CN102057502B - 太阳能电池模块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及太阳能电池模块，具体说明为，将太阳能电池阵列密封收纳于由透明绝热材料制成的外部保护体中，以便使太阳能电池阵列与外部高温环境隔离，并进一步通过空气冷却法冷却太阳能电池阵列，从而提高和增强太阳能电池的发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电池模块，特别是，涉及提高太阳能电池发电功率的技术。
背景技术
就太阳能电池而言，随着太阳能电池温度的升高，太阳能电池的发电功率将会减少。因此，为了防止太阳能电池的发电功率减少，需要对太阳能电池进行冷却。
注册专利第285821号(2001.01.08)中公开了以水冷却法来冷却太阳能电池的技术。但是，水冷却法冷却太阳能电池的技术，很难确保组成太阳能电池的各电子部件的绝缘性，也存在由于漏电而造成设备损坏的危险，因此，其结构复杂，制作费用及维护费用也很高。
发明内容
本发明目的是提供一种能够提高和增强太阳能电池发电功率的太阳能电池模块。
为达到上述目的，本发明的太阳能电池模块，其特点是，将太阳能电池阵列密封收纳于透明的由绝热材料制成的外部保护体中，使太阳能电池阵列与太阳辐射热及外部高温环境相隔离，以便能够以低温状态工作，从而提高和增强太阳能电池的发电效率。
另外，本发明涉及的太阳能电池模块，其特点还在于，利用温度非常低的气体以空气冷却法对太阳能电池阵列进行冷却，从而提高和增强太阳能电池的发电效率。
本发明将太阳能电池阵列密封收纳于透明的由绝热材料制成的外部保护体中，使太阳能电池阵列与外部高温环境相隔离，从而可以提高和增强太阳能电池的发电功率。
另外，本发明利用温度非常低的气体，以空气冷却法对太阳能电池阵列进行冷却，不仅很容易确保组成太阳能电池的各电子部件的绝缘性，而且结构简单，能够降低制作费用和维护费用，并使其安全工作。
附图说明
图1是根据本发明的太阳能电池模块的第1实施例的断面图。
图2是根据本发明的太阳能电池模块的第2实施例的断面图。
图3是根据本发明的太阳能电池模块的第3实施例的断面图。
图4是根据本发明的太阳能电池模块的第4实施例的断面图。
图5是根据外部保护体一实施例的底面示意图。
图6是太阳能电池结构的一实施例的断面图。
附图标记
100：太阳能电池模块，110：太阳能电池阵列，111：太阳能电池，112：透光性填充粘合剂，113：引线，120：外部保护体，121：前面板，122：后面板，123：冷气室，130：冷却部，131：第1配管，132：第2配管，133：散热板，134：热电器件，140：无线通信部，150：无线电力传送部。
具体实施方式
本发明的特征在于，包括太阳能电池阵列和外部保护体，其中，太阳能电池阵列由多个太阳能电池(Solar cell)排列而成；外部保护体包括前面板和后面板，前面板由透明绝热材料制成，密封收纳上述太阳能电池阵列，后面板与上述前面板一体形成或单独形成，材质与前面板相同。
下面参照附图，对本发明优选实施例进行详细说明。
图1是根据本发明的太阳能电池模块的第1实施例的断面图，图2是根据本发明的太阳能电池模块的第2实施例的断面图，图3是根据本发明的太阳能电池模块的第3实施例的断面图，图4是根据本发明的太阳能电池模块的第4实施例的断面图，图5是根据外部保护体一实施例的底面示意图。如图所示，根据本发明涉及的太阳能电池模块100由太阳能电池阵列110和外部保护体120组成。
上述太阳能电池阵列110由多个太阳能电池(Solar cell)111排列而成，被透光性填充粘合剂112覆盖并粘合在外部保护体120内部。太阳能电池111的数量根据太阳能电池模块100的发电容量而定，每个太阳能电池111通过引线113与相邻的太阳能电池连接，并被EVA(Ethylene Vinyl Acetate，乙烯乙烯醋酸共聚物)等透光性填充粘合剂112填充覆盖，从而从外部保护太阳能电池。
太阳能电池111如图6所示，其基本上由p-n结形结构构成，包括：提高光线在内部的吸收率的防反射膜(Antireflection layer)以及将太阳能电池产生的电力传输到外部的上电极和下电极。图6是太阳能电池结构的一实施例的断面图。
光线被太阳能电池111吸收后，一个光子将产生一对电子和空穴，由于p-n结产生的电势差作用而使电子和空穴分离，电子向n型半导体侧移动，空穴向p型半导体侧移动，分别被上电极和下电极收集，使下电极成为正极，上电极成为负极，从而能够对外部负载进行供电。
上述外部保护体120用于密封收纳太阳能电池阵列110，外部保护体120包括透明绝热材料制成的前面板121以及与前面板一体形成或单独形成且与前面板具有相同或不同材质的后面板122。对于前面板121和后面板122单独形成的情形，两板的结合方式采用通常的结合结构，因此，省略了图示说明。
即，上述外部保护体120将太阳能电池阵列110与外部环境隔离，对太阳能电池阵列110进行保护，为使传递到太阳能电池阵列的光线量最大，采用透光性高的透明材料制成，同时，采用绝热材料制成，对太阳能电池阵列进行密封，使太阳热和外部高温环境引起太阳能电池阵列温度上升所造成的影响最小化。
例如，组成上述外部保护体120的透明绝热材质的前面板121及后面板122可以采用气凝胶(Aerogel)制成。气凝胶(Aerogel)是由头发丝1/10000粗细的二氧化硅(SiO2)丝像无纺布一样编织而成的材料，二氧化硅(SiO2)丝之间的空气分子占气凝胶整个体积的98％左右，是一种具有高透光性、低导热性的透明绝热材料。
采用上述气凝胶等高强度透明绝热材料制成的外部保护体120，能够替代以往使用的金属框，从而与传统技术相比减轻重量，耐腐蚀，绝热效果优秀。
另外，将太阳能电池阵列110固定在外部保护体120内时，只需在外部保护体120内使用透光性填充粘合剂112来粘合太阳能电池阵列110，然后使填充粘合剂112硬化即可。上述固定方法可以选用多种其它方法，这里，省略详细说明。
通过上述方法，本发明将太阳能电池阵列110密封收纳于由透明绝热材料制成的外部保护体120内，使太阳能电池阵列与外部高温环境隔离，提高和增强了太阳能电池的发电效率，从而达到上述的本发明目的。
另外，根据本发明另一实施例，上述外部保护体120内部还可以包括冷气室123，收纳用于冷却太阳能电池阵列110的冷气。即，本实施例可以在外部保护体120内收纳冷气，通过空气冷却法对太阳能电池阵列110进行冷却，从而提高和增强发电效率。
由于上述外部保护体120由透明绝热材料制成，冷气室123内的冷气一旦冷却，冷气室123内的温度就可以长时间维持低温状态，能够对太阳能电池阵列110进行持续冷却。
例如，上述冷气室123可以如图1、图3及图4所示，是在只有一个内部空间的单一结构的外部保护体120内部形成的空间，也可以如图2所示，是在具有2个以上内部空间的复合结构的外部保护体120内部形成的空间。
另外，根据本发明的另一实施例，上述太阳能电池模块还可以包括冷却部130。上述冷却部130的作用是降低冷气室123内冷气的温度，通过降低冷气室123内部冷气的温度而产生的对流现象，降低外部保护体120内部的太阳能电池阵列110的温度，从而提高和增强发电效率。
例如，上述冷却部130可以如图1所示，包括向冷气室123内注入冷气的第1配管131及从冷气室123排出冷气的第2配管132。这里，第1配管131和第2配管132可以由单向阀形式构成，避免停止注入冷气时产生逆流。为方便起见，将省略通过第1配管131注入冷气，通过第2配管132排出冷气的电机及泵的结构说明及图示。
在通过第1配管131注入冷气、通过第2配管132排出冷气、在冷气进行循环的过程中，通过冷气的对流现象，降低外部保护体120内部的太阳能电池阵列110的温度，从而提高和增强发电效率。
与此不同，上述冷却部130还可以如图2所示，包括从冷气室123内冷气中吸收热量并向外部散热的散热板133。此时，通过使上述散热板133构造为具有单向导热性，散热板133吸收被外部保护体120内部的太阳能电池阵列110所加热的冷气中的热量并向外部散热，由此降低外部保护体120内部太阳能电池阵列110的温度，从而提高和增强发电效率。
对于图2所示实施例，外部保护体120由具有2个内部空间的复合结构构成，设置散热板时，使散热板133两端分别位于两个内部空间内，通过散热板降低设置了太阳能电池阵列110的内部空间中的冷气温度，并对另一个内部空间注入及排除冷气，使冷气进行循环，通过空气冷却法对散热板进行冷却，由此降低外部保护体120内部太阳能电池阵列110的温度，从而提高和增强发电效率。
与此不同，上述冷却部130还可以如图3及图4所示，包括降低冷气室内冷气温度的热电器件134。上述热电器件(Thermo Electronic Module)134是一种一侧放热另一侧吸热的器件，是利用了将两种不同金属两端连接后接通电流时，根据电流方向，一侧金属吸热，另一侧金属放热的珀尔帖效应(Peltier Effect)制成的器件。
因此，将热电器件134中吸热的一侧与外部保护体120的冷气室123连接，并将放热的一侧与外部连接，热电器件134就会对被外部保护体120内部太阳能电池阵列110加热而温度上升的冷气进行吸热，由此降低外部保护体120内部太阳能电池阵列110的温度，从而提高和增强发电效率。
此时，由于上述外部保护体120由透明绝热材料组成，如图3所示，通过在散热板133之间设置热电器件134，能够使热电器件134通过冷气室的散热板133吸收被外部保护体120内部的太阳能电池阵列110加热而温度上升的冷气的热量，由此更加有效地降低外部保护体120内部太阳能电池阵列110的温度，从而提高和增强发电效率。
另外，根据本发明的另一实施例，如图1所示，上述第1配管131和上述第2配管132由导电材料制成，分别作为太阳能电池阵列110的外部引出电极使用。
与此不同，还可以如图2及图3所示，设置多个散热板133，将两个散热板133分别作为太阳能电池阵列110的外部引出电极使用。
因此，将上述第1配管131和第2配管132或两个散热板133等构成的冷却部130作为冷却冷气的手段使用的同时，还将其作为太阳能电池阵列110的外部引出电极使用，能够进一步简化本发明的太阳能电池模块的结构。
另外，根据本发明的另一实施例，如图1至图3所示，本发明的太阳能电池模块100还可以包括无线通信部140。上述无线通信部140利用近距离低功耗通信等方法无线传送被太阳能电池阵列110加热的冷气室123的温度等环境信息。例如，上述无线通信部140可以由Zigbee或RFID等技术实现。
例如，通过上述无线通信部140测量冷气室123内的温度后，利用近距离低功耗通信方式向外部进行无线传送。这样，通过分析无线传送的温度，可以进行诸如根据冷气室内设定温度来注入冷气或启动热电器件等各种控制。
上述无线通信部140可以由一个IC芯片构成，设置在太阳能电池模块100的外部保护体120内部。这样，就能收集太阳能电池模块100的各种环境信息，并根据收集的环境信息进行各种控制。
另外，根据本发明一实施例，如图4所示，根据本发明的太阳能电池模块100还可以包括无线电力传送部150。上述无线电力传送部150能够将太阳能电池阵列110所产生的电力无线电力传输到外部。此时，与图1、图2及图3所示实施例不同，无需设置向外部引出电力的外部引出电极。
无线电力传送技术如图4所示，包括：将太阳能电池阵列110产生的直流电转变为交流电后，从隔离的两个线圈所感应的感应电流来获得电力的、利用电磁感应原理的感应耦合(Induction Coupling)技术；使用高频信号辐射特性的射频/微波辐射(Radio/Microwave Radiation)技术；将共振现象嫁接到能量传送方式上的共振耦合(Resonance Coupling)技术等。
以上参照附图重点对本发明的优选实施例进行了说明，但本发明并不局限于此，在本发明权利要求书的范围内，可以对本发明进行多种变形。
工业利用性
本发明可应用于太阳能电池的冷却技术领域及相关技术领域。
Claims (4)
1.一种太阳能电池模块，其特征在于，该太阳能电池模块包括：太阳能电池阵列和外部保护体，其中，所述太阳能电池阵列由多个太阳能电池排列而成；所述外部保护体包括前面板和后面板，所述前面板由透明绝热材料制成，用于密封收纳所述太阳能电池阵列，所述后面板与所述前面板一体形成或单独形成，所述后面板的材质与所述前面板相同，所述外部保护体的内部包括冷气室，所述冷气室收纳用于冷却所述太阳能电池阵列的冷气，所述太阳能电池模块还包括用于降低所述冷气室的冷气温度的冷却部，所述冷却部由热电器件组成。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池模块还包括以无线方式传送太阳能电池模块的环境信息的无线通信部。
3.根据权利要求2所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述无线通信部将所述冷气室的内部温度作为环境信息进行无线传送。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池模块，其特征在于，所述太阳能电池模块还包括将所述太阳能电池阵列所产生的电力无线电力地传输到外部的无线电力传送部。
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