CN102437212A - 一种光电-热电一体化电池组件 - Google Patents

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孙康文
祝明
刘春阳
梁高铭
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Abstract

本发明一种光电-热电一体化太阳能电池组件，是由按自上而下依次叠放的表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜A、绝缘基板所组成；而绝缘基板又是由按自上而下依次叠放的绝缘膜、碳纤维板、轻质胶膜B、蜂窝芯(含温差电池和预埋件)、轻质胶膜B、碳纤维板、绝缘膜所组成，其中，为提高单位面积上太阳能的利用率，必须在蜂窝芯内嵌入温差电池，利用基板上下表面的温度差进行发电；为保证电池组件能够与相关结构连接，必须加入预埋件，预埋件的具体位置根据连接方式确定。其优点是：具有轻质、高效、有限面积上太阳能能够达到充分利用并且低温特性良好，非常适合平流层浮空器长期区域驻留的需要。

Description

一种光电-热电一体化电池组件
一、技术领域：
本发明提供一种光电-热电一体化电池组件，属于太阳能光伏技术领域。
二、背景技术：
以前的太阳能电池组件主要应用于宇宙空间或地面，针对平流层飞行器工作环境所设计的电池组件，尤其是光电-热电一体化利用的一体化电池组件还没有出现。随着空天技术领域的进一步拓展，针对航空、航天结合部使用的平流层飞行器已成为各国研究的重点，在这类飞行器中尤以平流层浮空器最受关注。配以太阳能电池阵和可循环储能系统后的平流层浮空器具有飞行高度高、使用时间长、可区域驻留、对环境污染小等优点，可用于通信中继、预警、侦查监视、高空技术验证等领域。由于平流层空间具有温度低(-56℃左右)、气压小(几千帕)、风场平稳(长期是定向、常流风，风速≤20m/s)、臭氧浓度大(300μg/m3左右)、中子辐射强(4cm-2s-1左右)等特点，且平流层浮空器外形尺寸有限，为在有限面积上获得更多的太阳能量，开发了可应用于平流层环境的轻质高效光电-热电一体化电池组件。
三、发明内容：
本发明的目的在于提供一种具有轻质高效特点的光电-热电一体化电池组件，该电池组件可以在保持电池组件输出特性高效的情况下，尽量提高有限面积上的太阳能利用率，降低自重，有利于其在平流层飞行器上的应用。
本发明所提供的新型光电-热电一体化电池组件，改变了传统单晶硅组件的玻璃式表面封装结构，利用与空间电池基板结构类似的单层碳纤维蜂窝夹层板作为轻质高效太阳能电池组件的背板，达到足够刚度支持的目的；利用透光率很高(90％以上)的膜系材料作为表面封装材料，达到表面材料轻质化的目的；利用高效硅太阳能电池片作为能量输出元之一，达到光电转换高效输出的目的；利用内埋于蜂窝夹层板中的温差电池作为能量输出元之二，将太阳能电池片不能吸收的太阳光以热电的形式进行二次转化，以增加单位面积上的电能输出。
本发明一种光电-热电一体化电池组件，是由按自上而下依次叠放的表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜A、绝缘基板所组成；而绝缘基板又是由按自上而下依次叠放的绝缘膜、碳纤维板、轻质胶膜B、内嵌温差电池和预埋件的蜂窝芯、轻质胶膜B、碳纤维板所组成，其中，为提高太阳能的利用率，必须在蜂窝芯内嵌入温差电池，利用基板上下表面的温度差进行发电；为保证电池组件能够与相关结构连接，必须在蜂窝芯内加入预埋件，预埋件的具体位置根据连接方式确定。
该表面封装膜位于该电池组件的外表面，在满足足够透光率的情况下起保护太阳能电池片的作用；该透明胶膜填充于表面封装膜与太阳能电池片上表面的间隙之中；该轻质胶膜A填充于太阳能电池片下表面与绝缘基板的间隙之中；该绝缘基板位于本发明电池组件的底层，为整个组件提供足够刚度支持的同时，提供温差电池和预埋件的安装位置。对于绝缘基板中的各层结构：该绝缘膜起电气绝缘的作用；该碳纤维板由碳纤维预浸料经预压实处理后获得，起支撑面板的作用；轻质胶膜B和轻质胶膜B用于连接碳纤维板与蜂窝芯；该蜂窝芯起提高刚度、减轻自重、隔热的作用；该蜂窝芯内的温差电池利用基板上下表面的温度差进行发电；该蜂窝芯内的预埋件起结构间连接的作用。
其中，该碳纤维预浸料应采用密织型正交双向编织布或密集交替型碳纤维单向布的叠层预浸而成；
其中，该蜂窝芯应采用NOMEX纸蜂窝；
其中，该透明胶膜应采用改性的EVA胶膜，透光率应≥90％；
其中，该轻质胶膜A、B应采用轻薄型环氧树脂胶膜；
其中，该表面封装膜应采用改性的PET膜或透明TPT膜；
其中，该太阳能电池片应采用高效单晶硅电池或高效多晶硅电池；
其中，该绝缘膜应采用聚酰亚胺薄膜或PET薄膜；
其中，该温差电池应采用TEC1系列或TES1系列温差电池；
其中，该预埋件应采用聚甲醛或航空铝合金；
各层材料的实际使用厚度和尺寸视具体设计要求而定。
本发明一种光电-热电一体化太阳能电池组件，其优点是：具有轻质、高效、有限面积上太阳能能够达到充分利用并且低温特性良好，非常适合平流层浮空器长期区域驻留的需要。
四、附图说明：
图1为本发明应用到某光电-热电一体化太阳能组件实施例中的结构示意图；
图2为组件中相应绝缘基板的结构示意图。
图中标号说明如下：
1.表面封装膜，2.透明胶膜，3.太阳能电池，4.轻质胶膜A，
5.绝缘基板，  6.绝缘膜，  7.碳纤维板，  8.轻质胶膜B，
9.温差电池，  10.蜂窝芯， 11.预埋件，   12.轻质胶膜B，
13.碳纤维板。
五、具体实施方式：
下面结合图1、2，对本发明中的太阳能电池组件作进一步的说明：
本发明一种光电-热电一体化太阳能组件，如图1，2所示，它是由按自上而下依次叠放的表面封装膜1、透明胶膜2、太阳能电池片3、轻质胶膜A 4、绝缘基板5所组成；而绝缘基板又是由按自上而下依次叠放的绝缘膜6、碳纤维板7、轻质胶膜B 8、温差电池9、蜂窝芯10、预埋件11、轻质胶膜B 12、碳纤维板13所组成。
该表面封装膜1位于本发明电池组件的外表面，本实施例采用改性PET，在满足足够透光率的情况下起保护太阳能电池片的作用；该透明胶膜2填充于表面封装膜1与太阳能电池片3上表面的间隙之中，本实施例采用改性EVA胶膜；该太阳能电池片用于将太阳光能部分转化成电能，本实施例采用转化效率为17.8％的125型单晶硅太阳能电池片；该轻质胶膜A4填充于太阳能电池片3下表面与绝缘基板5的间隙之中，本实施例采用环氧树脂胶膜；该绝缘基板5位于本发明电池组件的中间层，为整个组件提供足够的刚度支持。对于绝缘基板5中的各层结构：绝缘膜6起电气绝缘的作用，本实施例采用聚酰亚胺薄膜；碳纤维板7、碳纤维板13由密织型正交双向碳纤维编织布预浸料经预压实处理后获得，起支撑面板的作用；轻质胶膜B 8和轻质胶膜B 12用于连接碳纤维板7、碳纤维板13与蜂窝芯10，本实施例采用环氧树脂胶膜；温差电池9位于蜂窝芯10内，用于将单晶硅太阳能电池片3无法转化的能量部分进行二次电能转化，本实施例采用TEC1-12703型温差电池；蜂窝芯10起提高刚度、减轻自重、隔热的作用，本实施例采用NOMEX纸蜂窝；预埋件11位于蜂窝芯10内，起结构间连接的作用，本实施例采用聚甲醛加工而成。

Claims (2)

1.一种光电-热电一体化电池组件，其特征在于：它是由按自上而下依次叠放的表面封装膜、透明胶膜、太阳能电池片、轻质胶膜A、绝缘基板所组成；而绝缘基板又是由按自上而下依次叠放的绝缘膜、碳纤维板、轻质胶膜B、内嵌温差电池和预埋件的蜂窝芯、轻质胶膜B、碳纤维板所组成，其中，为提高太阳能的利用率，必须在蜂窝芯内嵌入温差电池，利用基板上下表面的温度差进行发电；为保证电池组件能够与相关结构连接，必须在蜂窝芯内加入预埋件，预埋件的具体位置根据连接方式确定；
该表面封装膜位于该电池组件的外表面，在满足足够透光率的情况下起保护太阳能电池片的作用；该透明胶膜填充于表面封装膜与太阳能电池片上表面的间隙之中；该轻质胶膜A填充于太阳能电池片下表面与绝缘基板的间隙之中；该绝缘基板位于本发明电池组件的底层，为整个组件提供足够刚度支持的同时，提供温差电池和预埋件的安装位置；对于绝缘基板中的各层结构：该绝缘膜起电气绝缘的作用；该碳纤维板由碳纤维预浸料经预压实处理后获得，起支撑面板的作用；轻质胶膜B和轻质胶膜B用于连接碳纤维板与蜂窝芯；该蜂窝芯起提高刚度、减轻自重的作用；该蜂窝芯内的温差电池利用基板上下表面的温度差进行发电；该蜂窝芯内的预埋件起结构间连接的作用。
2.根据权利要求1所述的一种光电-热电一体化电池组件，其特征在于：将太阳能电池片不能吸收的光能，利用电池组件上下表面存在的温差，采用温差电池模块内埋于组件基板的形式对能量进行二次利用，以保证有限面积上获得更多的太阳能量。
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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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