CN204334437U - 基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件 - Google Patents

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Abstract

一种基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，该构件包括铝质基底层、由多个光伏组件单元构成的光伏组件层和透明覆盖层；所述的铝质基底层处于最下方，所述的光伏组件层位于铝质基底层上方，所述的透明覆盖层设置于光伏组件层上方；所述的铝质基底层从上到下依次由铝板上层、铝板芯层和铝板下层构成；所述的铝板上层与光伏组件层的表面相贴合，所述的铝板芯层为横截面呈波浪形的折叠板，波浪形的折叠板与铝板上层、铝板下层之间相互贴合构成多个供散热介质流通的通道。具有能利用铝及其合金的材料基本性质以及具有通孔夹层的中空结构特性，实现对于BIPV构件进行有效的降温的优点。

Description

基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件
技术领域
本发明属于太阳能发电设备领域，具体涉及到光伏建筑一体化集成系统，特别指一种基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件。该设计具有高效的散热功能，能够有效减少光伏发电单元的输出功率损失。
背景技术
随着世界经济的高速发展，对传统化石燃料的消耗逐渐增多，导致可用化石燃料的剧减和全球气温的升高。由于世界能源紧张局势的加剧，太阳能作为绿色清洁能源成为近年来许多国家大力开发的对象，太阳能利用技术已经在国民生活中得到了大力普及。大力推广和开发太阳能的使用，能够有效地解决能源枯竭和环境污染的问题。目前，利用太阳能的方式主要包括太阳能光伏电池、太阳能热水器等。
商用的太阳能光伏电池仅能将少于20％的太阳能直接转换成电，而因为光子能量与光伏层材料吸收特性不匹配，会损失多于80％以上的太阳能。在其应用过程中，研究统计也发现电池温度每升高1度，光电转换效率会下降0.45％左右。为了提高太阳能的利用率，必须有效控制光伏电池及其组件的工作温度，尽量避免过热现象导致的性能下降或失效问题。
采用铝质材料作为光伏电池及其组件的散热基底具有重要的意义。铝是地壳中含量最丰富的金属元素，在地壳中的含量仅次于氧和硅，约占地壳构成物质的8％以上。铝具有低的密度(仅为2.7g/cm3)，是当前用途十分广泛的、最经济适用的轻质金属；同时，铝有较好的可加工性，其延展性仅次于金和银，而且铝是热的良导体(导热能力比铁大3倍)并具有优异的光反射性能(可见光的反射率约为92％)；与其它金属相比，铝的表面容易形成致密的氧化物保护膜，不易受到腐蚀，是良好的电绝缘体，也具有相对高的热导率(30WM-1K-1)以及突出的耐候性。因此，铝及其合金材料已经在航空、建筑、汽车等三大重要工业中获得了大量应用。建筑业作为金属铝材的三大主要市场之一，目前世界上铝总产量的20％左右用于建筑业，而对于一些发达国家的建筑业，其用铝量已占其总产量的30％以上。伴随绿色建筑行动方案的出台和分布式发电市场的扩大，对发展光伏建筑一体化(Building Integrated Photovoltaics，BIPV)技术及其新的建筑构件，从发电效率、工程化能力及其使用寿命提出了更为苛刻的要求。
近年来，一些国外具有重要影响的企业(比如Nanosolar公司)也有采用铝质材料作为基底用于制备光伏薄膜电池的工作，进而发展更加廉价的光伏电池产品。但是，采用铝质中空复合材料作为散热部件与太阳能电池构成BIPV构件未见报道。
发明内容
本发明针对现有技术的上述不足，提供一种能利用铝及其合金的材料基本性质以及具有通孔夹层的中空结构特性，实现对于BIPV构件进行有效的降温的基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，该构件包括铝质基底层、由多个光伏组件单元构成的光伏组件层和透明覆盖层；所述的铝质基底层处于最下方，所述的光伏组件层位于铝质基底层上方，所述的透明覆盖层设置于光伏组件层上方；所述的铝质基底层从上到下依次由铝板上层、铝板芯层和铝板下层构成；所述的铝板上层与光伏组件层的表面相贴合，所述的铝板芯层为横截面呈波浪形的折叠板，波浪形的折叠板与铝板上层、铝板下层之间相互贴合构成多个供散热介质流通的通道。
采用该结构，以金属装饰铝板作为基底，不仅可以降低BIPV构件的集成成本，而且能够增强系统整体的柔韧性。此外，金属铝质材料，具有高的光反射率和热传导率，不仅可以进一步加强太阳光的利用率，也有利于提高构件的散热能力。更为重要的是本发明利用具有通孔状铝板的芯层，结合芯层构成的通道内通入散热媒介，能够更有效实现对于光伏发电单元进行降温，不仅可以减少光伏发电单元的输出功率损失，而且也有利于实现光伏-光热的高效综合利用。本发明铝质基底层容易钝化，可以获得具有良好电绝缘性的表面，能够减少构件的组装步骤，也有利于减少构件的重量。
作为优选，所述的铝板上层设置于容置光伏组件单元的凹槽；采用该结构可以将光伏组件单元置于槽内，防止光伏组件不会侧向位移或脱落，提升整体构件的牢固性和稳定性。
作为进一步优选，所述的凹槽的深度为0.001-1mm；采用该结构能实现将光伏晶元放入其中，此外，综合考虑了实际晶元的大小和现有市场产品的实际厚度，保证光伏组件单元即能侧向固定，同时凹槽容易加工。
作为优选，本发明的铝板上层和铝板下层的厚度为2-8mm，优选为5mm；采用该结构一来可以充分将电池组件的热量及时、快速的传送出去，保证电池片性能的正常运作；其次，还可以减轻整个构件的重量和制作成本，同时增加构件的韧性和牢固强度。
本发明所述透明覆盖层为EVA胶膜或者玻璃或者透明塑料薄膜均可，通过EVA(乙烯－乙酸乙烯(醋酸乙烯)酯共聚物)胶与下方的光伏组件层实现粘合。
本发明的铝板芯层与上下层之间构成的通道通入的散热媒介可以是气体、液体以及气液混合体等；要不腐蚀铝板的气体、液体均可以，如空气、水等等。
本发明所述的光伏组件层的光伏组件单元为单晶硅片、多晶硅片、非晶硅片、铜铟镓硒片、砷化镓片、碲化镉、片、有机光伏片等太阳能光伏领域市售产品中的一种均可。
本发明的光伏组件组装时，先将光伏组件与铝质基底表面相贴后，使用EVA胶进行粘牢固定，防止光伏组件脱落，最后盖上透明覆盖层并使用EVA胶进行粘牢，完成要求的封装。
附图说明：
图1为本发明的构件横截面结构示意图(设置凹槽，光伏组件单元部分嵌入凹槽)。
图2为本发明的构件横截面结构示意图(无凹槽，光伏组件单元置于铝板上层上方，通过EVA胶与透明覆盖层和铝板上层实现粘结)。
图3为本发明的构件横截面结构示意图(设置凹槽，光伏组件单元完全嵌入凹槽，上方通过EVA胶与透明覆盖层实现粘结)。
图4为本发明的构件横截面结构示意图设置凹槽，光伏组件单元完全嵌入凹槽，上无EVA胶)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地说明，但不仅限于以下实施例。
如附图所示：本发明的一种基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，该构件包括铝质基底层1、由多个光伏组件单元构成的光伏组件层2和透明覆盖层3；所述的铝质基底层处于最下方，所述的光伏组件层位于铝质基底层上方，所述的透明覆盖层设置于光伏组件层上方；所述的铝质基底层从上到下依次由铝板上层1.1、铝板芯层1.2和铝板下层1.3构成；所述的铝板上层与光伏组件层的表面相贴合，所述的铝板芯层为横截面呈波浪形的折叠板，波浪形的折叠板与铝板上层、铝板下层之间相互贴合构成多个供散热介质流通的通道4。
采用该结构，以金属装饰铝板作为基底，不仅可以降低BIPV构件的集成成本，而且能够增强系统整体的柔韧性。此外，金属铝质材料，具有高的光反射率和热传导率，不仅可以进一步加强太阳光的利用率，也有利于提高构件的散热能力。更为重要的是本发明利用具有通孔状铝板的芯层，结合芯层构成的通道内通入散热媒介，能够更有效实现对于光伏发电单元进行降温，不仅可以减少光伏发电单元的输出功率损失，而且也有利于实现光伏-光热的高效综合利用。本发明铝质基底层容易钝化，可以获得具有良好电绝缘性的表面，能够减少构件的组装步骤，也有利于减少构件的重量。
本发明所述的铝板上层1.1上设置有容置光伏组件单元的凹槽5；采用该结构可以将光伏组件单元置于槽内，防止光伏组件不会侧向位移或脱落，提升整体构件的牢固性和稳定性。
本发明所述的凹槽的深度为0.001-1mm；采用该结构能实现将光伏晶元放入其中，此外，综合考虑了实际晶元的大小和现有市场产品的实际厚度，保证光伏组件单元即能侧向固定，同时凹槽容易加工。
本发明所述透明覆盖层为EVA胶膜或者玻璃或者透明塑料薄膜均可，通过EVA胶与下方的光伏组件层实现粘合。
本发明的铝板芯层与上下层之间构成的通道通入的散热媒介可以是气体、液体以及气液混合体等；要不腐蚀铝板的气体、液体均可以，如空气、水等等。
本发明所述的光伏组件层的光伏组件单元为单晶硅片、多晶硅片、非晶硅片、铜铟镓硒片、砷化镓片、碲化镉、片、有机光伏片等太阳能光伏领域市售产品中的一种均可。
本发明的光伏组件组装时，先将光伏组件与铝质基底表面相贴后，使用EVA胶进行粘牢固定，防止光伏组件脱落，最后盖上透明覆盖层并使用EVA胶进行粘牢，完成要求的封装。
本发明的铝板上层和铝板下层的厚度为2-8mm，优选为5mm；采用该结构一来可以充分将电池组件的热量及时、快速的传送出去，保证电池片性能的正常运作；其次，还可以减轻整个构件的重量和制作成本，同时增加构件的韧性和牢固强度。
具体结构实例如下：玻璃采用钢化玻璃，其尺寸为600mm*400mm*5mm；铝板尺寸为600mm*400*5mm；电池片为单晶硅电池，其尺寸为156mm*156mm*0.2mm；EVA胶的厚度为0.2-0.5mm；在实际实验测试中，测试时间为1h，利用铝基板散热效果大大优于市场上所出售的太阳能组件，在相同光照强度下，其实际工作一小时温度变化为95℃-100℃，市场上的成品单晶硅组件的温度变化为120℃-125℃，温度变化可以缩小20℃-25℃，也就是铝基板对太阳能电池片的散热效果优于市场上的晶硅组件基板。此外，在实验中，光照一小时，电池片的温度变化范围在10℃-150℃，电池片性能正常，实验数据真实可靠。
由于EVA胶为光伏建筑一体化构件中，起到粘结作用的粘结剂，一般光伏构件中都需要使用，在具体上述介绍构件的结构中认为是常规、公知技术，不再提及；而附图--3中均有明确标注。

Claims (5)

1.一种基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，该构件包括铝质基底层(1)、由多个光伏组件单元构成的光伏组件层(2)和透明覆盖层(3)；所述的铝质基底层(1)、处于最下方，所述的光伏组件层(2)位于铝质基底层(1)的上方，所述的透明覆盖层(3)设置于光伏组件层(2)的上方；所述的铝质基底层(1)从上到下依次由铝板上层(1.1)、铝板芯层(1.2)和铝板下层(1.3)构成；所述的铝板上层与光伏组件层的表面相贴合，所述的铝板芯层为横截面呈波浪形的折叠板，波浪形的折叠板与铝板上层、铝板下层之间相互贴合构成多个供散热介质流通的通道(4)。
2.根据权利要求1所述的基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，其特征在于：所述的铝板上层设置于容置光伏组件单元的凹槽(5)。
3.根据权利要求2所述的基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，其特征在于：所述的凹槽(5)的深度为0.001-1mm。
4.根据权利要求1所述的基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，其特征在于：所述的铝板上层(1.1)和铝板下层(1.3)的厚度为2-8mm。
5.根据权利要求4所述的基于铝质中空复合材料的光伏建筑一体化构件，其特征在于：所述的铝板上层(1.1)和铝板下层(1.3)的厚度为5mm。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN107086252A (zh) * 2017-05-04 2017-08-22 苏州鼎威新能源有限公司 一种新型的pvt组件
CN108323226A (zh) * 2015-08-18 2018-07-24 萨菲尔太阳技术公司 全合一集成多功能三重电源模块“itm”
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