CN108428757A - 一种智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件 - Google Patents

Abstract

一种智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃、EVA胶层、双面发电光伏电池片、反光背板、接线盒、边框、调角支架、铰链以及伸缩支柱、调角电机、控制模块、通信模块、服务器和管控平台。其特征在于所述的双面发电光伏电池片设置在石墨烯复合材料涂层钢化玻璃之间，石墨烯复合材料涂层钢化玻璃、EVA胶层、双面发电光伏电池片通过热压黏合为一体，所述的接线盒与边框封接，调角支架与铰链以及伸缩支柱连接，调角电机与伸缩支柱连接，所述的控制模块与通讯模块连接，通讯模块与服务器连接，服务器与管控平台连接。

Description

一种智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件

技术领域

本发明属于光伏发电技术领域，具体涉及一种智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件。

背景技术

双面发电光伏组件由于双面发电的特性，近年来得到了有效推广，但是常见的双面发电光伏组件的制作及安装方式，导致其背面只能接受来自太阳相对微弱的散射光和地面的反射光，较难像正面那样充分的达到太阳光照射。

现有的常规双面发电光伏组件，通常采用固定支架的安装形式，使组件占地面积大，制作成本高，且当太阳的位置发生变化时，其发电元件的有效性会降低。

目前已公开的一种太阳能光伏组件，包括前面板和后面板，前面板由透光材料制得，前面板中固定设置有多个双面发电光伏电池片，双面发电光伏电池片倾斜设置，且多个所述双面发电光伏电池片平行设置，相邻所述双面发电光伏电池片之间具有间距，后面板中设有多个反射面单元，每个所述反射面单元均对应一个所述双面发电光伏电池片。其组件结构复杂，制作困难，且没有解决光伏电站运维的自动化，也没有提出日益重视的光伏组件的自清洁方案。

本申请人致力于提供一种新型的反光双玻光伏组件。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出一种反光双玻光伏电池组件，所述双玻光伏电池组件提高了光伏组件的输出功率，结构简单、寿命长且光伏玻璃透光率高，热阻系数小，易于清洁，稳定性好，安全性高。

一种智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，EVA胶层，双面发电光伏电池片，反光背板，接线盒，边框，调角支架，铰链，伸缩支柱，调角电机，控制模块，通信模块，服务器，管控平台，入射光线矫正器；其特征在于高反光双玻光伏组件自上向下由六层单元构成，最上面一层为石墨烯复合材料涂层钢化玻璃盖板，其中石墨烯复合材料涂层在盖板玻璃的最上层，盖板玻璃的另一面涂覆EVA胶层，EVA胶层下面是双面发电光伏电池片，双面发电光伏电池片下面是背板玻璃，背板玻璃的上表面涂覆一层EVA胶层，双面发电光伏电池片与上下玻璃的EVA胶层紧密接触并牢牢的固定在上下表面玻璃之间，背板玻璃的下表面涂覆石墨烯复合材料涂层，背板玻璃外层是反光背板，反光背板反射的光线入射到双面发电光伏电池片背面的电池片上，以上六层由边框进行固化和固定，构成完整的高反光双玻光伏组件，该光伏组件的边框与调角支架相连，调角支架上装置有太入射光线矫正器，太阳光入射光线变化时，控制模块检测到太阳光线变化，控制模块控制调角电机动作，调角支架调节一定倾角，使入射光线矫正器正对，这时太阳光入射到反光背板经发射后反射光线入射到背面发电的光伏电池片上。

所述的石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，其特征在于光伏组件钢化玻璃的两边均涂上一层石墨烯复合材料涂层，经固化后石墨烯复合材料与玻璃表面以化学键结合，石墨烯复合材料稳固的附着在玻璃表面形成石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，所述的石墨烯复合材料涂层为石墨烯-纳米二氧化硅-纳米二氧化钛复合材料膜层，膜层厚度为100-200nm。

所述的双面发电光伏电池片主要由P型晶硅太阳能双面电池、N型晶硅双面太阳能电池、HIT太阳能电池和全背接触太阳能电池中的一种或几种互联组成，其特征在于双面发电光伏电池片的上下表面均有导线电极与电池片相连接，电池片的排列是间隔的，电池片每列的宽度与空白的宽度相同，电池片列与空白列平行设置。

所述的反光背板设置在下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃下方，与双面发电光伏电池片呈一定角度，使双面发电光伏空白列空隙的阳光反射到双面发电光伏电池片的背面，反光背板为反光铝板或玻璃反光镜的一种。

所述的反光背板并不局限于与双玻光伏组件封装在一体，在另一种方案中可以为在双玻光伏组件的支撑平面喷涂反光涂料，所述的支撑平面可以为水泥地面、屋顶等平面。

所述的接线盒与边框封接，双面发电光伏电池片从上表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃及下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃之间引出汇流条，接线盒与汇流条连接。

所述双玻光伏电池组件固定连接在调角支架上，该调角支架支承于所述铰链和伸缩支柱上，所述铰链的数量为两个，其上部与所述调角支架铰连，下部固定在底座支架上；所述伸缩支柱为可调节长度的杆式结构，其数量为一根，该伸缩支柱的上端与所述调角支架铰支连接，该伸缩支柱的下端铰支连接在底座上。

所述的调角电机的轴上有齿轮，可以与伸缩支柱的螺杆上的齿轮啮合，调角电机带动伸缩支柱的螺杆，调节伸缩支柱的长短，从而调节双玻光伏组件与水平面之间夹角。

所述的入射光线矫正器，其特征在于入射光线矫正器由反光器和光电接收器构成，反光器安装在支架的固定位置不动，反光器的反光面与反光背板的反光面在同一个水平面上，光电接收器安装在调角支架上，光电接收器的光接收平面与电池片平面在同一个水平面上，反光器把太阳入射光线反射到光电接收器上，光电接收器产生电流，该电流与设定的正对电流比较，以此来确定是否正对。

所述的控制模块包括电力传感器、温、湿度传感器、风力传感器、光电传感器，控制模块通过光电传感器接收光电接收器的电流，根据设定值来调节调角支架的角度，实现光伏发电最大化，控制模块接收温、湿度传感器及风力传感器的空前的温、湿度和风力信息，来调节调角支架的倾角，如雨雪天气，控制模块调节调角支架向竖直方向调节，减轻雨雪对组件表面的压力，风力较大时，调角支架向水平方向调节，减少组件对风的阻力。

所述的通信模块包括用于提供GPS定位信息的GPS装置，GPRS或LORA无线通信装置，通信装置与控制模块连接，以获取双玻光伏组件的运行情况信息，并把该信息发送至服务器，管控平台访问服务器获取该双玻光伏组件的发电情况信息，发出管控指令，通信模块接受管控平台发送的控制指令，来对双玻光伏组件进行调控。

所述的管控平台，其特征在于管控平台由服务器、控制主机构成，服务器从气象部门获取日出日落时间以及气象信息，发送双玻光伏组件所需调整的角度指令到通信模块，并通过光照传感器反馈的数据实时调整双玻光伏组件的角度，如果出现大风或大雪天气，则发送指令使双玻光伏组件水平或竖直放置，防止双玻光伏组件受损，同时服务器与远程的双玻光伏组件的通信模块进行实时通信，获取双玻光伏组件实时的电流、电压、功率、温度、照度等信息，并把所获得的信息与服务器里的该环境条件下的双玻光伏组件发电情况相比对，根据比对差值的大小给出双玻光伏组件发电情况正常与不正常告警，当判断双玻光伏组件发电情况异于正常状况且告警时，控制主机通过管控平台对问题双玻光伏组件进行远程问题预诊断，并把与诊断结果以报警形式上报运维监控人员，及时对双玻光伏组件进行维护和管理。

本发明的有益效果：

本发明把采用双玻光伏组件，并采用结构简单的反光装置，在提高单位面积发电效率的同时，降低了光伏组件的制造成本；采用石墨烯复合材料涂层光伏玻璃作为光伏组件透光面，石墨烯复合材料涂层增加漫射，减少反射，增加了透光玻璃的透光量，石墨烯复合材料膜层具有高亲水性，使光伏玻璃具有自清洁功能，降低维护成本和人力；可以自动调节双玻光伏组件与水平面之间夹角，从而调节太阳光线与双玻光伏组件板面的最佳入射角，提高了太阳能光伏发电效率，能根据天气情况调整双玻光伏组件与水平面角度，抗恶劣天气的能力更强，降低光伏组件损坏率，使双玻光伏组件的适用范围更广；采用对双玻光伏组件发电实时监控的方案，便于电站的技术维护和清洁，保证了光伏发电的稳定性；以上特点均能大大提高光伏组件发电效率，且降低成本和人力，具有很强的实用性。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明；

图1为本发明结构示意图：

图2为本发明背面结构示意图：

图3为本发明双玻光伏组件横截面示意图：

1、石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，2、EVA胶层，3、双面发电光伏电池片，4、反光背板，5、接线盒，6、边框，7、调角支架，8、铰链，9、伸缩支柱，10、调角电机，11、控制模块，12、通信模块，13、服务器，14、管控平台，15、入射光线矫正器。

具体实施方式

结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。一种智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1，EVA胶层2，双面发电光伏电池片3，反光背板4，接线盒5，边框6，调角支架7，铰链8，伸缩支柱9，调角电机10，控制模块11，通信模块12，服务器13，管控平台14，入射光线矫正器15；其特征在于高反光双玻光伏组件自上向下由六层单元构成，最上面一层为石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1盖板，其中石墨烯复合材料涂层在盖板玻璃1的最上层，盖板玻璃的另一面涂覆EVA胶层2，EVA胶层2下面是双面发电光伏电池片3，双面发电光伏电池片3下面是背板玻璃，背板玻璃的上表面涂覆一层EVA胶层2，双面发电光伏电池片3与上下玻璃的EVA胶层2紧密接触并牢牢的固定在上下表面玻璃之间，背板玻璃的下表面涂覆石墨烯复合材料涂层，背板玻璃外层是反光背板4，反光背板4反射的光线入射到双面发电光伏电池片3背面的电池片上，以上六层由边框6进行固化和固定，构成完整的高反光双玻光伏组件，该光伏组件的边框6与调角支架7相连，调角支架7上装置有太入射光线矫正器15，太阳光入射光线变化时，控制模块11检测到太阳光线变化，控制模块11控制调角电机10动作，调角支架7调节一定倾角，使入射光线矫正器15正对，这时太阳光入射到反光背板4经发射后反射光线入射到背面发电的光伏电池片上。

所述的石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1，其特征在于光伏组件钢化玻璃的两边均涂上一层石墨烯复合材料涂层，经固化后石墨烯复合材料与玻璃表面以化学键结合，石墨烯复合材料稳固的附着在玻璃表面形成石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1，所述的石墨烯复合材料涂层为石墨烯-纳米二氧化硅-纳米二氧化钛复合材料膜层，膜层厚度为100-200nm。

所述的双面发电光伏电池片3主要由P型晶硅太阳能双面电池、N型晶硅双面太阳能电池、HIT太阳能电池和全背接触太阳能电池中的一种或几种互联组成，其特征在于双面发电光伏电池片3的上下表面均有导线电极与电池片相连接，电池片的排列是间隔的，电池片每列的宽度与空白的宽度相同，电池片列与空白列平行设置。

所述的反光背板4设置在下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1下方，与双面发电光伏电池片3呈一定角度，使双面发电光伏空白列空隙的阳光反射到双面发电光伏电池片3的背面，反光背板4为反光铝板或玻璃反光镜的一种。

所述的反光背板4并不局限于与双玻光伏组件封装在一体，在另一种方案中可以为在双玻光伏组件的支撑平面喷涂反光涂料，所述的支撑平面可以为水泥地面、屋顶等平面。

所述的接线盒5与边框6封接，双面发电光伏电池片3从上表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1及下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1之间引出汇流条，接线盒5与汇流条连接。

所述双玻光伏电池组件固定连接在调角支架7上，该调角支架7支承于所述铰链8和伸缩支柱9上，所述铰链8的数量为两个，其上部与所述调角支架7铰连，下部固定在底座支架上；所述伸缩支柱9为可调节长度的杆式结构，其数量为一根，该伸缩支柱9的上端与所述调角支架7铰支连接，该伸缩支柱9的下端铰支连接在底座上。

所述的调角电机10的轴上有齿轮，可以与伸缩支柱7的螺杆上的齿轮啮合，调角电机10带动伸缩支柱9的螺杆，调节伸缩支柱9的长短，从而调节双玻光伏组件与水平面之间夹角。

所述的入射光线矫正器15，其特征在于入射光线矫正器15由反光器和光电接收器构成，反光器安装在支架的固定位置不动，反光器的反光面与反光背板4的反光面在同一个水平面上，光电接收器安装在调角支架7上，光电接收器的光接收平面与电池片平面在同一个水平面上，反光器把太阳入射光线反射到光电接收器上，光电接收器产生电流，该电流与设定的正对电流比较，以此来确定是否正对。

所述的控制模块11包括电力传感器、温、湿度传感器、风力传感器、光电传感器，控制模块11通过光电传感器接收光电接收器的电流，根据设定值来调节调角支架7的角度，实现光伏发电最大化，控制模块接收温、湿度传感器及风力传感器的空前的温、湿度和风力信息，来调节调角支架7的倾角，如雨雪天气，控制模块11调节调角支架7向竖直方向调节，减轻雨雪对组件表面的压力，风力较大时，调角支架7向水平方向调节，减少组件对风的阻力。

所述的通信模块12包括用于提供GPS定位信息的GPS装置，GPRS或LORA无线通信装置，通信装置12与控制模块11连接，以获取双玻光伏组件的运行情况信息，并把该信息发送至服务器13，管控平台14访问服务器13获取该双玻光伏组件的发电情况信息，发出管控指令，通信模块12接受管控平台14发送的控制指令，来对双玻光伏组件进行调控。

所述的管控平台14，其特征在于管控平台14由服务器13、控制主机构成，服务器13从气象部门获取日出日落时间以及气象信息，发送双玻光伏组件所需调整的角度指令到通信模块12，并通过光照传感器反馈的数据实时调整双玻光伏组件的角度，如果出现大风或大雪天气，则发送指令使双玻光伏组件水平或竖直放置，防止双玻光伏组件受损，同时服务器13与远程的双玻光伏组件的通信模块12进行实时通信，获取双玻光伏组件实时的电流、电压、功率、温度、照度等信息，并把所获得的信息与服务器13里的该环境条件下的双玻光伏组件发电情况相比对，根据比对差值的大小给出双玻光伏组件发电情况正常与不正常告警，当判断双玻光伏组件发电情况异于正常状况且告警时，控制主机通过管控平台14对问题双玻光伏组件进行远程问题预诊断，并把与诊断结果以报警形式上报运维监控人员，及时对双玻光伏组件进行维护和管理。

实施例一：

安装人员在底座上安装好铰链8和伸缩支柱9，调整好调角支架7角度，启动控制模块11、通信模块12、入射光线矫正器15，通信模块12与控制模块11通信，获取双玻光伏组件的运行情况信息；

入射光线矫正器15接收反射的光线，光电接收器产生电流，该电流与设定的正对电流比较，当结果小于正对电流时，入射光线矫正器15与控制模块11通信，由控制模块11控制调角电机工作，来调整调角支架7向太阳运行方向调角；

通信模块12通过GPRS装置或LORA装置的远程无线通信把双玻光伏组件的运行信息情况发送至服务器13，服务器13把相关的信息存储到存储器中；

服务器13从气象部门获取日出日落时间以及气象信息，发送双玻光伏组件所需调整的角度指令到通信模块12，并通过光照传感器反馈的数据实时调整双玻光伏组件的角度，如出现雨雪天气，控制模块11调节调角支架7向竖直方向调节，减轻雨雪对组件表面的压力，如风力较大时，调角支架7向水平方向调节，减少组件对风的阻力；

管控平台14的控制主机访问服务器13，并读取服务器13的存储信息，控制主机14的处理器利用线性拟合方法，获得双玻光伏组件的运行信息情况，用于分析在相同情况下的双玻光伏组件的运行数据，把所分析的双玻光伏组件运行数据与历史数据相比对，并在监视器上显示该数据下的双玻光伏组件运行属于正常或异常报警。

本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，EVA胶层，双面发电光伏电池片，反光背板，接线盒，边框，调角支架，铰链，伸缩支柱，调角电机，控制模块，通信模块，服务器，管控平台，入射光线矫正器；其特征在于所述的智能调角的石墨烯复合材料高反光双玻光伏电池组件自上向下由六层单元构成，最上面一层为石墨烯复合材料涂层钢化玻璃盖板，其中石墨烯复合材料涂层在盖板玻璃的最上层，盖板玻璃的另一面涂覆EVA胶层，EVA胶层下面是双面发电光伏电池片，双面发电光伏电池片下面是背板玻璃，背板玻璃的上表面涂覆一层EVA胶层，双面发电光伏电池片与上下玻璃的EVA胶层紧密接触并牢牢的固定在上下表面玻璃之间，背板玻璃的下表面涂覆石墨烯复合材料涂层，背板玻璃外层是反光背板，反光背板反射的光线入射到双面发电光伏电池片背面的电池片上，以上六层由边框进行固化和固定，构成完整的高反光双玻光伏组件，该光伏组件的边框与调角支架相连，调角支架上装置有太入射光线矫正器，太阳光入射光线变化时，控制模块检测到太阳光线变化，控制模块控制调角电机动作，调角支架调节一定倾角，使入射光线矫正器正对，这时太阳光入射到反光背板经发射后反射光线入射到背面发电的光伏电池片上。

2.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，其特征在于光伏组件钢化玻璃的两边均涂上一层石墨烯复合材料涂层，经固化后石墨烯复合材料与玻璃表面以化学键结合，石墨烯复合材料稳固的附着在玻璃表面形成石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，所述的石墨烯复合材料涂层为石墨烯-纳米二氧化硅-纳米二氧化钛复合材料膜层，膜层厚度为10-200µm。

3.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的双面发电光伏电池片主要由P型晶硅太阳能双面电池、N型晶硅双面太阳能电池、HIT太阳能电池和全背接触太阳能电池中的一种或几种互联组成，其特征在于双面发电光伏电池片的上下表面均有导线电极与电池片相连接，电池片的排列是间隔的，电池片每列的宽度与空白的宽度相同，电池片列与空白列平行设置。

4.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的反光背板设置在下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃下方，与双面发电光伏电池片呈一定角度，使双面发电光伏空白列空隙的阳光反射到双面发电光伏电池片的背面，反光背板为反光铝板或玻璃反光镜的一种。

5.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的反光背板并不局限于与双玻光伏组件封装在一体，在另一种方案中可以为在双玻光伏组件的支撑平面喷涂反光涂料，所述的支撑平面可以为水泥地面、屋顶等平面。

6.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述双玻光伏电池组件固定连接在调角支架上，该调角支架支承于所述铰链和伸缩支柱上，所述铰链的数量为两个，其上部与所述调角支架铰连，下部固定在底座支架上；所述伸缩支柱为可调节长度的杆式结构，其数量为一根，该伸缩支柱的上端与所述调角支架铰支连接，该伸缩支柱的下端铰支连接在底座上，调角电机带动伸缩支柱的螺杆，调节伸缩支柱的长短，从而调节双玻光伏组件与水平面之间夹角。

7.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的入射光线矫正器，其特征在于入射光线矫正器由反光器和光电接收器构成，反光器安装在支架的固定位置不动，反光器的反光面与反光背板的反光面在同一个水平面上，光电接收器安装在调角支架上，光电接收器的光接收平面与电池片平面在同一个水平面上，反光器把太阳入射光线反射到光电接收器上，光电接收器产生电流，该电流与设定的正对电流比较，以此来确定是否正对。

8.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的控制模块包括电力传感器、温、湿度传感器、风力传感器、光电传感器，控制模块通过光电传感器接收光电接收器的电流，根据设定值来调节调角支架的角度，实现光伏发电最大化，控制模块接收温、湿度传感器及风力传感器的空前的温、湿度和风力信息，来调节调角支架的倾角，如雨雪天气，控制模块调节调角支架向竖直方向调节，减轻雨雪对组件表面的压力，风力较大时，调角支架向水平方向调节，减少组件对风的阻力。

9.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的通信模块包括用于提供GPS定位信息的GPS装置，GPRS或LORA无线通信装置，通信装置与控制模块连接，以获取双玻光伏组件的运行情况信息，并把该信息发送至服务器，管控平台访问服务器获取该双玻光伏组件的发电情况信息，发出管控指令，通信模块接受管控平台发送的控制指令，来对双玻光伏组件进行调控。

10.根据权利要求1所述的一种智能调角的石墨烯反光双玻光伏电池组件，其特征在于所述的管控平台，其特征在于管控平台由服务器、控制主机构成，服务器从气象部门获取日出日落时间以及气象信息，发送双玻光伏组件所需调整的角度指令到通信模块，并通过光照传感器反馈的数据实时调整双玻光伏组件的角度，如果出现大风或大雪天气，则发送指令使双玻光伏组件水平或竖直放置，防止双玻光伏组件受损，同时服务器与远程的双玻光伏组件的通信模块进行实时通信，获取双玻光伏组件实时的电流、电压、功率、温度、照度等信息，并把所获得的信息与服务器里的该环境条件下的双玻光伏组件发电情况相比对，根据比对差值的大小给出双玻光伏组件发电情况正常与不正常告警，当判断双玻光伏组件发电情况异于正常状况且告警时，控制主机通过管控平台对问题双玻光伏组件进行远程问题预诊断，并把与诊断结果以报警形式上报运维监控人员，及时对双玻光伏组件进行维护和管理。