所示的直通管還可以采用其他金屬液體流道管如U型管或熱管。金屬導熱管的端口在透明玻璃管的密封端口處引出，其引出是指從透明玻璃管一端引出如采用采用金屬流道管如U形管式或熱管式連接引出，此時透明玻璃管只有一個密封端口，或是從玻璃管兩端的引出如采用直通管式連接引出，此時透明玻璃管帶有兩個密封端口。
太陽能電池片可在管內(nèi)與透明玻璃3經(jīng)密封材料4熱壓封密封，此時可采用熱熔性密封劑如EVA膠膜經(jīng)熱壓密封如圖1、圖2所示、或是如圖3所示，經(jīng)單層密封劑4的密封即在太陽能電池側(cè)面或側(cè)面及正表面采用單層液化密封劑如樹脂膠(包括PU液化型的密封劑)或單層熱固性密封劑如復合型的EVA熱壓合膜或其它單層熱固性密封劑如環(huán)氧樹脂類進行的密封。
翅片式傳熱芯條的翅片是包括平面或曲面在內(nèi)的二維翅片板(圖6、圖7)、或是三維翅片體(圖8、圖9)，如類似于中國專利ZL02264999.9中公開的三維翅片結(jié)構(gòu)，其翅片面上除了安裝有太陽能電池如包括硅晶太陽能電池、非晶太陽能電池等各種不同類型的太陽能電池外，其非安裝太陽能電池的翅片面上如A與B面上可帶有太陽選擇性吸收涂層以便更好地吸收反射輻射。
調(diào)溫式混合透明光伏管的光電部分由太陽能電池5、電池導線9等組成，翅片式管板傳熱芯條上太陽能電池片之間的相互電連接可以是相互串接、或并接、或串并聯(lián)混接，電流由太陽電池經(jīng)電池導線從端蓋上導出后輸出。
調(diào)溫式混合透明光伏管的光熱調(diào)溫部分由調(diào)溫介質(zhì)、設(shè)置在玻璃管內(nèi)的金屬翅片式管板傳熱芯條及溫控傳感器11、設(shè)置在玻璃管外的加熱器件12等組成，調(diào)溫介質(zhì)液流經(jīng)由直通管金屬翅片式管板傳熱芯條的金屬導熱管后從透明玻璃管端蓋處輸出，經(jīng)溫控傳感器控制調(diào)溫介質(zhì)輸送泵、加熱器件，由調(diào)溫介質(zhì)輸送泵驅(qū)動與其相連接的循環(huán)管路和調(diào)溫介質(zhì)儲存箱中的工作介質(zhì)進行調(diào)溫循環(huán)。
調(diào)溫介質(zhì)可以是水或是抗凍液或是相變傳熱介質(zhì)等工作介質(zhì)。金屬液流管翅片式管板傳熱芯條除了采用如圖1所示的直通管、還可以采用U型管式金屬液體流道管或熱管式等的翅片式管板傳熱芯條。
工作原理設(shè)置在調(diào)溫式混合透明光伏管內(nèi)翅片向陽面上的太陽能硅晶等電池經(jīng)日光照射后其光伏電流經(jīng)玻璃管端蓋上的導線處輸出，同時經(jīng)日光照射后調(diào)溫式混合透明光伏管內(nèi)的太陽能電池也逐漸產(chǎn)生溫升，從而導致輸出特性的下降，經(jīng)溫控傳感器與調(diào)溫介質(zhì)輸送泵在設(shè)定的控制溫度下對金屬導熱管的端口進行調(diào)溫介質(zhì)輸液循環(huán)冷卻，則可控制玻璃管內(nèi)與金屬導熱管相連的吸熱翅片及太陽能電池溫度的上升，保持電池的輸出特性，反之，若采用太陽能非晶電池等受環(huán)境降溫后產(chǎn)生光伏輸出性能下降的太陽能電池，在溫度低于某一定值時會導致輸出特性的下降，此時啟動循環(huán)管路的加熱器件進行循環(huán)加溫，輸入溫度高于太陽能電池及吸熱翅片的調(diào)溫介質(zhì)對太陽能電池進行加熱，就能控制其溫度下降，保持電池的輸出特性，并且，在上述兩種情況下，只要調(diào)溫式混合透明光伏管內(nèi)太陽能電池工作溫度調(diào)節(jié)保持或經(jīng)日照后回升至正常范圍內(nèi)時，調(diào)溫式混合透明光伏管都能輸出調(diào)溫介質(zhì)液熱，經(jīng)換熱或直接提供所需要的熱水等。
以上對本實用新型的最佳應(yīng)用實施例進行了說明，值得注意的是，本實用新型的應(yīng)用決不限制于此，在本實用新型的范圍內(nèi)和不脫離本實用新型的精神下，實用新型人仍可對本實用新型作出多種修改、附加或替換。
權(quán)利要求1.調(diào)溫式混合透明光伏管，包括透明玻璃管與設(shè)置在管中的太陽能電池與導線，其特征在于透明玻璃管內(nèi)還包括由金屬導熱管與金屬吸熱翅片或可替代金屬吸熱翅片的電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條，太陽能電池片連接在翅片式管板傳熱芯條的受光面上，經(jīng)密封與相互電連接后其導線在透明玻璃管的密封端口處引出，金屬導熱管的端口在透明玻璃管的密封端口處引出。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的由金屬導熱管與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條是指金屬導熱管與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板的連接平面之間的傳熱主要是通過金屬吸熱翅片或電池基體金屬板與連接傳熱條帶之間的精細焊接連接及金屬導熱管與連接傳熱條帶之間的精細焊接連接傳遞的，金屬吸熱翅片或電池基體金屬板的連接平面與連接傳熱條帶的外翻連接撐邊相互焊接連接，金屬導熱管介于金屬吸熱翅片或電池基體金屬板和連接傳熱條帶之間，經(jīng)連接傳熱條帶的拉夾與金屬吸熱翅片或電池基體金屬板相連。
3根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的太陽能電池的密封是指其在管內(nèi)與透明玻璃經(jīng)密封材料的熱壓封密封或是經(jīng)單層密封劑的密封。
4根據(jù)權(quán)利要求3所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的單層密封劑密封是指在太陽能電池側(cè)面或側(cè)面及正表面采用單層液化密封劑如樹脂膠包括PU液化型的密封劑、或單層熱熔性密封劑如復合EVA熱壓合膜、或其它單層熱固性密封劑如環(huán)氧樹脂類進行的密封。
5根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的太陽能電池在翅片式管板傳熱芯條受光面上的連接包括經(jīng)電絕緣的導熱膠與金屬吸熱翅片的固接，所述的電絕緣的導熱膠是指以氮化鋁為填充劑的環(huán)氧樹脂膠粘接劑。
6根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的透明玻璃管內(nèi)可置有溫控傳感器。
7根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的翅片式傳熱芯條的翅片可是包括平面或曲面在內(nèi)的二維吸熱翅片板、或是三維吸熱翅片體。
8根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的透明玻璃管包括單玻管或夾層內(nèi)抽成真空的雙玻管，太陽能電池設(shè)置的玻璃管腔內(nèi)可制成中空，內(nèi)充干燥空氣或隋性氣體，腔內(nèi)可置有吸濕劑或吸氧劑。
9根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的金屬導熱管的端口在透明玻璃管的密封端口處引出是指采用金屬流道管如U形管式或熱管式的連接引出、或是從玻璃管兩端的引出如采用直通管式連接引出，透明玻璃管內(nèi)可帶有固持翅片式傳熱芯條的固持架。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)溫式混合透明光伏管，其特征在于所述的太陽能電池片的相互電連接可以是相互串接、或并接、或串并聯(lián)混接。
專利摘要本實用新型涉及一種調(diào)溫式混合透明光伏管，包括透明玻璃管與設(shè)置在管中的太陽能電池與導線，其特征在于透明玻璃管內(nèi)還包括由金屬導熱管與金屬吸熱翅片或可替代金屬吸熱翅片的電池基體金屬板經(jīng)連接傳熱條帶用超聲波等精細焊接相連接而組成的翅片式管板傳熱芯條，太陽能電池片連接在翅片式管板傳熱芯條的受光面上，經(jīng)密封與相互電連接后其導線在透明玻璃管的密封端口處引出，金屬導熱管的端口在透明玻璃管的密封端口處引出。由于采用超聲波等精細焊接方法連接組成翅片式管板傳熱芯條；且透明混合光伏管中太陽能電池的密封采用與透光玻璃壓封密封或經(jīng)單層密封劑密封；太陽能電池與翅片式管板傳熱芯條間在保持電絕緣下采用氮化鋁為填充劑的環(huán)氧膠粘接劑、傳熱與密封可靠、成本低、生產(chǎn)效率更高，能適用多種太陽能電池。
文檔編號H01L31/0203GK2743981SQ20042002365
公開日2005年11月30日 申請日期2004年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月11日
發(fā)明者潘戈 申請人:潘戈