CN201570507U - 一种太阳能电热一体化组件 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及太阳能电热一体化组件，包括依次设置的EVA材料层二、电池片、EVA材料层一、超白钢化玻璃，EVA材料层二背面还依次设置有绝缘高导热膜、循环管道、背板，绝缘高导热膜、EVA材料层二、电池片、EVA材料层一、超白钢化玻璃加热固化成型，绝缘高导热膜、循环管道和背板之间填充有保温层，所述背板、保温层、循环管道、绝缘高导热膜、EVA材料层二、电池片、EVA材料层一、超白钢化玻璃通过边框固定；本组件采用绝缘高导热膜替代TPT材料，不仅能达到良好的绝缘效果，也可带出电池片产生的热量，降低其工作温度，减少电损失，提高系统发电量，通过热交换循环带出废热能，余热被导出利用，提高了对太阳能整体利用率。

Description

一种太阳能电热一体化组件
技术领域
本实用新型涉及一种太阳能电热一体化组件，特别是一种电热一体化综合运用的太阳能电池组件。
背景技术
晶体硅太阳能电池发电时，背面温度高于表面温度和环境气温，随太阳辐照度增大，发电功率上升，电池背面温升很大，因此说明了晶体硅太阳能电池具有光电光热两种效应，其中光热效应将导致转换效率降低。
对于普通的晶体硅太阳能组件，一般由EVA材料层、电池片、EVA材料层、超白钢化玻璃固化形成。当这种晶体硅太阳能电池受太阳光照射进行光电转换时，在投射光高于禁带宽度的低能以及光生载流子(电子和空穴)复合时，均释放出能量，其中绝大部分约80％转换成热能，使电池温度升高(夏天可以达到60℃以上)，温度上升将使载流子的扩散系数增大，本征载流子急剧增加，从而引发反向饱和电流呈几何级增长，导致开路电压大幅度下降，其下降平均值约为2.1～2.3mV(℃·片)，虽然短路电流也会随温度上升也有所增加，但其增加甚微，可以忽略不计，填充因子也会变差，输出功率、光电转换效率也会随之下降。在长期的光伏发电的应用中得出结论，太阳能电池的负温度效应给电池性能和发电系统的正常工作带来很不利的影响。
因此，需要对现有的组件加以更新和改造，使其达到既可以有效地提高太阳能电池的转换效率，又能有效地利用废热为生产、生活所用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种晶体硅太阳能电池组件电热一体化组件，可以将光电光热效应利用起来，保持晶体硅太阳能电池在最佳的光电转换效率下工作，并带走其产生的热量，同时该组件能与市电并网，实现供电供热两种效用。
本实用新型的技术方案如下：
一种太阳能电热一体化组件，包括依次设置的EVA材料层二、电池片、EVA材料层一、超白钢化玻璃，其特征在于：EVA材料层二的背面还依次设置有绝缘高导热膜、循环管道、背板，所述绝缘高导热膜、EVA材料层二、电池片、EVA材料层一、超白钢化玻璃加热固化成型，绝缘高导热膜、循环管道和背板之间填充有保温层，所述背板、保温层、循环管道、绝缘高导热膜、EVA材料层二、电池片、EVA材料层一、超白钢化玻璃通过边框固定。
所述循环管道包括主循环管道和热能收集管，主循环管道包括平行的上主循环管和下主循环管，上主循环管和下主循环管之间均匀设置有若干根热能收集管，热能收集管与主循环管道垂直连通；所述绝缘高导热膜与热能收集管之间采用导热硅酯粘接。
所述热能收集管与主循环管道排列方式为“工”字型，循环介质可以在热能收集管、下主循环管之间相互导通。主循环管道和热能收集管的材质可选铜合金或者铝合金的材质。在热能收集管中装有热交换介质，热交换介质可以是水、乙二醇、或者是水的混合物等。
所述绝缘高导热膜是表面有氮化铝的金属薄片，或者氮化铝和环氧树脂的复合膜，环氧树脂具有跟EVA材料很好粘合效果，氮化铝具有很好的导热性能和韧性(氮化铝理论导热值为320W/(m·K)，替代原组件背面的TPT层。
所述背板四周设置有防水硅胶，防水硅胶能满足电热一体化组件25年的防水、防潮使用要求。
所述保温层为发泡泡沫，或者保温棉，保温层具有和电热一体化组件同等的使用寿命。
所述超白钢化玻璃的厚度可以根据使用设计其范围为3～15mm，如果是地面光伏电站可考虑3～4mm的厚度，替代建筑用的电热一体化光伏瓦、光伏墙等BIPV组件考虑4～15mm厚度以满足抗风、抗震、承雪载等。
所述边框为聚氨酯材料或者铝合金材料，质量轻便于安装。
本实用新型的有益效果如下：
本实用新型采用传热效果和绝缘都很好的绝缘高导热膜替代普通组件的TPT背膜材料，不仅可以满足太阳能电池组件的绝缘效果，还可以满足迅速将电池片产生的热量带出，再通过热交换介质的自循环或者强制循环，将电池的废热能带出；降低了电池片的工作温度，减少了电损失，从而提高了整个系统的发电量；同时余热被导出得到利用，提高了对太阳能的整体利用率。
附图说明
图1为本实用新型的剖面图
图2为本实用新型的电池片结构示意图
图3为本实用新型的纵向剖面结构示意图
附图标记为：1边框，2绝缘高导热膜，3超白钢化玻璃，4EVA材料层一，5电池片，6EVA材料层二，7保温层，8热能收集管，9背板，10上主循环管，11下主循环管，12快速接头。
具体实现方式
一种太阳能电热一体化组件，包括依次设置的EVA材料层二6、电池片5、EVA材料层一4、超白钢化玻璃3，EVA材料层二6的背面还依次设置有绝缘高导热膜2、循环管道、背板9，所述绝缘高导热膜2、EVA材料层二6、电池片5、EVA材料层一4、超白钢化玻璃3加热固化成型，绝缘高导热膜2、循环管道和背板9之间填充有保温层7，所述背板9、保温层7、循环管道、绝缘高导热膜2、EVA材料层二6、电池片5、EVA材料层一4、超白钢化玻璃3通过边框1固定。
所述循环管道包括主循环管道和热能收集管8，主循环管道包括平行的上主循环管10和下主循环管11，上主循环管10和下主循环管11之间均匀设置有若干根热能收集管8，热能收集管8与主循环管道垂直连通；所述绝缘高导热膜2与热能收集管8之间采用导热硅酯粘接。
所述热能收集管8与主循环管道排列方式为“工”字型，循环介质可以在热能收集管8、下主循环管11之间相互导通。主循环管道和热能收集管8的材质可选铜合金或者铝合金的材质。在热能收集管8中装有热交换介质，热交换介质可以是水、乙二醇、或者是水的混合物等。
所述绝缘高导热膜2是表面有氮化铝的金属薄片，或者氮化铝和环氧树脂的复合膜，环氧树脂具有跟EVA材料很好粘合效果，氮化铝具有很好的导热性能和韧性(氮化铝理论导热值为320W/(m·K)，替代原组件背面的TPT层。
所述背板9四周设置有防水硅胶，防水硅胶能满足电热一体化组件25年的防水、防潮使用要求。
所述保温层7为发泡泡沫，或者保温棉，保温层7具有和电热一体化组件同等使用寿命。
所述超白钢化玻璃3的厚度可以根据使用设计其范围为3～15mm，如果是地面光伏电站可考虑3～4mm的厚度，替代建筑用的电热一体化光伏瓦、光伏墙等BIPV组件考虑4～15mm厚度以满足抗风、抗震、承雪载等。
所述边框1为聚氨酯材料或者铝合金材料，质量轻便于安装。
如图1-3所示，在电池组件边框1的靠近四个角的位置设置四个圆孔，冷却介质进口接头穿过圆孔与上下循环主管在组件内实现连接，上下循环主管靠近边框1内侧，上下循环主管之间均匀分布有若干根热能收集管8，热能收集管8与上下循环主管垂直连接，热能收集管8通过导热硅胶粘结在绝缘高导热膜2上。绝缘高导热膜2、边框1、背板9和循环管道之间围成的空腔内填充有保温层7(如发泡泡沫或者保温棉)。绝缘高导热膜2上依次是EVA材料层二6、电池片5、EVA材料层一4、超白钢化玻璃3。原接线合的位置不与变动，在接线盒的位置予以空出，自然裸露空气散热中。热循环主管的接头采用快速接头12，铆接在在边框1上，可以承受安装过程中来自螺纹的扭力。对接管中央设置有胶圈槽，胶圈槽安装有胶圈。扭紧螺母，使热循环主管的接头和对接管的端面压合在一起，由胶圈实现端面密封。对接管的一头接一个螺母套，螺母套通过。
工作过程是：太阳光照射在晶体硅太阳能电池片5上时，产生光电效应，具有一定电压的直流电流经接线盒中的正极、负极导线输出至光伏系统，同时它的工作温度上升，产生光热效应放出热量，热量通过绝缘高导热膜2传到热能收集管8，被管内的介质吸收，介质通过冷热水的比重不同进行自循环或者采用循环泵进行强制循环从电池组件的背面带走热量，由冷却介质出口流出与外界换热系统进行热交换。
本实用新型也适用于其它太阳能电池，如晶体硅聚焦太阳能电池、薄膜太阳电池、染料太阳电池、塑料太阳电池等。

Claims (10)

1.一种太阳能电热一体化组件，包括依次设置的EVA材料层二(6)、电池片(5)、EVA材料层一(4)、超白钢化玻璃(3)，其特征在于：EVA材料层二(6)的背面还依次设置有绝缘高导热膜(2)、循环管道、背板(9)，所述绝缘高导热膜(2)、EVA材料层二(6)、电池片(5)、EVA材料层一(4)、超白钢化玻璃(3)加热固化成型，绝缘高导热膜(2)、循环管道和背板(9)之间填充有保温层(7)，所述背板(9)、保温层(7)、循环管道、绝缘高导热膜(2)、EVA材料层二(6)、电池片(5)、EVA材料层一(4)、超白钢化玻璃(3)通过边框(1)固定。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述循环管道包括主循环管道和热能收集管(8)，主循环管道包括平行的上主循环管(10)和下主循环管(11)，上主循环管(10)和下主循环管(11)之间均匀设置有多根热能收集管(8)，热能收集管(8)与主循环管道垂直连通。
3.根据权利要求1所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述绝缘高导热膜(2)是表面有氮化铝的金属薄片，或者氮化铝和环氧树脂的复合膜。
4.根据权利要求1所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述背板(9)四周填充设置有防水硅胶。
5.根据权利要求1所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述保温层(7)为发泡泡沫或者保温棉。
6.根据权利要求1所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述超白钢化玻璃(3)的厚度为3～15mm。
7.根据权利要求1所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述边框(1)为聚氨酯材料或者铝合金材料。
8.根据权利要求2所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述热能收集管(8)与主循环管道排列方式为“工”字型。
9.根据权利要求2所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述主循环管道和热能收集管(8)的材质为铜合金或者铝合金。
10.根据权利要求2所述的一种太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述绝缘高导热膜(2)与热能收集管(8)之间采用导热硅酯粘接。
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