CN204334471U - 一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件，包括光伏组件(1)、集成在光伏组件背面的集热器(2)，串接光伏组件(1)、集热器(2)的导热管(3)，导热管(3)连接有降温功能的降温槽或蓄热器(4)，所述光伏组件背面与集热器之间设置绝缘导热材料层，绝缘导热材料导热系数为1-5W/m·K。本实用新型能有效降低光伏组件基体中的温度，减少由于器件温度过高造成的功率损失，从而提高光伏系统的发电量。

Description

一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件

技术领域

本实用新型属于光伏电池技术领域，特别涉及一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件。

背景技术

常规太阳能电池器件只能有效利用波长范围在400nm-900nm的太阳光，其余波长的紫外光和红外光都不能有效地吸收，都会直接转化为热，另外，对于能量较高的光子，高于量子激发阈值的能量也不能被有效地吸收发电，而是以热的形式散失掉，这些未被吸收的能量部分会积累在光伏器件内部，使器件温度上升，温度对光伏器件的影响非常大，会快速降低光伏器件的输出功率。

常规光伏组件面板的组成材料从背面到正面依次为：背板、EVA、电池串、EVA、玻璃，将其按顺序铺设好之后再经层压而成。

常规太阳能电池组件背面封装材料用的背板一般都是采用TPT等绝缘不导热材料，或导热系数非常小，一般不超过0.3W/m·K-0.5W/m·K，组件本身的散热功能是很差的。

光伏电池的最佳工作温度是在25度，温度每升高1度，组件的最大输出功率会降低0.4％-0.5％，在温度比较高的时候，比如夏季或温度较高的南方或赤道地带，光伏模组的表面温度会升高到将近80-100度，光伏器件输出功率会大幅降低10％-20％左右。

所以，有必要为光伏器件散热，降低其运行温度，减少功率损失。现有技术CN101162878A提供了一种吸附制冷的太阳能电池片发电系统，由太阳能电池片系统、吸附制冷系统和智能调制器等构成，太阳能电池片系统与吸附制冷系统相接并密封为一个整体，吸附制冷系统又通过设置在其内的两平行极板与智能调制器相接。利用智能调制器输出的控制信号控制吸附制冷系统内吸附材料的吸附和解吸，达到对太阳能电池片工作环境降温、定温的目的，进而实现太阳能电池片发电功率提高的目的。该发明需要消耗额外的能量维持系统的运转，且制冷方案较复杂，不利于商业化推广。

CN102709375A一种太阳能电池板无源降温系统，包括地上降温组件、地下热交换组件、第二连接管和第三连接管，其中地上降温组件包括进气管、冷气管、降温板、热气管、吸热排气管和第一连接管，其中降温板将太阳能电池板的背面覆盖，且降温板上设有过气内孔。利用了地下恒温层的恒温特性以及气体密布随温度升高而降低的特性实现太阳能电池板的无源降温。该方案技术方案较复杂，施工量大，实施成本较高，不利于商业推广应用。

综上，虽然目前关于组件降温的的研究和技术很多，但仍然需要持续的改进和优化。

发明内容

本实用新型提供了一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件，其特征在于，包括光伏组件(1)、集成在光伏组件背面的集热器(2)，串接光伏组件(1)、集热器(2)的导热管(3)，导热管(3)连接有降温功能的降温槽或蓄热器(4)。

本实用新型通过导热管(3)的高效集热和导热功能将太阳能电池基体内过高的热量传导至降温槽或蓄热器(4)，使光伏组件基本维持比较低的温度，减少光伏器件在高温下的功率损失。

上述集热器(2)为铝、铜或其他金属材质(优选地为铝或铜)的扁带状中空导热管，或具有高导热系数的石墨片材等导热材料，其厚度为5mm-10mm,宽度为20mm-200mm，长度比光伏组件本身长度短20mm-100mm，未在上述尺寸范围均明显影响导热和热利用效率。其内部中空，内部传热介质优选为水、甲醇、丙酮等中一种以上的低沸点物质。

前述导热管(3)为铝或铜材质的圆柱状中空导热管，直径为10mm-50mm，壁厚为2mm-10mm，壁厚低于2mm容易发生导热管爆裂，超过10mm则明显影响导热。其内部传热介质优选为水、甲醇、丙酮等中一种以上的低沸点物质。

前述集热器(2)由数量为1-15根的空热管组成，通过导热硅胶粘结在光伏组件背面；或者在层压过程中与光伏组件层压为一体。

前述光伏组件(1)一端的两边预留有导热管通孔，导热管(3)穿过该通孔将组件及各集热器串联起来，同时集热器(2)与导热管(3)通过导热硅胶粘结。采用导热硅胶连接尽可能地减少因连接导致的导热系数降低。

前述降温槽或蓄热器(4)为水箱、热油或液态金属蓄热罐或者其他能够有效吸收导热管中热量的蓄热装置，容积为0.5立方米到5立方米。

经一步的本实用新型优选方案中光伏组件背面与集热器之间设置绝缘导热材料层，绝缘导热材料优选为导热硅树脂、含碳纤维或石墨性质的片材中的一种以上的物质，或其他具有导热绝缘功能的树脂或其他高分子类调配材料或涂料，其导热系数1-5W/m·K以上，且越高越好。

所述绝缘导热材料通过层压、涂覆或者粘结的方式集成于组件背面，替代背板或连同背板集成于组件背部。

上述所有使用绝缘导热材料粘结的粘结缝部位通过密封胶密封，以作到防水、防潮、防渗。

所述低温太阳能电池组件工作过程中保持组件负荷温度下较低的温度进行，所述水箱、热油或液态金属蓄热罐在夜间或太阳能电池不工作期间自然冷却。

上述各部件的材料均为现有材料，可通过市售获得，但是属于其他领域，在光伏领域尚无普遍应用案例。

本发明低温太阳能电池组件中“低温”是指工作温度能相对常规光伏器件工作温度降低20-50摄氏度。

本实用新型相对于现有技术的有益效果包括：

本实用新型能有效降低光伏组件基体中的温度，减少由于器件温度过高造成的功率损失，从而提高光伏系统的发电量。

本实用新型所述具有维持低温功能的光伏组件，能够降低光伏器件基本温度20-50摄氏度，有效减少光伏器件的功率损失，提高器件的发电量达5％-10％以上。

现有技术如对比文件1和2组件在降温上存在业内共同的问题；本实用新型比对比文件1和2易于实施和推广，降低了实施难度，同时效果更好，更稳定。

附图说明

图1是光伏组件背面集热器布置图；

图2是光伏组件降温系统图

1-光伏组件；2-集热器；3-导热管；4-降温槽或蓄热器。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件

如图1中所示，一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件，其特征在于，包括光伏组件(1)、集成在光伏组件背面的集热器(2)，串接光伏组件(1)、集热器(2)和蓄热的导热管(3)，导热管(3)连接有降温功能的降温槽或蓄热器(4)。

其中，集热器选取规格100mm(宽)*1600mm(长)*5mm(厚)，3根铝质带状空热管组成，集热器直接通过导热硅胶粘结与组件背面，空热管通过导热粘结胶与光伏组件背面粘结，要求粘结紧密，防水防潮防渗。

如图2所示，蓄热器采用水箱蓄热，预制水箱尺寸为1000mm(长)*600mm(宽)*600mm(高)，安装在水箱架上，水箱架高于组件项端500mm。水箱靠近上部中间位置留有导热管通道。

用直径30mm、壁厚5mm的导热管将所有光伏组件串接，导热管穿过组件铝边框两端的预留孔，并将导热管与集热器用导热胶粘结，同时用密封硅胶密封所有接缝位置，。

将导热管通过蓄热器上端的通孔穿入其内部，并蓄水至水箱高度的500mm处，同时加盖密封。

实施例2一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件

一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件，其特征在于，包括光伏组件(1)、集成在光伏组件背面的集热器(2)，串接光伏组件(1)、集热器(2)和蓄热的导热管(3)，导热管(3)连接有降温功能的降温槽或蓄热器(4)。

其中，集热器选取规格200mm(宽)*1600mm(长)*10mm(厚)，12根铜质带状空热管组成，集热器直接通过导热硅胶粘结与组件背面，空热管通过导热粘结胶与光伏组件背面粘结，要求粘结紧密，防水防潮防渗。

如图2所示，蓄热器采用水箱蓄热，预制水箱尺寸为1000mm(长)*600mm(宽)*600mm(高)，安装在水箱架上，水箱架高于组件项端500mm。水箱靠近上部中间位置留有导热管通道。

用直径20mm、壁厚5mm的导热管将所有光伏组件串接，导热管穿过组件铝边框两端的预留孔，并将导热管与集热器用导热胶粘结，同时用密封硅胶密封所有接缝位置。

将导热管通过蓄热器上端的通孔穿入其内部，并蓄水至水箱高度的500mm处，同时加盖密封。

前述实施例1和2所述具有维持低温功能的光伏组件，能够降低光伏器件基本温度20-50摄氏度，有效减少光伏器件的功率损失，提高器件的发电量达5％-10％以上。

实施例3：一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件

在实施例1或的基础上，在光伏组件的背面涂覆绝缘导热胶，该导热胶由树脂、溶剂、金属粉调配而成，导热系数大于1W/m·K，提高组件的散热能力，从而降低组件的温度。

或者将上述树脂、溶剂、金属粉等调配成的材料，预先流延成一定尺寸的薄片状材料，然后在组件层压过程中替代背板或置于背板外侧经层压集成于组件背面。

也可以先在组件背面涂覆上述绝缘导热胶，再粘结导热的石墨片材，再经烘干固化而成。

之后再采用实施例一中方案，也可以在背面集成其他偏执散热器件，组成散热系统并集热再发电。当然也可以只在背面集成此高导热材料，而不再集成其他集热器件，只依靠材料本身的高散热功能，降低组件温度。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种具有散热降温功能的低温太阳能电池组件，其特征在于，包括光伏组件(1)、集成在光伏组件背面的集热器(2)，串接光伏组件(1)、集热器(2)的导热管(3)，导热管(3)连接有降温功能的降温槽或蓄热器(4)，所述光伏组件背面与集热器之间设置绝缘导热材料层，绝缘导热材料导热系数为1-5W/m·K。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，集热器(2)为铝、铜、石墨片材质的扁带状中空导热管，其厚度为5mm-10mm，宽度为20mm-200mm，长度比光伏组件本身长度短20mm-100mm。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，导热管(3)为铝或铜材质的圆柱状中空导热管，直径为10mm-50mm，壁厚为2mm-10mm。

4.根据权利要求2或3所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述中空导热管内部中空，内部传热介质为水、甲醇、丙酮中的一种。

5.根据权利要求2所述的太阳能电池组件，其特征在于，集热器(2)由数量为1-15根的中空导热管组成，通过导热硅胶粘结在光伏组件背面；或者在层压过程中与光伏组件层压为一体。

6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述光伏组件(1)一端的两边预留有导热管通孔，导热管(3)穿过该通孔将组件及各集热器串联起来，同时集热器(2)与导热管(3)通过导热硅胶粘结。

7.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述降温槽或蓄热器(4)为水箱、热油或液态金属蓄热罐，容积为0.5立方米到5立方米。

8.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述绝缘导热材料为导热硅树脂、含碳纤维或石墨性质的片材。

9.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于，所述绝缘导热材料通过层压、涂覆或者粘结的方式集成于组件背面。