專利名稱：一種光電-熱電一體化電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種光電-熱電一體化電池組件，屬于太陽(yáng)能光伏技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
以前的太陽(yáng)能電池組件主要應(yīng)用于宇宙空間或地面，針對(duì)平流層飛行器工作環(huán)境所設(shè)計(jì)的電池組件，尤其是光電-熱電一體化利用的一體化電池組件還沒(méi)有出現(xiàn)。隨著空天技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)一步拓展，針對(duì)航空、航天結(jié)合部使用的平流層飛行器已成為各國(guó)研究的重點(diǎn)，在這類飛行器中尤以平流層浮空器最受關(guān)注。配以太陽(yáng)能電池陣和可循環(huán)儲(chǔ)能系統(tǒng)后的平流層浮空器具有飛行高度高、使用時(shí)間長(zhǎng)、可區(qū)域駐留、對(duì)環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，可用于通信中繼、預(yù)警、偵查監(jiān)視、高空技術(shù)驗(yàn)證等領(lǐng)域。由于平流層空間具有溫度低(_56°C 左右)、氣壓小(幾千帕)、風(fēng)場(chǎng)平穩(wěn)(長(zhǎng)期是定向、常流風(fēng)，風(fēng)速< 20m/s)、臭氧濃度大 (300 μ g/m3左右)、中子輻射強(qiáng)(4cm Y1左右)等特點(diǎn)，且平流層浮空器外形尺寸有限，為在有限面積上獲得更多的太陽(yáng)能量，開(kāi)發(fā)了可應(yīng)用于平流層環(huán)境的輕質(zhì)高效光電-熱電一體化電池組件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有輕質(zhì)高效特點(diǎn)的光電-熱電一體化電池組件，該電池組件可以在保持電池組件輸出特性高效的情況下，盡量提高有限面積上的太陽(yáng)能利用率，降低自重，有利于其在平流層飛行器上的應(yīng)用。本發(fā)明所提供的新型光電-熱電一體化電池組件，改變了傳統(tǒng)單晶硅組件的玻璃式表面封裝結(jié)構(gòu)，利用與空間電池基板結(jié)構(gòu)類似的單層碳纖維蜂窩夾層板作為輕質(zhì)高效太陽(yáng)能電池組件的背板，達(dá)到足夠剛度支持的目的；利用透光率很高(90%以上)的膜系材料作為表面封裝材料，達(dá)到表面材料輕質(zhì)化的目的；利用高效硅太陽(yáng)能電池片作為能量輸出元之一，達(dá)到光電轉(zhuǎn)換高效輸出的目的；利用內(nèi)埋于蜂窩夾層板中的溫差電池作為能量輸出元之二，將太陽(yáng)能電池片不能吸收的太陽(yáng)光以熱電的形式進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化，以增加單位面積上的電能輸出。本發(fā)明一種光電-熱電一體化電池組件，是由按自上而下依次疊放的表面封裝膜、透明膠膜、太陽(yáng)能電池片、輕質(zhì)膠膜A、絕緣基板所組成；而絕緣基板又是由按自上而下依次疊放的絕緣膜、碳纖維板、輕質(zhì)膠膜B、內(nèi)嵌溫差電池和預(yù)埋件的蜂窩芯、輕質(zhì)膠膜B、 碳纖維板所組成，其中，為提高太陽(yáng)能的利用率，必須在蜂窩芯內(nèi)嵌入溫差電池，利用基板上下表面的溫度差進(jìn)行發(fā)電；為保證電池組件能夠與相關(guān)結(jié)構(gòu)連接，必須在蜂窩芯內(nèi)加入預(yù)埋件，預(yù)埋件的具體位置根據(jù)連接方式確定。該表面封裝膜位于該電池組件的外表面，在滿足足夠透光率的情況下起保護(hù)太陽(yáng)能電池片的作用；該透明膠膜填充于表面封裝膜與太陽(yáng)能電池片上表面的間隙之中；該輕質(zhì)膠膜A填充于太陽(yáng)能電池片下表面與絕緣基板的間隙之中；該絕緣基板位于本發(fā)明電池組件的底層，為整個(gè)組件提供足夠剛度支持的同時(shí)，提供溫差電池和預(yù)埋件的安裝位置。對(duì)于絕緣基板中的各層結(jié)構(gòu)該絕緣膜起電氣絕緣的作用；該碳纖維板由碳纖維預(yù)浸料經(jīng)預(yù)壓實(shí)處理后獲得，起支撐面板的作用；輕質(zhì)膠膜B和輕質(zhì)膠膜B用于連接碳纖維板與蜂窩芯；該蜂窩芯起提高剛度、減輕自重、隔熱的作用；該蜂窩芯內(nèi)的溫差電池利用基板上下表面的溫度差進(jìn)行發(fā)電；該蜂窩芯內(nèi)的預(yù)埋件起結(jié)構(gòu)間連接的作用。其中，該碳纖維預(yù)浸料應(yīng)采用密織型正交雙向編織布或密集交替型碳纖維單向布的疊層預(yù)浸而成；其中，該蜂窩芯應(yīng)采用NOMEX紙蜂窩；其中，該透明膠膜應(yīng)采用改性的EVA膠膜，透光率應(yīng)彡90 % ；其中，該輕質(zhì)膠膜A、B應(yīng)采用輕薄型環(huán)氧樹(shù)脂膠膜；其中，該表面封裝膜應(yīng)采用改性的PET膜或透明TPT膜；其中，該太陽(yáng)能電池片應(yīng)采用高效單晶硅電池或高效多晶硅電池；其中，該絕緣膜應(yīng)采用聚酰亞胺薄膜或PET薄膜；其中，該溫差電池應(yīng)采用TECl系列或TESl系列溫差電池；其中，該預(yù)埋件應(yīng)采用聚甲醛或航空鋁合金；各層材料的實(shí)際使用厚度和尺寸視具體設(shè)計(jì)要求而定。本發(fā)明一種光電-熱電一體化太陽(yáng)能電池組件，其優(yōu)點(diǎn)是具有輕質(zhì)、高效、有限面積上太陽(yáng)能能夠達(dá)到充分利用并且低溫特性良好，非常適合平流層浮空器長(zhǎng)期區(qū)域駐留的需要。
四

圖1為本發(fā)明應(yīng)用到某光電-熱電一體化太陽(yáng)能組件實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為組件中相應(yīng)絕緣基板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下1.表面封裝膜，2.透明膠膜，3.太陽(yáng)能電池，4.輕質(zhì)膠膜A，5.絕緣基板，6.絕緣膜，7.碳纖維板，8.輕質(zhì)膠膜B，9.溫差電池，10.蜂窩芯，11.預(yù)埋件，12.輕質(zhì)膠膜B，13.碳纖維板。
五具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1、2，對(duì)本發(fā)明中的太陽(yáng)能電池組件作進(jìn)一步的說(shuō)明本發(fā)明一種光電-熱電一體化太陽(yáng)能組件，如圖1，2所示，它是由按自上而下依次疊放的表面封裝膜1、透明膠膜2、太陽(yáng)能電池片3、輕質(zhì)膠膜A 4、絕緣基板5所組成；而絕緣基板又是由按自上而下依次疊放的絕緣膜6、碳纖維板7、輕質(zhì)膠膜B 8、溫差電池9、蜂窩芯10、預(yù)埋件11、輕質(zhì)膠膜B 12、碳纖維板13所組成。該表面封裝膜1位于本發(fā)明電池組件的外表面，本實(shí)施例采用改性PET，在滿足足夠透光率的情況下起保護(hù)太陽(yáng)能電池片的作用；該透明膠膜2填充于表面封裝膜1與太陽(yáng)能電池片3上表面的間隙之中，本實(shí)施例采用改性EVA膠膜；該太陽(yáng)能電池片用于將太陽(yáng)光能部分轉(zhuǎn)化成電能，本實(shí)施例采用轉(zhuǎn)化效率為17. 8%的125型單晶硅太陽(yáng)能電池片；該輕質(zhì)膠膜A4填充于太陽(yáng)能電池片3下表面與絕緣基板5的間隙之中，本實(shí)施例采用環(huán)氧樹(shù)脂膠膜；該絕緣基板5位于本發(fā)明電池組件的中間層，為整個(gè)組件提供足夠的剛度支持。對(duì)于絕緣基板5中的各層結(jié)構(gòu)絕緣膜6起電氣絕緣的作用，本實(shí)施例采用聚酰亞胺薄膜；碳纖維板7、碳纖維板13由密織型正交雙向碳纖維編織布預(yù)浸料經(jīng)預(yù)壓實(shí)處理后獲得，起支撐面板的作用；輕質(zhì)膠膜B 8和輕質(zhì)膠膜B 12用于連接碳纖維板7、碳纖維板13與蜂窩芯 10，本實(shí)施例采用環(huán)氧樹(shù)脂膠膜；溫差電池9位于蜂窩芯10內(nèi)，用于將單晶硅太陽(yáng)能電池片 3無(wú)法轉(zhuǎn)化的能量部分進(jìn)行二次電能轉(zhuǎn)化，本實(shí)施例采用TEC1-12703型溫差電池；蜂窩芯 10起提高剛度、減輕自重、隔熱的作用，本實(shí)施例采用NOMEX紙蜂窩；預(yù)埋件11位于蜂窩芯 10內(nèi)，起結(jié)構(gòu)間連接的作用，本實(shí)施例采用聚甲醛加工而成。
權(quán)利要求
1.一種光電-熱電一體化電池組件，其特征在于它是由按自上而下依次疊放的表面封裝膜、透明膠膜、太陽(yáng)能電池片、輕質(zhì)膠膜A、絕緣基板所組成；而絕緣基板又是由按自上而下依次疊放的絕緣膜、碳纖維板、輕質(zhì)膠膜B、內(nèi)嵌溫差電池和預(yù)埋件的蜂窩芯、輕質(zhì)膠膜 B、碳纖維板所組成，其中，為提高太陽(yáng)能的利用率，必須在蜂窩芯內(nèi)嵌入溫差電池，利用基板上下表面的溫度差進(jìn)行發(fā)電；為保證電池組件能夠與相關(guān)結(jié)構(gòu)連接，必須在蜂窩芯內(nèi)加入預(yù)埋件，預(yù)埋件的具體位置根據(jù)連接方式確定；該表面封裝膜位于該電池組件的外表面，在滿足足夠透光率的情況下起保護(hù)太陽(yáng)能電池片的作用；該透明膠膜填充于表面封裝膜與太陽(yáng)能電池片上表面的間隙之中；該輕質(zhì)膠膜A填充于太陽(yáng)能電池片下表面與絕緣基板的間隙之中；該絕緣基板位于本發(fā)明電池組件的底層，為整個(gè)組件提供足夠剛度支持的同時(shí)，提供溫差電池和預(yù)埋件的安裝位置；對(duì)于絕緣基板中的各層結(jié)構(gòu)該絕緣膜起電氣絕緣的作用；該碳纖維板由碳纖維預(yù)浸料經(jīng)預(yù)壓實(shí)處理后獲得，起支撐面板的作用；輕質(zhì)膠膜B和輕質(zhì)膠膜B用于連接碳纖維板與蜂窩芯；該蜂窩芯起提高剛度、減輕自重的作用；該蜂窩芯內(nèi)的溫差電池利用基板上下表面的溫度差進(jìn)行發(fā)電；該蜂窩芯內(nèi)的預(yù)埋件起結(jié)構(gòu)間連接的作用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光電-熱電一體化電池組件，其特征在于將太陽(yáng)能電池片不能吸收的光能，利用電池組件上下表面存在的溫差，采用溫差電池模塊內(nèi)埋于組件基板的形式對(duì)能量進(jìn)行二次利用，以保證有限面積上獲得更多的太陽(yáng)能量。
全文摘要
本發(fā)明一種光電-熱電一體化太陽(yáng)能電池組件，是由按自上而下依次疊放的表面封裝膜、透明膠膜、太陽(yáng)能電池片、輕質(zhì)膠膜A、絕緣基板所組成；而絕緣基板又是由按自上而下依次疊放的絕緣膜、碳纖維板、輕質(zhì)膠膜B、蜂窩芯(含溫差電池和預(yù)埋件)、輕質(zhì)膠膜B、碳纖維板、絕緣膜所組成，其中，為提高單位面積上太陽(yáng)能的利用率，必須在蜂窩芯內(nèi)嵌入溫差電池，利用基板上下表面的溫度差進(jìn)行發(fā)電；為保證電池組件能夠與相關(guān)結(jié)構(gòu)連接，必須加入預(yù)埋件，預(yù)埋件的具體位置根據(jù)連接方式確定。其優(yōu)點(diǎn)是具有輕質(zhì)、高效、有限面積上太陽(yáng)能能夠達(dá)到充分利用并且低溫特性良好，非常適合平流層浮空器長(zhǎng)期區(qū)域駐留的需要。
文檔編號(hào)H01L31/04GK102437212SQ20111037391
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月22日
發(fā)明者劉春陽(yáng), 孫康文, 梁高銘, 祝明 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)