一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件及其應用的製作方法

2023-07-10 08:20:16 2

一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件及其應用的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有散熱降溫功能低溫光伏組件系統，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)的導熱管(3)，導熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。本發明能有效降低光伏組件基體中的溫度，減少由於器件溫度過高造成的功率損失，從而提高光伏系統的發電量。
【專利說明】一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件及其應用

【技術領域】
[0001]本發明屬於光伏電池【技術領域】，特別涉及一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件和應用。

【背景技術】
[0002]常規太陽能電池器件只能有效利用波長範圍在400nm-900nm的太陽光，其餘波長的紫外光和紅外光都不能有效地吸收，都會直接轉化為熱，另外，對於能量較高的光子，高於量子激發閾值的能量也不能被有效地吸收發電，而是以熱的形式散失掉，這些未被吸收的能量部分會積累在光伏器件內部，使器件溫度上升，溫度對光伏器件的影響非常大，會快速降低光伏器件的輸出功率。
[0003]常規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，將其按順序鋪設好之後再經層壓而成。
[0004]常規太陽能電池組件背面封裝材料用的背板一般都是採用TPT等絕緣不導熱材料，或導熱係數非常小，一般不超過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降低0.4% -0.5%，在溫度比較高的時候，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升高到將近80-100度，光伏器件輸出功率會大幅降低10% -20%左右。
[0006]所以，有必要為光伏器件散熱，降低其運行溫度，減少功率損失。現有技術CN101162878A提供了一種吸附製冷的太陽能電池片發電系統，由太陽能電池片系統、吸附製冷系統和智能調製器等構成，太陽能電池片系統與吸附製冷系統相接並密封為一個整體，吸附製冷系統又通過設置在其內的兩平行極板與智能調製器相接。利用智能調製器輸出的控制信號控制吸附製冷系統內吸附材料的吸附和解吸，達到對太陽能電池片工作環境降溫、定溫的目的，進而實現太陽能電池片發電功率提高的目的。該發明需要消耗額外的能量維持系統的運轉，且製冷方案較複雜，不利於商業化推廣。
[0007]CN102709375A—種太陽能電池板無源降溫系統，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，其中降溫板將太陽能電池板的背面覆蓋，且降溫板上設有過氣內孔。利用了地下恆溫層的恆溫特性以及氣體密布隨溫度升高而降低的特性實現太陽能電池板的無源降溫。該方案技術方案較複雜，施工量大，實施成本較高，不利於商業推廣應用。
[0008]綜上，雖然目前關於組件降溫的的研究和技術很多，但仍然需要持續的改進和優化。


【發明內容】

[0009]本發明提供了一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件，其特徵在於，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)的導熱管
(3)，導熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
[0010]本發明通過導熱管(3)的高效集熱和導熱功能將太陽能電池基體內過高的熱量傳導至降溫槽或蓄熱器(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(優選地為鋁或銅)的扁帶狀中空導熱管，或具有高導熱係數的石墨片材等導熱材料，其厚度為5mm-10mm，寬度為20mm-200mm,長度比光伏組件本身長度短20mm-100mm，未在上述尺寸範圍均明顯影響導熱和熱利用效率。其內部中空，內部傳熱介質優選為水、甲醇、丙酮等中一種以上的低沸點物質。
[0012]前述導熱管(3)為招或銅材質的圓柱狀的中空導熱管,直徑為10mm-50mm,壁厚為
壁厚低於2mm容易發生導熱管爆裂,超過1mm則明顯影響導熱。其內部傳熱介質優選為水、甲醇、丙酮等中一種以上的低沸點物質。
[0013]前述集熱器(2)由數量為1-15根的中空導熱管組成，通過導熱矽膠粘結在光伏組件背面；或者在層壓過程中與光伏組件層壓為一體。
[0014]前述光伏組件(I) 一端的兩邊預留有導熱管通孔，導熱管(3)穿過該通孔將組件及各集熱器串聯起來，同時集熱器(2)與導熱管(3)通過導熱矽膠粘結。採用導熱矽膠連接儘可能地減少因連接導致的導熱係數降低。
[0015]前述降溫槽或蓄熱器(4)為水箱、熱油或液態金屬蓄熱罐或者其他能夠有效吸收導熱管中熱量的蓄熱裝置，容積為0.5立方米到5立方米。
[0016]經一步的本發明優選方案中光伏組件背面與集熱器之間設置絕緣導熱材料層，絕緣導熱材料優選為導熱矽樹脂、含碳纖維或石墨性質的片材中的一種以上的物質，或其他具有導熱絕緣功能的樹脂或其他高分子類調配材料或塗料，其導熱係數l_5W/m*K以上，且越高越好。
[0017]所述絕緣導熱材料通過層壓、塗覆或者粘結的方式集成於組件背面，替代背板或連同背板集成於組件背部。
[0018]上述所有使用絕緣導熱材料粘結的粘結縫部位通過密封膠密封，以作到防水、防潮、防滲。
[0019]所述低溫太陽能電池組件工作過程中保持組件負荷溫度下較低的溫度進行，所述水箱、熱油或液態金屬蓄熱罐在夜間或太陽能電池不工作期間自然冷卻。
[0020]上述各部件的材料均為現有材料，可通過市售獲得，但是屬於其他領域，在光伏領域尚無普遍應用案例。
[0021]本發明低溫太陽能電池組件中「低溫」是指工作溫度能相對常規光伏器件工作溫度降低20-50攝氏度。
[0022]本發明相對於現有技術的有益效果包括:
[0023]本發明能有效降低光伏組件基體中的溫度，減少由於器件溫度過高造成的功率損失，從而提高光伏系統的發電量。
[0024]本發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，提高器件的發電量達5% -10%以上。
[0025]現有技術如對比文件I和2組件在降溫上存在業內共同的問題；本發明比對比文件I和2易於實施和推廣，降低了實施難度，同時效果更好，更穩定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[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圖
[0028]1-光伏組件；2_集熱器；3_導熱管；4_降溫槽或蓄熱器。

【具體實施方式】
[0029]下面結合實施例和附圖對本發明作進一步說明:
[0030]實施例1 一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件
[0031]如圖1中所示，一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件，其特徵在於，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)和蓄熱的導熱管(3)，導熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
[0032]其中，集熱器選取規格10mm(寬)*1600mm(長)*5mm(厚)，3根鋁質帶狀中空導熱管組成，集熱器直接通過導熱矽膠粘結與組件背面，中空導熱管通過導熱粘結膠與光伏組件背面粘結，要求粘結緊密，防水防潮防滲。
[0033]如圖2所示，蓄熱器採用水箱蓄熱，預製水箱尺寸為100mm (長)*600mm (寬)*600mm (高)，安裝在水箱架上，水箱架高於組件項端500mm。水箱靠近上部中間位置留有導熱管通道。
[0034]用直徑30mm、壁厚5mm的導熱管將所有光伏組件串接，導熱管穿過組件鋁邊框兩端的預留孔，並將導熱管與集熱器用導熱膠粘結，同時用密封矽膠密封所有接縫位置，。
[0035]將導熱管通過蓄熱器上端的通孔穿入其內部，並蓄水至水箱高度的500mm處，同時加蓋密封。
[0036]實施例2 —種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件
[0037]—種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件，其特徵在於，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)和蓄熱的導熱管(3)，導熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
[0038]其中，集熱器選取規格200mm(寬)*1600mm(長)*10mm(厚)，12根銅質帶狀中空導熱管組成，集熱器直接通過導熱矽膠粘結與組件背面，中空導熱管通過導熱粘結膠與光伏組件背面粘結，要求粘結緊密，防水防潮防滲。
[0039]如圖2所示，蓄熱器採用水箱蓄熱，預製水箱尺寸為100mm (長)*600mm (寬)*600mm (高)，安裝在水箱架上，水箱架高於組件項端500mm。水箱靠近上部中間位置留有導熱管通道。
[0040]用直徑20mm、壁厚5mm的導熱管將所有光伏組件串接，導熱管穿過組件鋁邊框兩端的預留孔，並將導熱管與集熱器用導熱膠粘結，同時用密封矽膠密封所有接縫位置。
[0041]將導熱管通過蓄熱器上端的通孔穿入其內部，並蓄水至水箱高度的500mm處，同時加蓋密封。
[0042]前述實施例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，提高器件的發電量達5% -10%以上。
[0043]實施例3:—種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件
[0044]在實施例1或的基礎上，在光伏組件的背面塗覆絕緣導熱膠，該導熱膠由樹脂、溶齊U、金屬粉調配而成，導熱係數大於lW/m.K，提高組件的散熱能力，從而降低組件的溫度。
[0045]或者將上述樹脂、溶劑、金屬粉等調配成的材料，預先流延成一定尺寸的薄片狀材料，然後在組件層壓過程中替代背板或置於背板外側經層壓集成於組件背面。
[0046]也可以先在組件背面塗覆上述絕緣導熱膠，再粘結導熱的石墨片材，再經烘乾固化而成。
[0047]之後再採用實施例一中方案，也可以在背面集成其他偏執散熱器件，組成散熱系統併集熱再發電。當然也可以只在背面集成此高導熱材料，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]以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種具有散熱降溫功能的低溫太陽能電池組件，其特徵在於，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)的導熱管(3)，導熱管(3)連接有降溫功能的降溫槽或蓄熱器(4)。
2.根據權利要求1所述的太陽能電池組件，其特徵在於，集熱器(2)為鋁、銅、石墨片材質的扁帶狀中空導熱管，其厚度為寬度為20mm-200mm,長度比光伏組件本身長度短 20mm-100mm。
3.根據權利要求1所述的太陽能電池組件，其特徵在於，導熱管(3)為鋁或銅材質的圓柱狀中空導熱管，直徑為10mm-50mm,壁厚為2mm-10mm。
4.根據權利要求2或3所述的太陽能電池組件，其特徵在於，所述中空導熱管內部中空，內部傳熱介質為水、甲醇、丙酮中的一種以上的物質。
5.根據權利要求2所述的太陽能電池組件，其特徵在於，集熱器(2)由數量為1-15根的中空導熱管組成，通過導熱矽膠粘結在光伏組件背面；或者在層壓過程中與光伏組件層壓為一體。
6.根據權利要求1所述的太陽能電池組件，其特徵在於，所述光伏組件(I)一端的兩邊預留有導熱管通孔，導熱管(3)穿過該通孔將組件及各集熱器串聯起來，同時集熱器(2)與導熱管(3)通過導熱矽膠粘結。
7.根據權利要求1所述的太陽能電池組件，其特徵在於，所述降溫槽或蓄熱器(4)為水箱、熱油或液態金屬蓄熱罐，容積為0.5立方米到5立方米。
8.根據權利要求1所述的太陽能電池組件，其特徵在於，所述光伏組件背面與集熱器之間設置絕緣導熱材料層，絕緣導熱材料導熱係數為l_5W/m.K以上。
9.根據權利要求8所述的太陽能電池組件，其特徵在於，所述絕緣導熱材料為導熱矽樹脂、含碳纖維或石墨性質的片材中的一種以上的物質。
10.根據權利要求8所述的太陽能電池組件，其特徵在於，所述絕緣導熱材料通過層壓、塗覆或者粘結的方式集成於組件背面。
【文檔編號】H02S40/44GK104410359SQ201410650100
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】萬衛東, 武宇濤 申請人:萬衛東, 武宇濤