專利名稱：一種太陽能電熱一體化組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能電熱一體化組件，特別是一種電熱一體化綜合運(yùn)用的太陽能電池組件。
背景技術(shù)：
晶體硅太陽能電池發(fā)電時(shí)，背面溫度高于表面溫度和環(huán)境氣溫，隨太陽輻照度增 大，發(fā)電功率上升，電池背面溫升很大，因此說明了晶體硅太陽能電池具有光電光熱兩種效 應(yīng)，其中光熱效應(yīng)將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率降低。對于普通的晶體硅太陽能組件，一般由EVA材料層、電池片、EVA材料層、超白鋼化 玻璃固化形成。當(dāng)這種晶體硅太陽能電池受太陽光照射進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換時(shí)，在投射光高于禁 帶寬度的低能以及光生載流子(電子和空穴)復(fù)合時(shí)，均釋放出能量，其中絕大部分約80% 轉(zhuǎn)換成熱能，使電池溫度升高(夏天可以達(dá)到60°C以上)，溫度上升將使載流子的擴(kuò)散系數(shù) 增大，本征載流子急劇增加，從而引發(fā)反向飽和電流呈幾何級(jí)增長，導(dǎo)致開路電壓大幅度下 降，其下降平均值約為2. 1 2. 3mV(°C ·片)，雖然短路電流也會(huì)隨溫度上升也有所增加， 但其增加甚微，可以忽略不計(jì)，填充因子也會(huì)變差，輸出功率、光電轉(zhuǎn)換效率也會(huì)隨之下降。 在長期的光伏發(fā)電的應(yīng)用中得出結(jié)論，太陽能電池的負(fù)溫度效應(yīng)給電池性能和發(fā)電系統(tǒng)的 正常工作帶來很不利的影響。因此，需要對現(xiàn)有的組件加以更新和改造，使其達(dá)到既可以有效地提高太陽能電 池的轉(zhuǎn)換效率，又能有效地利用廢熱為生產(chǎn)、生活所用。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種晶體硅太陽能電池組件電熱一體化組件，可以將光 電光熱效應(yīng)利用起來，保持晶體硅太陽能電池在最佳的光電轉(zhuǎn)換效率下工作，并帶走其產(chǎn) 生的熱量，同時(shí)該組件能與市電并網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)供電供熱兩種效用。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種太陽能電熱一體化組件，包括依次設(shè)置的EVA材料層二、電池片、EVA材料層 一、超白鋼化玻璃，其特征在于EVA材料層二的背面還依次設(shè)置有絕緣高導(dǎo)熱膜、循環(huán)管 道、背板，所述絕緣高導(dǎo)熱膜、EVA材料層二、電池片、EVA材料層一、超白鋼化玻璃加熱固化 成型，絕緣高導(dǎo)熱膜、循環(huán)管道和背板之間填充有保溫層，所述背板、保溫層、循環(huán)管道、絕 緣高導(dǎo)熱膜、EVA材料層二、電池片、EVA材料層一、超白鋼化玻璃通過邊框固定。所述循環(huán)管道包括主循環(huán)管道和熱能收集管，主循環(huán)管道包括平行的上主循環(huán)管 和下主循環(huán)管，上主循環(huán)管和下主循環(huán)管之間均勻設(shè)置有若干根熱能收集管，熱能收集管 與主循環(huán)管道垂直連通；所述絕緣高導(dǎo)熱膜與熱能收集管之間采用導(dǎo)熱硅酯粘接。所述熱能收集管與主循環(huán)管道排列方式為“工”字型，循環(huán)介質(zhì)可以在熱能收集 管、下主循環(huán)管之間相互導(dǎo)通。主循環(huán)管道和熱能收集管的材質(zhì)可選銅合金或者鋁合金的 材質(zhì)。在熱能收集管中裝有熱交換介質(zhì)，熱交換介質(zhì)可以是水、乙二醇、或者是水的混合物寸。所述絕緣高導(dǎo)熱膜是表面有氮化鋁的金屬薄片，或者氮化鋁和環(huán)氧樹脂的復(fù)合 膜，環(huán)氧樹脂具有跟EVA材料很好粘合效果，氮化鋁具有很好的導(dǎo)熱性能和韌性(氮化鋁理 論導(dǎo)熱值為320W/(m · K)，替代原組件背面的TPT層。所述背板四周設(shè)置有防水硅膠，防水硅膠能滿足電熱一體化組件25年的防水、防 潮使用要求。所述保溫層為發(fā)泡泡沫，或者保溫棉，保溫層具有和電熱一體化組件同等的使用
壽命ο所述超白鋼化玻璃的厚度可以根據(jù)使用設(shè)計(jì)其范圍為3 15 mm，如果是地面光伏 電站可考慮3 4mm的厚度，替代建筑用的電熱一體化光伏瓦、光伏墻等BIPV組件考慮4 15mm厚度以滿足抗風(fēng)、抗震、承雪載等。所述邊框?yàn)榫郯滨ゲ牧匣蛘咪X合金材料，質(zhì)量輕便于安裝。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型采用傳熱效果和絕緣都很好的絕緣高導(dǎo)熱膜替代普通組件的TPT背 膜材料，不僅可以滿足太陽能電池組件的絕緣效果，還可以滿足迅速將電池片產(chǎn)生的熱量 帶出，再通過熱交換介質(zhì)的自循環(huán)或者強(qiáng)制循環(huán)，將電池的廢熱能帶出；降低了電池片的工 作溫度，減少了電損失，從而提高了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電量；同時(shí)余熱被導(dǎo)出得到利用，提高了 對太陽能的整體利用率。
圖1為本實(shí)用新型的剖面圖圖2為本實(shí)用新型的電池片結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實(shí)用新型的縱向剖面結(jié)構(gòu)示意圖附圖標(biāo)記為1邊框，2絕緣高導(dǎo)熱膜，3超白鋼化玻璃，4EVA材料層一，5電池片， 6EVA材料層二，7保溫層，8熱能收集管，9背板，10上主循環(huán)管，11下主循環(huán)管，12快速接 頭。具體實(shí)現(xiàn)方式一種太陽能電熱一體化組件，包括依次設(shè)置的EVA材料層二 6、電池片5、EVA材料 層一 4、超白鋼化玻璃3，EVA材料層二 6的背面還依次設(shè)置有絕緣高導(dǎo)熱膜2、循環(huán)管道、背 板9，所述絕緣高導(dǎo)熱膜2、EVA材料層二 6、電池片5、EVA材料層一 4、超白鋼化玻璃3加熱 固化成型，絕緣高導(dǎo)熱膜2、循環(huán)管道和背板9之間填充有保溫層7，所述背板9、保溫層7、 循環(huán)管道、絕緣高導(dǎo)熱膜2、EVA材料層二 6、電池片5、EVA材料層一 4、超白鋼化玻璃3通過 邊框1固定。所述循環(huán)管道包括主循環(huán)管道和熱能收集管8，主循環(huán)管道包括平行的上主循環(huán) 管10和下主循環(huán)管11，上主循環(huán)管10和下主循環(huán)管11之間均勻設(shè)置有若干根熱能收集管 8，熱能收集管8與主循環(huán)管道垂直連通；所述絕緣高導(dǎo)熱膜2與熱能收集管8之間采用導(dǎo) 熱硅酯粘接。所述熱能收集管8與主循環(huán)管道排列方式為“工”字型，循環(huán)介質(zhì)可以在熱能收集 管8、下主循環(huán)管11之間相互導(dǎo)通。主循環(huán)管道和熱能收集管8的材質(zhì)可選銅合金或者鋁合金的材質(zhì)。在熱能收集管8中裝有熱交換介質(zhì)，熱交換介質(zhì)可以是水、乙二醇、或者是水的混合物等。所述絕緣高導(dǎo)熱膜2是表面有氮化鋁的金屬薄片，或者氮化鋁和環(huán)氧樹脂的復(fù)合 膜，環(huán)氧樹脂具有跟EVA材料很好粘合效果，氮化鋁具有很好的導(dǎo)熱性能和韌性(氮化鋁理 論導(dǎo)熱值為320W/(m · K)，替代原組件背面的TPT層。所述背板9四周設(shè)置有防水硅膠，防水硅膠能滿足電熱一體化組件25年的防水、 防潮使用要求。所述保溫層7為發(fā)泡泡沫，或者保溫棉，保溫層7具有和電熱一體化組件同等使用壽命。[0028]所述超白鋼化玻璃3的厚度可以根據(jù)使用設(shè)計(jì)其范圍為3 15mm，如果是地面光 伏電站可考慮3 4mm的厚度，替代建筑用的電熱一體化光伏瓦、光伏墻等BIPV組件考慮 4 15mm厚度以滿足抗風(fēng)、抗震、承雪載等。所述邊框1為聚氨酯材料或者鋁合金材料，質(zhì)量輕便于安裝。如圖1-3所示，在電池組件邊框1的靠近四個(gè)角的位置設(shè)置四個(gè)圓孔，冷卻介質(zhì)進(jìn) 口接頭穿過圓孔與上下循環(huán)主管在組件內(nèi)實(shí)現(xiàn)連接，上下循環(huán)主管靠近邊框1內(nèi)側(cè)，上下 循環(huán)主管之間均勻分布有若干根熱能收集管8，熱能收集管8與上下循環(huán)主管垂直連接，熱 能收集管8通過導(dǎo)熱硅膠粘結(jié)在絕緣高導(dǎo)熱膜2上。絕緣高導(dǎo)熱膜2、邊框1、背板9和循 環(huán)管道之間圍成的空腔內(nèi)填充有保溫層7 (如發(fā)泡泡沫或者保溫棉)。絕緣高導(dǎo)熱膜2上依 次是EVA材料層二 6、電池片5、EVA材料層一 4、超白鋼化玻璃3。原接線合的位置不與變 動(dòng)，在接線盒的位置予以空出，自然裸露空氣散熱中。熱循環(huán)主管的接頭采用快速接頭12， 鉚接在在邊框1上，可以承受安裝過程中來自螺紋的扭力。對接管中央設(shè)置有膠圈槽，膠圈 槽安裝有膠圈。扭緊螺母，使熱循環(huán)主管的接頭和對接管的端面壓合在一起，由膠圈實(shí)現(xiàn)端 面密封。對接管的一頭接一個(gè)螺母套，螺母套通過。工作過程是太陽光照射在晶體硅太陽能電池片5上時(shí)，產(chǎn)生光電效應(yīng)，具有一定 電壓的直流電流經(jīng)接線盒中的正極、負(fù)極導(dǎo)線輸出至光伏系統(tǒng)，同時(shí)它的工作溫度上升，產(chǎn) 生光熱效應(yīng)放出熱量，熱量通過絕緣高導(dǎo)熱膜2傳到熱能收集管8，被管內(nèi)的介質(zhì)吸收，介 質(zhì)通過冷熱水的比重不同進(jìn)行自循環(huán)或者采用循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)從電池組件的背面帶 走熱量，由冷卻介質(zhì)出口流出與外界換熱系統(tǒng)進(jìn)行熱交換。本實(shí)用新型也適用于其它太陽能電池，如晶體硅聚焦太陽能電池、薄膜太陽電池、 染料太陽電池、塑料太陽電池等。
權(quán)利要求一種太陽能電熱一體化組件，包括依次設(shè)置的EVA材料層二(6)、電池片(5)、EVA材料層一(4)、超白鋼化玻璃(3)，其特征在于EVA材料層二(6)的背面還依次設(shè)置有絕緣高導(dǎo)熱膜(2)、循環(huán)管道、背板(9)，所述絕緣高導(dǎo)熱膜(2)、EVA材料層二(6)、電池片(5)、EVA材料層一(4)、超白鋼化玻璃(3)加熱固化成型，絕緣高導(dǎo)熱膜(2)、循環(huán)管道和背板(9)之間填充有保溫層(7)，所述背板(9)、保溫層(7)、循環(huán)管道、絕緣高導(dǎo)熱膜(2)、EVA材料層二(6)、電池片(5)、EVA材料層一(4)、超白鋼化玻璃(3)通過邊框(1)固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述循環(huán)管道包 括主循環(huán)管道和熱能收集管(8)，主循環(huán)管道包括平行的上主循環(huán)管(10)和下主循環(huán)管 (11)，上主循環(huán)管(10)和下主循環(huán)管(11)之間均勻設(shè)置有多根熱能收集管(8)，熱能收集 管(8)與主循環(huán)管道垂直連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述絕緣高導(dǎo)熱 膜(2)是表面有氮化鋁的金屬薄片，或者氮化鋁和環(huán)氧樹脂的復(fù)合膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述背板(9)四 周填充設(shè)置有防水硅膠。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述保溫層(7) 為發(fā)泡泡沫或者保溫棉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述超白鋼化玻 璃⑶的厚度為3 15mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述邊框(1)為 聚氨酯材料或者鋁合金材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述熱能收集管 (8)與主循環(huán)管道排列方式為“工”字型。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述主循環(huán)管道 和熱能收集管(8)的材質(zhì)為銅合金或者鋁合金。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種太陽能電熱一體化組件，其特征在于所述絕緣高導(dǎo)熱 膜(2)與熱能收集管(8)之間采用導(dǎo)熱硅酯粘接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及太陽能電熱一體化組件，包括依次設(shè)置的EVA材料層二、電池片、EVA材料層一、超白鋼化玻璃，EVA材料層二背面還依次設(shè)置有絕緣高導(dǎo)熱膜、循環(huán)管道、背板，絕緣高導(dǎo)熱膜、EVA材料層二、電池片、EVA材料層一、超白鋼化玻璃加熱固化成型，絕緣高導(dǎo)熱膜、循環(huán)管道和背板之間填充有保溫層，所述背板、保溫層、循環(huán)管道、絕緣高導(dǎo)熱膜、EVA材料層二、電池片、EVA材料層一、超白鋼化玻璃通過邊框固定；本組件采用絕緣高導(dǎo)熱膜替代TPT材料，不僅能達(dá)到良好的絕緣效果，也可帶出電池片產(chǎn)生的熱量，降低其工作溫度，減少電損失，提高系統(tǒng)發(fā)電量，通過熱交換循環(huán)帶出廢熱能，余熱被導(dǎo)出利用，提高了對太陽能整體利用率。
文檔編號(hào)H01L31/052GK201570507SQ200920298519
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月25日
發(fā)明者劉漢元, 鄧衛(wèi)平 申請人:通威太陽能有限公司