CN109742168A - 一种用于极区环境的光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于极区环境的光伏组件，包括两侧通过封装胶进行封装保护的双面发电太阳电池片，所述电池片的两侧分别设有前玻璃层和后玻璃层；所述前玻璃层的内侧设置有用于对前玻璃层进行加热的加热模块；所述加热模块与光伏组件的控制器相连；当控制器检测到电池片正面发电量低于反面发电量时，启动加热模块，否则关闭加热模块。本发明的用于极区环境的光伏组件具有结构简单、抗积雪、发电效率高、安全可靠等优点。

Description

一种用于极区环境的光伏组件
技术领域
本发明主要涉及光伏技术领域，特指一种用于极区环境的光伏组件。
背景技术
目前光伏太阳电池组件(简称光伏组件)按应用场景分为空间用光伏组件、地面用光伏组件。由于空间光伏组件主要在卫星上应用，应用环境和要求与地面完全不同，光伏组件的类型、结构均与地面用光伏组件不相同，而且空间用光伏组件价格昂贵。目前地面光伏组件一般最低温度测试按-40℃设计，可以满足地面绝大部分的应用环境。但是南极、北极等极区环境的最低温度都在-50℃以下，地面光伏组件很难长时间在极区正常工作。由于极区环境恶劣，人类活动较少，一直以来很少有光伏发电在极区应用。近年来极区科考活动日益增多，对能源需求增加，传统燃油发电对极区环境有污染，在极区使用光伏组件发电的需求越来越迫切。
目前除卫星上使用的空间太阳电池组件外，地面光伏组件无法长期耐受低于-50℃的极端气候。南极、北极等极区的极端温度都在-50℃以下。而光伏组件的封装材料不耐低温。因为光伏组件封装材料都是有机高分子材料，玻璃化转变温度和脆化温度会影响材料的低温性能。现有地面光伏组件的封装材料在-50℃会出现脆化。脆化后的封装材料失去对太阳电池的保护作用，光伏组件非常容易被破坏，导致光伏组件不能正常发电。另外光伏组件的各种组成材料的热膨胀系数不一致，在极区低温环境下容易导致失配。特别是光伏焊带与太阳电池的热膨胀系数差别巨大，在极区低温环境下焊带变形会导致焊带收缩断裂或相邻太阳电池的破损。
另外，由于极区的暴风雪会在光伏组件上积雪，也会影响光伏组件的透光性能；而极区的温度低，积雪在光伏组件表面不会融化，如果不去除积雪，会长时间影响光伏组件的发电，导致发电效率低。另外，光伏组件表面积雪过多也会导致光伏组件重量加大，存在压垮光伏组件的风险。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、抗积雪的用于极区环境的光伏组件。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于极区环境的光伏组件，包括两侧通过封装胶进行封装保护的双面发电太阳电池片，所述电池片的两侧分别设有前玻璃层和后玻璃层；所述前玻璃层的内侧设置有用于对前玻璃层进行加热的加热模块；所述加热模块与光伏组件的控制器相连；当控制器检测到电池片正面发电量低于反面发电量时，启动加热模块，否则关闭加热模块。
作为上述技术方案的进一步改进：
所述加热模块的电源为电池片反面发电的电量。
所述加热模块包括加热丝，所述加热丝呈蛇形排布在所述前玻璃层的内侧。
所述加热丝为镍铜合金或者铝合金材质的加热丝。
所述加热丝的直径为0.05～0.5mm。
所述电池片的周侧均设置有边框，所述电池片下端的边框与所述前玻璃层相平齐。
各所述电池片的焊带沿电池片的主栅线平直焊接，并在在相邻电池片之间留有余量。
相邻电池片之间的焊带弯曲呈弧形。
所述封装胶为液态硅胶。
所述控制器安装于光伏组件的接线盒内。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明的用于极区环境的光伏组件，采用双面发电太阳电池片，正反面均可发电；前玻璃层的内侧设置有用于对前玻璃层进行加热的加热模块；加热模块与光伏组件的控制器相连；当控制器检测到电池片正面发电量低于反面发电量时，即可判断前玻璃层上有积雪，此时启动加热模块对积雪进行融化，保证电池片正面发电的正常进行，同时避免积雪过厚对整个光伏组件的损坏；当控制器检测到电池片正面发电量大于或等于反面发电量时，此时则可判断光伏组件正面的前玻璃层上的积雪差不多融化掉，则关闭加热模块；整体结构简单、工作方式合理。
本发明的用于极区环境的光伏组件，加热模块的电源为电池片反面发电的电量，省去了额外增加的外接电源，大大简化了加热丝工作的复杂度。由于电池片下端的边框与前玻璃层相平齐，从而保证前玻璃层的上表面的光滑性，利于积雪在前玻璃层表面的滑落，从而配合加热方式，进一步防止雪积聚在光伏组件的表面。
本发明的用于极区环境的光伏组件，封装胶采用液态硅胶，可以耐极区的低温，玻璃化转变温度和脆化温度低，确保封装材料在极区低温环境依然保持良好的柔韧性，可以有效保护电池片，确保光伏组件在极区环境的正常应用。
附图说明
图1为本发明的剖视结构示意图。
图2为本发明中焊带的布置图。
图3为本发明中边框的结构示意图。
图中标号表示：1、前玻璃层；2、封装胶；3、电池片；4、后玻璃层；5、焊带；6、边框；7、加热模块。
具体实施方式
以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
如图1至图3所示，本实施例的用于极区环境的光伏组件，包括两侧通过封装胶2进行封装保护的双面发电太阳电池片3，电池片3正反面均可发电，电池片3的两侧分别设有前玻璃层1和后玻璃层4，对电池片3两侧进行保护；前玻璃层1的内侧设置有用于对前玻璃层1进行加热的加热模块7；加热模块7与光伏组件的控制器相连；当控制器检测到电池片3正面发电量低于反面发电量时，即可判断前玻璃层1上有积雪，此时启动加热模块7对积雪进行融化，保证电池片3正面发电的正常进行，同时避免积雪过厚对整个光伏组件的损坏；当控制器检测到电池片3正面发电量大于或等于反面发电量时，此时则可判断光伏组件正面的前玻璃层1上的积雪差不多融化掉，则关闭加热模块7；整体结构简单、工作方式合理。
本实施例中，电池片3为P型或者N型高效双面发电太阳电池片，电池片3的正反两面都可以发电。其中光伏组件的正反面采用的是高透光钢化玻璃，背面光线可以透过玻璃照射到太阳电池背面进行发电。光伏组件在进行安装时，安装角度为50-90度，利用极区环境冰雪的反射作用和光伏组件安装角度大的特点，电池片3背面发电可以大幅提升，从而提升光伏组件的整体发电效率。另外，控制器安装于光伏组件的接线盒内，不占用其它间。
本实施例中，加热模块7的电源为电池片3反面发电的电量，省去了额外增加的外接电源，大大简化了加热丝工作的复杂度。具体地，加热模块7包括镍铜合金或者铝合金材质的加热丝，加热丝呈蛇形排布在前玻璃层1的内侧，直径为0.05～0.5mm。当然，在此并不对加热丝的材质、布局方式以及大小进行限定，在其它实施例中，可根据实际情况对加热丝的材质、布局方式以及大小进行选择。
本实施例中，电池片3的周侧均设置有边框6，电池片3下端的边框6与前玻璃层1相平齐，其它三边的边框6与现有的边框6相同。由于电池片3下端的边框6与前玻璃层1相平齐，从而保证前玻璃层1的上表面的光滑性，利于积雪在前玻璃层1表面的滑落，从而配合上述的加热方式，进一步防止雪积聚在光伏组件的表面。
本实施例中，每片电池片3之间用焊带5连接，焊带5的材料成分为镀锡铜基带，焊带5沿电池片3的主栅线平直焊接，并在相邻电池片3之间留有余量，避免刚性材料在低温收缩过程中热膨胀系数不同导致的失配，有效缓冲焊带5收缩带给相邻两片太阳电池的应力，保护太阳电池正常工作。具体地，焊带5在两片电池片3之间弯曲成一个弧形，形状为圆形或椭圆的一段圆弧，环的直径为2-20mm。
本实施例中，封装胶2为液态硅胶，相对常规EVA封装胶，液态硅胶可以耐极区的低温，玻璃化转变温度和脆化温度低，确保封装材料在极区低温环境依然保持良好的柔韧性，可以有效保护电池片3，确保光伏组件在极区环境的正常应用。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于极区环境的光伏组件，其特征在于，包括两侧通过封装胶(2)进行封装保护的双面发电太阳电池片(3)，所述电池片(3)的两侧分别设有前玻璃层(1)和后玻璃层(4)；所述前玻璃层(1)的内侧设置有用于对前玻璃层(1)进行加热的加热模块(7)；所述加热模块(7)与光伏组件的控制器相连；当控制器检测到电池片(3)正面发电量低于反面发电量时，启动加热模块(7)，否则关闭加热模块(7)。
2.根据权利要求1所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，所述加热模块(7)的电源为电池片(3)反面发电的电量。
3.根据权利要求1或2所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，所述加热模块(7)包括加热丝，所述加热丝呈蛇形排布在所述前玻璃层(1)的内侧。
4.根据权利要求3所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，所述加热丝为镍铜合金或者铝合金材质的加热丝。
5.根据权利要求3所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，所述加热丝的直径为0.05～0.5mm。
6.根据权利要求1或2或3所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，所述电池片(3)的周侧均设置有边框(6)，所述电池片(3)下端的边框(6)与所述前玻璃层(1)相平齐。
7.根据权利要求1或2或3所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，各所述电池片(3)的焊带(5)沿电池片(3)的主栅线平直焊接，并在在相邻电池片(3)之间留有余量。
8.根据权利要求7所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，相邻电池片(3)之间的焊带(5)弯曲呈弧形。
9.根据权利要求1或2或3所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，所述封装胶(2)为液态硅胶。
10.根据权利要求1或2或3所述的用于极区环境的光伏组件，其特征在于，所述控制器安装于光伏组件的接线盒内。
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