CN111490118A - 一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，包括铝制边框，所述铝制边框内固定连接有光伏组件，所述光伏组件的一侧设有三分体接线盒，所述铝制边框的两侧对称固定连接有多个安装块，所述安装块上固定连接有导向杆，所述导向杆上设有清洁机构，每个所述安装块上均固定连接有固定杆，所述固定杆远离安装块的一端设有反光机构，所述铝制边框上侧通过支脚固定连接有储水箱。本发明碳掺杂六方氮化硼为纳米多孔结构，能有效增加太阳光的漫反射，减少光的反射，增加半钢化玻璃的透光量，同时，碳掺杂氮化硼膜层具有疏水性和光催化活性，可以消除亲水性污染物，也可以通过光催化降解有机污染物，使光伏玻璃具有自清洁功能。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏组发电技术领域，尤其涉及一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件。
背景技术
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置，光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。
光伏发电系统运行时，光伏组件通常暴露于空气中，长时间组件表面会有风沙灰尘、鸟的排泄物等沉积，这些沉积在光伏组件表面的污染物会直接影响光伏组件对太阳光的吸收利用，降低光伏组件的输出性能，严重时，局部污染物遮挡则会导致热斑效应，影响组件的正常使用寿命。因此，光伏组件的及时清洗显得尤为重要，然而高频率的电站后期维护和清洁工作使得电站清洗成本较高。在此背景下，光伏组件自清洁技术应运而生。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在“光伏发电系统运行时，光伏组件通常暴露于空气中，长时间组件表面会有风沙灰尘、鸟的排泄物等沉积，这些沉积在光伏组件表面的污染物会直接影响光伏组件对太阳光的吸收利用，降低光伏组件的输出性能，严重时，局部污染物遮挡则会导致热斑效应，影响组件的正常使用寿命”的缺点，从而提出一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件来解决以上问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，包括铝制边框，所述铝制边框内固定连接有光伏组件，所述光伏组件的一侧设有三分体接线盒，所述铝制边框的两侧对称固定连接有多个安装块，所述安装块上固定连接有导向杆，所述导向杆上设有清洁机构，每个所述安装块上均固定连接有固定杆，所述固定杆远离安装块的一端设有反光机构，所述铝制边框上侧通过支脚固定连接有储水箱，所述储水箱底侧固定连接有出水管，所述出水管上设有控制阀，所述出水管底侧设有引流机构，所述铝制边框上侧开设有多个引流槽，多个所述引流槽为等间距设置，所述储水箱上侧固定连接有进水管，所述进水管上螺纹连接有密封盖，所述光伏组件包括网格涂釉背板半钢化玻璃，所述网格涂釉背板半钢化玻璃通过下层封装胶膜POE连接有电池片阵列，所述电池片阵列通过上层封装胶膜POE连接有碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃。
优选的，所述反光机构包括第二反光镜架，所述第二反光镜架固定连接在固定杆的上端，所述第二反光镜架上固定连接有多个连接杆，多个所述连接杆远离第二反光镜架的一端固定连接有第一反光镜架，所述第一反光镜架与第二反光镜架内均镶嵌有单面透视镜。
优选的，所述清洁机构包括金属滑块，所述金属滑块滑动连接在导向杆上，所述金属滑块的一侧固定连接有清洁板，所述清洁板的底侧设有清洁绒毛。
优选的，所述引流机构导流板，所述导流板固定连接在铝制边框上侧，所述导流板呈锥形设置，所述导流板上开设有多个引流孔，多个所述引流孔为等间距设置。
优选的，每个所述安装块内均固定连接有磁铁，所述磁铁与金属滑块相匹配设置。
优选的，所述网格涂釉背板半钢化玻璃、下层封装胶膜POE、电池片阵列、上层封装胶膜POE、碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃依次采用串焊、排版、叠层、层压、组框、削边、打胶进行工序组装。
优选的，多个所述引流槽与多个引流孔一一对应设置。
优选的，所述碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃背离上层封装胶膜POE的一侧涂覆有碳掺杂六方氮化硼涂层，所述碳掺杂六方氮化硼涂层为二维六方氮化硼纳米片组成的三维纳米多孔结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中光伏组件的正面采用碳掺杂氮化硼涂层半钢化玻璃，碳掺杂六方氮化硼为纳米多孔结构，能有效增加太阳光的漫反射，减少光的反射，增加半钢化玻璃的透光量，同时，碳掺杂氮化硼膜层具有疏水性和光催化活性，可以消除亲水性污染物，也可以通过光催化降解有机污染物，使光伏玻璃具有自清洁功能，可以提高光伏组件的发电量，降低电站清洗维护成本。
2、本发明通过打开进水管收集日常雨水，通过储水箱进行存储二次利用，节约了水资源，当光伏组件上存在一些难以清洗的杂物时，可以通过打开控制阀使得储水箱内水从出水管流出，从而经过导流板两侧斜面引流从而引流孔均匀漏出，然后经过引流槽的引导下流在光伏组件表面，此时工作人员只需要拉动清洁板使得金属滑块在导向杆上进行来回滑动，在清洁绒毛与水的配合作用下即可对光伏组件表面上的杂物进行清洁，从而用于清洁一些无法降解的污染物，清洁完成后滑动金属滑块使其与磁铁进行相互吸附，从而对清洁板进行日常固定，使用方便。
3、本发明通过第一反光镜架和第二反光镜架的配合，使得部分无法照到光伏组件的光纤分别经过第一反光镜架和第二反光镜架上的单面透视镜两次反射重新照射到光伏组件上，并且由于第一反光镜架和第二反光镜架为亚克力材质具有透光性、第一反光镜架反面也具有透光性，从而不会遮挡光伏组件的光线照射，大大增强了光伏组件所受到的光照强度，从而提升了太阳光的利用率的同时提高了光伏组件的发电效率。
附图说明
图1为本发明提出的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件的正面结构示意图；
图2为本发明提出的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件中反光机构的结构示意图；
图3为图1中A处的放大示意图；
图4为本发明提出的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件中光伏组件的结构示意图。
图中：1-铝制边框、2-光伏组件、201-网格涂釉背板半钢化玻璃、202-下层封装胶膜POE、203-电池片阵列、204-上层封装胶膜POE、205-碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃、206-碳掺杂六方氮化硼涂层、3-三分体接线盒、4-安装块、5-第一反光镜架、6-储水箱、7-进水管、8-引流槽、9-导向杆、10-磁铁、11-金属滑块、12-清洁板、13-固定杆、14-第二反光镜架、15-连接杆、16-单面透视镜、17-出水管、18-控制阀、19-导流板、20-引流孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图1-4，一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，包括铝制边框1，铝制边框1内固定连接有光伏组件2，光伏组件2的一侧设有三分体接线盒3，铝制边框1的两侧对称固定连接有多个安装块4，每个安装块4内均固定连接有磁铁10，磁铁10与金属滑块11相匹配设置，滑动金属滑块11使其与磁铁10进行相互吸附，从而对清洁板12进行日常固定，安装块4上固定连接有导向杆9，导向杆9上设有清洁机构，清洁机构包括金属滑块11，金属滑块11滑动连接在导向杆9上，金属滑块11的一侧固定连接有清洁板12，清洁板12的底侧设有清洁绒毛，需要拉动清洁板12使得金属滑块11在导向杆9上进行来回滑动，在清洁绒毛与水的配合作用下即可对光伏组件2表面上的杂物进行清洁，从而用于清洁一些无法降解的污染物。
每个安装块4上均固定连接有固定杆13，固定杆13远离安装块4的一端设有反光机构，反光机构包括第二反光镜架14，第二反光镜架14固定连接在固定杆13的上端，第二反光镜架14上固定连接有多个连接杆15，多个连接杆15远离第二反光镜架14的一端固定连接有第一反光镜架5，第一反光镜架5与第二反光镜架14内均镶嵌有单面透视镜16，第一反光镜架5与第二反光镜架14，均为高透光亚克力材料制成，单面透视镜是一种光学玻璃，允许光线一部分透过，一部分反射，铝制边框1上侧通过支脚固定连接有储水箱6，储水箱6底侧固定连接有出水管17，出水管17上设有控制阀18。
出水管17底侧设有引流机构，引流机构导流板19，导流板19固定连接在铝制边框1上侧，导流板19呈锥形设置，导流板19上开设有多个引流孔20，多个引流孔20为等间距设置，导流板19两侧斜面引流雨水从而引流孔20均匀漏出，然后经过引流槽8的引导下流在光伏组件2表面，用于清洁工作，铝制边框1上侧开设有多个引流槽8，多个引流槽8与多个引流孔20一一对应设置，多个引流槽8为等间距设置，储水箱6上侧固定连接有进水管7，进水管7上螺纹连接有密封盖，光伏组件2包括网格涂釉背板半钢化玻璃201，网格涂釉背板半钢化玻璃201通过下层封装胶膜POE202连接有电池片阵列203。
电池片阵列203通过上层封装胶膜POE204连接有碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃205，网格涂釉背板半钢化玻璃201、下层封装胶膜POE202、电池片阵列203、上层封装胶膜POE204、碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃205依次采用串焊、排版、叠层、层压、组框、削边、打胶进行工序组装，结构稳定，不易脱落，碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃205背离上层封装胶膜POE204的一侧涂覆有碳掺杂六方氮化硼涂层206，碳掺杂六方氮化硼涂层206为二维六方氮化硼纳米片组成的三维纳米多孔结构，能有效增加太阳光的漫反射，减少光的反射，增加半钢化玻璃的透光量，碳掺杂氮化硼膜层具有疏水性和光催化活性，可以消除亲水性污染物。
本发明中碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃205可通过如下步骤进行获取：
1、将三聚氰胺C3N6H6和硼酸H3BO3以1：9的摩尔比分散于丙酮中混合4h，对其分散液进行干燥，将干燥后的混合粉末转入瓷舟，在氮气保护气氛中对其进行煅烧，以3℃/min的升温速率进行升温，温度达到300℃时停止升温，保温9h后自然冷却最终得到多孔结构碳掺杂氮化硼纳米涂层材料。
2、将乙醇与水以8:2比例混合，将步骤1中得到的多孔结构碳掺杂氮化硼纳米材料取一定量分散于乙醇与水的混合液中得到镀膜液，镀膜液中碳掺杂氮化硼的质量分数为10～25％。
3、采用现有辊涂镀膜和半钢化烧结技术对玻璃基片进行镀膜、半钢化处理：将玻璃基片按要求规格切割成一定的尺寸后进行清洗、干燥，采用现有技术中的辊涂工艺经过预热、镀膜、固化三个过程对基片玻璃进行辊涂镀膜，镀膜完成后进行半钢化处理，碳掺杂氮化硼纳米涂层通过化学键与玻璃表面结合，使得碳掺杂氮化硼纳米涂层稳固的附着在半钢化玻璃表面形成碳掺杂氮化硼涂层半钢化玻璃。
本发明中光伏组件2的正面采用碳掺杂氮化硼涂层半钢化玻璃，碳掺杂六方氮化硼为纳米多孔结构，能有效增加太阳光的漫反射，减少光的反射，增加半钢化玻璃的透光量，同时，碳掺杂氮化硼膜层具有疏水性和光催化活性，可以消除亲水性污染物，也可以通过光催化降解有机污染物，使光伏玻璃具有自清洁功能，可以提高光伏组件的发电量，降低电站清洗维护成本，本发明通过打开进水管7收集日常雨水，通过储水箱6进行存储二次利用，节约了水资源，当光伏组件2上存在一些难以清洗的杂物时，可以通过打开控制阀18使得储水箱6内水从出水管17流出，从而经过导流板19两侧斜面引流从而引流孔20均匀漏出，然后经过引流槽8的引导下流在光伏组件2表面，此时工作人员只需要拉动清洁板12使得金属滑块11在导向杆9上进行来回滑动，在清洁绒毛与水的配合作用下即可对光伏组件2表面上的杂物进行清洁，从而用于清洁一些无法降解的污染物，清洁完成后滑动金属滑块11使其与磁铁10进行相互吸附，从而对清洁板12进行日常固定，使用方便，本发明通过第一反光镜架5和第二反光镜架14的配合，使得部分无法照到光伏组件2的光纤分别经过第一反光镜架5和第二反光镜架14上的单面透视镜16两次反射重新照射到光伏组件2上，并且由于第一反光镜架5和第二反光镜架14为亚克力材质具有透光性、第一反光镜架5反面也具有透光性，从而不会遮挡光伏组件2的光线照射，大大增强了光伏组件2受到的光照强度，从而提升了太阳光的利用率的同时提高了光伏组件2的发电效率。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，包括铝制边框(1)，其特征在于，所述铝制边框(1)内固定连接有光伏组件(2)，所述光伏组件(2)的一侧设有三分体接线盒(3)，所述铝制边框(1)的两侧对称固定连接有多个安装块(4)，所述安装块(4)上固定连接有导向杆(9)，所述导向杆(9)上设有清洁机构，每个所述安装块(4)上均固定连接有固定杆(13)，所述固定杆(13)远离安装块(4)的一端设有反光机构，所述铝制边框(1)上侧通过支脚固定连接有储水箱(6)，所述储水箱(6)底侧固定连接有出水管(17)，所述出水管(17)上设有控制阀(18)，所述出水管(17)底侧设有引流机构，所述铝制边框(1)上侧开设有多个引流槽(8)，多个所述引流槽(8)为等间距设置，所述储水箱(6)上侧固定连接有进水管(7)，所述进水管(7)上螺纹连接有密封盖，所述光伏组件(2)包括网格涂釉背板半钢化玻璃(201)，所述网格涂釉背板半钢化玻璃(201)通过下层封装胶膜POE(202)连接有电池片阵列(203)，所述电池片阵列(203)通过上层封装胶膜POE(204)连接有碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃(205)。
2.根据权利要求1所述的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，其特征在于，所述反光机构包括第二反光镜架(14)，所述第二反光镜架(14)固定连接在固定杆(13)的上端，所述第二反光镜架(14)上固定连接有多个连接杆(15)，多个所述连接杆(15)远离第二反光镜架(14)的一端固定连接有第一反光镜架(5)，所述第一反光镜架(5)与第二反光镜架(14)内均镶嵌有单面透视镜(16)。
3.根据权利要求1所述的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，其特征在于，所述清洁机构包括金属滑块(11)，所述金属滑块(11)滑动连接在导向杆(9)上，所述金属滑块(11)的一侧固定连接有清洁板(12)，所述清洁板(12)的底侧设有清洁绒毛。
4.根据权利要求1所述的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，其特征在于，所述引流机构导流板(19)，所述导流板(19)固定连接在铝制边框(1)上侧，所述导流板(19)呈锥形设置，所述导流板(19)上开设有多个引流孔(20)，多个所述引流孔(20)为等间距设置。
5.根据权利要求1所述的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，其特征在于，每个所述安装块(4)内均固定连接有磁铁(10)，所述磁铁(10)与金属滑块(11)相匹配设置。
6.根据权利要求1所述的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，其特征在于，所述网格涂釉背板半钢化玻璃(201)、下层封装胶膜POE(202)、电池片阵列(203)、上层封装胶膜POE(204)、碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃(205)依次采用串焊、排版、叠层、层压、组框、削边、打胶进行工序组装。
7.根据权利要求4所述的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，其特征在于，多个所述引流槽(8)与多个引流孔(20)一一对应设置。
8.根据权利要求1所述的一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件，其特征在于，所述碳掺杂六方氮化硼涂层半钢化玻璃(205)背离上层封装胶膜POE(204)的一侧涂覆有碳掺杂六方氮化硼涂层(206)，所述碳掺杂六方氮化硼涂层(206)为二维六方氮化硼纳米片组成的三维纳米多孔结构。
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