CN105978480A - 具散热模块的太阳能光电模块 - Google Patents

Abstract

一种具散热模块的太阳能光电模块，散热模块设置于一太阳能模块上，以有效地将太阳能模块产生之热能传导至外部环境。散热模块包括复数个第一散热体及二第二散热体，并藉由这些散热体并排组合出符合各式太阳能模块尺寸的散热模块。

Description

具散热模块的太阳能光电模块

技术领域

本发明涉及一种太阳能光电模块，特别是一种具散热模块的太阳能光电模块。

背景技术

太阳能是一种永不耗尽且无污染的能源，在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，一直是最受瞩目的焦点。其中，又以太阳能电池(solar cell)可直接将太阳能转换为电能，而成为目前相当重要的研究课题。

太阳能电池主要是由硅芯片或化合物所构成，当太阳能照射到其表面时，可以将太阳光的能量转换为电能。在实际的运用上，由于光电转换效率低，所以芯片常需要很多数量才能产生足够的电力。太阳能制造厂商把芯片依所需要的发电量进行切割、联结与组装，就成为太阳能电池模块，或称为太阳能电池板或太阳能板。若将好几个太阳能板组合，再加上蓄电池、控制器及保护装置等设施，就成为太阳能光电发电系统。

目前市场上量产的单晶硅与多晶硅的太阳电池平均效率约在15%上下，也就是说，这样的太阳电池只能将入射太阳光能转换成15%可用电能，其余的大部分都浪费成无用的热能。此外，太阳能模块不断地在太阳的照射下，模块整体的温度会不断地上升，因此也会影响到太阳能模块的转换效率。

现有的太阳能模块为了解决太阳能电池将光能转换成电能时所产生的热能，往往通过一片散热片来传导太阳能电池所产生的热能到外环境。但是为了配合各式太阳能模块尺寸，散热模块的尺寸就会过大。大尺寸的散热模块除了不易加工外，制造厂商还需因应各式太阳能模块尺寸制造出各式散热模块的尺寸。如此一来，制造厂商在制作散热模块时，则需要客制化（即非标化），以因应不同的客户需求。因此，制造厂商并无法有效且迅速地生产散热模块。

另一方面，整片散热模块与太阳光电模块结合，在户外受环境温度变化时，模块热胀冷缩会导致模块内的导电带被拉扯断裂。因此无法承受温差较大的环境以及产品验证的热循环测试。

有鉴于此，发明人本于多年从事相关产品的制造开发与设计经验，针对上述目标，详加设计与审慎评估后，终得一确具实用性的本创作。

发明内容

本发明提供一种具散热模块的太阳能光电模块，其目的主要通过将散热机构模块化，以解决模块制作上成本高与不耐温差变化等问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种具散热模块的太阳能光电模块，包括有：

一太阳能模块，该太阳能模块包括有至少一面板及至少一排太阳能电池；及

一散热模块，包括有：

数个第一散热体，各第一散热体相互并排，并以真空热压合的方式结合于太阳能模块的一侧，每一第一散热体包括一散热板及一置于该散热板上的散热管；及

二框架，分别框设于全部散热管的两端；

所述第一散热体的并排数等同所述太阳能电池的并排数或串联数，各所述太阳能电池分别设置于各所述第一散热体上；

各所述第一散热体间以一间隙相互并排；

更包括有一绝缘层，形成于所述散热模块与所述太阳能模块之间；

每一第一散热体于所述散热板的两端分别向上延伸一散热片；各所述第一散热体为一体成型的结构；各所述散热板更具有至少一散热微结构；各所述散热管填充有一相变化材料；所述框架具有一滑槽部及一延伸部，该延伸部自滑槽部延伸，并分别覆盖各所述散热管的两端缘。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明一种具散热模块的太阳能光电模块，省略了导热接口材料的使用，因此可降低模块的成本。而在太阳能模块方面，直接以热压合方式将太阳能电池封装在封装材中，并直接将太阳能模块与散热体结合，因此可将制程简化。

另外，散热模块为利用数个第一散热体并排组合，用以搭配各式尺寸的太阳能光电模块。因此制造厂商得以统一规格制作第一散热体，进而以一套制造流程即可完成制作第一散热体，并节省制造时间与成本。且因第一散热体的尺寸缩小有利于加工，因此能增加散热体制作的成功率。同时因为第一散热体间留有间隙，在模块受温度变化时有空间可伸缩，不会使模块内的导电带断裂，解决模块在温差大环境使用的问题。

附图说明

附图1A为本发明的实施例结构示意图；

附图1B为本发明的另一实施例的结构示意图；

附图2A为图1A散热模块的立体示意图；

附图2B为本发明的另一实施例散热模块的立体示意图；

附图3为本发明实施例散热模块的分解示意图；

附图4为本发明实施例第一散热体的立体示意图；

附图5为本发明实施例第二散热体的立体示意图；

附图6为本发明实施例框架的立体示意图；

附图7为本发明实施例封口件500的立体示意图；

附图8为本发明的再一实施例框架的结构示意图。

以上附图中：10．太阳能光电模块；20．散热模块；100．太阳能模块；110．面板；120．太阳能电池；130．绝缘层；200．第一散热体；210．散热板；211．散热微结构；220．散热管；221．填充口；222．穿孔；230．散热片；300．第二散热体；310．散热板；311．散热微结构；320．散热管；321．填充口；322．穿孔；330．散热片；400．框架；410．滑槽部；411．轨道；412．底板；413．开孔；420．延伸部；421．透孔；500．封口件；510．滑轴；520．第一卡合部；530．第二卡合部；600．结合件；610．封口盖。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：请参阅图1A与图1B，图1A为本发明太阳能光电模块的结构示意图，图1B为本发明另一实施例太阳能光电模块的结构示意图。

太阳能光电模块10包括一散热模块及设置于散热模块上的一太阳能模块100。太阳能模块100是由数排太阳能电池120组成，这些太阳能电池120以并联或串联方式设置于面板110上，为了简化图示，这些并联或串联所需的走线省略。

其中，这些太阳能电池120可以如图1A设置于多个面板110，也可以如图1B设置于一个面板110，并不以此为限。

此处所用的太阳能电池120包括N型半导体与P型半导体。N型半导体与P型半导体的材料例如是IV族(如单晶硅(single crystalsilicon)、多晶硅、非晶硅(amorphous silicon)、硅化锗(SiGe))、III-V族(如氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、磷化铟(InP)、磷化镓铟(InGaP)等)或II-VI族(如碲化镉(CdTe)、铟铜硒(CuInSe 2 )、铜铟镓硒(CuInGaSe)等)。此外，太阳能电池120也可选择有机-染料敏化太阳能电池或有机高分子(Organic polymer) 半导体太阳能电池等。

请参阅图2A与图2B，所述散热模块20包括数个第一散热体200、二第二散热体300及二框架400。这些第一散热体200为相互并排，在本实施例中第一散热体200的数量可以为3个，但并不以此为限，可以依搭配需散热物体的尺寸作增减，例如4个或6个。二第二散热体300分别并排于这些相互并排的第一散热体200的相对两侧，二框架分别框住这些第一散热体200及二第二散热体300的相异两端。

需注意的是，第二散热体300的主要目的为加强散热模块20的结构强度及调整散热模块20的尺寸。在实际情况中，散热模块20也可以是如图2B所示的全部由这些第一散热体200及二框架400组成。

上述提到第一散热体200为相互并排，详细的并排方式是将这些第一散热体200的散热片230间以一间隙接续排列，此并排方式可以使第一散热体200组合出所需的散热模块20尺寸。另外，散热片230间留有间隙也使其有热胀冷缩的空间。

接下来继续说明散热模块20的细部结构，请继续参阅图3与图4，所述第一散热体200的断面约呈现E形，其包括一散热板210、一设置于散热板210上的散热管220及散热板210两端分别向上延伸的一散热片230。散热板210上具有二散热微结构211，散热微结构211约呈波浪状，用以增加第一散热体200的散热面积。第一散热体200主要由一散热材料构成，在典型的材料选用上通常以金属作为选择，例如导热性佳的铝金属，当然其他非金属材料但有较佳的导热性材料亦可选用。

请继续参阅图5，所述第二散热体300的断面约呈F形，其包括一散热板310、一设置于散热板310上的散热管320及散热板310其中一端设有向上延伸的一散热片330。散热板310上具有一散热微结构311。第二散热体300与第一散热体200除了形状上的改变外，其余特性皆与第一散热体200相同，故不再赘述。

值得注意的是，第一散热体200与第二散热体300皆为一体成形的结构，且每一散热管220、320的相异两端缘皆具有一穿孔222、322及相异两端入口处具有一填入口221、321。

请参阅图6，所述二框架400组装于这些散热管220、320的相对两端，框架400包括一滑槽部410及一自滑槽部410向外延伸的延伸部420。滑槽部410的断面约呈冂字形，延伸部420上具有多个依一定间距排列的透孔421。其材料特性与第一散热体200相同，故不再赘述。

在本实施例中，框架400为通过多个结合件600组合于这些第一散热体200与二第二散热体300的相异两端。每一个结合件600穿过穿孔222、322及透孔421，使延伸部420固定于散热管220、320上。本实施例的结合件600可以是铆钉或螺丝等固定组件。

为了增加这些散热管220、320吸热的效果，这些散热管220、320更可自填充口221、321填充一相变化材料或高比热材料。相变化材料选自由石蜡、无机盐类、盐类水化合物及其混合物、羧酸及糖醇类族群者所组成的群组其中之一。相变材料为可产生物体型态的转变者，因此可利用相变化材料的固、液相转化而吸热、释放潜热的特性，以用来控制太阳能光电的温度状态，故可通过所述相变材料于太阳能光电达到预定高温时产生吸热降温效果，以降低太阳能模块100的操作温度。高比热材料可为水或其他固体或液体。

而在本实施例中，封住这些散热管220、320则通过多个封口件500，以防止所填充的材料流出。请同时参阅图1与图7，每一封口件500包括一滑轴510及于滑轴510相对两端的一第一卡合部520及一第二卡合部530，第一卡合部520设置于滑槽部410内，以及第二卡合部530设置于填充口221、321内。

另外，除了使用封口件500封住散热管320外，也可以用多个封口盖610封住散热管320。请参阅图8，再一实施例的滑槽部410包括二轨道411及连接二轨道411的一底板412，底板412上设有多个以一间距排列的开孔413。当框架400利用上述方法组装于第一散热体200及第二散热体300时，各开孔413分别对准各散热管320的填充口321。在填充材料后这些封口盖610分别穿设过这些开孔413，并分别塞住对应的这些散热管320，以防止材料自填充口321流出。

在本实施例中，散热模块20以真空热压合的方式结合于太阳能模块100的一侧。第一散热体200的尺寸通常配合太阳能电池120的尺寸而设计。另外，这些第一散热体200的数量取决于这些太阳能电池120排数，举例来说，一排太阳能电池120设置于一个第一散热体200上。故在本实施例中，三排太阳能电池120分别设置于三个第一散热体200上。

另外，第二散热体300设置于这些并排的第一散热体200的两侧，换句话说，当第一散热体200与第二散热体300相互并排时，第二散热体300配置于散热模块20的两外侧。

为了避免太阳能电池120与金属材质形成的散热模块20接触产生电性导通，进一步导致太阳能模块100失效，因此在此情况之下可于散热模块20与太阳能模块100之间设置一绝缘层130，以阻绝散热模块20与太阳能模块100之间产生电性连接。在另一实施例中，也可将散热模块20与太阳能模块100结合的那一面以表面阳极处理成绝缘状态，以阻绝散热模块20与太阳能模块100之间产生电性连接。

此外一般可能会将绝缘层130包含于太阳能模块100内，惟此仅为业界因为制程或者其他因素的关系对于太阳能模块100所提出的不同定义，本发明为了清楚说明将其分开定义，并非用以限制本发明太阳能模块100的组成不包含绝缘层130。

其中太阳能模块100的封装结构与材料及水蒸气渗透的性能因无关本发明的特点，故在此并不赘述，但并非用以限制本发明。

根据上述本发明所揭露的散热模块及应用其的太阳能光电模块，省略了导热接口材料的使用，因此可降低模块的成本并提高可靠度。而在太阳能模块方面，为直接以热压合方式将太阳能电池封装在封装材中，并以真空热压合的方式将太阳能模块与散热体结合，因此可将制程简化。

另外，散热模块为利用数个第一散热体及二第二散热体并排组合，使散热模块得以适用于各式不同尺寸的太阳能模块。因此制造厂商可统一规格制作散热体，并以一套制造流程即可完成制作第一散热体及第二散热体，进而节省制造时间。且因散热体的尺寸缩小有利于加工，因此能增加散热体制作的成功率。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种具散热模块的太阳能光电模块，其特征在于：包括有：

一太阳能模块，该太阳能模块包括有至少一面板及至少一排太阳能电池；及

一散热模块，包括有：

数个第一散热体，各第一散热体相互并排，并以真空热压合的方式结合于太阳能模块的一侧，每一第一散热体包括一散热板及一置于该散热板上的散热管；及

二框架，分别框设于全部散热管的两端；

所述第一散热体的并排数等同所述太阳能电池的并排数或串联数，各所述太阳能电池分别设置于各所述第一散热体上；

各所述第一散热体间以一间隙相互并排；

更包括有一绝缘层，形成于所述散热模块与所述太阳能模块之间；

每一第一散热体于所述散热板的两端分别向上延伸一散热片；各所述第一散热体为一体成型的结构；各所述散热板更具有至少一散热微结构；各所述散热管填充有一相变化材料；所述框架具有一滑槽部及一延伸部，该延伸部自滑槽部延伸，并分别覆盖各所述散热管的两端缘。