CN201160074Y - 支撑件及其加工模具和包括该支撑件的太阳能电池组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于太阳能电池组件的支撑件，其中，该支撑件由导热材料制成，包括至少一个凹形件，所述凹形件的侧壁的形状为曲面，底面为平面，且凹形件的上部开口端的面积大于底面的面积。一种包括该支撑件的聚光型太阳能电池组件，其中，电池与支撑件的凹形件的底面接触连接。一种用于加工所述支撑件的模具，该模具包括凸模和凹模，其中，所述凸模和凹模的形状分别与所述支撑件的形状相应。本实用新型提供的聚光型太阳能电池组件仅通过设置支撑件就可以同时起到支撑电池、聚光和散热的作用，从而大大简化了聚光型太阳能电池组件的结构，有效地降低了制造成本，提高了生产率。此外，还可以通过本实用新型提供的模具方便地加工所述支撑件。

Description

支撑件及其加工模具和包括该支撑件的太阳能电池组件
技术领域
本实用新型涉及太阳能电池领域，具体涉及一种用于太阳能电池组件的支撑件、包括该支撑件的聚光型太阳能电池组件和加工该支撑件的模具。
背景技术
由于化石能源逐渐枯竭，所以新型能源如太阳能、风能逐渐兴起。太阳能发电装置作为一种直接将太阳能转化为电能的装置，具有安装形式多样、安全无污染、取之不尽、用之不竭的优点，所以得到了大力发展。但太阳能发电装置的成本比较高，如在太阳能发电装置中占最大比例的硅太阳能发电装置的硅材料十分昂贵。而在目前的常规技术下，每输出1瓦功率，需要约10克的硅材料。为了降低太阳能发电装置的成本，人们研制出了聚光型太阳能发电装置。聚光型太阳能发电装置通过在该装置中设置聚光部件，可以提高电池的入射光强度，从而提高了照射在电池每单位面积上的光能。通常的硅太阳能发电装置的转化效率为15％左右，也就是说可以将照射在电池上的光能的15％转化为电能。由于聚光型太阳能发电装置提高了照射在电池每单位面积上的光能，所以提高了每单位面积电池输出的电能，从而在输出相同电能的情况下，可以有效降低电池的总面积，进而降低电池原料的成本，降低太阳能发电装置的总成本。然而，太阳能发电装置的电池具有负温度效应，当电池的温度超过25℃时，每提高1摄氏度，电池输出的电能就要降低0.4％。随着电池入射光强度的增大，电池表面的温度也迅速提高，通常可以达到上百摄氏度。因此，还需要在聚光型太阳能发电装置中设置散热部件。
CN1862943A公开了一种聚光型太阳能发电装置，如图1所示，该装置包括电池1、透光层2、粘结层3、背封层4、散热件5和弹性固定部6，所述透光层2、电池1、粘结层3和背封层4从上到下依次层叠排布，所述散热件5粘附在背封层4的下表面上，所述弹性固定部6支撑散热件5。由于该装置的背封层4只起到对电池1进行支撑的作用，所以需要额外地设置用于聚光的聚光部件(未示出)和用于散去电池1中热量的散热件5，由于散热件5在背封层4上粘结不牢固，所以还需要额外地设置用于支撑散热件5的弹性固定部6，从而导致该装置的结构非常复杂。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有聚光性能和散热性能的支撑件、包括该支撑件的聚光型太阳能电池组件和加工该支撑件的模具。
本实用新型提供了一种用于太阳能电池组件的支撑件，其中，该支撑件由导热材料制成，包括至少一个凹形件7，所述凹形件7的侧壁9的形状为曲面，底面8为平面，且凹形件7的上部开口端的面积大于底面8的面积。
本实用新型还提供了一种聚光型太阳能电池组件，该组件包括电池1、透光层2和支撑件12，其中，所述支撑件12由导热材料制成，包括至少一个凹形件7，所述凹形件7的侧壁9的形状为曲面，底面8为平面，且凹形件7的上部开口端的面积大于底面8的面积，所述透光层2和电池1从上到下依次层叠排布在支撑件12的凹形件7的底面8上。
本实用新型还提供了一种加工所述支撑件的模具，该模具包括凸模10和凹模11，其中，所述凸模10和凹模11的形状分别与所述支撑件的形状相应。
由于本实用新型提供的聚光型太阳能电池组件包括本实用新型提供的支撑件12，而本实用新型提供的支撑件12包括至少一个凹形件7，凹形件7的侧壁9的形状为曲面，且凹形件7的上部开口端的面积大于底面8的面积，因而当太阳光照射在侧壁9上时，侧壁9可以将照射在其上的光能反射给位于底面8上的电池1，从而增大了照射在电池1上的光能，起到了聚光的作用；侧壁9的设置增大了支撑件12的表面积，而支撑件12是与电池1和外界的空气直接接触的，所以支撑件12可以有效地散去电池1中的热量，从而起到散热的作用；支撑件12同时起到了传统太阳能电池组件中背封层的支撑作用。因此，本实用新型提供的聚光型太阳能电池组件仅通过设置支撑件12就可以同时起到支撑电池、聚光和散热的作用，从而大大简化了聚光型太阳能电池组件的结构，有效地降低了制造成本，提高了生产率。此外，还可以通过本实用新型提供的模具方便地加工所述支撑件。
附图说明
图1是传统聚光型太阳能发电装置的结构示意图；
图2是根据本实用新型一种实施方式的用于太阳能电池组件的支撑件的结构示意图；
图3是根据本实用新型另一种实施方式的用于太阳能电池组件的支撑件的结构示意图；
图4是根据本实用新型另一种实施方式的用于太阳能电池组件的支撑件的结构示意图；
图5是本实用新型提供的聚光型太阳能电池组件的结构示意图；
图6是本实用新型提供的加工支撑件的模具的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图2所示，本实用新型提供了一种用于太阳能电池组件的支撑件，其中，该支撑件由导热材料制成，包括至少一个凹形件7，所述凹形件7的侧壁9的形状为曲面，底面8为平面，且凹形件7的上部开口端的面积大于底面8的面积。
对凹形件7的形状没有特别的限定，为了便于电池的排布，优选地，所述凹形件7的底面8的形状与电池的形状相应，如所述凹形件7可以为槽状或锅状，此时，凹形件7的底面8可以为圆形、椭圆形、方形或长条形。图2和图3分别表示具有槽状凹形件7的支撑件和具有盆状凹形件7的支撑件。
所述侧壁9的形状可以为任意曲面，只要能够有效地将照射在其上的光线反射给位于底面8上的电池即可，如所述曲面可以为抛物面、双曲面或者高次曲面，为了更好地将照射在侧壁9上的光线反射给位于底面8上的电池，优选地，所述侧壁9的形状为复合抛物面。为了将照射在侧壁9内表面上的光线充分地反射给位于底面8上的电池，优选地，所述侧壁9的形状使得当太阳光线照射在侧壁9的内表面上时，通过该内表面反射的光线的至少80％被聚集到底面8，更优选地，通过该内表面反射的光线的至少90％被聚集到底面8，更优选地，所有通过该内表面反射的光线都被聚集到底面8。所述底面8的周围可以是封闭的，也可以是不封闭的。如，当底面8是长条形时，可以只在底面8的两个相对长边设置侧壁9，而不在底面8的两个相对短边设置任何壁，如图2所示。为了提高凹形件7的强度，优选地，所述底面8的周围是封闭的，所述封闭可以通过各种方式实现，如可以将底面8周围的壁都设置成侧壁9；也可以将底面8周围的部分壁设置成侧壁9，而将其余的壁设置成普通的壁，该普通的壁可以垂直于底面8设置。如图4所示，当底面8是长条形时，可以只在底面8的两个相对长边设置侧壁9，而在底面8的两个相对短边设置普通的壁，如该普通的壁可以垂直于底面8。
所述凹形件7的上部开口端的面积大于底面8的面积，如所述凹形件7的上部开口端的面积可以是底面8的面积的1-100倍，为了有效地聚集太阳光的光能且节省材料，优选地，所述凹形件7的上部开口端的面积是底面8的面积的2-50倍，更优选为3-10倍。对底面8的面积没有特别的限定，根据具体情况确定。
所述支撑件采用的导热材料可以是各种导热性能好的材料，如各种金属，例如：铝、铜、银、钢、铁或者它们的合金材料，为了提高太阳光的反射效率，优选为具有良好光洁度的铝或者铝合金材料。为了进一步提高太阳光的反射效率，优选地，所述侧壁9的内表面涂覆有反光材料。为了防止支撑件在使用时导致电池发生短路，优选地，所述底面8的内表面经过不导电处理。可以采用本领域公知的各种方法对底面8进行不导电处理，如阳极氧化、表面镀敷树脂层或者微弧氧化等。
所述凹形件7可以为一个，也可以为多个，根据具体情况确定。当凹形件7为多个时，所述凹形件7可以任意排布，任意两个凹形件7的尺寸和形状可以一致，也可以不一致，为了便于加工和电池的布置，优选地，所述多个凹形件7的尺寸和形状一致且规则排布。如图2和图4所示，当凹形件7为槽状时，可以将多个凹形件7设置为平行排布。所述多个凹形件7可以连接为一个整体，也可以分别独立设置，为了便于凹形件7的加工，优选地，所述多个凹形件7为一体化结构。通常在凹形件7的侧壁9的最上侧进行连接，相邻的两个凹形件7的相邻的两个侧壁9的最上侧可以直接接触连接，也可以通过连接片连接，根据具体情况选择。
本实用新型提供的支撑件为本领域公知的片状，所述片状支撑件的厚度可以为0.5-10毫米，优选为1-5毫米，更优选为1.5-3毫米。
本实用新型提供的支撑件可以通过本领域公知的各种方法机械加工而成，如滚压、折弯或者模具成型，为了便于加工，优选地，所述支撑件通过模具整体成型。
如图5所示，本实用新型还提供了一种聚光型太阳能电池组件，该组件包括电池1、透光层2和支撑件12，其中，所述支撑件12由导热材料制成，包括至少一个凹形件7，所述凹形件7的侧壁9的形状为曲面，底面8为平面，且凹形件7的上部开口端的面积大于底面8的面积，所述透光层2和电池1从上到下依次层叠排布在支撑件12的凹形件7的底面8上。
已经在上文中描述了支撑件12的结构，在此不再赘述。
对电池1的结构没有特别的要求，如所述电池1可以为本领域公知的片状，可以将电池1加工成长条形、方形、圆形、椭圆形或者其它不规则形状。
对电池1在底面8上的排布没有特别的限定，根据具体情况确定。如，可以在底面8上设置一个电池1或多个电池1。所述多个电池1可以通过导线(未示出)串联或者并联。
所述透光层2的结构为本领域所公知，在此不再赘述。
本实用新型提供的聚光型太阳能电池组件可以包括传统的背封层，也可以不包括传统的背封层，传统的背封层可以设置在电池1与底面8之间。为了便于热量的传递，优选地，该太阳能电池组件不包括传统的背封层，所述电池1与底面8直接接触，所述支撑件12可以起到传统背封层的支撑作用。
可以采用本领域公知的各种方式连接支撑件12和电池1、电池1和透光层2，如可以先分别通过粘结剂连接支撑件12和电池1、电池1和透光层2，然后通过本领域公知的热压的方式将电池1和透光层2固定在支撑件12上。上述粘结剂优选为导热性能良好的硅类粘结剂。
如图6所示，本实用新型还提供了一种加工所述支撑件的模具，该模具包括凸模10和凹模11，其中，所述凸模10和凹模11的形状分别与所述支撑件的形状相应。
采用该模具加工所述支撑件的方法为通常的冲压方法，该方法为本领域技术人员所公知，在此不再赘述。
在采用热压的方式将电池1和透光层2固定在支撑件12上时，为了方便操作，可以先将粘结好的电池组件置于凹模11中，然后将凸模10放在该电池组件上，使凸模10的底面与透光层2接触，通过在凸模10上施加压力而完成热压操作。
下面的实施例对本实用新型做进一步的说明。
实施例1
本实施例说明本实用新型提供的聚光型太阳能电池组件。
制备了如图5所示的聚光型太阳能电池组件。该太阳能电池组件包括电池1、透光层2和支撑件12，支撑件12包括8个凹形件7，凹形件7为长槽状，凹形件7的侧壁9的形状为复合抛物面，底面8为平面，透光层2和电池1从上到下依次层叠排布在支撑件12的凹形件7的底面8上。
所述支撑件12采用厚度为2毫米的铝合金6061 76板通过本实用新型提供的模具一次加工而成，凹形件7的底面8经过阳极氧化处理，氧化膜厚度为10微米。凹形件7的底面8的宽度为15毫米，两个侧壁9最上侧之间的距离为75毫米，凹形件7的长度为800毫米。所述侧壁9的形状使得当太阳光线照射在侧壁9的内表面上时，所有通过该内表面反射的光线都被聚集到底面8。
所述电池1采用单晶硅太阳能电池片，该电池片的光电转化效率为15.5％。每个凹形件7的底面8上排列6个电池1，电池1的长度方向与凹形件7的长度方向相同，每个电池1的宽度为15毫米、长度为125毫米，每两个相邻的电池1之间的间距为5毫米，该6个电池1通过导线(未示出)串联起来，这样，支撑件12上总共排列有48个电池1，将这48个电池1串联起来。
所述透光层2为低铁高透明的玻璃，厚度为3.2mm，透光率大于90％。所述透光层2也为8个，与凹形件7的个数相等。每个透光层2的长度为800毫米、宽度为15毫米、厚度为3.2mm、透光率大于90％。
所述支撑件12与电池1之间、电池1与透光层2之间是通过涂敷粘结材料乙烯-醋酸乙烯酯，采用常规的热压方式进行固定的，热压温度为135℃，热压时间为30分钟。
对制成的太阳能电池组件进行测试。将太阳能电池组件置于阳光下，当太阳能光强为1000W/m2时，用电压表和电流表对太阳能电池组件的输出进行测试，并计算出输出功率，用红外探测温度计探测电池表面温度，测试结果列于表1中。
对比例1
本对比例说明传统的太阳能电池组件。
该对比例的传统太阳能电池组件与实施例1中太阳能电池组件的区别在于，支撑件12由传统的TPT材料制成的背封层取代。背封层的形状为传统的平面，透光层的形状和尺寸与背封层的形状和尺寸相应。
对制成的太阳能电池组件进行测试。将太阳能电池组件置于阳光下，当太阳能光强为1000W/m2时，用电压表和电流表对太阳能电池组件的输出进行测试，并计算出输出功率，用红外探测温度计探测电池表面温度，测试结果列于表1中。
表1
  实施例编号   太阳能光强   输出功率   电池温度
  实施例1   1000W/m2   635W   70℃
  对比例1   1000W/m2   135W   72℃
比较实施例1和对比例1可以看出，本实用新型提供的太阳能电池组件的输出功率约是传统太阳能电池组件输出功率的4.7倍，而电池表面温度比传统太阳能电池组件的电池表面温度还低2℃，所以本实用新型提供的太阳能电池组件的支撑件具有很好的聚光性能和散热性能。

Claims (11)

1、一种用于太阳能电池组件的支承件，其特征在于，该支承件由导热材料制成，并包括至少一个凹形件(7)，所述凹形件(7)的侧壁(9)的形状为曲面，底面(8)为平面，且凹形件(7)的上部开口端的面积大于底面(8)的面积。
2、根据权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述凹形件(7)为槽状或锅状。
3、根据权利要求1或2所述的支承件，其特征在于，所述侧壁(9)的形状为复合抛物面。
4、根据权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述侧壁(9)的形状使得当太阳光线照射在侧壁(9)的内表面上时，通过该内表面反射的光线的至少80％被聚集到底面(8)。
5、根据权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述底面(8)的周围是封闭的。
6、根据权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述凹形件(7)的上部开口端的面积是底面(8)的面积的2-50倍。
7、根据权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述底面(8)的内表面经过不导电处理，所述侧壁(9)的内表面涂覆有反光材料。
8、根据权利要求1所述的支撑件，其特征在于，所述凹形件(7)为多个且为槽状，所述多个凹形件(7)平行排列且固定连接。
9、根据权利要求8所述的支撑件，其特征在于，所述多个凹形件(7)为一体化结构。
10、一种聚光型太阳能电池组件，该组件包括电池(1)、透光层(2)和支撑件(12)，其特征在于，所述支撑件(12)为权利要求1至9中任意一项所述的支撑件，所述透光层(2)和电池(1)从上到下依次层叠排布在所述支撑件(12)的凹形件(7)的底面(8)上。
11、一种加工用于太阳能电池组件的支撑件的模具，该模具包括凸模(10)和凹模(11)，其特征在于，所述凸模(10)和凹模(11)的形状分别与权利要求1至9中任意一项所述的支撑件的形状相应。
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