CN104579162A - 带有热电转换功能的太阳能电池板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带有热电转换功能的太阳能电池板，包括：光电转换层，用于将光能转换成电能；位于该光电转换层下方的支撑夹层以用于为该光电转换层提供结构强度；以及设置在该支撑夹层内的热电转换层，用于将热能转换成电能。

Description

带有热电转换功能的太阳能电池板
技术领域
本发明涉及太阳能电池领域，尤其涉及带有热电转换功能的太阳能电池板。
背景技术
譬如单晶硅太阳能电池板，利用单晶硅电池片自身的能带特性进行光能和电能的转化。目前采用的封装方式主要以玻璃盖板加金属外框的形式为主，提供系统强度，重量较为可观，限制了单晶硅太阳能电池片在空间应用方面的能力。另外，当前工业化单晶硅太阳能电池片的光电转化效率最高可以达到24％左右的水平，难以进一步提升。而采用其他材料的太阳能电池片，如砷化镓等，可以达到更高的转化效率，但成本难以控制，不适合大规模应用。
现有一些热电转化材料通过合理的设计在具备温度差的环境中能够将热量转化为电能。图1是示出了根据现有技术由热电材料构成的热电转化器件的设计框图。如图1所示，半导体电极对的P型和N型半导体电极的两端由于热源和冷源导致的温差而产生光热发电电压，从而产生电能。
目前单晶硅太阳能电池的光电转化效率最高可以达到24％，相当一部分的光能会转换成热能，这部分热能为热电转化提供了基础。因此，本领域需要一种能够达到紧凑、轻量、高强度要求的带有热电转化功能的高效太阳能电池。
发明内容
以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之序。
根据本发明的一方面，提供了一种带有热电转换功能的太阳能电池板，包括：
光电转换层，用于将光能转换成电能；
位于该光电转换层下方的支撑夹层以用于为该光电转换层提供结构强度；以及
设置在该支撑夹层内的热电转换层，用于将热能转换成电能。
在一实例中，该光电转换层上方包括高透射率薄膜。
在一实例中，该支撑夹层包括第一支撑板和第二支撑板，该热电转换层介于该第一支撑板和该第二支撑板之间。
在一实例中，该第一支撑板和该第二支撑板由高强度导热材料制成。
在一实例中，该第一支撑板和该第二支撑板为碳纤维织物层。
在一实例中，在该光电转换层与该第一支撑板之间设有绝缘膜，以及在该热电转换层与该第一支撑板之间、以及该热电转换层与该第二支撑板之间分别设有绝缘膜
在一实例中，该光电转换层、该热电转换层、该第一支撑板、该第二支撑板以及各绝缘膜之间通过胶膜热压结合在一起。
在一实例中，在该支撑夹层中该热电转换层的空隙处由蜂窝或泡沫结构填充。
在一实例中，该热电转换层包括多对半导体电极，每一对半导体电极包括一个P型半导体电极和一个N型半导体电极，每一对半导体电极中的一个类型的半导体电极在一端与该对半导体电极中的另一半导体电极通过金属片相连，并在另一端与相邻的一对半导体电极中的另一类型的半导体电极通过金属片相连。
在一实例中，该P型半导体电极和N型半导体电极由Bi2Te3或Sb2Te3体系材料、PbTe体系材料、SiGe体系材料之一构成。
在一实例中，该光电转换层包括相互之间通过连接焊带连接的多块太阳能电池片。
在一实例中，该太阳能电池片为单晶硅电池片。
根据本发明的太阳能电池板具有热电转换层功能，提高了发电效率，同时通过一体化设计具有紧凑、轻量、高强度的优点。
附图说明
在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
图1是示出了根据现有技术由热电材料构成的热电转化器件的设计框图；以及
图2是示出了根据本发明的一方面的太阳能电池板的结构图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作详细描述。注意，以下结合附图和具体实施例描述的诸方面仅是示例性的，而不应被理解为对本发明的保护范围进行任何限制。
常规太阳能电池的光电转换效率较低，相当一部分的光照射太阳能电池后并未转换成电能，而是产生了大量热能，因此在太阳能电池板的正反两面产生了巨大温差。在本发明中利用一体化设计设计了具备紧凑、轻质、高强度、高效率的新型复合太阳能转化系统。
图2是示出了根据本发明的一方面的太阳能电池板200的结构图。如图2所示，太阳能电池板200主要可包括三部分，即光电转换层210、位于光电转换层210下方的支撑夹层220、以及设置在该支撑夹层220内的热电转换层230。
光电转换层210可包括一系列太阳能电池片211，例如单晶硅电池片。这些太阳能电池片211之间可通过连接焊带212连接在一起。连接焊带212将相邻的太阳能电池片211的电极在一起，以形成大面积的太阳能电池。太阳能电池片211可将照射在其表面上的太阳光的光能转换成电能。
作为对光电转换层210的保护，可在光电转换层210上方覆盖有一层透光薄膜240。该透光薄膜240优选具有较高的透射率，如PET、ETFE等，透光薄膜240的高透射率保证了太阳光以尽可能低的衰减抵达光电转换层210的太阳能电池片211的表面。
为了使光电转换层210有足够的结构强度，一般地，在光电转换层210可贴附于一层支撑结构。根据本发明的一方面，在光电转换层210下方特别提供支撑夹层220，其中该支撑夹层220具体可包括第一支撑板221和第二支撑板222。
在支撑夹层220内，可设有热电转换层230，以用于将热能转换成电能。该热电转换层230可包括多对半导体电极231，每一对半导体电极可包括一个P型的半导体电极和一个N型半导体电极。每一对半导体电极231中的一个类型的半导体电极(例如，P型)在一端与该对半导体电极中的另一半导体电极(例如，N型)通过金属片232相连，并在另一端与相邻的一对半导体电极中的另一类型(例如，N型)的半导体电极通过金属片232相连。由此形成的多对半导体电极231呈“几”字型分布。这里的P型半导体电极和N型半导体电极可由Bi2Te3或Sb2Te3体系材料、PbTe体系材料、或者SiGe体系材料构成。
第一支撑板221和第二支撑板222可由高强度导热材料制成。高强度可以保证光电转换层210有足够的结构强度。另一方面，第一支撑板221和第二支撑板222的导热性确保光电转换层210产生的热量能够传递到热电转换层230。较优地，在本发明中，第一支撑板221和第二支撑板222可以是碳纤维织物层。碳纤维材料具有良好的导热性，而沿纤维轴方向等表现出很高的强度，当将碳纤维织物的纤维纵横交错时，则整个碳纤维织织物层具有很高的强度。碳纤维织物层在充分吸收了光电转换层210积累的热量后，能够将其传导至热电转换层230以供其将热能转换成电能。
考虑到碳纤维材料的导电性，可在光电转换层210与第一支撑板221之间、第一支撑板与热电转换层230之间、以及热电转换层230与第二支撑板222之间分别设置绝缘膜250、260、270。
透光薄膜240、光电转换层210、绝缘膜250、第一支撑板221、绝缘膜260、热电转换层230、绝缘膜270、以及第二支撑板222各层间可通过胶膜热压结合在一起。
为了进一步提升太阳能电池板200的结构强度，可在第一支撑板221和第二支撑板222之间的空隙处填充蜂窝或泡沫结构。如图2所示，在支撑夹层220中设有由几字型的半导体对构成的热电转换层230。这些几字型的半导体对之间存在多处空隙，这些空隙处可填充蜂窝或泡沫结构以起到进一步的结构强化作用。
根据本发明的太阳能电池板具有热电转换层功能，提高了发电效率，同时通过一体化设计具有紧凑、轻量、高强度的优点。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (12)

1.一种带有热电转换功能的太阳能电池板，包括：
光电转换层，用于将光能转换成电能；
位于所述光电转换层下方的支撑夹层以用于为所述光电转换层提供结构强度；以及
设置在所述支撑夹层内的热电转换层，用于将热能转换成电能。
2.如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，所述光电转换层上方包括透光薄膜。
3.如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，所述支撑夹层包括第一支撑板和第二支撑板，所述热电转换层介于所述第一支撑板和所述第二支撑板之间。
4.如权利要求3所述的太阳能电池板，其特征在于，所述第一支撑板和所述第二支撑板由高强度导热材料制成。
5.如权利要求4所述的太阳能电池板，其特征在于，所述第一支撑板和所述第二支撑板为碳纤维织物层。
6.如权利要求5所述的太阳能电池板，其特征在于，在所述光电转换层与所述第一支撑板之间设有绝缘膜，以及在所述热电转换层与所述第一支撑板之间、以及所述热电转换层与所述第二支撑板之间分别设有绝缘膜。
7.如权利要求6所述的太阳能电池板，其特征在于，所述光电转换层、所述热电转换层、所述第一支撑板、所述第二支撑板以及各绝缘膜之间通过胶膜热压结合在一起。
8.如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，在所述支撑夹层中所述热电转换层的空隙处由蜂窝或泡沫结构填充。
9.如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，所述热电转换层包括多对半导体电极，每一对半导体电极包括一个P型半导体电极和一个N型半导体电极，每一对半导体电极中的一个类型的半导体电极在一端与该对半导体电极中的另一半导体电极通过金属片相连，并在另一端与相邻的一对半导体电极中的另一类型的半导体电极通过金属片相连。
10.如权利要求9所述的太阳能电池板，其特征在于，所述P型半导体电极和N型半导体电极由Bi2Te3或Sb2Te3体系材料、PbTe体系材料、SiGe体系材料之一构成。
11.如权利要求1所述的太阳能电池板，其特征在于，所述光电转换层包括相互之间通过连接焊带连接的多块太阳能电池片。
12.如权利要求11所述的太阳能电池板，其特征在于，所述太阳能电池片为单晶硅电池片。
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