CN117558793A - 一种柔性光伏电池板组件、光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
为了克服现有技术的不足，本申请提供一种柔性光伏电池板组件、光伏发电系统，包括：前膜层组、至少2个光电池单元、背板层、填充层以及散热组；其中，所述前膜层组朝向太阳的一侧作为工作面，且所述工作面上设置有至少3个凸起；背板层设置在所述工作面的相对侧；光电池单元设置在所述前膜层组与所述背板层之间；填充层用于包裹所述光电池单元；散热组可调整的设置在所述背板层上，且位于所述前膜层组外边缘的任一侧。本申请所述的柔性光伏电池板组件，结构简单，使用可靠，能够同时起到冷却工作面和隔绝水汽的作用，具有良好的冷却效果，提升了柔性光伏电池板的使用寿命。
Description
技术领域
本申请涉及柔性光伏模块技术领域，特别是一种具有良好散热效果的柔性光伏电池板组件、光伏发电系统。
背景技术
柔性单晶硅太阳能电池是指将单晶硅太阳能电池制成柔性、可弯曲的形式，具有使用寿命长、制备工艺完善以及转化效率高的优点。如果将其做成可以弯曲的柔性太阳能电池，就可以广泛应用于建筑、背包、帐篷、汽车、帆船甚至飞机上，为房屋、各种便携式电子及通信设备、交通工具等提供轻便的清洁能源。与传统的太阳能电池相比，柔性太阳能电池在形态、材料、适用范围等方面都有极大的优势，使其能够在各种不同领域都有着广泛的应用前景。
众所周知的，光照与太阳能电池发电具有紧密的联系；在光照增加的初期，电池板电压快速增加，达到工作电压后，电压基本保持；如，早起日出后，还要20分钟到半个小时光伏板才开始工作。然后随着光照增加，电压增长缓慢，太阳的光照强度主要影响电流的增加，大约在23摄氏度左右达到最高转化效率；但是，太阳光照的同时，太阳能板温度也在上升；而温度得上升会使电压下降，发电电路中的电阻提升，减小电流，使这个光伏发电的功率下降；即，温度提升后，导致光伏发电的功率下降。
现有的，针对光伏太阳能电池组件的散热方式，包括：通过氯化钙、纳米碳管形成的新型聚合物凝胶，在接触到湿气时，该凝胶就会吸收钙盐与水分渐渐胀大，而在聚合物结构中的纳米碳管不仅可以吸热，还能让聚合物不断循环吸水与排水的过程，达到降温、排水的目的。但是，这种凝胶成本很高，很难推广。
鉴于此，一种具有低成本，且良好散热效果的柔性光伏电池板组件、光伏发电系统亟待研发。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本申请提供一种柔性光伏电池板组件、光伏发电系统，用于至少解决一个前述技术问题。
具体地，其技术方案如下：
一种柔性光伏电池板组件，包括：
前膜层组；所述前膜层组朝向太阳的一侧作为工作面，且所述工作面上设置有至少3个凸起；
背板层，设置在所述工作面的相对侧；
至少2个光电池单元，设置在所述前膜层组与所述背板层之间，且任2个所述光电池单元串接形成阵列，用于光伏发电；
填充层，设置在所述前膜层组与所述背板层之间的空间内，用于包裹所述光电池单元；
至少1个散热组，可调整的设置在所述背板层上，且位于所述前膜层组外边缘的任一侧，用于与所述凸起配合，调整所述工作面上的气流速度，从而提升冷却效率。
在一些具体实施例中，所述散热组，包括：
柔性底座，设置在所述背板层上，且位于所述前膜层组外边缘的任一侧；
活动块，与所述导轨部匹配设置；
所述活动块上设置有至少1个导流槽；
靠近所述前膜层组边沿的任一所述凸起与所述导流槽正对。
在一些具体实施例中，所述柔性底座，包括：
底座本体，固定设置在所述背板层上；
第一L形件，其竖直段的端部设置在所述底座本体上；
第二L 形件，其竖直段的端部设置在所述底座本体上，且与所述第一L形件并行设置；
所述第一L形件与所述第二L 形件的水平段相向设置，形成导轨部；
所述活动块设置在所述导轨部上，用于在所述导轨部上平移。
在一些具体实施例中，所述活动块，包括：
活动块本体，在所述柔性底座上活动设置；
导流板，设置在所述活动块本体上；
所述导流槽设置在所述导流板上。
在一些具体实施例中，所述导流槽为V形槽。
在一些具体实施例中，所述导流槽的底面上设置有至少1个导流缝，用于在所述导流槽的两侧距离增加时，提升气流流速。
在一些具体实施例中，所述凸起为三棱锥形，且所述三棱锥形的任一棱朝向所述散热组中的导流槽。
在一些具体实施例中，所述前膜层组，包括：
第一前置层，朝向太阳设置；
第二前置层，设置在所述第一前置层朝向所述光电池单元的一侧；
所述填充层位于所述第二前置层与所述背板层之间，用于包裹所述光电池单元；
所述第一前置层的密度大于所述第二前置层的密度；
所述凸起设置在所述第一前置层上，用于进行散热。
在一些具体实施例中，前膜层组，还包括：
第三前置层，设置在所述第一前置层与所述第二前置层之间；
所述第三前置层的密度小于所述第一前置层的密度。
一种光伏发电系统，包括：
至少1个如上所述的柔性光伏电池板组件；
控制单元，与所述柔性光伏电池板组件电性连接，用于检测所述柔性光伏电池板组件的状态；
储能单元，与所述柔性光伏电池板组件电性连接，用于存储所述柔性光伏电池板组件产生的电能；
所述控制单元与所述储能单元电性连接，用于防止所述储能单元过充电或过放电。
本申请所述的柔性光伏电池板组件，通过在所述前膜层组朝向太阳一侧的工作面上设置有多个凸起，并且在背板层上可调整的设置散热组，该散热组位于所述前膜层组外边缘上，用于与所述凸起配合，调整所述工作面上的气流速度，从而提升冷却效率；本申请所述的凸起与散热组能够加速上述工作面表面的气流速度，从而对工作面进行冷却；同时，由于凸起具有尖端热效应，从而使经凸起与散热组加速过的气流迅速的通过凸起，将凸起上的热量带走，起到冷却的技术目的；而且，由于凸起的存在，在工作面上积攒的水汽都集中在工作面上相邻的两个凸起之间的区域，同样利用经凸起与散热组加速过的气流，快速的通过相邻的两个凸起之间的区域，能够起到快速干燥，以隔绝水汽的作用；本申请所述的柔性光伏电池板组件，结构简单，使用可靠，能够同时起到冷却工作面和隔绝水汽的作用，具有良好的冷却效果，提升了柔性光伏电池板的使用寿命。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本申请所述柔性光伏电池板组件的结构示意图；
图2为图1中的散热组的结构示意图；
图3为图2中的柔性底座与活动块在弯曲后的结构示意图；
图4为多个凸起之间的气流流向示意图；
图5为单个凸起的气流流向示意图；
图6为图2中箭头方向的导流槽与凸起的位置示意图；
图7为柔性底座弯曲后的导流槽与凸起的位置示意图；
图8为凸起的光线反射图；
图9为前膜层组的结构示意图；
图10为本申请所述光伏发电系统的示意图。
主要元件符号说明：
图中：1. 前膜层组；2. 光电池单元；3. 背板层；4. 填充层；5. 散热组；1A. 凸起；101. 第一前置层；102. 第二前置层；103. 第三前置层；501. 柔性底座；502. 活动块；5011.底座本体；5012. 第一L形件；5013. 第二L 形件；5021. 活动块本体；5022. 导流板；502A.导流槽；502B. 导流缝。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。
在下文中，将更全面地描述本申请的各种实施例。本申请可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本申请的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本申请理解为涵盖落入本申请的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
在下文中，可在本申请的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所公开的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本申请的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
在本申请的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。
在本申请的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本申请的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。
应注意到：在本申请中，除非另有明确的规定和定义，“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接、也可以是可拆卸连接、或者一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也是可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，本领域的普通技术人员需要理解的是，文中指示方位或者位置关系的术语为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或者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申请的限制。在本申请的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本申请的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本申请的各种实施例中被清楚地限定。
针对现有技术中的问题，本申请为了对现有的柔性光伏电池板组件进行冷却，特提供以下实施例。
具体实施例I：
如图1，一种柔性光伏电池板组件，包括：前膜层组1、至少2个光电池单元2、背板层3、填充层4以及散热组5；其中，所述前膜层组1朝向太阳的一侧作为工作面，且所述工作面上设置有至少3个凸起1A；背板层3设置在所述工作面的相对侧；光电池单元2设置在所述前膜层组1与所述背板层3之间，且任2个所述光电池单元串接形成阵列，用于光伏发电；填充层4设置在所述前膜层组1与所述背板层3之间的空间内，用于包裹所述光电池单元2；填充层4，如EVA，设置在所述前膜层组1与所述背板层3之间，用于包裹所述光电池单元2；散热组5可调整的设置在所述背板层3上，且位于所述前膜层组1外边缘的任一侧，用于与所述凸起1A配合，调整所述工作面上的气流速度，从而提升冷却效率。在本实施例中，调整所述工作面上的气流速度指的是：在外界气流流速很小的情况下，通过凸起1A与散热组5相互配合，对流经工作面的气流进行加速，提升气流通过工作面的速度，从而带走前膜层组1上的热量，形成冷却效果；优选的，凸起1A的高度为1-2mm，或根据需要进行其他选择。
具体的，如图2，所述散热组5，包括：柔性底座501、活动块502；其中，柔性底座501设在所述背板层3上，且位于所述前膜层组1外边缘的任一侧；优选的，在实际使用时，可以根据具体使用环境，可选择的在前膜层组1外边缘设置散热组5；该散热组5可紧靠前膜层组1的外边缘设置，其间隙可灌注填充物，防止积水；活动块502可移动的设置在所述柔性底座501上；所述活动块502上设置有至少1个导流槽502A；靠近所述前膜层组1边沿的任一所述凸起1A与所述导流槽502A正对。
在本实施例中，如图3，由于背板层3支撑所述的柔性光伏电池板组件，能够进行弯曲，形成一定的弧度；所以，在本实施例中，柔性底座501、活动块502与背板层3均为柔性材质，且在弯曲时，活动块502不会在柔性底座501上脱离；而且，在本实施例中，为了提升气流的流速，靠近所述前膜层组1边沿的任一所述凸起1A与所述导流槽502A正对；由于使用的环境不同，为了能够实现凸起1A与所述导流槽502A正对，需要活动块502和柔性底座501之间类似导轨的连接，方便活动块502的位置调整。
为了满足上述技术要求，所述柔性底座501，包括：底座本体5011、第一L形件5012以及第二L 形件5013；其中，底座本体5011通过胶粘或其他方式固定设置在所述背板层3上；第一L形件5012的竖直段的端部设置在所述底座本体5011上；第二L 形件5013的竖直段的端部设置在所述底座本体5011上，且与所述第一L形件5012并行设置；所述第一L形件5012与所述第二L 形件5013的水平段相向设置，形成导轨部；所述活动块502设置在所述导轨部上，用于在所述导轨部上平移。同时，所述活动块502，包括：活动块本体5021、导流板5022；其中，活动块本体5021与所述导轨部匹配设置；导流板5022设置在所述活动块本体5021上；所述导流槽502A设置在所述导流板5022上；优选的，在本实施例中，所述导流槽502A为V形槽；所述凸起1A为三棱锥形，且所述三棱锥形的任一棱朝向所述散热组5中的导流槽502A。
在图3中，在背板层3发生弯曲时，底座本体5011也跟随背板层3同样发生弯曲，由于第一L形件5012以及第二L 形件5013与活动块本体5021的匹配结构，使得活动块502与柔性底座501之间连接稳固，保证使用可靠性。
在使用时，如图4-5，由于狭管作用，外界的冷气流由开阔的区域流入导流槽502A时，由于空气质量不能大量堆积，于是加速流过导流槽502A，气流流速增大；流速增大的气流遇到三棱锥形的凸起1A的棱，将气流分割，形成两路气流，同时，由于凸起1A的尖端具有尖端集热效应，温度较凸起底部较高，所以，一部分气流沿凸起1A向上运动，直至凸起的尖端，并与相邻凸起1A的尖端发生碰撞，形成较慢的气流；此时，流经凸起1A底部的气流速度较快，与凸起1A尖端较慢的气流共同作用就行了涡流，延长了外界冷气流与工作面接触的时间，提升了冷却效果；图4和5中的箭头方向为气流方向。
在具体使用中，考虑到导流板5022可能在底座本体5011弯曲的情况下也发生弯曲，导致导流槽502A底部两侧的距离变大，截面积变大，减小气流加速效果；此时，在本实施例中，如图6-7，所述导流槽502A的底面上设置有1个导流缝502B，用于在所述导流槽502A的两侧距离增加时，提升气流流速，用于在所述导流槽502A的两侧距离增加时，提升气流流速。在使用时，当导流槽502A底部两侧的距离变大时，导流缝502B打开，虽然导流槽502A通过气流的截面积增加了，但是，由于引入了导流缝502B，导流缝502B与导流槽502A底部之间利用了狭管作用，进一步增加了气体的流速；而当导流槽502A底部两侧的距离变小或不变时，导流缝502B关闭，不参与气流加速。
同时，如图8，三棱锥形的凸起1A还能够少光反射损失，提高柔性光伏模块的光损耗；图8中的箭头方向为光线反射示意图。
具体实施例II：
本申请还提供一种实施例：
在具体实施例I的基础上，特对柔性光伏电池板组件中的所述光电池单元2进行保温，防止温升过快，具体的技术手段如下：
在具体实施例I的基础上，具体的，如图9，所述前膜层组1，包括：第一前置层101、第二前置层102以及第三前置层103；其中，第一前置层101朝向太阳设置；第二前置层102设置在所述第一前置层101朝向所述光电池单元2的一侧；所述填充层4位于所述第二前置层102与所述背板层3之间，用于包裹所述光电池单元2；所述第一前置层101的密度大于所述第二前置层102的密度；所述凸起1A设置在所述第一前置层101上，用于进行散热。
在本实施例中，可选择的第二前置层102为PMMA，Polymethyl Methacrylate，厚度为0.2-0.5mm，密度为1.19 g/cm³；第一前置层101为ETFE，EthyleneTetraFluoroEthylene，密度为1.7 g/cm³，厚度为0.25-0.6mm。在本实施例中，由于第一前置层101的密度较大，分子间空间间隙越小，分子的宏观运动较为活跃，热传递效率更高；同时，第二前置层102的密度较第一前置层101更小，热传递效率低，能够防止光电池单元2附近的温度快速升高，起到保温的作用。
在具体使用时，为了增加保温效果，还可以设置第三前置层103，该第三前置层103设置在所述第一前置层101与所述第二前置层102之间；且所述第三前置层103的密度小于所述第一前置层101的密度，且与第二前置层102的密度的接近，优选的，第二前置层102为聚碳酸酯，其密度为1.2 g/cm³，厚度为0.2-0.4mm。
已知的，PMMA、ETFE以及聚碳酸酯均具备良好的透光率，保证太阳能光伏电池板组件中的光电池单元2稳定工作。
具体实施例III：
本申请还提供一种实施例：
如图10，一种光伏发电系统，包括：至少1个如具体实施例I或II所述的柔性光伏电池板组件、控制单元6以及储能单元7；其中，控制单元6与所述柔性光伏电池板组件电性连接，用于检测所述柔性光伏电池板组件的状态；储能单元7与所述柔性光伏电池板组件电性连接，用于存储所述柔性光伏电池板组件产生的电能；所述控制单元6与所述储能单元7电性连接，用于防止所述储能单元7过充电或过放电；优选的，储能单元7可以是任意蓄电池；所述控制单元6能自动防止储能单元7过充电和过放电的自动控制装置，其采用高速CPU微处理器和高精度A/D模数转换器，可快速实时采集光伏发电系统实时的工作状态。
验证环节：
取两块面积相同的柔性光伏电池板，一块为市场上常见的无散热组的光面的柔性光伏电池板，另一块为具体实施例II所述的柔性光伏电池板组件，并排放置在同样的位置从早上8点开始进行测试，得到表1的数据，其中，表1中的样本1为具体实施例II所述的柔性光伏电池板组件；样本2为市面上的光面的柔性光伏电池板；早上8点的温度为18摄氏度，且无风有薄雾；表1中的温度数据为时间段结束时的温度。
表1：不同的柔性光伏电池板的散热数据表
如表1的数据可知，本申请所述的柔性光伏电池板组件，能够同时起到冷却工作面和隔绝水汽的作用，具有良好的冷却效果，提升了柔性光伏电池板的使用寿命。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。
Claims (10)
1.一种柔性光伏电池板组件，其特征在于，包括：
前膜层组；所述前膜层组朝向太阳的一侧作为工作面，且所述工作面上设置有至少3个凸起；
背板层，设置在所述工作面的相对侧；
至少2个光电池单元，设置在所述前膜层组与所述背板层之间，且任2个所述光电池单元串接形成阵列，用于光伏发电；
填充层，设置在所述前膜层组与所述背板层之间的空间内，用于包裹所述光电池单元；
至少1个散热组，可调整的设置在所述背板层上，且位于所述前膜层组外边缘的任一侧，用于与所述凸起配合，调整所述工作面上的气流速度，从而提升冷却效率。
2.根据权利要求1所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于，所述散热组，包括：
柔性底座，设置在所述背板层上，且位于所述前膜层组外边缘的任一侧；
活动块，可活动的设置在所述柔性底座上；
所述活动块上设置有至少1个导流槽；
靠近所述前膜层组边沿的任一所述凸起与所述导流槽正对。
3.根据权利要求2所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于，所述柔性底座，包括：
底座本体，固定设置在所述背板层上；
第一L形件，其竖直段的端部设置在所述底座本体上；
第二L 形件，其竖直段的端部设置在所述底座本体上，且与所述第一L形件并行设置；
所述第一L形件与所述第二L 形件的水平段相向设置，形成导轨部；
所述活动块设置在所述导轨部上，用于在所述导轨部上平移。
4.根据权利要求3所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于，所述活动块，包括：
活动块本体，与所述导轨部匹配设置；
导流板，设置在所述活动块本体上；
所述导流槽设置在所述导流板上。
5.根据权利要求2或4所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于：
所述导流槽为V形槽。
6.根据权利要求5所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于：
所述导流槽的底面上设置有至少1个导流缝，用于在所述导流槽的两侧距离增加时，提升气流流速。
7.根据权利要求1或2所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于：
所述凸起为三棱锥形，且所述三棱锥形的任一棱朝向所述散热组中的导流槽。
8.根据权利要求1所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于，所述前膜层组，包括：
第一前置层，朝向太阳设置；
第二前置层，设置在所述第一前置层朝向所述光电池单元的一侧；
所述填充层位于所述第二前置层与所述背板层之间，用于包裹所述光电池单元；
所述第一前置层的密度大于所述第二前置层的密度；
所述凸起设置在所述第一前置层上，用于进行散热。
9.根据权利要求8所述的柔性光伏电池板组件，其特征在于，所述前膜层组，还包括：
第三前置层，设置在所述第一前置层与所述第二前置层之间；
所述第三前置层的密度小于所述第一前置层的密度。
10.一种光伏发电系统，其特征在于，包括：
至少1个如权利要求1-9任一权利要求所述的柔性光伏电池板组件；
控制单元，与所述柔性光伏电池板组件电性连接，用于检测所述柔性光伏电池板组件的状态；
储能单元，与所述柔性光伏电池板组件电性连接，用于存储所述柔性光伏电池板组件产生的电能；
所述控制单元与所述储能单元电性连接，用于防止所述储能单元过充电或过放电。
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