CN210693821U - 一种太阳能电站双面光伏电池组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能电站双面光伏电池组件，包括多个组件单体；各组件单体均包括：合金外壳、上玻璃钢层、双面太阳电池片串、玻璃纤维骨架强化层、下玻璃钢层；其中的上玻璃钢层、双面太阳电池片串、玻璃纤维骨架强化层、下玻璃钢自上而下依次层叠后，被所述的合金外壳沿其周边包覆在内侧，形成一体化组件单体；所述的玻璃纤维骨架强化层是由玻璃纤维束与树脂固化成型后制成的镂空网状的骨架，其设置在各组件单体的中部，与所述合金外壳内的上玻璃钢层、下玻璃钢层形成三层支撑结构，以增强组件单体的各个方向上整体的机械强度。本实用新型使组件重量减轻、机械强度增加且集成了散热结构，使其制造安装成本降低，发电效率提高。

Description

一种太阳能电站双面光伏电池组件

技术领域

本实用新型涉及太阳能电池技术领域，具体为一种太阳能电站双面光伏电池组件。

背景技术

常规光伏组件只能正面接收太阳光线来发电，而双面光伏组件由于特殊的电池结构和透明的背板材料，使其除了正面发电外，背面也可有效利用接收到的光线来发电，这些光线包含地面的反射光、大气中的散射光、空气中粉尘的反射光、周围建筑物的反射光等。通常双面光伏组件的双面发电特性使其可比常规光伏组件发出更多的电能。

目前，常规晶体硅太阳能组件的主要结构为：钢化玻璃层、EVA层、电池片、背板和铝合金边框，整个组件重量约为20k左右，较为笨重，不方便携带及运输，而且在承重能力较弱的屋顶等电站建设项目中不能批量使用，限制了其应用范围。现有的组件轻量化设计方案中，往往采用更轻薄的钢化玻璃或者有机玻璃，但由于其本身的设计缺陷，会大幅降低组件机械载荷能力，导致组件抗雪载、风载等机械载荷能力降低。

双面光伏组件背面能带来额外的发电量，实现光伏电站的降本增效，不仅符合“领跑者”技术指标，也符合光伏发电平价上网的目标，对加快实现光伏发电平价上网具有重要意义。目前，前单晶n型双面光伏组件和单晶PERC双面光伏组件国内产能均已超过GW，价格逐渐逼近常规光伏组件，应用方案也日渐成熟。国内已经有大面积应用案例，采用PERC光伏组件每W发电量高出约10％。因此，双面光伏组件在未来将有广阔的应用前景。

但是，现有的双面光伏组件在设计和使用中还存在一些不足。主要包括：(1)组件整体重量较大、笨重、制造及安装成本高，如单纯采用更轻薄的钢化玻璃或者有机玻璃，会大幅降低组件机械载荷能力，导致组件抗雪载、风载等机械载荷能力降低。(2)半导体硅光伏组件属于负温度系数组件，现有的组件没有专门的散热结构，不能将电池片的温度控制在设定的范围内，导致其工作时温度逐渐升高、而发电效率和总发电量则逐渐降低；研究表明在相同的光照强度下，电池片的温度对电池板的影响为：当太阳能电池的温度升高时，其输出开路电压随温度明显减小，短路电流略有升高，总趋势是最大输出功率变小。(3)玻璃背板法向传热路径长、热阻大，不利于光伏组件传导散热。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种重量减轻、机械强度增加且集成散热结构的太阳能电站双面光伏电池组件。

本实用新型为实现上述目的，所提供的技术方案是：

一种太阳能电站双面光伏电池组件，包括多个相互连接的组件单体，其特征在于，所述的各组件单体，均包括：封装在合金外壳内的上玻璃钢层、双面太阳电池片串、玻璃纤维骨架强化层、下玻璃钢层，以及设置在合金外壳上并连接双面太阳电池片串的多个电极接线盒，其中的上玻璃钢层、双面太阳电池片串、玻璃纤维骨架强化层、下玻璃钢层自上而下依次层叠后，被所述的合金外壳沿其周边包覆在内侧，形成一体化组件单体；所述的玻璃纤维骨架强化层由玻璃纤维束制成的镂空网状的骨架，其设置在各组件单体的中部，与所述合金外壳内的上玻璃钢层、下玻璃钢层形成三层支撑结构，以增强组件单体的整体机械强度。

所述的上玻璃钢层与双面太阳电池片串之间设有上POE层，所述的玻璃纤维骨架强化层与下玻璃钢层之间设有下POE层，各POE层分别将相邻各层粘结为一体。

所述的双面太阳电池片串与玻璃纤维骨架强化层之间还设有作为导电层连接背部电极、同时用来收集和导出双面太阳电池片串工作时产生的热量的透明导电导热硅胶层；所述的玻璃纤维骨架强化层、透明导电导热硅胶层与下POE层，相互之间为互嵌设置。

所述封装在合金外壳内各层结构的正下方，设有一导热绝缘橡胶层，该橡胶层被合金外壳包覆在其内侧；该导热绝缘橡胶层内设有多条散热水道，该散热水道设有进水口和出水口；其中进水口设置在组件单体工作时低于其重心的位置，而出水口设置在组件单体工作时高于其重心的位置。

所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，其还包括外部输水管路、设置在该外部输水管路的轴流水泵；所述的外部输水管路依次连接各组件单体的进水口和出水口，向各散热水道中输入流水后、将双面太阳电池片串工作时产生的热量带走，使双面太阳电池片串的工作温度处于设定的范围。

所述的进水口和出水口设置于所述合金外壳的下部前后端面上或者左右端面上，与组件单体内各层状结构垂直或者平行。

电站各组件的外部输水管路的轴流水泵，与外部水源连接，向各组件供水、降温，通过对外部水源温度的控制，可形成电站整体稳定、可靠的水循环散热系统；也可以通过此系统回收各组件的热能，并进行进一步利用。

所述的导热绝缘橡胶层整体，所述上玻璃钢层、下玻璃钢层的边沿，均由硅胶密封连接在合金外壳内侧，实现密封、防水，隔绝空气。

所述的双面太阳电池片串，是单晶PERC双面太阳电池片串；各双面太阳电池片之间通过一根或多根焊带串接。

所述的玻璃纤维骨架强化层是由直径为0.5～1.5mm的玻璃纤维束制成的镂空网状的骨架；所述的上玻璃钢层、下玻璃钢层均为外侧面上压有菱形网状凸起花纹的超白钢化无机玻璃,其厚度为1.5～2.5mm。

所述的透明导电导热硅胶层，是由呈竖直方向设置的、具有间隔的多条带状导电导热硅胶片组成的功能层，其与双面太阳电池片串的背面电极及电极接线盒电连接。

本实用新型的一种太阳能电站双面光伏电池组件，有益效果如下：

(1)本实用新型通过增加玻璃纤维骨架强化层，使其与上玻璃钢层、下玻璃钢层形成三层支撑结构，增强了整体机械性能，在此基础上降低上玻璃钢层、下玻璃钢层的厚度，仍然可以使组件保持足够的抗雪载、风载等机械载荷能力；通过改进，使整体重量可降低30％以上，降低了制造及运输成本。

(2)通过设置透明导电导热硅胶层，将各电池片工作时产生的热量及时导出，克服了上下玻璃背板法向传热路径长、热阻大，不利于光伏组件传导散热的缺陷，可以将内部的热量及时传导到散热结构，使电池片的工作温度维持在设定的范围内(通常为室温)，避免热量在组件内部集聚，造成发电效率降低和缩短组件寿命。

(3)通过设置导热绝缘橡胶层、散热水道及外部水循环散热系统，其与外部水源连接后，向各组件供水、降温，通过对外部水源温度的控制，可形成电站整体稳定、可靠的水循环散热系统，使组件保持较高的发电效率；也可以通过此系统回收各组件的热能，并进行进一步利用。

(4)本实用新型采用集成化设计，制造、运输、安装及维护方便，可大幅提高电站建设及运行效率，提高电站发电量，并延长组件寿命，降低综合成本。

(5)本实用新型适合于批量制造，其单晶PERC电池平均效率可达到21.5％以上，组件效率可达到19％以上，较现有技术组件效率有较大；综合成本可降低10％以上。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的太阳能电站双面光伏电池组件的整体俯视结构示意图；

图2为图1中双面光伏电池组件的纵向剖视结构示意图。

图3为图1中双面光伏电池组件的横向剖视结构示意图。

图4为实用新型实施例2的太阳能电站双面光伏电池组件的整体俯视结构示意图。

图中：1-组件单体，2-上钢化玻璃，3-上POE层，4-合金外壳，5-双面太阳电池片串，6-玻璃纤维骨架强化层，7-透明导电导热硅胶层，8-下POE层，9-上钢化玻璃，10-电极接线盒，11-导热绝缘橡胶层，13-散热水道，15-轴流水泵，16-出水口，17-进水口，18-外部管路。

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

实施例1：

请参阅图1-图3，本实施例提供的太阳能电站双面光伏电池组件，包括多个通过支架及电缆相互连接的组件单体1，以形成电站；所述的各组件单体1，均包括：封装在合金外壳4内的上玻璃钢层2、双面太阳电池片串5、玻璃纤维骨架强化层6、下玻璃钢层9，以及设置在合金外壳4上并连接双面太阳电池片串5的多个电极接线盒10；其中的上玻璃钢层2、双面太阳电池片串5、玻璃纤维骨架强化层6、下玻璃钢层9自上而下依次层叠后，被所述的合金外壳4沿其周边包覆在内侧，形成一体化组件单体；所述的玻璃纤维骨架强化层6是由玻璃纤维束与树脂固化成型后制成的镂空网状的骨架，其设置在各组件单体的中部，与所述合金外壳4内的上玻璃钢层2、下玻璃钢层10形成三层支撑结构，以增强组件单体1的各个方向上整体的机械强度。

所述的上玻璃钢层2与双面太阳电池片串5之间设有上POE层3；所述的玻璃纤维骨架强化层6与下玻璃钢层9之间设有下POE层8，各POE3、8层，分别将相邻上玻璃钢层2与双面太阳电池片串5,玻璃纤维骨架强化层6与下玻璃钢层9粘结为一体。

所述的双面太阳电池片串5与玻璃纤维骨架强化层6之间还设有作为导电层连接背部电极、同时用来收集和导出双面太阳电池片串5工作时产生的热量的透明导电导热硅胶层7；所述的玻璃纤维骨架强化层6、透明导电导热硅胶层7与下POE层8，相互之间为互嵌设置，填满双面太阳电池片串5与下玻璃钢层9之间的空间，同时将该空间内的空气全部排空。

所述封装在合金外壳4内各层结构的正下方，还设有一导热绝缘橡胶层11，该橡胶层被合金外壳4包覆在其内侧；该导热绝缘橡胶层11内设有多条散热水道13，该散热水道13前后端分别设有进水口16和出水口17；该散热水道13的横截面为圆形或者矩形；其中进水口16设置在组件单体1工作时低于其重心的位置，而出水口17设置在组件单体1工作时高于其重心的位置；使水流以逆重力的方向流动，将热量充分吸收后带走。

所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其还包括外部输水管路18、设置在该外部输水管路18的轴流水泵13；所述的外部输水管路18依次连接各组件单体1的进水口16和出水口17，向各散热水道13中输入流水后、将双面太阳电池片串5工作时产生的热量带走，使双面太阳电池片串5的工作温度处于设定的范围，该温度范围一般为室温。

本实施例中，所述的进水口16和出水口17设置于所述合金外壳4的下部前后端面上，外部输水管路18与组件单体1内各层状结构垂直；各组件沿前后方向将外部输水管路18依次连通后，形成整体的水循环散热系统。

电站各组件的外部输水管路18的轴流水泵13，由轴流水泵驱动管路内水的流动，其与外部水源连接，可向各组件持续供水、降温；通过对外部水源温度的控制(如采用较低温度的地下水)，可形成电站整体稳定、可靠的水循环散热系统；也可以通过此系统回收各组件的热能，并进行进一步利用。

所述的导热绝缘橡胶层11整体，所述上玻璃钢层2、下玻璃钢层9的边沿，均由硅胶密封连接在合金外壳4内侧，实现对内部空间的密封、防水，隔绝空气。

所述的双面太阳电池片串5，是单晶PERC双面太阳电池片串；各双面太阳电池片之间通过一根或多根焊带串接，形成电池片串。

所述的玻璃纤维骨架强化层6是由直径为0.5～1.5mm的玻璃纤维束与高分子树脂固化后制成的镂空网状的支撑骨架；所述的上玻璃钢层2、下玻璃钢层9均为外侧面上压有菱形网状凸起花纹的超白钢化无机玻璃,其厚度为1.5～2.5mm；2、6、9三者共同增强组件单体1在各个方向上的机械载荷强度。

所述的透明导电导热硅胶层7，是由呈竖直方向设置的、具有间隔的多条带状导电导热硅胶片组成的功能层，其与双面太阳电池片串5的背面电极及电极接线盒10电连接；双面太阳电池片串5的正面电极直接与电极接线盒10电连接，对外输出电能。

实施例2：

参加附图4，本实施例提供的另一种太阳能电站双面光伏电池组件，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：

所述的进水口16和出水口17设置于所述合金外壳4的下部的左右端面上，与组件单体1内各层状结构平行；各组件沿左右方向将外部输水管路18依次连通后，形成整体的水循环散热系统。

本实用新型重点通过优化组件的结构设计，在减轻整体重量的同时加强其各个方向的机械载荷强度；采用集成化散热结构设计，使制造、运输、安装及维护方便，可大幅提高电站建设及运行效率，提高电站发电量，并延长组件寿命，降低综合成本。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无轮从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种太阳能电站双面光伏电池组件，包括多个相互连接的组件单体(1)，其特征在于，所述的各组件单体(1)，均包括：封装在合金外壳(4)内的上玻璃钢层(2)、双面太阳电池片串(5)、玻璃纤维骨架强化层(6)、下玻璃钢层(9)；其中的上玻璃钢层(2)、双面太阳电池片串(5)、玻璃纤维骨架强化层(6)、下玻璃钢层(9)自上而下依次层叠后，被所述的合金外壳(4)沿其周边包覆在内侧，形成一体化组件单体；所述的玻璃纤维骨架强化层(6)由玻璃纤维束制成的镂空网状的骨架，其设置在各组件单体的中部，与所述合金外壳(4)内的上玻璃钢层(2)、下玻璃钢层(9)形成三层支撑结构，以增强组件单体(1)的整体机械强度。

2.根据权利要求1所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，所述的上玻璃钢层(2)与双面太阳电池片串(5)之间设有上POE层(3)，所述的玻璃纤维骨架强化层(6)与下玻璃钢层(9)之间设有下POE层(8)，各POE层分别将相邻各层粘结为一体。

3.根据权利要求2所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，所述的双面太阳电池片串(5)与玻璃纤维骨架强化层(6)之间还设有作为导电层连接背部电极、同时用来收集和导出双面太阳电池片串(5)工作时产生的热量的透明导电导热硅胶层(7)；所述的玻璃纤维骨架强化层(6)、透明导电导热硅胶层(7)与下POE层(8)，相互之间为互嵌设置。

4.根据权利要求2所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，所述封装在合金外壳(4)内各层结构的正下方，设有一导热绝缘橡胶层(11)，该橡胶层被合金外壳(4)包覆在其内侧；该导热绝缘橡胶层(11)内设有多条散热水道(13)，该散热水道(13)设有进水口(16)和出水口(17)；其中进水口(16)设置在组件单体(1)工作时低于其重心的位置，而出水口(17)设置在组件单体(1)工作时高于其重心的位置。

5.根据权利要求4所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，其还包括外部输水管路(18)、设置在该外部输水管路(18)的轴流水泵(15)；所述的外部输水管路(18)依次连接各组件单体(1)的进水口(16)和出水口(17)，向各散热水道(13)中输入流水后、将双面太阳电池片串(5)工作时产生的热量带走，使双面太阳电池片串(5)的工作温度处于设定的范围。

6.根据权利要求4所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，所述的进水口(16)和出水口(17)设置于所述合金外壳(4)的下部前后端面上或者左右端面上，与组件单体(1)内各层状结构垂直或者平行。

7.根据权利要求4所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，所述的导热绝缘橡胶层(11)整体，所述上玻璃钢层(2)、下玻璃钢层(9)的边沿，均由硅胶密封连接在合金外壳(4)内侧。

8.根据权利要求1所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，其还包括设置在合金外壳(4)上并连接双面太阳电池片串(5)的多个电极接线盒(10)；所述的双面太阳电池片串(5)，是单晶PERC双面太阳电池片串，各双面太阳电池片之间通过一根或多根焊带串接。

9.根据权利要求1所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，所述的玻璃纤维骨架强化层(6)是由直径为0.5～1.5mm的玻璃纤维束制成的镂空网状的骨架；所述的上玻璃钢层(2)、下玻璃钢层(9)均为外侧面上压有菱形网状凸起花纹的超白钢化无机玻璃,其厚度为1.5～2.5mm。

10.根据权利要求3所述的太阳能电站双面光伏电池组件，其特征在于，所述的透明导电导热硅胶层(7)，是由呈竖直方向设置的、具有间隔的多条带状导电导热硅胶片组成的功能层，其与双面太阳电池片串(5)的背面电极及电极接线盒(10)电连接。

Images