帶有熱電轉(zhuǎn)換功能的太陽(yáng)能電池板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，尤其涉及帶有熱電轉(zhuǎn)換功能的太陽(yáng)能電池板。
【背景技術(shù)】
[0002]譬如單晶硅太陽(yáng)能電池板，利用單晶硅電池片自身的能帶特性進(jìn)行光能和電能的轉(zhuǎn)化。目前采用的封裝方式主要以玻璃蓋板加金屬外框的形式為主，提供系統(tǒng)強(qiáng)度，重量較為可觀，限制了單晶硅太陽(yáng)能電池片在空間應(yīng)用方面的能力。另外，當(dāng)前工業(yè)化單晶硅太陽(yáng)能電池片的光電轉(zhuǎn)化效率最高可以達(dá)到24%左右的水平，難以進(jìn)一步提升。而采用其他材料的太陽(yáng)能電池片，如砷化鎵等，可以達(dá)到更高的轉(zhuǎn)化效率，但成本難以控制，不適合大規(guī)模應(yīng)用。
[0003]現(xiàn)有一些熱電轉(zhuǎn)化材料通過(guò)合理的設(shè)計(jì)在具備溫度差的環(huán)境中能夠?qū)崃哭D(zhuǎn)化為電能。圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)由熱電材料構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)化器件的設(shè)計(jì)框圖。如圖1所示，半導(dǎo)體電極對(duì)的P型和N型半導(dǎo)體電極的兩端由于熱源和冷源導(dǎo)致的溫差而產(chǎn)生光熱發(fā)電電壓，從而產(chǎn)生電能。
[0004]目前單晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率最高可以達(dá)到24%，相當(dāng)一部分的光能會(huì)轉(zhuǎn)換成熱能，這部分熱能為熱電轉(zhuǎn)化提供了基礎(chǔ)。因此，本領(lǐng)域需要一種能夠達(dá)到緊湊、輕量、高強(qiáng)度要求的帶有熱電轉(zhuǎn)化功能的高效太陽(yáng)能電池。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]以下給出一個(gè)或多個(gè)方面的簡(jiǎn)要概述以提供對(duì)這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡(jiǎn)化形式給出一個(gè)或多個(gè)方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種帶有熱電轉(zhuǎn)換功能的太陽(yáng)能電池板，包括:
[0007]光電轉(zhuǎn)換層，用于將光能轉(zhuǎn)換成電能；
[0008]位于該光電轉(zhuǎn)換層下方的支撐夾層以用于為該光電轉(zhuǎn)換層提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；以及
[0009]設(shè)置在該支撐夾層內(nèi)的熱電轉(zhuǎn)換層，用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能。
[0010]在一實(shí)例中，該光電轉(zhuǎn)換層上方包括高透射率薄膜。
[0011]在一實(shí)例中，該支撐夾層包括第一支撐板和第二支撐板，該熱電轉(zhuǎn)換層介于該第一支撐板和該第二支撐板之間。
[0012]在一實(shí)例中，該第一支撐板和該第二支撐板由高強(qiáng)度導(dǎo)熱材料制成。
[0013]在一實(shí)例中，該第一支撐板和該第二支撐板為碳纖維織物層。
[0014]在一實(shí)例中，在該光電轉(zhuǎn)換層與該第一支撐板之間設(shè)有絕緣膜，以及在該熱電轉(zhuǎn)換層與該第一支撐板之間、以及該熱電轉(zhuǎn)換層與該第二支撐板之間分別設(shè)有絕緣膜
[0015]在一實(shí)例中，該光電轉(zhuǎn)換層、該熱電轉(zhuǎn)換層、該第一支撐板、該第二支撐板以及各絕緣膜之間通過(guò)膠膜熱壓結(jié)合在一起。
[0016]在一實(shí)例中，在該支撐夾層中該熱電轉(zhuǎn)換層的空隙處由蜂窩或泡沫結(jié)構(gòu)填充。
[0017]在一實(shí)例中，該熱電轉(zhuǎn)換層包括多對(duì)半導(dǎo)體電極，每一對(duì)半導(dǎo)體電極包括一個(gè)P型半導(dǎo)體電極和一個(gè)N型半導(dǎo)體電極，每一對(duì)半導(dǎo)體電極中的一個(gè)類(lèi)型的半導(dǎo)體電極在一端與該對(duì)半導(dǎo)體電極中的另一半導(dǎo)體電極通過(guò)金屬片相連，并在另一端與相鄰的一對(duì)半導(dǎo)體電極中的另一類(lèi)型的半導(dǎo)體電極通過(guò)金屬片相連。
[0018]在一實(shí)例中，該P(yáng)型半導(dǎo)體電極和N型半導(dǎo)體電極由Bi2Te^ Sb 2Te3體系材料、PbTe體系材料、SiGe體系材料之一構(gòu)成。
[0019]在一實(shí)例中，該光電轉(zhuǎn)換層包括相互之間通過(guò)連接焊帶連接的多塊太陽(yáng)能電池片。
[0020]在一實(shí)例中，該太陽(yáng)能電池片為單晶硅電池片。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池板具有熱電轉(zhuǎn)換層功能，提高了發(fā)電效率，同時(shí)通過(guò)一體化設(shè)計(jì)具有緊湊、輕量、高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]在結(jié)合以下附圖閱讀本公開(kāi)的實(shí)施例的詳細(xì)描述之后，能夠更好地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類(lèi)似的相關(guān)特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標(biāo)記。
[0023]圖1是示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)由熱電材料構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)化器件的設(shè)計(jì)框圖；以及
[0024]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的太陽(yáng)能電池板的結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)描述。注意，以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應(yīng)被理解為對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍進(jìn)行任何限制。
[0026]常規(guī)太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率較低，相當(dāng)一部分的光照射太陽(yáng)能電池后并未轉(zhuǎn)換成電能，而是產(chǎn)生了大量熱能，因此在太陽(yáng)能電池板的正反兩面產(chǎn)生了巨大溫差。在本發(fā)明中利用一體化設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了具備緊湊、輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高效率的新型復(fù)合太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。
[0027]圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的一方面的太陽(yáng)能電池板200的結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，太陽(yáng)能電池板200主要可包括三部分，即光電轉(zhuǎn)換層210、位于光電轉(zhuǎn)換層210下方的支撐夾層220、以及設(shè)置在該支撐夾層220內(nèi)的熱電轉(zhuǎn)換層230。
[0028]光電轉(zhuǎn)換層210可包括一系列太陽(yáng)能電池片211，例如單晶硅電池片。這些太陽(yáng)能電池片211之間可通過(guò)連接焊帶212連接在一起。連接焊帶212將相鄰的太陽(yáng)能電池片211的電極在一起，以形成大面積的太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池片211可將照射在其表面上的太陽(yáng)光的光能轉(zhuǎn)換成電能。
[0029]作為對(duì)光電轉(zhuǎn)換層210的保護(hù)，可在光電轉(zhuǎn)換層210上方覆蓋有一層透光薄膜240。該透光薄膜240優(yōu)選具有較高的透射率，如PET、ETFE等，透光薄膜240的高透射率保證了太陽(yáng)光以盡可能低的衰減抵達(dá)光電轉(zhuǎn)換層210的太陽(yáng)能電池片211的表面。
[0030]為了使光電轉(zhuǎn)換層210有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一般地，在光電轉(zhuǎn)換層210可貼附于一層支撐結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，在光電轉(zhuǎn)換層210下方特別提供支撐夾層220，其中該支撐夾層220具體可包括第一支撐板221和第二支撐板222。
[0031]在支撐夾層220內(nèi)，可設(shè)有熱電轉(zhuǎn)換層230，以用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能。該熱電轉(zhuǎn)換層230可包括多對(duì)半導(dǎo)體電極231，每一對(duì)半導(dǎo)體電極可包括一個(gè)P型的半導(dǎo)體電極和一個(gè)N型半導(dǎo)體電極。每一對(duì)半導(dǎo)體電極231中的一個(gè)類(lèi)型的半導(dǎo)體電極(例如，P型)在一端與該對(duì)半導(dǎo)體電極中的另一半導(dǎo)體電極(例如，N型)通過(guò)金屬片232相連，并在另一端與相鄰的一對(duì)半導(dǎo)體電極中的另一類(lèi)型(例如，N型)的半導(dǎo)體電極通過(guò)金屬片232相連。由此形成的多對(duì)半導(dǎo)體電極231呈“幾”字型分布。這里的P型半導(dǎo)體電極和N型半導(dǎo)體電極可由Bi2Te3或Sb2Te3體系材料、PbTe體系材料、或者SiGe體系材料構(gòu)成。
[0032]第一支撐板221和第二支撐板222可由高強(qiáng)度導(dǎo)熱材料制成。高強(qiáng)度可以保證光電轉(zhuǎn)換層210有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。另一方面，第一支撐板221和第二支撐板222的導(dǎo)熱性確保光電轉(zhuǎn)換層210產(chǎn)生的熱量能夠傳遞到熱電轉(zhuǎn)換層230。較優(yōu)地，在本發(fā)明中，第一支撐板221和第二支撐板222可以是碳纖維織物層。碳纖維材料具有良好的導(dǎo)熱性，而沿纖維軸方向等表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，當(dāng)將碳纖維織物的纖維縱橫交錯(cuò)時(shí)，則整個(gè)碳纖維織織物層具有很高的強(qiáng)度。碳纖維織物層在充分吸收了光電轉(zhuǎn)換層210積累的熱量后，能夠?qū)⑵鋫鲗?dǎo)至熱電轉(zhuǎn)換層230以供其將熱能轉(zhuǎn)換成電能。
[0033]考慮到碳纖維材料的導(dǎo)電性，可在光電轉(zhuǎn)換層210與第一支撐板221之間、第一支撐板與熱電轉(zhuǎn)換層230之間、以及熱電轉(zhuǎn)換層230與第二支撐板222之間分別設(shè)置絕緣膜250、260、270。
[0034]透光薄膜240、光電轉(zhuǎn)換層210、絕緣膜250、第一支撐板221、絕緣膜260、熱電轉(zhuǎn)換層230、絕緣膜270、以及第二支撐板222各層間可通過(guò)膠膜熱壓結(jié)合在一起。
[0035]為了進(jìn)一步提升太陽(yáng)能電池板200的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，可在第一支撐板221和第二支撐板222之間的空隙處填充蜂窩或泡沫結(jié)構(gòu)。如圖2所示，在支撐夾層220中設(shè)有由幾字型的半導(dǎo)體對(duì)構(gòu)成的熱電轉(zhuǎn)換層230。這些幾字型的半導(dǎo)體對(duì)之間存在多處空隙，這些空隙處可填充蜂窩或泡沫結(jié)構(gòu)以起到進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)強(qiáng)化作用。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的太陽(yáng)能電池板具有熱電轉(zhuǎn)換層功能，提高了發(fā)電效率，同時(shí)通過(guò)一體化設(shè)計(jì)具有緊湊、輕量、高強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。
[0037]提供對(duì)本公開(kāi)的先前描述是為使得本領(lǐng)域任何技術(shù)人員皆能夠制作或使用本公開(kāi)。對(duì)本公開(kāi)的各種修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)都將是顯而易見(jiàn)的，且本文中所定義的普適原理可被應(yīng)用到其他變體而不會(huì)脫離本公開(kāi)的精神或范圍。由此，本公開(kāi)并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設(shè)計(jì)，而是應(yīng)被授予與本文中所公開(kāi)的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有熱電轉(zhuǎn)換功能的太陽(yáng)能電池板，包括: 光電轉(zhuǎn)換層，用于將光能轉(zhuǎn)換成電能； 位于所述光電轉(zhuǎn)換層下方的支撐夾層以用于為所述光電轉(zhuǎn)換層提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；以及 設(shè)置在所述支撐夾層內(nèi)的熱電轉(zhuǎn)換層，用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換層上方包括透光薄膜。
3.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述支撐夾層包括第一支撐板和第二支撐板，所述熱電轉(zhuǎn)換層介于所述第一支撐板和所述第二支撐板之間。
4.如權(quán)利要求3所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述第一支撐板和所述第二支撐板由高強(qiáng)度導(dǎo)熱材料制成。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述第一支撐板和所述第二支撐板為碳纖維織物層。
6.如權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，在所述光電轉(zhuǎn)換層與所述第一支撐板之間設(shè)有絕緣膜，以及在所述熱電轉(zhuǎn)換層與所述第一支撐板之間、以及所述熱電轉(zhuǎn)換層與所述第二支撐板之間分別設(shè)有絕緣膜。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換層、所述熱電轉(zhuǎn)換層、所述第一支撐板、所述第二支撐板以及各絕緣膜之間通過(guò)膠膜熱壓結(jié)合在一起。
8.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，在所述支撐夾層中所述熱電轉(zhuǎn)換層的空隙處由蜂窩或泡沫結(jié)構(gòu)填充。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述熱電轉(zhuǎn)換層包括多對(duì)半導(dǎo)體電極，每一對(duì)半導(dǎo)體電極包括一個(gè)P型半導(dǎo)體電極和一個(gè)N型半導(dǎo)體電極，每一對(duì)半導(dǎo)體電極中的一個(gè)類(lèi)型的半導(dǎo)體電極在一端與該對(duì)半導(dǎo)體電極中的另一半導(dǎo)體電極通過(guò)金屬片相連，并在另一端與相鄰的一對(duì)半導(dǎo)體電極中的另一類(lèi)型的半導(dǎo)體電極通過(guò)金屬片相連。
10.如權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述P型半導(dǎo)體電極和N型半導(dǎo)體電極由812了63或Sb 2Te3體系材料、PbTe體系材料、SiGe體系材料之一構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述光電轉(zhuǎn)換層包括相互之間通過(guò)連接焊帶連接的多塊太陽(yáng)能電池片。
12.如權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能電池板，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池片為單晶硅電池片。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種帶有熱電轉(zhuǎn)換功能的太陽(yáng)能電池板，包括：光電轉(zhuǎn)換層，用于將光能轉(zhuǎn)換成電能；位于該光電轉(zhuǎn)換層下方的支撐夾層以用于為該光電轉(zhuǎn)換層提供結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；以及設(shè)置在該支撐夾層內(nèi)的熱電轉(zhuǎn)換層，用于將熱能轉(zhuǎn)換成電能。
【IPC分類(lèi)】H02S40-44
【公開(kāi)號(hào)】CN104579162
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410749164
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請(qǐng)人】深圳光啟空間技術(shù)有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日