用於太陽能電池組件的乾燥設備和乾燥方法

2023-11-05 04:27:02

專利名稱：用於太陽能電池組件的乾燥設備和乾燥方法
技術領域：
本發明涉及一種用於乾燥太陽能電池組件的內部的設備和方法。該設備和方法特 別適用於聚光型太陽能電池(CPV)組件。
背景技術：
在聚光型太陽能電池組件中，由太陽照射的光通常通過透鏡集中在表面相當小的 太陽能電池上。太陽能電池被布置於組件的底部面板上並且互連，而透鏡布置在平行於底 部面板延伸的透鏡板上。每個太陽能電池均與透鏡相關聯，所述透鏡將入射在其上的光集 中在相應的太陽能電池上。在這一點上，至關重要的是儘可能精確地保持透鏡板與底部面 板之間的距離，因為散焦將導致太陽能電池組件的效率變差。原則上，理想的是儘可能密封地保持太陽能電池組件，以防止組件中的太陽能電 池和電子構件受環境的影響而損壞。然而，實際情況是太陽能電池組件的溫度在入射日光 輻射下比無入射日光輻射的情況下高得多。這樣的效果是太陽能電池組件的內部壓力根據 容納在太陽能電池組件中的空氣隨溫度變化的膨脹而強烈變化，並且如果組件被密封則將 導致透鏡板彎曲。該彎曲將減弱組件的聚焦以及因此減弱組件的效率。為了避免這種減弱， 允許組件內部與周圍環境之間的氣體交換，從而，如果氣體因溫度升高而膨脹，則其可從組 件逸出。另一方面，當溫度下降時，氣體會流入組件中。在該情況下出現的問題在於在長期運行中，布置在太陽能電池組件中的太陽能電 池和電子構件會因由進入空氣引入太陽能電池組件中的溼氣和有害物質而損壞。

發明內容
因此本發明的目的在於提供一種可用於從太陽能電池組件去除有害物質和溼氣 並用於乾燥所述太陽能電池組件的設備和方法。該目的通過根據權利要求1所述的設備和根據權利要求13所述的方法來實現。在 相應的從屬權利要求中詳述了根據本發明的設備和根據本發明的方法的進一步改進的優 點。權利要求10描述了配備有根據本發明的設備的太陽能電池組件。本發明基於例如在日落後用乾燥的和/或過濾的空氣定期地衝洗太陽能電池組 件的思想。由於利用乾燥空氣衝洗，因此組件中的相對溼度水平保持得較低。布置在該組 件中的電子構件(諸如太陽能電池、二極體和連接配線)的壽命因此大大增加，並且這會導 致太陽能電池組件的有效期限大大增加。這導致產生每單位能量的成本降低，並且保證期 限可延長。根據本發明，通過根據本發明的乾燥設備來實現利用乾燥空氣衝洗太陽能電池組 件。根據本發明的該乾燥設備包括吸收器，通過該吸收器，流過吸收器的氣體(優選為空 氣)可被乾燥，即，用於利用乾燥空氣衝洗組件，空氣引導通過吸收器，並且被導入所述組 件中。該組件通過連接器被聯接到根據本發明的乾燥設備。為了保證所述乾燥設備始終處於良好工作狀態下，必須使吸收器被定期地再生和/或乾燥。根據本發明的乾燥設備因此設置有加熱元件，通過該加熱元件，流過所述加熱元 件的氣體可被加熱。由此被加熱的氣體(例如空氣)然後引導通過所述吸收器，該吸收器 藉助所述加熱氣體被定期地再生或乾燥。為了避免將用於再生所述吸收器的加熱氣體導入 所述太陽能電池組件中，所述乾燥設備優選地被構想為包括具有排出口的分支，該分支在 吸收器與用於連接太陽能電池組件的連接器之間分叉，並且通向外部。該分支中優選地布 置有閥，該閥在加熱空氣為了再生的目的而流過所述吸收器時被打開，並且在未被加熱的 空氣(通過該未被加熱的空氣衝洗太陽能電池組件)流過所述吸收器時被關閉。優選地， 在所述分支與用於太陽能電池組件的所述連接器之間布置另外的閥，所述閥在加熱空氣為 了再生目的流過所述吸收器時被關閉，並且在將已由所述吸收器乾燥的冷空氣引入所述太 陽能電池組件中時被打開。在所述排出口的下遊，可設置另外的過濾器。根據本發明，所述加熱元件例如可以是太陽能集熱器、真空集熱管和/或電加熱 裝置。另外，還可以直接在吸收器上或吸收器中設置至少一個另外的加熱裝置，該加熱裝置 在再生期間自身加熱所述吸收器。而且在該情況下，通過太陽能或電能實現加熱。根據特別優選的實施方式，所述乾燥設備設置有旁通管道，通過該旁通管道，通過 氣體入口流入所述乾燥設備中的空氣可以繞過所述加熱元件被引導到所述吸收器中。這尤 其在加熱元件通過太陽能工作或者不容易冷卻的情況下有意義。所述旁通管道中優選布置有閥，通過該閥可控制通過旁通管道的空氣流。另外，可 以控制空氣在加熱元件中流動的閥可設置在旁通管道的分支與加熱元件的進口之間。由此可見，根據本發明的乾燥設備可在兩種模式下操作。一方面是利用乾燥空氣 衝洗太陽能電池組件的乾燥模式，另一方面是吸收器再生和/或乾燥的再生模式。在乾燥模式下，通過進口流入乾燥設備中或抽入乾燥設備中的氣體(即，優選為 空氣)首先被引導通過任選的過濾器，例如，灰塵過濾器。然後，空氣流過未被加熱的加熱 元件，或者流過繞過所述加熱元件的旁通管道，然後通過進口流入所述吸收器中。如果在所 述乾燥設備中設置這樣的旁通管道，則可被設置所述加熱元件的入口的上遊的所述閥在幹 燥模式下優選地被關閉，並且所述旁通管道中的所述閥被打開。在流過所述吸收器之後，空氣通過所述排出口離開所述吸收器，並且通過所述開 口、任選的第二閥和所述連接器進入待被乾燥的太陽能電池組件。在再生模式下，空氣通過進口和任選的過濾器被再次抽入所述設備中，所述空氣 首先流過所述加熱元件，隨後流過所述吸收器。如果這裡設置旁通管道，則優選布置在該 旁通管道中的所述閥被關閉，而優選布置在所述加熱元件的所述入口的上遊的所述閥被打 開。優選地，通過分支和閥在所述吸收器與用於連接太陽能電池組件的所述連接器之間設 置排出口。在再生模式下，該閥打開，使得流過所述吸收器的熱空氣可流過所述閥並且流出 所述排出口。布置在所述分支與用於太陽能電池組件的所述連接器之間的閥在該情況下將 被關閉，從而防止被加熱的空氣流入所述太陽能電池組件中。所述乾燥和再生模式優選例如在白天和黑夜循環中交替地執行。為了保證流動，所述乾燥設備優選地設置有鼓風機或風扇。該鼓風機或風扇可以 被布置在所述進口的正下遊，或者布置在緊隨進口的過濾器的正下遊。矽膠特別適於被用作所述吸收器中的吸附劑。用於乾燥和再生的氣體優選為空 氣。
本發明還公開了一種乾燥太陽能電池組件的方法，該方法可通過根據本發明的幹 燥設備來執行。該方法被構想成，在一個步驟中，具有第一溫度的氣體(優選為空氣)通過 至少一個吸收器而被引入太陽能電池組件中。在該步驟中，太陽能電池組件可由已被吸收 器乾燥的空氣衝洗，即，該步驟對應於乾燥模式。在另一步驟(即再生步驟)中，氣體(優選為空氣)首先在加熱元件中被加熱至 第二溫度，該第二溫度高於上述的第一溫度。接著，將被加熱的空氣引導通過所述吸收器， 從而乾燥和/或再生該吸收器。該步驟對應於再生模式。優選地，利用乾燥空氣衝洗和再生吸收器的上述兩個步驟被交替地執行，從而當 空氣已通過吸收器被乾燥時，所述吸收器將被再生。然後該吸收器再次準備使用，使得乾燥 另外的空氣。正如上述設備那樣，通過利用例如太陽能集熱器、真空集熱管和/或電加熱裝置 在根據本發明的方法下加熱所述空氣。還可以在再生步驟中直接加熱所述吸收器自身。為 了提高所使用的構件的使用壽命，優選在空氣分別進入加熱元件與吸收器之前由過濾器 (例如灰塵過濾器)過濾。


下面，參照附圖示例性地說明根據本發明的設備和根據本發明的方法，附圖中圖1示出了在利用乾燥空氣衝洗太陽能電池組件期間根據本發明的乾燥設備；以 及；圖2示出了在吸收器再生期間根據本發明的乾燥設備。
具體實施例方式圖1示出了根據本發明的用於乾燥太陽能電池組件1的乾燥設備。太陽能電池組 件例如可以是由Concentrix Solar GmbH公司生產的Flatcon聚光組件。在該乾燥設備的 情況下，利用泵2、鼓風機2或風扇2將空氣通過灰塵過濾器3抽入設備中。當沿空氣流動 方向看時，鼓風機2直接布置在灰塵過濾器3後面。在圖1中示出了在太陽能電池組件1 通過乾燥空氣衝洗的情況下根據本發明的乾燥設備。為此，空氣通過布置在旁通管道4中 的閥5並通過旁通管道4被導入鼓風機2的下遊的吸收器6中。在流過吸收器6之後，空 氣通過閥7和連接器8而流入太陽能電池組件1中。通過關閉布置在加熱元件9的入口的 上遊的閥10防止加空氣通過加熱元件9流動。在用乾燥空氣衝洗期間被關閉的閥11還防 止流過吸收器6的空氣通過出口 12逸出。在用乾燥空氣衝洗期間，空氣在根據本發明的幹 燥設備中首先流過進口 13，然後流過灰塵過濾器3，然後通過鼓風機2。隨後，空氣流過布置 在旁通管道4中的閥5並流過旁通閥管道4，由此空氣流過吸收器6和閥7，並且流過排出 口 8而進入太陽能電池組件1中。圖2在這裡示出了在吸收器再生期間根據本發明的設備。相同的附圖標記在這裡 與圖1中的相同元件對應。在再生期間，空氣通過鼓風機2經由進口 13被抽入該設備中。 在該處理過程中，空氣首先流過過濾器3，然後流過鼓風機2，並隨後流過現在打開的閥10。 布置在旁通管道4中的閥5現在關閉。在閥10的下遊，空氣現在流過加熱元件並在該加熱 元件處被加熱。被加熱的空氣然後流過吸收器6，當所述空氣流過時該吸收器被再生和/或被乾燥。在穿過吸收器6後，空氣流過現在打開的閥12，並且通過另外的灰塵過濾器14並 通過出口 12而流到外部。布置在連接器8的上遊的閥7關閉，並且防止加熱空氣流進太陽 能電池組件11中。 由此可見，通過打開並關閉閥5、7、10和11，根據本發明的乾燥設備可在太陽能電 池組件被乾燥空氣衝洗的狀態與吸收器再生的狀態之間轉換。
權利要求
1.一種用於太陽能電池組件(1)的乾燥設備，該乾燥設備包括至少一個吸收器(6)，流過該吸收器(6)的氣體可被所述吸收器乾燥，所述吸收器具有 用於供氣體流過的入口和出口；至少一個加熱元件(9)，流過所述加熱元件(9)的氣體可被所述加熱元件加熱，所述加 熱元件具有用於供氣體流過的入口和出口；以及連接器(8)，氣體可通過該連接器被導入太陽能電池組件(1)中， 其中，所述吸收器(6)的所述出口以引導氣體的方式與所述連接器(8)連通，並且其 中，所述加熱元件(9)的所述出口以引導氣體的方式與所述吸收器(6)的所述入口連通。
2.根據權利要求1所述的乾燥設備，其特徵在於，該乾燥設備具有排出口(12)，該排出口藉助位於所述吸收器(6)的所述 出口與所述連接器(8)之間的分支經由第一閥(11)以傳導氣體的方式與吸收器(6)的所 述出口連接。
3.根據權利要求2所述的乾燥設備，其特徵在於，該乾燥設備具有第二閥(7)，該第二閥被布置於所述分支與所述連接器(8)之間，並且適用於控制氣體從所述連接器(8)的流動。
4.根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備，其特徵在於，該乾燥設備具有旁通管道，氣體通過該旁通管道可繞過所述加熱元件(9)被導入所述吸收器(6)的所述入口中。
5.根據權利要求4所述的乾燥設備，其特徵在於，該乾燥設備具有第三閥(5)，該第三閥被布置於所述旁通管道中，並 且適用於控制氣體通過所述旁通管道(4)流動。
6.根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備，其特徵在於，該乾燥設備具有第四閥(10)，該第四閥被直接布置在所述加熱元件(9) 的所述入口的上遊，並且適用於控制氣體在所述加熱元件(9)中的流動。
7.根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備，其特徵在於，該乾燥設備具有第二泵O)、鼓風機( 和/或風扇O)，通過該第二泵、 鼓風機和/或風扇，氣體可被抽入或移動到所述乾燥設備中；和/或所述加熱元件(9)的 所述入口中；和/或所述吸收器(6)的所述入口中；和/或所述旁通管道中。
8.根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備，其特徵在於，該乾燥設備具有灰塵過濾器C3)和/或灰塵過濾器(14)，所述灰塵過濾器 (3)沿所述氣體流動方向被布置在所述泵( 和/或所述鼓風機( 和/或所述風扇(2) 的上遊；和/或所述加熱元件(9)的上遊；和/或所述吸收器(6)的上遊，所述灰塵過濾器 (14)布置在所述排出口 (12)處。
9.根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備，其特徵在於，所述加熱元件(9)為太陽能集熱器；和/或真空集熱管；和/或電加熱直ο
10.根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備，其特徵在於，所述吸收器(6)可通過布置在該吸收器上的加熱裝置和/或通過入射在 該元件上的太陽能輻射被加熱。
11.根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備， 其特徵在於，所述吸收器(6)包含矽膠。
12.—種太陽能電池組件，其特徵在於，該太陽能電池組件具有根據前述權利要求中任一項所述的乾燥設備。
13.—種乾燥太陽能電池組件(1)的方法，其中，在一個步驟中，將具有第一溫度的氣體通過至少一個吸收器(6)引入所述太陽 能電池組件⑴中；並且其中，在另一個步驟中，氣體首先在加熱元件(9)中被加熱至高於所述第一溫度的第 二溫度，然後通過所述吸收器(6)被引導，以乾燥和/或再生所述吸收器。
14.根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述加熱元件為太陽能集熱器；和/或真空集熱管；和/或電加熱裝置。
15.根據權利要求13、14中任一個所述的方法， 其特徵在於，所述吸收器在所述另一個步驟中被加熱。
16.根據權利要求13至15中任一項所述的方法，其特徵在於，所述吸收器在所述另一步驟中通過布置在該吸收器上的電加熱裝置和/ 或通過入射在該吸收器上的太陽能輻射被加熱。
17.根據權利要求13至16中任一項所述的方法，其特徵在於，在所述一個步驟和/或所述另一個步驟中，氣體在流過所述吸收器和/或 所述加熱元件之前和/或之後被引導通過灰塵過濾器。
18.根據權利要求13至17中任一項所述的方法， 其特徵在於，所述氣體為空氣。
19.根據權利要求13至18中任一項所述的方法，其特徵在於，利用根據權利要求1至11中任一項所述的乾燥設備執行所述方法。
全文摘要
本發明涉及一種用於乾燥太陽能電池組件的內部的設備和方法。該設備和方法特別適用於聚光型太陽能電池(CPV)組件。所述乾燥設備包括用於乾燥穿過的氣體的吸收器和用於加熱穿過的氣體的加熱元件，並且通過連接器與太陽能電池相連接，從而將乾燥氣體供入太陽能電池中。
文檔編號H01L31/024GK102047437SQ200980119308
公開日2011年5月4日 申請日期2009年5月28日 優先權日2008年5月30日
發明者亞歷山大·哈肯喬斯, 亞歷山大·摩根斯特恩, 卡爾·弗裡德裡希·哈爾伯格, 託馬斯·努涅斯, 阿希姆·沃格特 申請人:康森特克斯太陽能公司