CN106026860A - 一种太阳能光热双发电电池组件 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能光热双发电电池组件，包括光能发电单元、热能发电单元和位于两者边侧的密封边框，光能发电单元位于热能发电单元的上方；光能发电单元包括透光膜、凹凸膜、第二绝缘层和太阳能电池片；透光膜的表面形成电池组件的受光面；太阳能电池片的下方为第一绝缘层；电能发电单元包括导热金属板、温差发电模块和水冷却器；温差发电模块串并联置于导热金属板和水冷却器之间。本发明结合温差发电原理，将太阳电池组件接收到热量做为温差发电元件的高温端，将水冷却器做为低温端，就形成了一个发电源。在相同组件面积条件下，将太阳光各波段的光子能量都变成电能,比传统光伏组件多发出50％的电量，降低了工程建设的成本。
Description
技术领域
本发明涉及利用光热发电技术领域，具体涉及一种太阳能光热双发电电池组件。
背景技术
太阳能电池又称为“太阳能芯片”或“光电池”，是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片。其在被光照到时，可瞬间输出电压及在有回路的情况下产生电流。太阳能电池具有广泛的应用，其已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农业使用，以节省造价很贵的输电线路。
太阳能电池在应用过程中，需制作成不同尺寸的太阳能电池组件。用多个太阳能电池片串联组成较高电压输出的太阳能电池组件，常称为光伏组件。制作成的光伏组件可铺设于建筑物顶部为建筑物内部供电，也可设置于房车、帐篷上，在户外做电源使用。此外，光伏组件还可用于太阳能发电站的建设。
太阳光到达地面上的光谱波段范围大约为0.295～2.5μm。短于0.295μm和大于2.5μm波长的太阳辐射，因地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，不能到达地面.当太阳光线照射到太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收，光子的能量传递给了硅原子，使电子从价带发生跃迁到导带，形成电流，太阳能电池组件就发电了。
但问题在于，光子必须携带适量的能量，即稍大于晶体禁带宽度的能量，超出这个能量范围就会发生问题。如果光子携带能量太高,比如高能紫外线所携带的能量,它不是被晶体吸收变成电流，而是会给材料中的电子造成混乱的热能。
另一方面，如果光子携带能量太低，比如微波或红外光的光子能量不可能使晶体的电子从价带跃迁到导带，也就不能发电。不幸的是，这些低能光子在太阳光谱中所占比例接近一半，使得太阳能电池板的能量转换效率无法超过50％。约一半的太阳光子能量无法在太阳能电池板中利用成电能，这些低能光子仍可使晶体的晶格产生振动，即变成热能使晶体的温度升高。故，太阳光子在到达太阳能电池板后，一部分光能变成电能，另一部分光能变成热能，使太阳能电池板温度升高。但太阳能电池板温度升高后会降低太阳能电池的光电转换效率，发电量减少。
传统的光伏组件结构如图1所示，沿受光方向依次设置透明的封装玻璃1、单晶硅或多晶硅太阳能电池片2和背板3，在太阳能电池片2与封装玻璃1和背板3之间设有透光EVA粘胶层4，组件的两侧为密封安装边框5。该结构为传统最常见的太阳能光伏组件，也就是只能将部分光能转换为电能的光伏组件，而未转换的光能则变成热能与太阳光中自带的热能一起使得电池板温度升高。
因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案，增加太阳光的利用率，让太阳能电池组件中的热能变副为正，也能够发电。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种利用太阳能光热双发电的电池组件，在相同面积条件下，能够比传统光伏组件多发出50％的电量。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种太阳能光热双发电电池组件，包括光能发电单元、热能发电单元和位于两者边侧的密封边框，光能发电单元位于热能发电单元的上方，两者之间设置有第一绝缘层；
所述光能发电单元包括透光膜、凹凸膜、第二绝缘层和太阳能电池片；所述透光膜的表面形成电池组件的受光面；所述第二绝缘层与凹凸膜、太阳能电池片之间设置有第一粘胶膜；所述太阳能电池片的下方为第一绝缘层，其间设置有第二粘胶膜；
所述电能发电单元包括导热金属板、温差发电模块和水冷却器；所述温差发电模块置于导热金属板和水冷却器之间，其间设置有导热胶层；所述导热金属板与第一绝缘层之间设置有第二粘胶膜。
优选的，所述太阳能电池片为多个，多个太阳能电池片以阵列形式排布于第一绝缘层上，且多个太阳能电池片相互串联。
优选的，所述凹凸膜位于透光膜的下方，凹凸膜朝向透光膜的表面上形成有均匀排列的若干凹凸结构；所述凹凸结构包括形成于所在表面的凹结构和凸结构，凹结构和凸结构交替设置，且各结构之间等间距排列。
优选的，所述第一绝缘层为太阳能电池片背面电极与导热金属板之间的白反射绝缘层；所述第二绝缘层为太阳能电池片正面电极与密封边框边缘的透明绝缘层，其透光率＞91％。
优选的，所述导热金属板为铝合金金属板。
优选的，所述导热金属板的底面还设置有加强筋条；所述加强筋条为多条，多条加强筋条交叉设置。
优选的，所述透光膜为特种高阻水汽氟塑料透光膜，其阻水性能满足在90％RH,40℃条件下，透水汽≦1g/m2×24h，其透光率＞94％。
优选的，所述太阳能电池片输出端的正负极与温差发电模块的输出端正负极并联，且在各自的正极端加隔离二极管。
优选的，所述铝合金金属板与加强筋条、密封边框通过弹性导电片连接，密封边框与铝合金金属板之间的电阻＜0.1Ω。
优选的，所述第一粘胶膜为POE粘胶膜，第二粘胶膜为EVA粘胶膜。
与现有技术相比，本发明结合温差发电原理，将太阳电池组件接收到热量做为温差发电元件的高温端，将水冷却器做为低温端，就形成了一个发电源，同时还能给电池降温。在相同组件面积条件下，将太阳光各波段的光子能量都变成电能,比传统光伏组件多发出50％的电量，且不易碎裂，便于安装和运输，降低了工程建设的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为传统光伏组件结构截面示意图；
图2为本发明提供的太阳能光热双发电电池组件的结构截面示意图。
附图中涉及的附图标记和组成部分说明:
1、封装玻璃；2、电池片；3、背板；4、透光EVA粘胶层；5、密封安装边框；6、密封边框；7、第一绝缘层；8、太阳能电池片；9、导热金属板；10、透光膜；11、凹凸膜；12、第二绝缘层；13、第一粘胶膜；14、第二粘胶膜；15、温差发电模块；16、水冷却器；17、导热胶层。
具体实施方式
下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图2所示，一种太阳能光热双发电电池组件，包括光能发电单元和热能发电单元和位于两者边侧的密封边框6，顾名思义，光能发电单元利用太阳光的光能发电，而热能发电单元则利用太阳光的热能还有一部分光能转变成的热能发电。
光能发电单元位于热能发电单元的上方，两者之间设置有第一绝缘层7，该第一绝缘层7为太阳能电池片8背面电极与导热金属板9之间的白反射绝缘层。
光能发电单元包括透光膜10、凹凸膜11、第二绝缘层12和太阳能电池片8，透光膜10的表面形成电池组件的受光面，该透光膜10为特种高阻水汽氟塑料透光膜，其阻水性能满足在90％RH,40℃条件下，透水汽≦1g/m2×24h，其透光率＞94％，其作为整个电池组件的受光面，必须要具有高的透光率，这样才能保证电池组件内的光能、热能收集元件正常工作。
凹凸膜11位于透光膜的下方，凹凸膜11朝向透光膜10的表面上形成有均匀排列的若干凹凸结构，通过设置该若干凹凸结构，提高了太阳光的聚光率，并提高光电转换效率，相对增大了太阳能电池组件受光面的受光面积。该凹凸结构包括形成于所在表面的凹结构和凸结构，凹结构和凸结构交替设置，且各结构之间等间距排列。
太阳能电池片8为多个，多个太阳能电池片8以阵列形式排布于第一绝缘层7上，且多个太阳能电池片8相互串联，以获得较大的输出电流。
第二绝缘层12与凹凸膜11、太阳能电池片8之间设置有第一粘胶膜13，该第一粘胶膜13为POE粘胶膜，其透光率＞93％，第二绝缘层12为太阳能电池片8正面电极与密封边框6边缘的透明绝缘层，其透光率＞91％。而太阳能电池片8的下方为第一绝缘层7，即为白反射绝缘层，其间设置有第二粘胶膜14，该第二粘胶膜14为EVA粘胶膜。
电能发电单元包括导热金属板9、温差发电模块15和水冷却器16，温差发电模块15置于导热金属板9和水冷却器16之间，该温差发电模块的个数为多个，其连接方式可先串联后并联，也可先并联后串联，连接方式在此不做特殊限定，可根据实际情况进行选择。温差发电模块15与导热金属板9、水冷却器16之间设置有导热胶层17，导热金属板9与第一绝缘层7之间设置有第二粘胶膜14。温差发电模块15通过其上层的导热金属板9收集到太阳光中带有的热能还有光能发电单元中将光能转化为电能时产生的热量，这些热量做为温差发电模块15的高温端。温差发电模块15通过其下层的水冷却器16收集冷水热量，这些热量做为温差发电模块15的低温端，则温差发电模块15的两侧存在高低势差，形成一个发电源。
导热金属板9可选用铝合金金属板，也可选用其他具有高效导热效果的金属板，在此不做硬性规定。在导热金属板9的底面还设置有加强筋条，加强筋条为多条，多条加强筋条交叉设置，作为优选的设置方式，只需要多条加强筋条存在交叉交点即可。
在太阳能电池片正面上各个透光层即为透光膜10、凹凸膜11、第一粘胶膜13、第二绝缘层12与传统光伏组件中的透光层相比都具有高透光率，这保证了电池组件能够接收到高强度、高密度的太阳光。整个发电电池组件的光能发电单元和热能发电单元通过太阳能电池片8输出端的正负极与温差发电模块15的输出端正负极并联，且在各自的正极端加隔离二极管，即为整个电池组件内还有两个发电电源，同时通过弹性导电片将铝合金金属板与加强筋条、密封边框6连接，降低电池组件内部的电阻，使其＜0.1Ω。密封边框6将两个发电源整合，形成一个完成的电池，不但增加了太阳能电池组件的强度，且使得太阳能电池组件形成模块化结构，便于推广和应用。
本发明提供的太阳能光热双发电电池组件在相同组件面积条件下，将太阳光各波段的光子能量都变成电能,比传统光伏组件多发出50％的电量，且不易碎裂，便于安装和运输，降低了工程建设的成本。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：包括光能发电单元、热能发电单元和位于两者边侧的密封边框，光能发电单元位于热能发电单元的上方，两者之间设置有第一绝缘层；
所述光能发电单元包括透光膜、凹凸膜、第二绝缘层和太阳能电池片；所述透光膜的表面形成电池组件的受光面；所述第二绝缘层与凹凸膜、太阳能电池片之间设置有第一粘胶膜；所述太阳能电池片的下方为第一绝缘层，其间设置有第二粘胶膜；
所述电能发电单元包括导热金属板、温差发电模块和水冷却器；所述温差发电模块置于导热金属板和水冷却器之间，其间设置有导热胶层；所述导热金属板与第一绝缘层之间设置有第二粘胶膜。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述太阳能电池片为多个，多个太阳能电池片以阵列形式排布于第一绝缘层上，且多个太阳能电池片相互串联。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述凹凸膜位于透光膜的下方，凹凸膜朝向透光膜的表面上形成有均匀排列的若干凹凸结构；所述凹凸结构包括形成于所在表面的凹结构和凸结构，凹结构和凸结构交替设置，且各结构之间等间距排列。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述第一绝缘层为太阳能电池片背面电极与导热金属板之间的白反射绝缘层；所述第二绝缘层为太阳能电池片正面电极与密封边框边缘的透明绝缘层，其透光率＞91％。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述导热金属板为铝合金金属板。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述导热金属板的底面还设置有加强筋条；所述加强筋条为多条，多条加强筋条交叉设置。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述透光膜为特种高阻水汽氟塑料透光膜，其阻水性能满足在90％RH,40℃条件下，透水汽≦1g/m2×24h，其透光率＞94％。
8.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述太阳能电池片输出端的正负极与温差发电模块的输出端正负极并联，且在各自的正极端加隔离二极管。
9.根据权利要求5或6所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述铝合金金属板与加强筋条、密封边框通过弹性导电片连接，密封边框与铝合金金属板之间的电阻＜0.1Ω。
10.根据权利要求1所述的一种太阳能光热双发电电池组件，其特征在于：所述第一粘胶膜为POE粘胶膜，第二粘胶膜为EVA粘胶膜。
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| CN108599722A (zh) * | 2018-06-15 | 2018-09-28 | 南京理工大学 | 一种可实现温度控制与热利用的太阳能-热电耦合系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161012 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |