CN104639036A - 中低倍聚光光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中低倍聚光光伏组件，包括电池组件和散热组件，其中，散热组件包括利用水循环散热的夹层水箱和利用辐射散热的喇叭天线，夹层水箱设置在电池组件的背面，喇叭天线设置在电池组件的正面，夹层水箱、电池组件和喇叭天线一体成型形成单元体机构。本发明应用集成技术将对元件散热要求高的聚光光伏电池与降温装置一体设置形成组件，同时采用两个散热结构，可有效的提高散热效率，可增加系统发电稳定性和提高元件过热保护的效率，满足光发电的安全和稳定要求并延长使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及一种异质结光伏发电装置，尤其是一种中低倍聚光光伏组件。
背景技术
光伏发电的核心是光伏电池，而光伏电池按光接收方式而言分为直射和聚光两种，采取将阳光汇聚后再以相对较高光强照射电池的方式称为聚光光伏。
从最早的光电池效率仅为百分之一以下到现在的接近百分之三十，虽然光电转换效率有了大幅提高，但自然界的阳光属于低密度分散性能源，如果不预先进行收集其密度，对于开发应用来说就难于实现大规模专业和经济开发。普通光伏基础上发展起来的聚光光伏在近年来有了长足的技术进步，尤其是宽频谱的砷化镓系列光伏器件的应用，提高了半导体光伏系统的工作效率并为今后的发展方向提供了良好的参考。针对这一技术发展许多光伏工程和发电系统采用了聚光形式系列光伏器件，取得了良好的应用时效和经验。此外，对于太阳能的热利用在起步早的前提下，近十年发展速度和应用水平亦很高，这给聚光光伏电池汇聚太阳光装置的完善带来了有价值的参考。通过吸收和借鉴并利用现有光热设备的聚光装置实现光伏发电的目的，光成垂直角度入射，光能密度集中发热量大又不利于散热。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种发电、双向散热集成一体的光伏组件，形成满足相应聚光条件的中低倍聚光光伏组件。
为实现上述目的，本发明中低倍聚光光伏组件，包括电池组件和散热组件，其中，散热组件包括利用水循环散热的夹层水箱和利用辐射散热的喇叭天线，夹层水箱设置在电池组件的背面，喇叭天线设置在电池组件的正面，夹层水箱、电池组件和喇叭天线一体成型形成单元体机构。
进一步，所述电池组件包括由玻璃板构成的玻璃层、粘合剂和若干电池片间隔排列构成的电池层，电池层由电池片悬浮于粘合剂内形成，玻璃板、粘合剂和电池片经高温层压一体成形工艺制成条形电池组件。
进一步，所述玻璃板为光伏用超白玻璃，所述粘合剂为高透过率、耐温性能好、抗紫外线老化的粘合剂材料，所述电池片为配置防逆流二极管的若干串连连接的电池原片。
进一步，所述夹层水箱包括背板层和散热层，所述电池层密封设置在背板层上；背板层和散热层之间的空间形成水密封导热金属腔，该水密封导热金属腔构成所述夹层水箱的水循环流动部件，所述电池层工作的热量通过循环水循环散热和散热层散热。
进一步，所述散热层表面设置有反光散热涂层、开槽及微带辐射散热结构，所述反光散热涂层为反光直角波纹。
进一步，所述背板层上设置有开口朝向所述电池组件的U形金属框，该U形金属框的U形口两侧内壁设置有滑槽，所述喇叭天线上设置有与滑槽相匹配的安装固定板；所述喇叭天线通过安装固定板、滑槽的配合安装，来紧贴固定于所述电池组件的正面。
进一步，所述喇叭天线的喇叭口外侧设置有槽式阵子作为向外辐射热量的天线。
进一步，所述槽式阵子包括若干个微带和开槽辐射散热结构，微带和开槽辐射散热结构的频率与所述电池组件工作温度的峰值波长相对应；所述微带和开槽辐射散热结构制备采用纳米表面刻蚀技术制成。
进一步，所述喇叭天线的喇叭口张角与聚光光伏的汇聚光束角度相匹配。
进一步，所述喇叭天线与玻璃板的紧贴固定部位之间还设置橡胶条及其防水槽结构。
本发明应用集成技术将对元件散热要求高的聚光光伏电池与降温装置一体设置形成组件，同时采用两个散热结构，可有效的提高散热效率，可增加系统发电稳定性和提高元件过热保护的效率，满足光发电的安全和稳定要求并延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明的截面结构示意图；
其中附图标记为：电池组件1、玻璃板2、喇叭天线3、背板层4、散热组件5、U形金属框6、散热层7、粘合剂8、电池片9、安装固定板10、滑槽11、橡胶条12、槽式阵子13、夹层水箱14、箭头21。
具体实施方式
下面，参考附图，对本发明进行更全面的说明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以体现为多种不同形式，并不应理解为局限于这里叙述的示例性实施例。而是，提供这些实施例，从而使本发明全面和完整，并将本发明的范围完全地传达给本领域的普通技术人员。
为了易于说明，在这里可以使用诸如“上”、“下”“左”“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位（旋转90度或位于其他方位），这里所用的空间相对说明可相应地解释。
如图1所示，本发明中低倍聚光光伏组件，包括一体结合组成的包括电池组件1和散热组件5，其中，散热组件5包括利用水循环散热的夹层水箱14和利用辐射散热的喇叭天线3，夹层水箱14设置在电池组件1的背面，喇叭天线3设置在电池组件1的正面，夹层水箱14、电池组件1和喇叭天线3一体成型形成单元体机构。
电池组件1包括由玻璃板2构成的玻璃层、粘合剂8和若干电池片9间隔排列构成的电池层，电池层由若干电池片9悬浮于粘合剂8内形成电池层，玻璃板2、粘合剂8和电池片9经高温层压一体成形工艺制成条形电池组件。玻璃板材料选择光伏用超白玻璃，粘合剂8首选采用高透过率、耐温性能好、抗紫外线老化的粘合剂材料，电池片9为配置防逆流二极管的若干串连连接的电池原片。
夹层水箱14由内向外（箭头21所示）依次包括背板层4和散热层7，电池层密封设置在背板层4上。电池层和夹层水箱14之间采用导热介质为中间介质，将两组件界面的对界面经高温抽真空层压固化成形，所述对界面分别为电池组件1的电池层和夹层水箱14的背板层4。夹层水箱14和电池组件1之间通过高温抽真空层压固化后形成一体结构。
背板层4和散热层7之间的空间形成水密封导热金属腔，该水密封导热金属腔构成夹层水箱14的水循环流动部件，电池层工作的热量可同时通过循环水循环散热和散热层散热。散热层7表面设置有反光散热涂层、开槽及微带辐射散热结构，反光散热涂层为反光直角波纹。由于本发明为聚光光伏组件，工作时，电池组件1的背面正对太阳，即电池组件1背面的夹层水箱14对应于太阳的直射，夹层水箱14阻隔了太阳直射热量对电池组件1的影响，夹层水箱14同时兼具了散热和隔热的双重作用。
背板层4上设置有开口朝向电池组件1的U形金属框6，该U形金属框6的U形口两侧内壁设置有滑槽11，喇叭天线3上设置有与滑槽11相匹配的安装固定板10。喇叭天线3通过安装固定板10、滑槽11的配合安装，来紧贴固定于电池组件1的正面。喇叭天线3与玻璃板2的紧贴固定部位之间还设置橡胶条12及其防水槽结构。
喇叭天线3的喇叭口外侧设置有槽式阵子13作为向外辐射热量的天线，喇叭天线3的喇叭口张角与聚光光伏的汇聚光束角度相匹配。槽式阵子13包括若干个微带和开槽辐射散热结构，即形成了若干个对应不同辐射频率的天线。通过将聚光光伏电池的工作温度设置为峰值波长所对应的温度，利用黑体电磁辐射能流密度的峰值波长与温度之间反比关系的定律，推导出峰值波长，将微带和开槽辐射散热结构的频率与电池组件工作温度的峰值波长对应设置。微带和开槽辐射散热结构制备采用纳米表面刻蚀技术制成。
本发明中低倍聚光光伏组件中的喇叭天线散热技术方案应用了黑体频谱散热技术，根据黑体系统频谱的能均分原理，通过对谱内某一频段的消耗来促使其他频段热能向此频段平衡转移，借以消耗系统整体的能量，以达到降低系统温度的目的。
本发明应用集成技术将对元件散热要求高的聚光光伏电池与降温装置一体设置形成组件，在电池的正反两面分别采用天线辐射和水箱循环降温结构来进行双重散热，并且该双重散热过程在同一装置内同步完成，该被动式结构散热避免了外加式的散热所带来的不可靠性和相应风险，可增加系统发电稳定性和提高元件过热保护的效率，满足光发电的安全和稳定要求并延长使用寿命。
Claims (10)
1.中低倍聚光光伏组件，其特征在于，包括电池组件和散热组件，其中，散热组件包括利用水循环散热的夹层水箱和利用辐射散热的喇叭天线，夹层水箱设置在电池组件的背面，喇叭天线设置在电池组件的正面，夹层水箱、电池组件和喇叭天线一体成型形成单元体机构。
2.如权利要求1所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述电池组件包括由玻璃板构成的玻璃层、粘合剂和若干电池片间隔排列构成的电池层，电池层由电池片悬浮于粘合剂内形成，玻璃板、粘合剂和电池片经高温层压一体成形工艺制成条形电池组件。
3.如权利要求2所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述玻璃板为光伏用超白玻璃，所述粘合剂为高透过率、耐温性能好、抗紫外线老化的粘合剂材料，所述电池片为配置防逆流二极管的若干串连连接的电池原片。
4.如权利要求1所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述夹层水箱包括背板层和散热层，所述电池层密封设置在背板层上；背板层和散热层之间的空间形成水密封导热金属腔，该水密封导热金属腔构成所述夹层水箱的水循环流动部件，所述电池层工作的热量通过循环水循环散热和散热层散热。
5.如权利要求4所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述散热层表面设置有反光散热涂层、开槽及微带辐射散热结构，所述反光散热涂层为反光直角波纹。
6.如权利要求4所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述背板层上设置有开口朝向所述电池组件的U形金属框，该U形金属框的U形口两侧内壁设置有滑槽，所述喇叭天线上设置有与滑槽相匹配的安装固定板；所述喇叭天线通过安装固定板、滑槽的配合安装，来紧贴固定于所述电池组件的正面。
7.如权利要求6所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述喇叭天线的喇叭口外侧设置有槽式阵子作为向外辐射热量的天线。
8.如权利要求7所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述槽式阵子包括若干个微带和开槽辐射散热结构，微带和开槽辐射散热结构的频率与所述电池组件工作温度的峰值波长相对应；所述微带和开槽辐射散热结构制备采用纳米表面刻蚀技术制成。
9.如权利要求6所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述喇叭天线的喇叭口张角与聚光光伏的汇聚光束角度相匹配。
10.如权利要求6所述的中低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述喇叭天线与电池组件的紧贴固定部位之间还设置橡胶条及其防水槽结构。
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