專利名稱：一種蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種太陽(yáng)能光伏發(fā)電設(shè)備，更具體地說(shuō)，本實(shí)用新型提 供一種利用自然溫差能源來(lái)降低太陽(yáng)電池工作溫度，實(shí)際工作時(shí)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效 率高于常規(guī)太陽(yáng)電池組件的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能的效率與其工作溫度有關(guān)。占光伏市場(chǎng)份額
90 %以上的晶硅太陽(yáng)電池效率隨工作溫度上升而下降，速率在-O. 4 ~ -0. 6 % / 。C之間，故太陽(yáng)電池工作溫度越高效率越低。目前太陽(yáng)電池僅能將20%以下的 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，其余8 0 %以上太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能使電池溫度升高后散入環(huán) 境，隨著溫度升高，散熱加大同時(shí)轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步下降，直至電池溫度穩(wěn)定。 常規(guī)太陽(yáng)電池以自然對(duì)流方式散熱，冷卻介質(zhì)為大氣，其工作溫度與太陽(yáng)輻射 強(qiáng)度、電池組件結(jié)構(gòu)、大氣溫度與風(fēng)速有關(guān)， 一般在50。C左右，散熱不良時(shí)可 達(dá)80。C。強(qiáng)化自然對(duì)流散熱可降低電池溫度，例如中國(guó)公開專利CN101145743,
公開日2008.03.19，發(fā)明名稱太陽(yáng)電池高效發(fā)電散熱系統(tǒng)，以導(dǎo)熱片和散熱 構(gòu)件自然對(duì)流方式為聚光式太陽(yáng)電池組件向大氣散熱。但自然對(duì)流散熱溫度下
限為當(dāng)時(shí)環(huán)境氣溫，因?yàn)樯釡夭畹男枰?一般仍高于環(huán)境氣溫10 3(TC。為 此出現(xiàn)了以水為冷卻介質(zhì)的冷卻方式。例如中國(guó)公開專利CN201000896,公開 日2008.01.02,發(fā)明名稱水冷式光伏發(fā)電系統(tǒng)，以導(dǎo)熱硅膠粘接導(dǎo)熱水管于 太陽(yáng)電池下方，管內(nèi)有水循環(huán)流動(dòng)對(duì)聚光式太陽(yáng)電池進(jìn)行冷卻。該冷卻方式對(duì) 降低太陽(yáng)電池工作溫度有積極效果，但若設(shè)置水泵促使水作機(jī)械循環(huán)式流動(dòng)， 水泵消耗電能可能抵消太陽(yáng)電池效率提高的成果，若不設(shè)水泵依靠自然循環(huán)，則循環(huán)流量決定于流動(dòng)阻力，流道越狹小阻力越大，流量越小，導(dǎo)致溫差較大，
即太陽(yáng)電池工作溫度仍然較高。此外三個(gè)相關(guān)專利中國(guó)公開專利CN1716642，
公開日2006. 01. 04,發(fā)明名稱混合式光電光熱收集器，中國(guó)公開專利CN1563844，
公開日2005. 01. 12，發(fā)明名稱太陽(yáng)電熱聯(lián)產(chǎn)裝置，中國(guó)公開專利CN1988183,
公開日2007.06.27，發(fā)明名稱太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置，這些專利提出的裝置 在冷卻太陽(yáng)電池同時(shí)也利用冷卻水的熱量，從專利目的到所采用的技術(shù)方案， 都未使太陽(yáng)電池工作溫度有較大降低。從提高太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率方面來(lái)看，目 前已有的冷卻技術(shù)受到一定限制。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型從太陽(yáng)電池組件結(jié)構(gòu)熱設(shè)計(jì)入手，提供一種蓄冷降溫式太陽(yáng)電 池組件，來(lái)解決降低太陽(yáng)電池散熱熱阻，增大冷卻通道以降低流道阻力，以及 用自然冷卻方式使冷卻介質(zhì)工作溫度降到較低溫度的技術(shù)問(wèn)題。
本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案
蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件包括太陽(yáng)電池封裝組件，冷卻介質(zhì)容器，冷卻介 質(zhì)，可自動(dòng)開閉的保溫裝置四大部分。電池封裝組件背板使用金屬材料。太陽(yáng) 電池封裝組件傾斜安裝在冷卻介質(zhì)容器的上方，其背板全部直接沉浸在冷卻介 質(zhì)中以加強(qiáng)散熱。
冷卻介質(zhì)容器部分，容器用金屬板制造，底部水平，上部?jī)A斜，側(cè)壁最小 高度為100 - 500隨，內(nèi)部布有垂直于卻介質(zhì)容器底部布置的數(shù)塊金屬導(dǎo)熱板， 各板之間相互平行，該金屬板上部厚度2 ~ 10mm,下部厚度2mm。容器外部除上 部與底部外，其他四面有高度為10~ 100mm肋狀突起，以便加強(qiáng)內(nèi)部傳熱和外 部散熱。容器最低點(diǎn)布有帶關(guān)閉閥門的管嘴，最高點(diǎn)布有不帶關(guān)閉閥門的管嘴， 以便蓄冷介質(zhì)的導(dǎo)入導(dǎo)出?？砷_閉的保溫裝置部分由四扇保溫門構(gòu)成，保溫門 采用鋁箔復(fù)合輕板制作，其保溫材料為聚氨酯硬泡或XPS聚苯板。由溫差傳感器或光感傳感器控制開閉。當(dāng)水溫高于氣溫一定數(shù)值時(shí)，保溫門敞開，當(dāng)水溫 低于氣溫時(shí)，保溫門閉合，或夜間敞開，白晝關(guān)閉，以便控制蓄冷介質(zhì)溫度， 有效使用所蓄自然溫差冷量。
通過(guò)以上技術(shù)方案，使本實(shí)用新型的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件的導(dǎo)熱熱阻減
少，太陽(yáng)電池與冷卻介質(zhì)之間溫差下降；夜間可將熱量散入大氣降低蓄冷介質(zhì) 溫度，白天有效利用夜間儲(chǔ)存的大氣冷量用于降低太陽(yáng)電池溫度，使得白天太 陽(yáng)電池的降溫不受當(dāng)時(shí)大氣溫度的限制，根據(jù)設(shè)計(jì)方案可以高于當(dāng)時(shí)大氣溫度 或低于當(dāng)時(shí)大氣溫度的兩種方式工作，從而顯著提高太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率，根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果實(shí)際太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率最高提升10 %以上。


圖1為本實(shí)用新型的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件總體示意圖。 圖2為本實(shí)用新型的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做詳細(xì)描述。
參見圖1,蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件由太陽(yáng)電池封裝組件1，冷卻介質(zhì)容器 2，該冷卻介質(zhì)容器內(nèi)盛裝的冷卻介質(zhì)3,包圍所述冷卻介質(zhì)容器的可自動(dòng)開閉 的保溫裝置4組成。
太陽(yáng)電池封裝組件1以常規(guī)工藝封裝，即以太陽(yáng)能玻璃、EVA、太陽(yáng)電池、 EVA、背板的"三明治"方式在層壓機(jī)上真空加熱層壓而成，背板為經(jīng)陽(yáng)極氧化 絕緣處理的金屬材料，優(yōu)選地可以用鋁合金板或者銅板。太陽(yáng)電池封裝組件傾 斜安裝在冷卻介質(zhì)容器的上方，傾斜角度在20。
~50。，優(yōu)選地可取用使用地 點(diǎn)的地理綷度。
冷卻介質(zhì)容器2用金屬板制造，優(yōu)選地可用不銹鋼或鋁合金制作。容器底部水平，上部?jī)A斜，傾斜角度與太陽(yáng)電池封裝組件傾斜角度一致。容器側(cè)壁最
小高度為100 - 500 mm,優(yōu)選地根據(jù)使用地點(diǎn)的氣溫日較差和太陽(yáng)電池工作溫 度的期望值確定，當(dāng)氣溫日較差較大，電池工作溫度較高，最小高度可取較小 值，反之取較大值。容器內(nèi)部垂直布置數(shù)塊金屬導(dǎo)熱板7，優(yōu)選地可以用鋁合 金板或者銅板。該板之間相互平行，板厚上部為2 10隱，下部為2mm,并且下
部局部開口以便板間冷卻介質(zhì)對(duì)流。容器外部除上部與底部外，其他四面有高 度為10~ 100mm肋狀突起8,優(yōu)選地可取50mm。肋狀突起可以是板肋，可以是 無(wú)底邊的矩形，可以是無(wú)底邊的三角形，優(yōu)選地取無(wú)底邊的三角形，以便加強(qiáng) 內(nèi)部傳熱和外部散熱。容器最高點(diǎn)布有不帶關(guān)閉閥門的管嘴6,最低點(diǎn)布有帶 關(guān)閉閥門的管嘴5,以便冷卻介質(zhì)的導(dǎo)入導(dǎo)出。
冷卻介質(zhì)3承擔(dān)冷卻太陽(yáng)電池，蓄存夜間換熱得到的自然溫差冷量的任務(wù)。 冷卻介質(zhì)可以是水，也可以是熔點(diǎn)溫度在4(TC左右的石蠟、結(jié)晶水合鹽或脂酸 類相變蓄冷材料，優(yōu)選地取用價(jià)格低廉，熱力性能良好的水做冷卻介質(zhì)。
可自動(dòng)開閉的保溫裝置4由四扇可轉(zhuǎn)動(dòng)的保溫門4-1、 4-2、 4-3、 4-4組成， 其轉(zhuǎn)動(dòng)軸9設(shè)在保溫門的一側(cè)，可水平或垂直轉(zhuǎn)動(dòng)，優(yōu)選地采用垂直方向轉(zhuǎn)動(dòng)。 保溫門采用聚氨酯硬泡板材或XPS聚苯板材制作，表面以粘貼方法復(fù)以鋁箔以 反射太陽(yáng)輻射。當(dāng)蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件為單個(gè)使用時(shí)，使用四扇轉(zhuǎn)動(dòng)保溫 門，當(dāng)多個(gè)蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件并排安裝時(shí)，使用二扇轉(zhuǎn)動(dòng)保溫門，另兩 個(gè)方向采用固定保溫方式。當(dāng)門扇尺寸過(guò)大時(shí)，也可分拆為幾扇單獨(dú)動(dòng)作的保 溫門。保溫門的轉(zhuǎn)動(dòng)由微型電機(jī)帶動(dòng)。該電機(jī)的動(dòng)作由光感傳感器控制，夜間 敞開，白晝關(guān)閉，或優(yōu)選地由溫差傳感器控制，隨著一天中大氣溫度的變化， 當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度高于氣溫時(shí)，保溫門敞開向外界散熱，當(dāng)冷卻介質(zhì)溫度低于氣 溫時(shí)，保溫門閉合，以便控制蓄冷介質(zhì)溫度，有效使用所蓄自然溫差冷量。
權(quán)利要求1. 一種蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于包括太陽(yáng)電池封裝組件，冷卻介質(zhì)容器，冷卻介質(zhì)容器內(nèi)盛裝的冷卻介質(zhì)，包圍所述冷卻介質(zhì)容器的可自動(dòng)開閉的保溫裝置；上述太陽(yáng)電池封裝組件傾斜安裝在冷卻介質(zhì)容器的上方形成該冷卻介質(zhì)容器的上部密閉面或上部密閉面的一部分，所述冷卻介質(zhì)容器除上部與底部外，其他四面外部均勻分布有肋狀突起，所述冷卻介質(zhì)容器內(nèi)部有均勻分布的金屬導(dǎo)熱板，板間冷卻介質(zhì)可以對(duì)流。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述太 陽(yáng)電池封裝組件是按太陽(yáng)能玻璃、EVA、太陽(yáng)電池、聚酯薄膜、EVA、背板順序 以"三明治"方式疊合真空加熱層壓而成，背板使用經(jīng)陽(yáng)極氧化處理的金屬板， 該背板直接沉浸在冷卻介質(zhì)容器內(nèi)的冷卻介質(zhì)里。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上 述冷卻介質(zhì)容器底部水平，上部?jī)A斜，傾斜角度是20° ~50° ，側(cè)壁高度為 100~ 500 mm，用金屬板材制造。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述冷卻 介質(zhì)容器外部肋狀突起高度為10~100mm,用金屬板材制造；肋狀突起形狀是 板肋或無(wú)底邊的矩形或無(wú)底邊的三角形。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述冷 卻介質(zhì)容器內(nèi)部有垂直于卻介質(zhì)容器底部布置的數(shù)塊金屬導(dǎo)熱板，各板之間相 互平行，該金屬板上部厚度2 ~ IO腿，下部厚度2mm，下部局部開口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述冷 卻介質(zhì)容器內(nèi)最低點(diǎn)布有帶關(guān)閉閥門的管嘴，最高點(diǎn)布有不帶關(guān)閉閥門的管嘴。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述冷卻介質(zhì)是水或相變蓄熱材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述相 變蓄熱材料是熔點(diǎn)溫度在4(TC左右的石蠟、結(jié)晶水合鹽或脂酸類材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述可 自動(dòng)開閉的保溫裝置由可轉(zhuǎn)動(dòng)的若干扇保溫門組成，其轉(zhuǎn)動(dòng)軸設(shè)在保溫門的一 側(cè)，保溫門的開閉由微型電機(jī)帶動(dòng)，保溫門可水平或垂直開閉；保溫門采用聚 氨酯硬泡板材或XPS聚苯板材制作，表面粘貼鋁箔。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，其特征在于上述可 自動(dòng)開閉的保溫裝置由溫差傳感器或光感傳感器控制微型電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)開閉。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件，旨在提供一種利用自然溫差能源來(lái)降低太陽(yáng)電池工作溫度，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率高于常規(guī)太陽(yáng)電池組件的光伏發(fā)電設(shè)備；蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件包括太陽(yáng)電池封裝組件，以該封裝組件為上部密閉面的冷卻介質(zhì)容器，該冷卻介質(zhì)容器內(nèi)盛裝的冷卻介質(zhì)，包圍所述冷卻介質(zhì)容器的可自動(dòng)開閉的保溫裝置；本實(shí)用新型的蓄冷降溫式太陽(yáng)電池組件裝置在夜間自動(dòng)打開保溫裝置，使冷卻介質(zhì)與夜間大氣換熱而降溫至接近大氣的日最低溫度，白天自動(dòng)關(guān)閉保溫裝置，減少與外界的熱交換，將冷卻介質(zhì)蓄存的自然溫差冷量有效用于太陽(yáng)電池降溫，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可使太陽(yáng)電池的實(shí)際太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率最高提升10％以上。
文檔編號(hào)H01L31/024GK201226358SQ200820050079
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月2日
發(fā)明者史保新, 張仁元, 梁振南, 輝 沈, 紅 秦 申請(qǐng)人:廣東工業(yè)大學(xué)