CN104241425B - 对称结构高散热光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对称结构高散热光伏组件，其特征在于，它包括从上到下依次层叠设置的前板聚合物材料层、电池片和背板聚合物材料层；其中，所述前板聚合物材料层包括从上到下依次层叠设置的表面保护层、掺杂有量子点的高透光塑料基层和封装材料层；所述背板聚合物材料层包括从下到上依次层叠设置与所述前板聚合物材料层为对称结构的表面保护层、掺杂有量子点的高透光塑料基层和封装材料层。本发明所述光伏组件拥有对称结构，可以用于双面受光太阳能电池，而且前板和背板的作用均为增加透光和光子吸收，提高光电转换效率，同时还能以减少热源的方式来避免电池片工作温度过高。
Description
技术领域
本发明属于光伏技术领域，具体涉及一种具有对称结构的高散热型的太阳能电池组件
背景技术
目前，市场上的太阳能单晶或多晶组件均采取以下结构，即从上到下依次层叠设置钢化玻璃层、EVA层，电池片、EVA层、TPT层以及铝合金边框。这样的结构的前板玻璃及封装材料多关注光线透过率，一般要求在91％以上，这样尽可能多吸收光子，使得电池片有更高的转换效率和电力输出。背膜多为含氟的高分子复合材料，起到阻水、绝缘等保护作用，但同样带来散热困难的问题。
美国科学家研制出一种双面太阳能电池，其每平方米的发电量可达272瓦，这种双面太阳能电池使用了单晶硅材料，正反两面都采用了捕捉光线的“PN结”结构，两面都能把太阳能转换成电能。双面受光太阳能电池具有垂直安装、双面采光的特点，可以广泛应用与安置地空旷、无遮阴、尘土大、易积雪的地方。但是双面受光太阳能电池也具有应用缺点，相同辐照条件下，每面的输出功率都比常规的单面太阳能电池略低，为了照顾两面的产电率，一般选择垂直安装，至少保持一面以最佳角度接受太阳光。
目前主要的研究方向是通过对双面电池片的研究来改善上述问题，进一步提高双面电池的发电效率，而着眼于双面太阳能电池的前后板封装材料的改进还鲜有报道，本发明由此而来。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于双面受光太阳能电池的对称结构高散热光伏组件，对称结构的前板和背板的作用均为增加透光和光子吸收，提高光电转换效率，同时还能以减少的热源方式来避免电池片工作温度过高，从而克服现有技术中的不足，本发明所述太阳能电池组件无需变动现有产品的封装工艺，
易于实施。
为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
一种对称结构高散热光伏组件，其特征在于，它包括从上到下依次层叠设置的前板聚合物材料层、电池片和背板聚合物材料层；
其中，所述前板聚合物材料层包括从上到下依次层叠设置的表面保护层、掺杂有量子点的高透光塑料基层和封装材料层，
所述背板聚合物材料层包括从下到上依次层叠设置与所述前板聚合物材料层为对称结构的表面保护层、掺杂有量子点的高透光塑料基层和封装材料层；
所述表面保护层为透明材质的氟塑料层，光学折射率为1.35～1.40；
所述量子点由半导体材料制成的、直径为2～20nm的纳米粒子，掺杂量为0.1％-2％的重量份。
优选的，所述氟塑料层为PVDF或者PVF或者ETFE或者ECTFE材料。
量子点一般为球形或类球形，是由半导体材料(通常由II B～ⅥB或IIIB～VB元素组成)制成的、稳定直径在2～20 nm的纳米粒子。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由II.VI族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或III.V族元素(如InP、InAs等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。
太阳能电池片的工作原理是吸收光子，产生激发态从而产生电流，而太阳光波段中无论是长波还是短波，被电池片吸收后只能产生一个光子，而剩余能量只能转换成热能。而量子点作用就是将短波段光源(300-500nm)中的高能量光子吸收转换为2个低能量光子，这样不仅可提高光电转换效率，而且减少了热源产生，从而减少电池片自身发热。
优选的，所述高透光塑料基层为折射率为1.49的PMMA层或折射率为1.59的PC层或者折射率为1.57的PET层。
优选的，所述半导体材料由II B～ⅥB或IIIB～VB元素组成；所述量子点由1种或1种以上半导体材料制成。
优选的，所述封装材料层为EVA、PVB、离子聚合物等聚烯烃类热熔胶或硅胶组成。
优选的，所述光伏组件边缘设有防撞的塑料边框，所述塑料边框内设有密封胶条。
有益效果：
本发明所述太阳能电池组件各种材料均考虑了增强导热功能，整体结构完全不同于传统光伏组件结构，与现有技术相比，本发明的优点包括：
(1)拥有对称结构的前板和背板均添加了量子点，用于双面受光太阳能电池时，可以同时将短波段光源(300-500nm)中的高能量光子吸收转换为2个低能量光子，这样不仅可提高光电转换效率，而且减少了热源产生；
(2)使用了透明氟塑料，表面能低(26-28达因)，具有不粘附性能，可有效自洁，保持组件在户外工作状态下的良好光线透过率；
(3)全部采用高分子材料，质量轻便
(4)采用对称结构层压后材料对称，可以避免产生内应力翘曲，而且适合于双面受光太阳能电池组件。
附图说明
图1为本发明所述对称结构高散热光伏组件的结构示意图；
其中，1、前板聚合物材料层，2、电池片，3、背板聚合物材料层、4、表面保护层，5、高透光塑料基层，6、封装材料层，7、塑料边框。
具体实施方式
以下实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1：
如图1所示，一种对称结构高散热光伏组件，其特征在于，它包括从上到下依次层叠设置的前板聚合物材料层1、电池片2和背板聚合物材料层3；
其中，所述前板聚合物材料层1包括从上到下依次层叠设置的表面保护层4、掺杂有量子点的高透光塑料基层5和封装材料层6，
所述背板聚合物材料层3包括从下到上依次层叠设置与所述前板聚合物材料层1为对称结构的表面保护层4、掺杂有量子点的高透光塑料基层5和封装材料层6；
所述表面保护层4为透明材质的氟塑料层，光学折射率为1.35～1.40；
所述量子点是由半导体材料制成的、直径为2～20nm的纳米粒子，掺杂量为0.1％-2％的重量份。
优选的，所述氟塑料层为PVDF或者PVF或者ETFE或者ECTFE材料。
量子点一般为球形或类球形，是由半导体材料(通常由II B～ⅥB或IIIB～VB元素组成)制成的、稳定直径在2～20 nm的纳米粒子。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由II.VI族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或III.V族元素(如InP、InAs等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。
太阳能电池片的工作原理是吸收光子，产生激发态从而产生电流，而太阳光波段中无论是长波还是短波，被电池片吸收后只能产生一个光子，而剩余能量只能转换成热能。而量子点作用就是将短波段光源(300-500nm)中的高能量光子吸收转换为2个低能量光子，这样不仅可提高光电转换效率，且减少了热源产生，从而降低电池片自身发热。
优选的，所述高透光塑料基层5为折射率为1.49的PMMA层或折射率为1.59的PC层或者折射率为1.57的PET层。
优选的，所述半导体材料由II B～ⅥB或IIIB～VB元素组成；所述量子点由1种或1种以上半导体材料制成。
优选的，所述封装材料层6为EVA、PVB、离子聚合物等聚烯烃类热熔胶或硅胶组成。
优选的，所述光伏组件边缘设有防撞的塑料边框7，所述塑料边框内设有密封胶条。
前述的“高透光”是指透光率在94％以上，反光率在90％以上。
需要指出的是，以上所述者仅为用以解释本发明之较佳实施例，并非企图据以对本发明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之发明精神下所作有关本发明之任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护之范畴。
Claims (6)
1.一种对称结构高散热光伏组件，其特征在于，它包括从上到下依次层叠设置的前板聚合物材料层(1)、电池片(2)和背板聚合物材料层(3)；
其中，所述前板聚合物材料层(1)包括从上到下依次层叠设置的表面保护层(4)、掺杂有量子点的高透光塑料基层(5)和封装材料层(6)；
所述背板聚合物材料层(3)包括从下到上依次层叠设置与所述前板聚合物材料层(1)为对称结构的表面保护层(4)、掺杂有量子点的高透光塑料基层(5)和封装材料层(6)；
所述表面保护层(4)为透明材质的氟塑料层，光学折射率为1.35～1.40；
所述量子点是由半导体材料制成的、直径为2～20nm的纳米粒子，掺杂量为0.1％-2％的重量份；
所述高透光指透光率在94％以上，反光率在90％以上。
2.根据权利要求1所述的对称结构高散热光伏组件，其特征在于，所述氟塑料层为PVF或者ETFE材料。
3.根据权利要求1所述的对称结构高散热光伏组件，其特征在于，所述高透光塑料基层(5)为折射率为1.49的PMMA层或折射率为1.59的PC层或者折射率为1.57的PET层。
4.根据权利要求1所述的对称结构高散热光伏组件，其特征在于，所述半导体材料由IIB～ⅥB或IIIB～VB元素组成；所述量子点由1种或1种以上半导体材料制成。
5.根据权利要求1所述的对称结构高散热光伏组件，其特征在于，所述封装材料层(6)为EVA、PVB、离子聚合物等聚烯烃类热熔胶或硅胶。
6.根据权利要求1所述的对称结构高散热光伏组件，其特征在于，所述光伏组件边缘设有防撞的塑料边框(7)，所述塑料边框内设有密封胶条。
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