CN109216488A - 一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，该光伏瓦将光伏电池组件固定在瓦框内，瓦框成波浪状；把传统的发电部件由平面设计改成波浪弧形，使有少量清洗液体时，这种结构可以把液体聚拢，起到很好的清洗效果，另外该弧形设计一方面有利于照射到光伏瓦边框上的光反射到光伏电池上面，提高电池的吸光量，另一方面电池片的弧形设计也可以降低光在电池表面的反射量，从而提高光伏电池组件的吸光效率，进而提高电池的发电增益。

Description

一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦
【技术领域】
本发明属于光伏和建材领域，具体涉及一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦。
【背景技术】
目前全球光伏产业发展迅速，光伏能源以其具有充分的清洁性、安全性与资源的相对广泛性等，被认为是二十一世纪最重要的新能源。其中作为光伏应用的一个重要方面，光伏建筑一体化有着广阔的市场发展前景。光伏瓦因为可以和建筑完美结合受到越来越多的关注。光伏瓦是光伏发电单元和传统瓦技术结合在一起，是对传统瓦片功能上的改革。不仅有防漏、装饰等功效，还增加绿色发电功能，给建筑提供源源不断的绿色能源，同时也可以给建筑进行降温。光伏瓦的发电部件一般是光伏组件，常用的光伏组件包括晶硅、薄膜硅、铜铟镓硒、碲化镉等光伏组件，目前市场上最常用的为晶硅组件。光伏电池组件的发电量多少与光强呈正向关系，与温度呈负向关系。但是当前光伏瓦产品普遍存在三个问题，限制了光伏瓦的应用。一是光伏瓦通常使用笨重的陶瓷材料作为瓦框，一方面增加了光伏瓦的重量，不利于安装；另一方面由于陶瓷材料的散热性能较差，使得光伏瓦中的光伏电池组件散热困难，对电池的发电性能产生负的影响。第二个问题是光伏瓦里的光伏电池组件通常是平面结构，这种结构一旦安装到屋顶上，清洗灰尘就会变得困难，严重影响电池的发电功率，采用新的设计方案，提高光伏瓦的自清洁能力就显得尤为重要。第三个问题是由于光伏瓦中的光伏组件是平面设计，这种设计吸收外来的散射光较少，导致电池的发电增益较低，经济性不高。
【发明内容】
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，通过新型光伏瓦的结构设计、材料创新和功能创新，从而使光伏瓦具有轻便、自洁净、良好散热以及高的发电增益等特性。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，包括瓦框和光伏电池组件，瓦框内开设有长方孔，光伏电池组件放置在长方孔内和瓦框固定连接；瓦框沿长方孔的短边方向呈连续的波浪状，波浪共设置有N个波谷和N-1个波峰，N为小于等于10的自然数；光伏电池组件的边缘形状和尺寸与长方孔的边缘形状和尺寸相同。
本发明的进一步改进在于：
优选的，每一个波谷两边形成的角度范围为5-85°。
优选的，瓦框为金属材质，选用铁合金、铝合金或钛合金；瓦框的厚度＜0.5cm。
优选的，长方孔的长边对应瓦框长度相同的第一长边和第二长边；长方孔的短边对应瓦框长度相同的第一短边和第二短边；其中第二短边设置有凸出瓦框上表面的上凸缘，第一短边设置有凸出瓦框下表面的下凸缘；第一长边的上、下表面为弧度相同的凹面，第二长边的上、下表面为弧度相同的凸面。
优选的，上凸缘开设有散热通道，散热通道为通孔状或栅栏状。
优选的，光伏电池组件的结构从上到下依次为前透明玻璃、光伏电池片和背板；前透明玻璃和光伏电池片通过前封装粘结材料固定连接，光伏电池片和背板通过背封装粘结材料固定连接。
优选的，前透明玻璃为钢化玻璃，厚度为1-5mm。
优选的，前封装粘结材料和背封装粘结材料选用乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛聚合物或硅胶。
优选的，光伏电池片选用晶体硅、晶硅异质结、非晶硅、铜铟镓硒或碲化镉光伏电池；当光伏电池片选用晶体硅时，晶体硅为156×156mm2的晶体硅片；任意一个光伏瓦选用1～72片晶体硅片。
优选的，背板选用聚氟乙烯复合膜、金属或玻璃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，该光伏瓦将光伏电池组件固定在瓦框内，瓦框成波浪状；把传统的发电部件由平面设计改成波浪弧形，使有少量清洗液体时，这种结构可以把液体聚拢，起到很好的清洗效果，另外该弧形设计一方面有利于照射到光伏瓦边框上的光反射到光伏电池上面，提高电池的吸光量，另一方面电池片的弧形设计也可以降低光在电池表面的反射量，从而提高光伏电池组件的吸光效率，进而提高电池的发电增益。
进一步的，光伏组件与瓦框的尺寸和形状相同，限制每一个波谷的角度，保证光伏组件上所有的弧形能够汇流雨水或清洁液，提高光伏瓦自清洁能力。
进一步的，瓦框为金属材质，该材质一方面导热性好，易于光伏瓦中的光伏电池组件散热；另一方面较为轻便。
进一步的，本发明瓦框的第一短边设置有上凸缘，第二短边设置有下凸缘，第一长边的上表面弧形凹槽结构，第二长边上表面为弧形凸出结构，一方面上凸缘和下凸缘配合，第一长边和第二长边能够相互配合，当形成瓦片阵列时，瓦框和瓦框之间呈耦合状态，上、下、左、右的瓦片间能够起到很好的密封作用；另一方面，下凸缘扣住另一块瓦框的上凸缘时，能够阻挡雨水的进入；同时第二长边的弧形凸出结构能够将太阳光更多的反射在光伏组件的上表面上，提高入射到电池组件里的光量，提高光伏电池的发电量。
进一步的，上凸缘开设有散热通道，能使瓦下面的热气通过散热通道排出到外界。
进一步的，光伏电池组件的结构从上至下包括五层，其中光伏电池片通过前封装粘结材料和背封装粘结材料被牢固的固定在前透明玻璃和背板之间；使电池片隔绝水汽和空气。
进一步的，前透明玻璃选用钢化玻璃，透光的同时，能够保护中间的电池片，限制其厚度，保证光伏瓦整体的轻便性。
进一步的，前封装粘结材料和背封装粘结材料选用胶质材料，用于密封光伏电池片，使电池片隔绝水汽与空气。
进一步的，本发明的光伏电池片能够根据实际情况选用多种材质作为电池片，当光伏电池片选用晶体硅时，选用标准尺寸的晶体硅片，材料易得；在一定数量范围内能够根据实际需要的发电量选用任意数量的晶体硅片，同时限制晶体硅片的使用数量，保证光伏瓦的整体尺寸不会过大，笨重。
进一步的，背板选用氟乙烯复合膜、金属或玻璃，用于保护电池片，使得背板能够耐气候、抗紫外线，耐老化并阻隔水汽。
【附图说明】
图1为本发明的光伏瓦结构示意图；
图2为本发明的光伏瓦框结构示意图；
图3为本发明的光伏组件拆解结构示意图；
图4为本发明的光伏瓦阵列示意图。
其中：1-1为瓦框；1-2光伏电池组件；1-3为第一长边；1-4为第二长边；1-5为第一短边；1-6为第二短边；1-7为散热通道；1-8为负电极引线，1-9为正电极引线；2-1为长方孔；3-1为前透明玻璃；3-2为前封装粘结材料；3-3为光伏电池片；3-4为背封装粘结材料；3-5为背板。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明公开了一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，该光伏瓦包括瓦框1-1和光伏电池组件1-2；瓦框1-1为金属材质，选用铁合金、铝合金或钛合金等，这些材质相对传统的陶瓷材料具有轻便的特点；瓦框1-1主要通过模具进行制作，瓦框1-1的厚度小于0.5cm，瓦框1-1的表面可呈现金属白色或其它颜色；瓦框1-1的四边分别定义为第一短边1-5、第二短边1-6、第一长边1-3和第二长边1-4；其中第二短边1-6设置有凸出瓦框1-1上表面的上凸缘，上凸缘上开设有散热通道1-7，散热通道1-7为通孔状或栅栏状，第一短边1-5设置有凸出瓦框1-1下表面的下凸缘；不同瓦片之间的上凸缘和下凸缘能够相互扣住，同时能够阻挡雨水进入光伏电池组件1-2中；设定瓦框1-1的上表面为第一长边1-3和第二长边1-4的上表面，第一长边1-3的上、下表面为弧度相同的凹面，即为弧形凹槽状，第二长边1-4的上、下表面为弧度相同的凸面，为弧形凸起状；不同瓦片的第一长边1-3的弧形凹槽和第二长边1-4的弧形凸起能够扣合；参见图4，当光伏瓦阵列时，不同瓦片的第一短边1-5和第二短边1-6扣合，第一长边1-3和第二长边1-4扣合，使得不同的瓦框1-1和瓦框1-1之间呈耦合连接，上下左右瓦片间起到很好的密封。
参见图3，光伏电池组件1-2的结构从上到下依次为前透明玻璃3-1、前封装粘结材料3-2、光伏电池片3-3、背封装粘结材料3-4和背板3-5；前透明玻璃3-1和光伏电池片3-3通过前封装粘结材料3-2在高温下固定连接，光伏电池片3-3和背板3-5通过背封装粘结材料3-4在高温下固定连接。前透明玻璃3-1为钢化玻璃，厚度为1-5mm；前封装粘结材料3-2和背封装粘结材料3-4选用乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)聚合物或硅胶；光伏电池片3-3可以是晶硅整片或半片以及多条晶硅片，也可以是柔性的铜铟镓硒、非晶硅或碲化镉电池；当光伏电池片3-3选用晶体硅时，整个光伏瓦可以包含最少1个标准的156×156mm2标准尺寸的晶硅电池，最多包含72片156×156mm2的标准尺寸晶硅电池片；光伏电池片3-3的两端分别设置有正电极引线1-9和负电极引线1-8。背板3-5选用聚氟乙烯复合膜(TPT有机材料)、金属或玻璃。
参见图2，瓦框1-1内部开设有长方孔2-1，长方孔2-1的长边对应瓦框1-1长度相同的第一长边1-3和第二长边1-4；长方孔2-1的短边对应瓦框1-1长度相同的第一短边1-5和第二短边1-6；光伏电池组件1-2放置在长方孔2-1内，光伏电池组件1-2的外形尺寸和长方孔2-1一致，使得封装好的光伏电池组件1-2可以紧密放置到瓦框1-1中的长方孔2-1中，通过在光伏电池组件1-2四周打上密封胶，使光伏电池组件1-2与瓦框1-1连接成一体结构，密封胶主要起到粘结以及防止漏水作用，具有抗紫外老化性能；瓦框1-1沿长方孔2-1的宽度方向呈连续的波浪状，波浪共设置有N个波谷和N-1个波峰，N为小于等于10的自然数；光伏电池组件1-2沿长方孔2-1宽度方向的形状与瓦框1-1相同，每一个波谷两边形成的角度范围为5-85°；因光伏电池组件1-2镶嵌在长方孔2-1内，使得光伏电池组件1-2沿长方孔2-1的宽度方向呈连续的波浪状，其波峰、波谷数量、波谷角度、光伏电池组件1-2的长度和宽度和瓦框1-1相同。
图4为四个新型的光伏瓦连接在一起构成光伏阵列，相对平面结构的光伏电池组件，入射光入射后，能够反射到该光伏电池组件上，该结构可以提高光入射到电池里的光量，进而提高光伏电池的发电量。四个新型的光伏瓦连接在一起构成光伏阵列，相对平面结构的光伏电池组件，该结构可以提高光入射到电池里的光量，可以提高光伏电池的发电量。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，包括瓦框(1-1)和光伏电池组件(1-2)，瓦框(1-1)内开设有长方孔(2-1)，光伏电池组件(1-2)放置在长方孔(2-1)内和瓦框(1-1)固定连接；瓦框(1-1)沿长方孔(2-1)的短边方向呈连续的波浪状，波浪共设置有N个波谷和N-1个波峰，N为小于等于10的自然数；光伏电池组件(1-2)的边缘形状和尺寸与长方孔(2-1)的边缘形状和尺寸相同。
2.根据权利要求1所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，每一个波谷两边形成的角度范围为5-85°。
3.根据权利要求1所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，瓦框(1-1)为金属材质，选用铁合金、铝合金或钛合金；瓦框(1-1)的厚度＜0.5cm。
4.根据权利要求1所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，长方孔(2-1)的长边对应瓦框(1-1)长度相同的第一长边(1-3)和第二长边(1-4)；长方孔(2-1)的短边对应瓦框(1-1)长度相同的第一短边(1-5)和第二短边(1-6)；其中第二短边(1-6)设置有凸出瓦框(1-1)上表面的上凸缘，第一短边(1-5)设置有凸出瓦框(1-1)下表面的下凸缘；第一长边(1-3)的上、下表面为弧度相同的凹面，第二长边(1-4)的上、下表面为弧度相同的凸面。
5.根据权利要求4所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，上凸缘开设有散热通道(1-7)，散热通道(1-7)为通孔状或栅栏状。
6.根据权利要求1所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，光伏电池组件(1-2)的结构从上到下依次为前透明玻璃(3-1)、光伏电池片(3-3)和背板(3-5)；前透明玻璃(3-1)和光伏电池片(3-3)通过前封装粘结材料(3-2)固定连接，光伏电池片(3-3)和背板(3-5)通过背封装粘结材料(3-4)固定连接。
7.根据权利要求6所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，前透明玻璃(3-1)为钢化玻璃，厚度为1-5mm。
8.根据权利要求6所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，前封装粘结材料(3-2)和背封装粘结材料(3-4)选用乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛聚合物或硅胶。
9.根据权利要求6所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，光伏电池片(3-3)选用晶体硅、晶硅异质结、非晶硅、铜铟镓硒或碲化镉光伏电池；当光伏电池片(3-3)选用晶体硅时，晶体硅为156×156mm2的晶体硅片；任意一个光伏瓦选用1～72片晶体硅片。
10.根据权利要求6-9任意一项所述的一种轻便自清洁散热型高发电增益光伏瓦，其特征在于，背板(3-5)选用聚氟乙烯复合膜、金属或玻璃。
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