CN211930580U - 一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件 - Google Patents

Abstract

一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，EVA胶层，双面发电光伏电池片，反光背板，接线盒，边框，铰链，调角支架，调角电机，调角控制器，主控制器，入射光线矫正器；高反光双玻光伏组件自上向下由六层单元构成，最上面一层为石墨烯复合材料涂层钢化玻璃盖板，下面一层EVA胶层下面是双面发电光伏电池片，双面发电光伏电池片下面是背板玻璃背板玻璃外层是反光背板，反光背板反射的光线入射到双面发电光伏电池片背面的电池片上，以上六层由边框进行固化和固定，构成完整的高反光双玻光伏组件。

Description

一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件

技术领域

本实用新型属于光伏发电技术领域，具体涉及一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件。

背景技术

双玻双面发电组件通俗点理解就是正、反面都能发电的组件，组件正面接收太阳光直射光发电，背面通过吸收背景的反射光和周围的散射光来发电，在条件比较理想时，能提高组件20%到30%的发电量。由于背面发电量受背面接收的光强影响很大，双面发电光伏组件由于双面发电的特性，近年来得到了有效推广，双玻双面发电组件安装位置的背景反射率决定了背面发电量的多少，只有背面尽量多的接收反射和散射光，背面才能增效更多，但是，目前太阳能光伏组件的安装对地面要求没有统一标准，安装地点的反光面主要有一般地面不平坦有草生长，山坡面有草生长，水面或屋顶，由于安装地反光面的反光效率千差万别，也就造成双面发电的组件实际发电功率很难定量测定，这样就无法具体标定双面组件的功率，而背面发电通常只能做赠送功率处理，这样非常影响双面发电光伏组件的推广和应用。

现有技术中公开号 CN206575375U，已公开一种双面发电光伏组件，包括双面光伏板(1)和支架系统(2)，其特征在于：还包括用于将光线反射到双面光伏板(1)上的弧形反射板(3)，所述弧形反射板(3)的凹面朝向双面光伏板(1)且弧形反射板(3)的底边与双面光伏板(1)的底边连接，所述弧形反射板(3)的底边长度大于等于双面光伏板(1)的底边长度，所述支架系统(2)用于支撑双面光伏板(1)和弧形反射板(3)；该技术方案可以增加背面反光率，但是该弧型反光面容易积灰，且安装复杂难以清洗，同时，为了反光又增加了反光面，制造成本高，不实用且很难推广。另一种技术方案公告号 CN207573305U，公开了一种双面太阳能光伏组件，包括前面板和后面板，前面板由透光材料制得，前面板中固定设置有多个双面发电光伏电池片，双面发电光伏电池片倾斜设置，且多个所述双面发电光伏电池片平行设置，相邻所述双面发电光伏电池片之间具有间距，后面板中设有多个反射面单元，每个所述反射面单元均对应一个所述双面发电光伏电池片，由于太阳光线随着季节不同，其入射角度是不断变化的，这样就导致已公开的技术在不同的季节由于入射光线的入射角不同导致反射光线很难落到背面发电的电池片上，影响双面发电的效率，组件结构复杂，制作困难且成本较高，本申请人在此之前也提交一种类似技术方案，但在如何调整太阳光入射角度上没有说明清楚，达不到应有的技术效果，以上问题亟待解决。本申请人致力于提供一种智能的新型的反光双玻光伏组件。

发明内容

本实用新型旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本实用新型的目的在于提出一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件，所述双玻光伏电池组件提高了光伏组件的输出功率，结构简单、寿命长且光伏玻璃透光率高，热阻系数小，易于清洁，稳定性好，安全性高。

本申请的技术方案：一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，EVA胶层，双面发电光伏电池片，反光背板，接线盒，边框，铰链，调角支架，调角电机，调角控制器，主控制器，入射光线矫正器；其特征在于高反光双玻光伏组件自上向下由六层单元构成，最上面一层为石墨烯复合材料涂层钢化玻璃盖板，其中石墨烯复合材料涂层在盖板玻璃的最上层，盖板玻璃的另一面涂覆EVA胶层，EVA胶层下面是双面发电光伏电池片，双面发电光伏电池片下面是背板玻璃，背板玻璃的上表面涂覆一层EVA胶层，双面发电光伏电池片与上下玻璃的EVA胶层紧密接触并牢牢的固定在上下表面玻璃之间，背板玻璃的下表面涂覆石墨烯复合材料涂层，背板玻璃外层是反光背板，反光背板反射的光线入射到双面发电光伏电池片背面的电池片上，以上六层由边框进行固化和固定，构成完整的高反光双玻光伏组件，该光伏组件的边框与调角支架相连，调角支架上装置有太阳光入射光线矫正器，太阳光入射光线变化时，入射光线矫正器的光线接收面上接收到的太阳光线的照射面也随之改变，入射光线矫正器产生的电流也随之变化，主控制器检测入射光线矫正器的光电电流，并向调角控制器发送控制指令，调角控制器控制调角电机动作，调角电机带动调角支架的伸缩杆以此来调节光伏组件正对太阳光线的角度，使太阳入射光线正对于矫正器光电接收面，这时太阳光入射到反光背板经反射后，最大程度的将反射光线入射到背面发电的光伏电池片上。

所述的石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，其特征在于光伏组件钢化玻璃的光滑平面的一侧涂上一层石墨烯复合材料涂层，经固化后石墨烯复合材料与玻璃表面以化学键结合，石墨烯复合材料稳固的附着在玻璃表面形成石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，所述的石墨烯复合材料涂层为石墨烯-纳米二氧化硅-纳米二氧化钛复合材料膜层，膜层厚度为100-150nm。

所述的双面发电光伏电池片主要由多主栅电池片由p型PERC双面、 n型PERT及HIT等双面太阳能电池中的一种组成，其特征在于双面发电光伏电池片的上下表面均有导线电极与电池片相连接，电池片的排列是间隔的，电池片每列的宽度与空白的宽度相同，电池片列与空白列平行间隔设置，间隔距离为5-10cm。

所述的反光背板，其特征在于反光背板通过边框固定安装在双面组件下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃下方，与双面发电光伏电池片呈30-60°的角度，使双面发电光伏组件空白列空隙的阳光反射到双面发电光伏电池片的背面，反光背板为反光铝板或玻璃反光镜的一种。

所述的反光背板并不局限于与双玻光伏组件封装在一体，在另一种方案中可以为在双玻光伏组件的支撑平面喷涂反光涂料，所述的支撑平面可以为水泥地面、屋顶平面中的一种。

所述的接线盒与边框封接，双面发电光伏电池片从上表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃及下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃之间引出汇流条，接线盒与汇流条连接。

所述双玻光伏电池组件固定连接在调角支架上，该调角支架支撑于所述铰链和伸缩支柱上，所述铰链的数量为两个，其上部与所述调角支架铰连，下部固定在底座支架上；所述伸缩支柱为可调节长度的杆式结构，其数量为一根，该伸缩支柱的上端与所述调角支架铰支连接，该伸缩支柱的下端铰支连接在底座上。

所述的调角电机的轴上有齿轮，可以与伸缩支柱的螺杆上的齿轮啮合，调角电机带动伸缩支柱的螺杆，调节伸缩支柱的长短，从而调节双玻光伏组件与水平面之间夹角。

所述的入射光线矫正器，其特征在于入射光线矫正器由反光器、照度仪和光电接收器构成，反光器为一圆形反光玻璃镜，光电接收器为一圆形硅电池片，两者半径相等；反光器安装在支架的固定位置不动，反光器的反光面与反光背板的反光面平行，光电接收器安装在调角支架上，光电接收器的光电池接收平面与组件电池片背面平面在同一个水平面上，反光器把太阳入射光线反射到光电接收器的光电池上，入射光线矫正器的光电池产生电流，主控制器采样矫正器光电池的电流信息，照度仪与反光器并行安装在一个水平面上，照度仪的感光面与反光器的反光面在同一水平面，照度仪通过RS485与主控制器信号反馈，主控制器获取照度仪当前太阳光照度值，主控制器根据光电接收器的电流信息和照度仪的当前太阳光照度值，并把该电流值信息与给定的相同照度下的标准电流值进行对比，以此来确定反射光线是否正对光电接收器的光电池的平面。

所述的主控制器，其特征在于主控制器通过信号线与调角控制器信息连接，主控制器接收光电接收器的电流信息和照度仪的当前太阳光照度值，主控制器存储当前太阳光照度值，并查询该照度值下的光电接收器的标准电流值，并与标准电流值比对，当光电接收器的实时电流值低于当前标准值10%以上时，主控制器控制调角控制器动作，调角控制器驱动调角电机转动，调角电机转动调节调角支架的角度，从而调节光线矫正器接收反射光线的强度，当矫正器光电接收器的光电流趋于标准电流时，主控制器停止调角控制器动作，调角电机11止动，光伏组件倾角固定，同时，达到背面反光效率最大，实现光伏发电高效率。

本实用新型的有益效果：

本实用新型把采用双玻光伏组件，并采用结构简单的反光装置，在提高单位面积发电效率的同时，降低了光伏组件的制造成本；采用石墨烯复合材料涂层光伏玻璃作为光伏组件透光面，石墨烯复合材料涂层增加漫射，减少反射，增加了透光玻璃的透光量，石墨烯复合材料膜层具有高亲水性，使光伏玻璃具有自清洁功能，降低维护成本和人力；可以自动调节双玻光伏组件与水平面之间夹角，从而调节太阳光线与双玻光伏组件板面的最佳入射角，提高了太阳能光伏发电效率，能根据天气情况调整双玻光伏组件与水平面角度，抗恶劣天气的能力更强，降低光伏组件损坏率，使双玻光伏组件的适用范围更广；采用对双玻光伏组件发电实时监控的方案，便于电站的技术维护和清洁，保证了光伏发电的稳定性；以上特点均能大大提高光伏组件发电效率，且降低成本和人力，具有很强的实用性。

附图说明

图1为本实用新型一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件结构示意图；

图2为本实用新型一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件背面结构示意图；

图3为本实用新型一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件横截面示意图；

图4为本实用新型一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件电路结构示意图；

图5为本实用新型一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件的主控制器结构示意图；

图中：1、石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，2、EVA胶层，3、双面发电光伏电池片，4、反光背板，5、边框，6、接线盒，7、调角支架，8、调角控制器，9、主控制器，10、入射光线矫正器，11、调角电机，12、铰链。

具体实施方式

结合附图1、2、3、4及5对本实用新型的实施例作详细说明：本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1，EVA胶层2，双面发电光伏电池片3，反光背板4，接线盒6，边框5，调角支架7，调角控制器8，主控制器9，入射光线矫正器10；其特征在于高反光双玻光伏组件自上向下由六层单元构成，最上面一层为石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1盖板，其中石墨烯复合材料涂层在盖板玻璃1的最上层，盖板玻璃的另一面涂覆EVA胶层2，EVA胶层2下面是双面发电光伏电池片3，双面发电光伏电池片3下面是背板玻璃，背板玻璃的上表面涂覆一层EVA胶层2，双面发电光伏电池片3与上下玻璃的EVA胶层紧密接触并牢牢的固定在上下表面玻璃之间，背板玻璃的下表面涂覆石墨烯复合材料涂层，背板玻璃外层是反光背板4，反光背板4反射的光线入射到双面发电光伏电池片3背面的电池片上，以上六层由边框进行固化和固定，构成完整的高反光双玻光伏组件，该光伏组件的边框5与调角支架6相连，调角支架6上装置有太阳光入射光线矫正器10，太阳光入射光线变化时，入射光线矫正器10的光线接收面上接收到的太阳光线的照射面也随之改变，入射光线矫正器10产生的电流也随之变化，主控制器9检测入射光线矫正器10的光电电流，并向调角控制器8发送控制指令，调角控制器8控制调角电机11动作，调角电机11带动调角支架的伸缩杆以此来调节光伏组件正对太阳光线的角度，使太阳入射光线正对于矫正器光电接收面，这时太阳光入射到反光背板经反射后，最大程度的将反射光线入射到背面发电的光伏电池片上。

所述的石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1，其特征在于光伏组件钢化玻璃1的光滑平面的一侧涂上一层石墨烯复合材料涂层，经固化后石墨烯复合材料与玻璃表面以化学键结合，石墨烯复合材料稳固的附着在玻璃表面形成石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，所述的石墨烯复合材料涂层为石墨烯-纳米二氧化硅-纳米二氧化钛复合材料膜层，膜层厚度为100-150nm。

所述的双面发电光伏电池片3主要由多主栅电池片由p型PERC双面、 n型PERT及HIT等双面太阳能电池中的一种组成，其特征在于双面发电光伏电池片的上下表面均有导线电极与电池片相连接，电池片的排列是间隔的，电池片每列的宽度与空白的宽度相同，电池片列与空白列平行间隔设置，间隔距离为5-10cm。

所述的反光背板，其特征在于反光背板4通过边框5固定安装在双面组件下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃1下方，与双面发电光伏电池片呈30-60°的角度，使双面发电光伏组件空白列空隙的阳光反射到双面发电光伏电池片的背面，反光背板为反光铝板或玻璃反光镜的一种。

所述的反光背板4并不局限于与双玻光伏组件封装在一体，在另一种方案中可以为在双玻光伏组件的支撑平面喷涂反光涂料，所述的支撑平面可以为水泥地面、屋顶平面中的一种。

所述的接线盒6与边框5封接，双面发电光伏电池片从上表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃及下表面石墨烯复合材料涂层钢化玻璃之间引出汇流条，接线盒6与汇流条连接。

所述双玻光伏电池组件固定连接在调角支架7上，该调角支架7支撑于所述铰链6和伸缩支柱上，所述铰链6的数量为两个，其上部与所述调角支架7铰连，下部固定在底座支架上；所述伸缩支柱为可调节长度的杆式结构，其数量为一根，该伸缩支柱的上端与所述调角支架铰支连接，该伸缩支柱的下端铰支连接在底座上。

所述的调角电机11的轴上有齿轮，可以与伸缩支柱的螺杆上的齿轮啮合，调角电机11带动伸缩支柱的螺杆，调节伸缩支柱的长短，从而调节双玻光伏组件与水平面之间夹角。

所述的入射光线矫正器，其特征在于入射光线矫正器10由反光器、照度仪和光电接收器构成，反光器为一圆形反光玻璃镜，光电接收器为一圆形硅电池片，两者半径相等；反光器安装在支架的固定位置不动，反光器的反光面与反光背板的反光面平行，光电接收器安装在调角支架上，光电接收器的光电池接收平面与组件电池片背面平面在同一个水平面上，反光器把太阳入射光线反射到光电接收器的光电池上，入射光线矫正器的光电池产生电流，主控制器采样矫正器光电池的电流信息，照度仪与反光器并行安装在一个水平面上，照度仪的感光面与反光器的反光面在同一水平面，照度仪通过RS485与主控制器信号反馈，主控制器获取照度仪当前太阳光照度值，主控制器根据光电接收器的电流信息和照度仪的当前太阳光照度值，并把该数值信息与给定的相同照度下的标准电流值进行对比，以此来确定反射光线是否正对。

所述的主控制器，其特征在于主控制器9通过信号线与调角控制器8信息连接，主控制器8接收光电接收器的电流信息和照度仪的当前太阳光照度值，主控制器8存储当前太阳光照度值，并查询该照度值下的光电接收器的标准电流值，并与标准电流值比对，当光电接收器的实时电流值低于当前标准值10%以上时，主控制器9控制调角控制器8动作，调角控制器8驱动调角电机转动，调角电机11转动调节调角支架的角度，从而调节光线矫正器接收反射光线的强度，当矫正器光电接收器的光电流趋于标准电流时，主控制器9停止调角控制器8动作，调角电机11止动，光伏组件倾角固定，同时，达到背面反光效率最大，实现光伏发电高效率。

实施例

选择好安装地点，把双面发电光伏组件安装好，各控制器上电启动，系统开始运行，开始设置双面光伏发电组件偏离太阳能光的正对面，主控制器9通过信号线与调角控制器8信息连接，这里主控制器的MCU模块选用STM32F103RET6型，该芯片模组基于ARM高密度性能线32位MCU，具有265-512位闪存，USB,CAN,11个定时器，3个ADC，13个通信接口，可以满足本地控制其的技术需求；主控制器8通过RS485接口接收光电接收器的电流信息和照度仪的当前太阳光照度值，该照度仪选择上海搜博实业有限公司生产的SM2160B型号的高精度照度仪，采用工业通用标准RS485总线 MODBUS-RTU协议接口，方便接入PLC，DCS等各种仪表或系统，用于监测光照度等状态量。内部使用了较高精度的传感内核及相关器件，确保产品具有较高的可靠性与卓越的长期稳定性；主控制器8存储当前太阳光照度值，并查询该照度值下的光电接收器的标准电流值，并与标准电流值比对，当光电接收器的实时电流值低于当前标准值10%以上时（此时显示实时电流为8.5A,而此照度下标准的电流值以为10A，则实际值低于标准值10%），主控制器9控制调角控制器8动作，调角控制器8驱动调角电机转动，调角电机11转动调节调角支架的角度，从而调节光线矫正器接收反射光线的强度，当矫正器光电接收器的光电流为9.9A时，主控制器9停止调角控制器8动作，调角电机11止动，光伏组件倾角固定，同时，达到背面反光效率最大，实现光伏发电高效率。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (2)

1.一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件，包括：石墨烯复合材料涂层钢化玻璃，EVA胶层，双面发电光伏电池片，反光背板，接线盒，边框，铰链，调角支架，调角电机，调角控制器，主控制器，入射光线矫正器；其中，高反光双玻光伏组件自上向下由六层单元构成，最上面一层为石墨烯复合材料涂层钢化玻璃盖板，其中石墨烯复合材料涂层在盖板玻璃的最上层，盖板玻璃的另一面涂覆EVA胶层，EVA胶层下面是双面发电光伏电池片，双面发电光伏电池片下面是背板玻璃，背板玻璃的上表面涂覆一层EVA胶层，双面发电光伏电池片与上下玻璃的EVA胶层紧密接触并牢牢的固定在上下表面玻璃之间，背板玻璃的下表面涂覆石墨烯复合材料涂层，背板玻璃外层是反光背板，反光背板反射的光线入射到双面发电光伏电池片背面的电池片上，以上六层由边框进行固化和固定，构成完整的高反光双玻光伏组件；其特征在于入射光线矫正器由反光器、照度仪和光电接收器构成，反光器为一圆形反光玻璃镜，光电接收器为一圆形硅电池片，两者半径相等；反光器安装在支架的固定位置不动，反光器的反光面与反光背板的反光面平行，光电接收器安装在调角支架上，光电接收器的光电池接收平面与组件电池片背面平面在同一个水平面上，反光器把太阳入射光线反射到光电接收器的光电池上，入射光线矫正器的光电池产生电流，主控制器采样矫正器光电池的电流信息，照度仪与反光器并行安装在一个水平面上，照度仪的感光面与反光器的反光面在同一水平面，照度仪通过RS485与主控制器信号反馈，主控制器获取照度仪当前太阳光照度值及光电接收器的电流值信息，并把该电流值与给定的相同照度下的标准电流值进行对比，以此来确定反射光线是否正对于光电接收器的光电池平面。

2.根据权利要求1所述的一种改进型高反光自清洁双面发电的光伏组件，其特征在于主控制器通过信号线与调角控制器信息连接，主控制器控制调角控制器动作，调角控制器驱动调角电机转动，调角电机转动调节调角支架的角度，从而调节光线矫正器接收反射光线的强度，当矫正器光电接收器的光电流趋于标准电流时，主控制器停止调角控制器动作，调角电机止动，光伏组件倾角固定。

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