CN101359700B

CN101359700B - 铝合金背板太阳电池组件

Info

Publication number: CN101359700B
Application number: CN 200810198638
Authority: CN
Inventors: 秦红; 沈辉; 张仁元; 梁振南
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2008-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: CN101359700A

Abstract

本发明公开了一种铝合金背板太阳电池组件，该铝合金背板太阳电池组件按太阳能玻璃、EVA胶膜、太阳电池、聚酯薄膜条、EVA胶膜、铝合金背板顺序以“三明治”方式叠合真空加热层压而成；铝合金背板上有预先经机械加工形成的膨胀弯，以吸收热膨胀；背板经双面阳极氧化处理，同时在太阳电池互联条和电极引线与EVA胶膜之间，敷设聚酯薄膜条以提高电绝缘性能；本发明的铝合金背板太阳电池组件可作为常规平板式太阳电池组件使用，也可用于水冷式光伏热综合利用设备，通过散热特性良好的铝合金背板，将太阳电池散发的热量迅速散入大气，或直接传递进冷却水，降低太阳电池工作温度，提高太阳电池的实际太阳能转换效率。

Description

铝合金背板太阳电池组件

技术领域

本发明涉及到一种太阳能光伏发电设备，更具体地说，本发明提供一种散热良好，电池工作温度低于目前常见的平板式太阳电池组件的铝合金背板太阳电池组件。

背景技术

目前太阳电池将太阳能转换为电能的效率多在14％～20％之间。该效率指标准状态下的效率。标准状态条件定义为工作温度为25℃，大气质量为AM1.5，太阳辐射强度为1000W/m²。实际上太阳电池并不总在标准状态下工作。太阳电池工作时一部分太阳能转换为电能，其余转换为热能。这部分热能首先使太阳电池组件升温，然后在温差作用下散入周围环境，使太阳电池达到一个平衡的工作温度。散热迅速时平衡温度较低，反之较高。温度对太阳电池效率的影响用温度系数表示。占光伏市场份额90％以上的晶硅太阳电池的温度系数在-0.4～-0.6％/℃之间，即其效率将随工作温度上升而下降。因此，加强散热，降低太阳电池工作温度，是提高太阳电池实际工作效率的途径之一。太阳电池散热的方法有被动散热与主动散热两种。前者依靠大气的自然流动带走电池热量，后者依靠电力驱动风机或泵，强制空气、水或其他流体流过人为设置在太阳电池组件上的散热设备，强化电池热量的散出过程，或者仅在太阳电池组件上增加散热设备，强化自然对流散热。由于聚光式太阳电池组件工作在数个至数十个太阳之下，不加强散热时电池温度可达上千度，组件会遭到破坏，故聚光式太阳电池组件均采取强化散热措施，例如中国公开专利CN101145743，公开日2008.03.19，发明名称：太阳电池高效发电散热系统，在太阳电池组件下部附加导热片和散热构件，强化向大气散热，中国公开专利CN201000896，公开日2008.01.02，发明名称：水冷式光伏发电系统，以导热硅胶粘接导热水管于太阳电池组件下方，管内有水循环流动对聚光式太阳电池进行冷却。此外在太阳能光伏热综合利用中，例如中国公开专利CN1716642，公开日2006.01.04，发明名称：混合式光电光热收集器，中国公开专利CN1563844，公开日2005.01.12，发明名称：太阳电热联产装置，中国公开专利CN1988183，公开日2007.06.27，发明名称：太阳电池的电热联用装置，都利用水循环流过太阳电池组件背部来提取热能，同时也起到降低太阳电池温度的作用。对于普通的平板式太阳电池组件，一般认为设置复杂的散热系统意义不大，基本上未特别考虑散热问题，其工作温度常达到50℃以上。对这些组件如何采用简便而又有效的散热措施，来降低其工作温度，值得研究。

发明内容

本发明从太阳电池组件结构热设计入手，提供一种铝合金背板太阳电池组件，来解决减少太阳电池散热热阻，用自然冷却方式降低太阳电池工作温度的问题。

本发明技术方案如下：

本铝合金背板太阳电池组件由太阳能玻璃、EVA胶膜、太阳电池、聚酯薄膜条、EVA胶膜、金属背板按顺序以“三明治”方式叠合真空加热层压而成；上述金属背板上有数条纵横交错并形成井字形的细窄的凹形膨胀弯，太阳电池放置在铝合金背板上的膨胀弯之间；上述太阳电池背面的连接条和电极引线与EVA胶膜之间敷设聚酯薄膜条。

上述金属背板是双面经阳极氧化处理的铝合金板，阳极氧化膜厚10～15μm。

上述金属背板采用0.5～1mm的铝合金薄板。

上述金属背板膨胀弯宽度为1～1.5mm，深度为2～3mm。

上述聚酯薄膜条总长与太阳电池连接条和电极引线相同，宽度略宽于连接条和电极引线。

本发明的有益效果是金属背板使用了有凹形膨胀弯并经双面阳极氧化处理的铝合金板，以及太阳电池背面的连接条和电极引线与EVA胶膜之间敷设聚酯薄膜条，降低了散热热阻，改善了太阳电池工作条件，并降低了组件成本。铝合金材料导热系数比目前常用的高聚物背板高两个数量级，降低了太阳电池组件的导热热阻，同时对于波长较大的红外辐射部分，反射率大于高聚物背板，而透射率小于高聚物背板，有利于减少受热地面对太阳电池组件背板的长波辐射影响，从而降低太阳电池温度，提高太阳电池转换效率；凹形膨胀弯吸收金属背板在太阳电池组件加工和工作时不同于玻璃面板的伸长量，避免引起板面的平面变形，减少太阳电池的应力应变；双面阳极氧化膜与聚酯薄膜条配合保证了电绝缘，氧化膜同时也保护铝合金板在大气中不会被腐蚀。另一方面铝合金材料价格低于进口TPT，有利于降低材料成本。与使用大面积聚酯薄膜相比，本发明找准绝缘关键部位使用聚酯薄膜条，在保证达到绝缘要求的同时减少聚酯薄膜的使用，降低了聚酯薄膜对于导热的影响，同时降低了材料成本。通过以上方案制造的铝合金背板太阳电池组件散热良好，电池工作温度低于目前常见的平板式太阳电池组件，可以提高太阳电池的转换效率和发电量。本发明的铝合金背板太阳电池组件可作为常规平板式太阳电池组件使用，也可用于水冷式光伏热综合利用设备，通过散热特性良好的铝合金背板，避免中间环节，将太阳电池散发的热量迅速散入大气，或直接传递进冷却水，降低太阳电池工作温度，提高太阳电池的实际太阳能转换效率。

附图说明

图1为本发明的铝合金背板太阳电池组件剖面示意图。

图2为本发明的材料结构示意图。

图3为本发明的铝合金背板膨胀弯与太阳电池布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

铝合金背板太阳电池组件由太阳能玻璃1、EVA胶膜2、太阳电池3、聚酯薄膜条4、EVA胶膜5和铝合金背板6组成。其结构与顺序参见图1、图2，

太阳能玻璃1采用3.2mm超白太阳能玻璃。

EVA胶膜2和EVA胶膜5，是在乙烯和醋酸乙烯脂共聚物EVA的基础上进行改性，添加抗紫外线剂，抗氧化剂和固化剂的太阳能专用EVA封装材料，其厚度优选地可用0.5mm或0.7mm。

太阳电池3为单晶硅或多晶硅太阳电池。

聚酯薄膜条4采用透明普通聚酯薄膜，其厚度优选地可用0.15mm或0.2mm。

铝合金背板6采用铝合金薄板材料，优选地可使用5052铝合金，或5182铝合金，其厚度优选地使用0.5mm或0.7mm。

预先对铝合金薄板进行机械加工，形成数条吸收热胀冷缩的膨胀弯以吸收材料的热胀冷缩，这些膨胀弯纵横交错形成井字形。参见图3。膨胀弯尺寸优选地取为宽1～1.5mm，高2～3mm。膨胀弯加工完毕后对铝合金板进行双面阳极氧化处理以加强电绝缘，氧化膜厚度优选地取为15～10μm。

按照预先设计，将太阳电池放置在铝合金背板上的膨胀弯之间的位置，参见图3，用互连条焊接连接成太阳电池串，并将电极用引线连接至接线盒处。当引线穿过铝合金背板时引线上套耐热绝缘套。

将聚酯薄膜按照太阳电池互联条和电极引线的总长剪切成条状，将其铺设在太阳电池背面连接条和电极引线与EVA胶膜之间。聚酯薄膜条宽度略宽于互连条或电极引线，优选地可取为互连条或电极引线宽度+4mm。

最后按照太阳能玻璃、EVA胶膜、太阳电池、EVA胶膜、聚酯膜条、铝合金背板的顺序将其叠合，上层压机用真空加热层压工艺加工出铝合金背板太阳电池组件。

Claims

1.一种铝合金背板太阳电池组件，由太阳能玻璃、第一EVA胶膜、太阳电池、聚酯薄膜条、第二EVA胶膜、金属背板按顺序叠合而成；其特征在于，上述金属背板上有数条纵横交错并形成并字形宽度为1～1.5mm，深度为2～3mm的凹形膨胀弯，太阳电池放置在铝合金背板上的膨胀弯之间；上述太阳电池背面的互联条和电极引线与第二EVA胶膜之间敷设聚酯薄膜条。

2.根据权利要求1所述的铝合金背板太阳电池组件，其特征在于：上述金属背板是双面经阳极氧化处理的铝合金板，阳极氧化膜厚10～15μm。

3.根据权利要求1或2所述的铝合金背板太阳电池组件，其特征在于：上述金属背板采用0.5～1mm的铝合金薄板。

4.根据权利要求1所述的铝合金背板太阳电池组件，其特征在于：上述聚酯薄膜条总长与太阳电池互联条和电极引线的总长相同，宽度略宽于互联条或电极引线。