CN108538946A - 光伏发电系统、光伏组件安装结构及光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种光伏发电系统、光伏组件安装结构及光伏组件，涉及光伏技术领域。本公开的光伏组件包括背板，背板具有背光面，背光面和/或所述背板内部设有包含相变材料的相变层。本公开的光伏组件可提高发电效率，延长使用寿命。
Description
技术领域
本公开涉及光伏技术领域，具体而言，涉及一种光伏发电系统、光伏组件安装结构及光伏组件。
背景技术
随着光伏技术的发展，光伏组件获得了广泛的应用，例如，在建筑物的屋顶安装光伏组件，并构建屋顶发电系统，可为建筑物提供电能。
目前，在安装光伏组件时，通常需要通过光伏组件自带的背胶粘贴在屋面的防水卷材上。但是，光伏组件在使用过程中会产生发热现象，其温度一般超过50°，在夏季其温度甚至达到70°以上，会破坏屋面的抗老化能力，降低使用寿命。同时，光伏组件的产生热量难以有效散出，使发电效率降低。
需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种光伏发电系统、光伏组件安装结构及光伏组件，可提高发电效率，延长使用寿命。
根据本公开的一个方面，提供一种光伏组件，包括背板，所述背板具有背光面，所述背光面和/或所述背板内部设有包含相变材料的相变层。
在本公开的一种示例性实施例中，所述相变层包括：
包装物，具有至少一个填充腔，每个所述填充腔内填充有所述相变材料。
在本公开的一种示例性实施例中，所述包装物为柔性材质的袋状结构，且设于所述背光面，所述填充腔为所述袋状结构内的封闭空间；或者
所述包装物包括多个容置管，且设于所述背板内，所述填充腔为所述容置管内的空间。
在本公开的一种示例性实施例中，所述相变材料的相变温度为45°-65°。
在本公开的一种示例性实施例中，所述相变材料为脂酸类相变材料或醋酸盐类相变材料。
在本公开的一种示例性实施例中，所述背板还具有与所述背光面相对的向光面，所述光伏组件还包括：
前板，设置于所述背板的向光面一侧；
加强层，设于所述前板和所述背板间。
在本公开的一种示例性实施例中，所述加强层的材料为聚酯纤维织物。
在本公开的一种示例性实施例中，所述背板的材料为柔性防水材料。
根据本公开的一个方面，提供一种光伏组件安装结构，包括：
底座；
上述任意一项所述的光伏组件，设于所述底座。
在本公开的一种示例性实施例中，所述光伏组件安装结构还包括：
多个防水卷材，设于所述底座，且与所述光伏组件交替设置并连接。
在本公开的一种示例性实施例中，所述底座包括依次层叠设置的檩条、压型板、隔汽层、保温层和隔离层，所述光伏组件设于所述隔离层上。
根据本公开的一个方面，提供一种光伏发电系统，包括：
安装面；
上述任意一项所述的光伏组件安装结构，所述底座固定于所述安装面。
本公开的光伏发电系统、光伏组件安装结构及光伏组件，在光伏组件的背板内和/或背板的背光面设置了包含相变材料的相变层；根据相变材料随温度变化发生相变的特性，在发电过程中，相变材料可吸收光伏组件所产生的热量而发生相变；在光伏组件功率降低或停止时，相变材料可向光伏组件释放热量而发生相变，由此，可通过相变层对光伏组件的温度进行调节，防止温度超出预设范围，从而提高光伏发电系统的使用寿命和发电效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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为本公开实施方式光伏组件的示意图。
图2为本公开光伏组件的第一种实施方式的装配图。
图3为本公开光伏组件的第二种实施方式的示意图。
图中：1、背板；2、相变层；21、包装物；22、相变材料；3、前板；4、加强层；5、封装胶膜；6、光伏芯片；7、檩条；8、压型板；9、隔汽层；10、保温层；11、隔离层；12、第一螺钉；13、第一垫片；14、第二螺钉；15、防水卷材；16、第二垫片；17、第三螺钉。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。
用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”和“第三”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。
本公开实施方式提供了一种光伏组件，如图1所示，该光伏组件可以包括背板1，背板1具有背光面，该背光面和/或背板1内部设有包含相变材料的相变层2。
根据相变材料随温度变化发生相变的特性，在发电过程中，相变材料可吸收光伏组件所产生的热量而发生相变；在光伏组件功率降低或停止时，相变材料可向光伏组件释放热量而发生相变，由此，可通过相变层2对光伏组件的温度进行调节，防止温度超出预设范围，从而提高使用寿命和发电效率。
下面对光伏组件的各组成部分进行详细说明：
背板1可为平板结构，其材料可以是柔性防水材料，例如热塑性聚烯烃类材料(TPO)，使得背板1具有柔性，以便形成柔性光伏组件。当然，背板1也可以是其它柔性材料或硬质材料，在此不再一一列举。同时，背板1可具有背光面和向光面，该背光面可固定于一安装面上，该安装面可以是建筑物的屋顶面，但不以此为限，还可以是其它需要安装光伏组件的表面。向光面与背光面相对，在背光面固定于安装面时，向光面为背板1远离该安装面的表面。
相变层2可以包含相变材料，并可设于背板1的背光面或设于背板1内部，可通过相变材料的相变调节光伏组件的温度，提高使用寿命和发电效率。相变材料的相变点，即相变温度，可为45°至65°，例如45°、50°、65°等。相变材料可以是有机相变材料，例如脂酸类相变材料，还可以是醇类相变材料或其它有机相变材料。当然，相变材料也可以是无机相变材料，例如三水醋酸钠等醋酸盐类相变材料，还可以是磷酸盐类相变材料或其它无无机相变材料。
如图2和图3所示，相变层2可以包括包装物21，包装物21的材料可以是袋状结构，但不以此为限，还可以包括多个容置管，该容置管可呈直线形、曲线形或折线形延伸。同时，包装物21具有至少一个填充腔，填充腔的形状在此不做特殊限定，每个填充腔内可填充有相变材料22，以形成相变层2。举例而言：
如图2所示，在光伏组件的第一种实施方式中，相变层2可设于背光面，即位于背板1外，且相变层2的包装物21可以是袋状结构，其可具有多个填充腔，每个填充腔内的相变材料22可为脂酸类相变材料。包装物21的材料可以是柔性材质，可随着相变材料22的相变而发生变形。图2中箭头示出了光照方向。
在本公开的其它实施方式中，袋状结构的包装物21也可设于背板1内，在此不再详述。
如图3所示，在光伏组件的第二种实施方式中，包装物21可设于背板1内，且包装物21可包括多个容置管，容置管的直径小于背板1的厚度并可呈直线延伸；各个容置管并排设置，每个容置管内的空间为一填充腔，其内部填充的相变材料22为三水醋酸钠或其它无机相变材料。无机相变材料在相变时的体积变化较小，可防止因相变材料的体积变化过大而造成背板1损坏。图3中箭头示出了光照方向。
在本公开的其它实施方式中，各容置管也可设于背板1的背光面，但需要将每个容置管的两端封闭，以形成封闭的填充腔，防止相变材料22漏出。
在光伏组件的第三种实施方式中，背板1的背光面及背板1的内部均可设有相变层2，相变层2的结构可以是上述光伏组件的第二种实施方式或第二种实施方式中相变层2，也可以是其它结构。
如图3所示，本公开实施方式的光伏组件还可以包括前板3和加强层4，其中：
前板3可位于背板1远离背光面的一侧，且与背板1的向光面相对设置，且前板3可为透明的柔性材质。
加强层4可设于前板3和背板1之间，加强层4的材料可以是聚酯纤维织物，可提高光伏组件的抗撕裂能力，当然，加强层4的材料还可以是其它材料的纤维织物或者薄膜，只要能提高光伏组件的强度，提高抗撕裂能力即可。
此外，光伏组件还可以包括封装胶膜5和光伏芯片6，光伏芯片6的数量可以是多个，且均可设于前板3和背板1之间，封装胶膜5用于封装光伏芯片6。相变层2可设于背板1与光伏芯片6对应的位置，举例而言，如图3所示，对于光伏组件的第二种实施方式，各个容置管可设于背板1内与光伏芯片6对应的区域内。
本公开实施方式提供一种光伏组件安装结构，如图1和图2所示，该光伏组件安装结构可以包括底座和上述的光伏组件，其中：
底座可固定在一安装面上，且底座可以包括依次层叠设置的檩条7、压型板8、隔汽层9、保温层10和隔离层11，其中：
檩条7的数量可为多个，且均可固定于安装面上，该安装面可以是屋顶面或其它表面。压型板8可以是平板状结构，也可以是波浪形结构等，其可通过第一螺钉12固定在檩条7上，第一螺钉12可以是自攻螺钉，当然，也可以通过螺栓或者通过卡接等方式将压型板8固定在檩条7上。隔汽层9可设于压型板8上，保温层10可覆盖于隔汽层9上，其材料可以是岩棉或其它保温材料。隔离层11可铺设于保温层10上。隔离层11上可设有第一垫片13，第一垫片13可通过第二螺钉14固定在隔汽层9上，且第二螺钉14可穿过隔离层11、保温层10和隔汽层9并延伸至压型板8内。
光伏组件可设于底座上，举例而言，对于光伏组件的第一种实施方式，包装物21可设于隔离层11和背板1之间。对于光伏组件的第二种实施方式，背板1的背光面可设于隔离层11上，相变层2位于背板1内。
如图1和图2所示，本公开实施方式的光伏组件安装结构还可以包括防水卷材15，防水卷材15的材料可以是热塑性聚烯烃类材料(TPO)或其它柔性防水材料。防水卷材15可与光伏组件连接，以便于遮挡相邻光伏组件间的缝隙，提高防水效果。
在一实施方式中，防水卷材15的数量为多个，且各防水卷材15均设于底座上，且与各个光伏组件交替排列。同时，光伏组件的两侧与邻接的防水卷材15连接，举例而言，光伏组件的两侧可搭接在邻接的防水卷材15上，并可通过热风焊接的方式连接，当然，还可以通过粘接或其它方式将防水卷材15固定在底座上。同时，防水卷材15上设有第二垫片16，可通过第三螺钉17固定于隔汽层9上，第三螺钉17可穿过隔离层11、保温层10和隔汽层9并延伸至压型板8。
此外，光伏组件设有光伏芯片6的区域的厚度可大于边缘的厚度，前板3与背板1间的距离由中间向两侧减小，使光伏组件边缘的厚度降低，以便与防水卷材15连接。
在本公开的其它实施方式中，光伏组件安装结构也可不包括防水卷材15，而直接用于多个光伏组件拼接覆盖安装面，相邻两光伏组件可通过密封胶密封连接，以防止透水。
本公开实施方式还提供一种光伏发电系统，该光伏发电系统可以包括安装面和上述的光伏组件安装结构，其中：
安装面可以是水平面、竖直面或相对水平面倾斜的表面，例如建筑物的屋顶面、外立面等，在此不做特殊限定。
光伏组件安装结构可固定于安装面上，举例而言，光伏组件安装结构的底座的檩条7通过螺钉或其它连接件固定于安装面。光伏组件安装结构的其它结构在此不再赘述。
下面以光伏组件安装于屋面的场合为例，对本公开实施方式的光伏组件的原理进行说明：
当太阳光辐照在光伏组件上的光照强度达到预设强度，达到光伏组件启动电压，光伏组件可进行发电，在发电过程中，光伏组件所产生的热量被凝固态的相变层2的相变材料22吸收，当吸收的热量足够多时，相变材料22发生相变，即由固态转化为液态，相变时产生的熔解热可将吸收的热量储存起来，且相变材料22在相变过程中，其温度基本保持恒定，保持了发电区域的温度不超过预设温度。
在太阳光强度低于预设强度时，光伏组件的发电功率降低甚至停止工作时，大气温度也会随着降低；储存在相变材料22里面的热能逐渐释放出来，相变材料22由液态转化为固态，从而避免发电区域的温度变化过大。
由于相变材料22具有容积储热密度大，温度波动范围小，可减弱光伏组件的热疲劳循环强度，提高了光伏发电系统的使用寿命。同时，可避免光伏组件热量集聚，从而提高发电量。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
Claims (12)
1.一种光伏组件，其特征在于，包括背板，所述背板具有背光面，所述背光面和/或所述背板内部设有包含相变材料的相变层。
2.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述相变层包括：
包装物，具有至少一个填充腔，每个所述填充腔内填充有所述相变材料。
3.根据权利要求2所述的光伏组件，其特征在于，所述包装物为柔性材质的袋状结构，且设于所述背光面，所述填充腔为所述袋状结构内的封闭空间；或者
所述包装物包括多个容置管，且设于所述背板内，所述填充腔为所述容置管内的空间。
4.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述相变材料的相变温度为45°-65°。
5.根据权利要求1所述的光伏组件，其特征在于，所述相变材料为脂酸类相变材料或醋酸盐类相变材料。
6.根据权利要求1-5任一项所述的光伏组件，其特征在于，所述背板还具有与所述背光面相对的向光面，所述光伏组件还包括：
前板，设置于所述背板的向光面一侧；
加强层，设于所述前板和所述背板间。
7.根据权利要求6所述的光伏组件，其特征在于，所述加强层的材料为聚酯纤维织物。
8.根据权利要求1-5任一项所述的光伏组件，其特征在于，所述背板的材料为柔性防水材料。
9.一种光伏组件安装结构，其特征在于，包括：
底座；
权利要求1-8任一项所述的光伏组件，设于所述底座。
10.根据权利要求9所述的光伏组件安装结构，其特征在于，所述光伏组件安装结构还包括：
防水卷材，设于所述底座，且与所述光伏组件连接。
11.根据权利要求9所述的光伏组件安装结构，其特征在于，所述底座包括依次层叠设置的檩条、压型板、隔汽层、保温层和隔离层，所述光伏组件设于所述隔离层上。
12.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：
安装面；
权利要求9-11任一项所述的光伏组件安装结构，所述底座固定于所述安装面。
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