用于光伏組件背板散熱的反射涂料及其制備工藝與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于光伏組件背板散熱的反射涂料，尤其是涉及一種用于光伏組件背板散熱的紅外線反射涂料及其制備工藝與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]光伏發(fā)電是一種新能源，通過光伏效應(yīng)可以將太陽能轉(zhuǎn)變成為電能，一般而言，陸基光伏發(fā)電依據(jù)不同的發(fā)電材料，其轉(zhuǎn)換效率在10-30%，意味著余下的太陽能將轉(zhuǎn)變成熱能等其他形式損失掉，因此，不斷提高光伏組件的轉(zhuǎn)換效率是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。
[0003]光伏發(fā)電自廣泛應(yīng)用以來，全球已經(jīng)有上百個GW的使用規(guī)模，從獨立戶用發(fā)電系統(tǒng)、集中式村莊供電系統(tǒng)、混合或互補發(fā)電系統(tǒng)，到并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)等，正在邁向較大規(guī)模的商業(yè)化應(yīng)用。光伏發(fā)電系統(tǒng)在實際應(yīng)用中，一般處于較高的太陽輻射下，其發(fā)電性能受自然環(huán)境條件的影響較大，其中系統(tǒng)主要部件一一太陽能電池組件的工作溫度是影響光伏發(fā)電系統(tǒng)性能的重要因素之一。太陽能光伏發(fā)電核心單元為太陽能電池，目前投入大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的主要是硅系太陽能電池:單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池和非晶硅太陽能電池。
[0004]晶硅太陽能電池組件通常由玻璃、電池片串和背板，通過EVA膠膜封裝而成。太陽能電池背板是用在太陽能電池組件上的一種保護(hù)性構(gòu)件，保護(hù)電池片串在各種氣候環(huán)境下25年乃至更長時間都能正常工作。
[0005]太陽光的發(fā)射光譜分布比較廣，從紫外到可見光，以及紅外線均有，其中紅外線占了太陽光譜的45%以上，即太陽能中45%的能源集中在紅外線段，而由于晶硅材料本身能帶結(jié)構(gòu)的限制，晶硅電池僅能吸收太陽能中紫外和部分可見光范圍，紅外線則被組件的其他部件吸收，轉(zhuǎn)變成為熱能，因此組件的工作溫度迅速升高。
[0006]溫度對硅太陽能電池的影響，主要反映在太陽能電池的開路電壓、短路電流、峰值功率等參數(shù)隨溫度的變化而變化。單體太陽能電池的開路電壓隨溫度的升高而降低，電壓溫度系數(shù)為-(2.0?2.2)mv/°C，即溫度每升高1°C，單體太陽能電池開路電壓降低2.0?
2.2mv ;太陽能電池短路電流隨溫度升高而升高；太陽能電池的峰值功率隨溫度的升高而降低(直接影響到效率)，即溫度每升高1°C，太陽能電池的峰值功率損失率約為0.35?
0.45%，例如:工作在20°C的硅太陽能電池，其輸出功率要比工作在70°C的高17.5-22.5%。單塊太陽能電池組件通常由60片或者72片單體太陽能電池串聯(lián)組成。根據(jù)在我國寧夏地區(qū)實地測量的結(jié)果，夏天時太陽能電池組件背表面溫度高達(dá)70°C，而此時的太陽能電池工作結(jié)溫可以達(dá)到100°C (額定參數(shù)標(biāo)定均在25°C條件下)。
[0007]硅太陽能電池工作在溫度較高情況下，開路電壓隨溫度的升高而大幅下降，同時導(dǎo)致充電工作點的嚴(yán)重偏移，易使系統(tǒng)充電不足而損壞；硅太陽能電池的輸出功率隨溫度的升高也大幅下降，致使太陽能電池組件不能充分發(fā)揮最大性能?，F(xiàn)有的組件將玻璃片、EVA、電池片、EVA,背板依次疊層，然后層壓，并沒有特定的散熱裝置，在戶外使用環(huán)境中吸收的大量熱量難以迅速散失而積累，造成開路電壓隨溫度的升高而大幅下降，同時導(dǎo)致充電工作點的嚴(yán)重偏移，易使系統(tǒng)充電不足而損壞；硅太陽能電池的輸出功率隨溫度的升高也大幅下降，致使太陽能電池組件不能充分發(fā)揮最大效能。
[0008]盡管對光伏發(fā)電組件背面的散熱問題與傳統(tǒng)硅器件的散熱問題，沒有實質(zhì)區(qū)別，而解決傳統(tǒng)電子器件散熱問題的技術(shù)手段已相當(dāng)成熟，但是，由于光伏發(fā)電需要低成本長壽命的解決方案，而目前主要的背板材料改性處理，相對而言成本依然偏高，因此，急需一種低成本的散熱材料解決方案。另外，由于背板材料為高分子樹脂，盡管人們在努力保持背板材料絕緣性能的同時，努力提高其導(dǎo)熱能力，但是，由于有機(jī)樹脂本身的限制，背板的傳導(dǎo)散熱及輻射散熱能力依舊較差，無法在強(qiáng)烈太陽能輻射下有效地散熱，從而降低了組件的發(fā)電性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種成本低，可有效降低光伏組件背板的工作溫度，提高光伏組件的輸出功率，降低組件發(fā)電成本的用于光伏組件背板散熱的反射涂料及其制備工藝與應(yīng)用方法。
[0010]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明之用于光伏組件背板散熱的反射涂料，由以下重量百分比的原料制成:紅外線反射粉末材料5-80% (優(yōu)選30-50%)，粘結(jié)劑10-50% (優(yōu)選30_50%)，有機(jī)溶劑10-80% (優(yōu)選 50-60%)。
[0011 ] 進(jìn)一步，所述紅外線反射粉末材料由Ti02、A1203、Cr203、ZnO、ZrO2, S12中的一種或兩種以上的混合物組成。
[0012]進(jìn)一步，所述粘結(jié)劑PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PC (聚碳酸酯)、PVC (聚氯乙烯)中的一種。
[0013]進(jìn)一步，所述有機(jī)溶劑為無水酒精(無水乙醇)或丙酮。
[0014]進(jìn)一步，所述紅外線反射粉末材料的粒度為0.01 μ m-500 μπι。
[0015]本發(fā)明之光伏組件背板散熱的反射涂料的制備工藝，包括以下步驟:按所述重量百分比稱取所述紅外線反射粉末材料、粘結(jié)劑、溶劑，攪拌均勻，即成。
[0016]所述用于光伏組件背板散熱的反射涂料在光伏組件制造中的應(yīng)用:(I)對已經(jīng)封裝好的光伏組件，或者組件半成品，吹掃清潔所述光伏組件或組件半成品背板的背面；(2)將本發(fā)明背板散熱的紅外線反射涂料均涂于經(jīng)步驟(I)處理后的背板背面，涂覆厚度5?200 μπι; (3)將經(jīng)步驟(2)處理后的組件在室溫條件下放置0.5-2h，自然固化，或者置于烘箱中，升溫至40?80°C后，保溫烘烤0.5-2h，完全固化，即得成品。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
(1)本發(fā)明之反射涂料，對太陽光中的紅外線反射能力強(qiáng)，在光伏組件背板表面涂覆本發(fā)明之反射涂料，可以降低光伏組件的工作溫度3-4°C，提高組件的輸出功率1.0-1.8%，降低光伏發(fā)電成本；
(2)本發(fā)明產(chǎn)品，制造簡便，成本低，適于大批量生產(chǎn)，規(guī)?；瘧?yīng)用。
【具體實施方式】
[0018]以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]實施例1
本實施例之用于光伏組件背板散熱的反射涂料，由以下重量百分比的原料制成:紅外線反射粉末材料5%，粘結(jié)劑15%，有機(jī)溶劑80% ;所述紅外線反射粉末材料為1102粉(平均粒度為0.01 μπι);粘結(jié)劑為PMMA ;有機(jī)溶劑為無水工業(yè)酒精。
[0020]制備:按所述重量百分比稱取所述紅外線反射粉末材料1102粉、粘結(jié)劑ΡΜΜΑ、溶劑酒精，攪拌均勻，即成。
[0021]應(yīng)用:(I)對已經(jīng)封裝好的光伏組件，吹掃清潔其背板背面；(2)將所述本實施例反射涂料均涂于經(jīng)步驟(I)處理后的背板背面，涂覆厚度5 μ m ; (3 )將經(jīng)步驟(2 )處理后的組件在室溫條件下放置2h，自然固化，即得成品。
[0022]與背板背面未涂覆本發(fā)明反射涂料的光伏組件相比，背板背面涂覆有本發(fā)明紅外線反射涂料的光伏組件，在工作狀態(tài)時，背板平均溫度降低3°C，輸出功率提高1%。
[0023]實施例2
本實施例之光伏組件背板散熱的反射涂料，由以下重量百分比的原料制成:紅外線反射粉末材料80%，粘結(jié)劑10%，有機(jī)溶劑10% ;所述紅外線反射粉末材料為Al2O3和Cr2O3混合粉(平均粒度為500 μπι);粘結(jié)劑為PC ;有機(jī)溶劑為丙酮。
[0024]制備:按所述重量百分比稱取所述Al2O3和Cr 203混合粉(Al 203占混合粉重量的50%，Cr2O3占混合粉重量的50%)、粘結(jié)劑PC、有機(jī)溶劑丙酮，攪拌均勻，即成。
[0025]應(yīng)用:(I)對已經(jīng)封裝好的光伏組件，吹掃清潔其背板背面；(2)將所述本實施例反射涂料均涂于經(jīng)步驟(I)處理后的背板背面，涂覆厚度200 μ m ; (3 )將經(jīng)步驟(2 )處理后的組件放置于烘箱中烘烤，升溫至80°C后，保溫烘烤0.5h，完全固化即得成品。
[0026]與背板背面未涂覆本發(fā)明反射涂料的光伏組件相比，背板背面涂覆有本發(fā)明反射涂料的光伏組件，在工作狀態(tài)時，背板平均溫度降低3.5°C，輸出功率提高1.6%。
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