CN221379393U - 一种太阳能电池组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种太阳能电池组件，包括光伏模块以及光热模块，所述光伏模块包括依次设置的玻璃板、电池板以及背板；所述光热模块包括导热板以及换热管，所述导热板设置在所述背板上，所述换热管设置在所述导热板上，所述换热管中流动有冷却介质，所述冷却介质通过所述换热管与所述光伏模块进行热量交换。通过本实用新型实现提高太阳能电池组件自身的耐热性，从而延长太阳能电池组件的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能技术领域，特别涉及一种太阳能电池组件。
背景技术
太阳能作为一种新兴能源，与传统的化石燃料相比，具有取之不尽用之不竭、清洁环保等各方面的优势。目前主要的一种太阳能利用方式是通过太阳能电池组件将接收的光能转化为电能输出，其中钙钛矿型电池（perovskite solar cells）是常用的太阳能电池之一；一般的钙钛矿型电池包括依次设置的TCO层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层以及背电极层，其中Sprio-OMeTAD是目前正式钙钛矿电池中应用非常广泛的空穴传输材料，但通常需要掺杂Li盐（LITFSI）来促进空穴的移动、提高电导率。
在相关技术中，无论是常规户外集中式光伏电站或与建筑一体化使用的光伏幕墙、光伏屋顶，太阳能电池组件的表面温度均较高；然而由于钙钛矿型电池中的Sprio-OMeTAD不耐高温，使得太阳能电池组件自身的耐热性较低，太阳能电池组件长期在高温条件下运作会导致使用寿命降低。
要说明的是，上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提出一种太阳能电池组件，旨在实现提高太阳能电池组件自身的耐热性，从而延长太阳能电池组件的使用寿命。
为实现上述目的，本实用新型提出一种太阳能电池组件，包括光伏模块以及光热模块，所述光伏模块包括依次设置的玻璃板、电池板以及背板；所述光热模块包括导热板以及换热管，所述导热板设置在所述背板上，所述换热管设置在所述导热板上，所述换热管中流动有冷却介质，所述冷却介质通过所述换热管与所述光伏模块进行热量交换。
优选地，所述背电极层朝向所述背板的一侧设置有正汇流带以及负汇流带，所述正汇流带的一端连接所述电池板的正极端，所述负汇流带的一端连接所述电池板的负极端，所述正汇流带以及所述负汇流带的另一端均依次穿过所述背板以及所述导热板并与光伏接线盒电性连接，所述光伏接线盒设置在所述导热板背向所述背板的一侧。
优选地，所述正汇流带以及所述负汇流带与所述背电极层之间设有绝缘胶带。
优选地，所述电池板的周边区域设置有边缘密封层，所述边缘密封层包括丁基橡胶。
优选地，所述背电极层与所述背板之间设置有第一封装膜层；和/或，所述背板与所述导热板之间设置有第二封装膜层。
优选地，所述导热板包括铜材质或铝材质。
优选地，所述电池板包括依次设置的TCO层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层以及背电极层；所述背电极层与所述背板相互粘接。
优选地，所述电池板通过激光刻线组划分为若干电池单元，若干所述电池单元相互串并联连接。
优选地，所述激光刻线组包括第一激光刻线、第二激光刻线以及第三激光刻线；所述第一激光刻线位于所述TCO层；所述第二激光刻线位于所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层以及所述空穴传输层，且所述第二激光刻线中填充有导电材料，以使所述TCO层与所述背电极层相互导通；所述第三激光刻线组位于所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层、所述空穴传输层以及所述背电极层。
优选地，所述TCO层包括FTO膜层或ITO膜层；和/或，所述电子传输层包括SnO2膜层、ZnO膜层以及TiO2膜层中的任意一种；和/或，所述钙钛矿吸收层包括MAPbI3吸收层、FAPbI3吸收层、FAxMA1-xPb(IxBr1-x)3吸收层以及Csx(FAyMA1-y)1-xPb(IyBr1-y)3吸收层中的任意一种；和/或，所述空穴传输层包括Sprio-OMeTAD材料传输层；和/或，所述背电极层包括金属膜层；和/或，所述背板包括TPT背板、TPE背板、KPE背板、FPF背板、KPF背板以及PPE背板中的任意一种。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
本实用新型通过光伏模块与光热模块相结合以形成太阳能电池组件，利用光热模块中的冷却介质通过所述换热管与所述光伏模块进行热量交换，使得光伏模块的表面温度降低，从而即使太阳能电池组件长期在高温条件下运作其自身也能保持在适宜温度，相当于提高太阳能电池组件自身的耐热性，有助于延长太阳能电池组件的使用寿命。此外，通过光热模块使太阳能与光热利用结合起来，热量交换后升温的冷却介质可用于日常生活，有利于提高能源利用效率。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型太阳能电池组件一实施例的结构示意图（图中箭头表示太阳照射方向）；
图2为本实用新型太阳能电池组件一实施例中正汇流带与负汇流带的结构示意图；
图3为本实用新型太阳能电池组件一实施例中若干电池单元采用串联连接时的电流流动示意图；
图4为本实用新型太阳能电池组件一实施例中若干电池单元采用并联连接时的正汇流带以及负汇流带的结构示意图。
图中所标各部件的名称如下：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明的是，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
此外，需要说明的是，在本实用新型中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实施例公开了一种太阳能电池组件，参考附图1，包括光伏模块1以及光热模块5，光伏模块1包括依次设置的玻璃板2、电池板3以及背板4，其中电池板3包括依次设置的TCO层301、电子传输层302、钙钛矿吸收层303、空穴传输层304以及背电极层305；背电极层305与背板4相互粘接；光热模块5包括导热板6以及换热管7，导热板6设置在背板4上，换热管7设置在导热板6上，换热管7中流动有冷却介质，冷却介质通过换热管与光伏模块1进行热量交换。
本实施例通过光伏模块1与光热模块5相结合以形成太阳能电池组件，利用光热模块5中的冷却介质通过换热管与光伏模块1进行热量交换，使得光伏模块1的表面温度降低，从而即使太阳能电池组件长期在高温条件下运作其自身也能保持在适宜温度，相当于提高太阳能电池组件自身的耐热性，有助于延长太阳能电池组件的使用寿命。此外，通过光热模块5使太阳能与光热利用结合起来，热量交换后升温的冷却介质可用于日常生活，有利于提高能源利用效率。其中，本申请中的冷却介质可选择为市政用水或者冷却液，其中利用市政用水进行加热后，将其应用于日常生活例如热水储备、暖气设备等。
作为上述实施例的优选方案，参考附图2，背电极层305朝向背板4的一侧设置有正汇流带8以及负汇流带9，正汇流带8的一端连接电池板3的正极端，负汇流带9的一端连接电池板3的负极端，正汇流带8以及负汇流带9的另一端均依次穿过背板4以及导热板6并与光伏接线盒11电性连接，光伏接线盒11设置在导热板6背向背板4的一侧。如此设置，通过正汇流带8与负汇流带9实现光伏接线盒11与电池板3之间的有效电连接，用户再通过将输电线与光伏接线盒11连接即可满足用电需求。安装时，先在背板4与导热板6对应位置进行钻孔，以使正汇流带8与负汇流带9能够通过该孔与光伏接线盒11相互电连接。其中正汇流带8以及负汇流带9一般是采用镀锡铜带、铝带等材料。
进一步地，正汇流带8以及负汇流带9与背电极层305之间设有绝缘胶带10。如此设置，为避免正汇流带8以及负汇流带9与背电极层305表面接触短路，需要正汇流带8以及负汇流带9与背电极层305之间设置绝缘胶带10。
作为上述实施例的优选方案，电池板3的周边区域设置有边缘密封层12，边缘密封层12包括丁基橡胶。如此设置，采用防水性能优越的丁基橡胶作为边缘密封层12，利用边缘密封层12防止外界水汽侵蚀，实现对电池板3进行有效保护。
作为上述实施例的优选方案，背电极层305与背板4之间设置有第一封装膜层13；如此设置，将第一封装膜层13作为胶黏剂，实现电池板3与背板4之间的相互连接。其中第一封装膜层13采用不会与钙钛矿膜层材料发生反应的材料，例如POE(乙烯-α-烯烃共聚物)、PVB（聚乙烯缩丁醛）、PU（聚氨酯）或者SGP(离子型胶片)中的任意一种。
和/或，背板4与导热板6之间设置有第二封装膜层14。如此设置，将第二封装膜层14作为胶黏剂，实现背板4与导热板6之间的相互连接。其中第二封装膜层14可采用EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、POE(乙烯-α-烯烃共聚物)、PVB（聚乙烯缩丁醛）、PU（聚氨酯）以及SGP(离子型胶片)中的任意一种。
作为上述实施例的优选方案，电池板3通过激光刻线组划分为若干电池单元，若干电池单元相互串并联连接。如此设置，通过利用激光刻线组对电池板3进行划分为多个电池单元，随后将多个电池单元采用串并联连接，以大大降低了电池板3的内阻，减小电池板3的电流，减少电池板3的内耗，从而提高太阳能电池的功率。
具体的，激光刻线组包括第一激光刻线15、第二激光刻线16以及第三激光刻线17；第一激光刻线15位于TCO层301；第二激光刻线16位于电子传输层302、钙钛矿吸收层303以及空穴传输层304，且第二激光刻线16中填充有导电材料（附图未示出），以使TCO层301与背电极层305相互导通；第三激光刻线17组位于电子传输层302、钙钛矿吸收层303、空穴传输层304以及背电极层305。制造时，电池板的制造步骤如下：基板清洗-TCO层沉积-第一激光刻线标刻-电子传输层制备-钙钛矿吸收层制备-空穴传输层制备-第二激光刻线标刻-背电极层制备-第三激光刻线标刻。
其中，可以通过光刻胶技术在第一激光刻线15和/或第三激光刻线17中设置绝缘材料（附图未示出），避免电子传输层、钙钛矿吸收层和电子传输层出现针孔透空导致背电极层材料填充到第一道激光刻线15或者第三激光刻线17，防止相邻的两个电池单元短路连接而影响电池板3的正常输出功率。
当若干电池单元采用串联连接时，其电流流动如附图3所示(图中箭头表示电流流动方向)，电流依次经过TCO层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层以及背电极层之后，沿第二激光刻线16中的导电材料重新流向TCO层，并依靠TCO层流向相邻的电池单元，依次循环实现若干电池单元之间的串联连接。当若干电池单元采用并联连接时，如附图4所示，则需要借助外部的汇流带（正汇流带8/负汇流带9）通过专门布局以实现。
作为上述实施例的优选方案，TCO层301包括FTO膜层或ITO膜层；要求其具备较高的光透过率、较低的方块电阻以及适宜的雾度；
和/或，电子传输层302包括SnO2膜层、ZnO膜层以及TiO2膜层中的任意一种；电子传输层302用于接收电子并传输电子；
和/或，钙钛矿吸收层包括MAPbI3吸收层、FAPbI3吸收层、FAxMA1-xPb(IxBr1-x)3吸收层以及Csx(FAyMA1-y)1-xPb(IyBr1-y)3吸收层中的任意一种，其中MA是指甲胺，FA是指甲脒，x，y为0-1之间的数；钙钛矿吸收层303用于吸收太阳光产生电子空穴对；
和/或，空穴传输层304包括Sprio-OMeTAD材料传输层；通过Sprio-OMeTAD材料，达到让光伏模块1效率更高的效果。其中空穴传输层304促使受束缚的电子/空穴对在功能层界面分离成自由电荷，减少电子/空穴对的复合，同时有助于空穴向阳极的传输；
和/或，背电极层305包括金属膜层，可选的，可以是Au（金）、Ag（银）、Cu（铜）、Al（铝）、ITO（氧化铟锡）以及AZO（掺铝的氧化锌）的一种或几种复合膜层。
和/或，背板4包括TPT背板、TPE背板、KPE背板、FPF背板、KPF背板以及PPE背板中的任意一种。如此设置，背板4作为绝缘及保护材料，避免与金属导热板6接触短路，保护钙钛矿电池不被外界水氧侵蚀。
和/或，导热板6包括铜材质或铝材质。如此设置，导热板6主要是将光伏模块1在户外发电时产生的热量及时转移，需要导热性能好的材料，一般采用铜材质或铝材质等薄金属板。
和/或，玻璃板2一般是指透过率高的超白浮法玻璃。
综合上述各实施例，为了更好地理解本实用新型太阳能电池组件的制作工艺，下面结合实施例进一步阐明本申请的内容进行阐述说明，但本实用新型的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1：
（1）利用玻璃基钙钛矿电池生产线制造正式结构钙钛矿电池芯片（电池板），其中电子传输层采用SnO2薄膜，钙钛矿吸收层为FA0.95MA0.05Pb(I0.95Br0.05)3，空穴传输层采用Spiro-OMeTAD材料，背电极层采用Au/Al复合材料。
（2）中间贴敷双面绝缘胶带，然后将镀锡铜带的正汇流带以及负汇流带粘贴上，使用导电胶带贴敷在电池板两侧正负极，将电流引出到正汇流带以及负汇流带。正汇流带以及负汇流带将穿透封装膜层、背板以及导热板并与光伏接线盒连接。四周边缘粘贴防水性能好的丁基胶带。
（3）使用0.4mm厚POE材料作为第一封装膜层和第二封装膜层，背板采用0.3mm PET材料；
（4）导热板使用多块0.5mm薄铝板拼接，避免因和玻璃基的钙钛矿薄膜太阳能电池芯片热膨胀系数差异过大而在层压封装时引起弓形弯曲。
（5）将布线完成的电池板、两层封装膜层、背板、导热板依次叠加敷设，可以用耐高温胶带初步固定后送至双腔层压机，第一个腔室的温度设置为匹配封装膜层的温度100-120℃。而第二个腔室则是常温，对第一个腔室出来的半成品进行冷压，避免发生弓形弯曲形变。
（6）使用密封胶将光伏接线盒站接到导热板上，将正汇流带以及负汇流带焊接到光伏接线盒的端子上，同时使用有机硅导热硅胶灌注，防止户外水汽侵蚀；最后将本产品贴附在换热管上即可。
实施例2：
（1）利用玻璃基钙钛矿电池生产线制造正式结构钙钛矿电池芯片（电池板），其中电子传输层采用SnO2薄膜，钙钛矿吸收层为FA0.95MA0.05Pb(I0.95Br0.05)3，空穴传输层采用Spiro-OMeTAD材料，背电极层采用ITO/Ag/ITO复合材料。
（2）中间贴敷双面绝缘胶带，然后将镀锡铜带的正汇流带以及负汇流带粘贴上，使用导电胶带贴敷在电池板两侧正负极，将电流引出到正汇流带以及负汇流带。正汇流带以及负汇流带将穿透封装膜层、背板以及导热板并与光伏接线盒连接。四周边缘粘贴防水性能好的丁基胶带。
（3）使用1.14mm厚PVB材料作为第一封装膜层和第二封装膜层，背板采用0.3mmTPT材料；
（4）导热板使用多块0.5mm薄铜板拼接，避免因和玻璃基的钙钛矿薄膜太阳能电池芯片热膨胀系数差异过大而在层压封装时引起弓形弯曲。
（5）将布线完成的电池板、两层封装膜层、背板、导热板依次叠加敷设，可以用耐高温胶带初步固定后使用塑料真空袋包好，并预留抽气口，然后建筑夹胶玻璃生产线常用的高压釜中进行合片成型。高压釜的压力一般设置10-15个大气压，温度设置为100-120℃，时间约为4-6小时。
（6）使用密封胶将光伏接线盒站接到导热板上，将正汇流带以及负汇流带焊接到光伏接线盒的端子上，同时使用有机硅导热硅胶灌注，防止户外水汽侵蚀；最后将本产品贴附至换热管上即可。
需要说明的是，本实用新型公开的太阳能电池组件的其它内容为现有技术，在此不再赘述。
以上仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种太阳能电池组件，其特征在于，包括：
光伏模块，所述光伏模块包括依次设置的玻璃板、电池板以及背板；
光热模块，所述光热模块包括导热板以及换热管，所述导热板设置在所述背板上，所述换热管设置在所述导热板上，所述换热管中流动有冷却介质，所述冷却介质通过所述换热管与所述光伏模块进行热量交换；
所述电池板包括依次设置的TCO层、电子传输层、钙钛矿吸收层、空穴传输层以及背电极层；所述背电极层与所述背板相互粘接；
所述背电极层朝向所述背板的一侧设置有正汇流带以及负汇流带，所述正汇流带的一端连接所述电池板的正极端，所述负汇流带的一端连接所述电池板的负极端，所述正汇流带以及所述负汇流带的另一端均依次穿过所述背板以及所述导热板并与光伏接线盒电性连接，所述光伏接线盒设置在所述导热板背向所述背板的一侧。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述正汇流带以及所述负汇流带与所述背电极层之间设有绝缘胶带。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述电池板的周边区域设置有边缘密封层，所述边缘密封层包括丁基橡胶。
4.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述背电极层与所述背板之间设置有第一封装膜层；和/或，所述背板与所述导热板之间设置有第二封装膜层。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述导热板包括铜材质或铝材质。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述电池板通过激光刻线组划分为若干电池单元，若干所述电池单元相互串并联连接。
7.根据权利要求6所述的太阳能电池组件，其特征在于：所述激光刻线组包括第一激光刻线、第二激光刻线以及第三激光刻线；所述第一激光刻线位于所述TCO层；所述第二激光刻线位于所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层以及所述空穴传输层，且所述第二激光刻线中填充有导电材料，以使所述TCO层与所述背电极层相互导通；所述第三激光刻线组位于所述电子传输层、所述钙钛矿吸收层、所述空穴传输层以及所述背电极层。
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TCO层包括FTO膜层或ITO膜层；和/或，所述电子传输层包括SnO2膜层、ZnO膜层以及TiO2膜层中的任意一种；和/或，所述钙钛矿吸收层包括MAPbI3吸收层、FAPbI3吸收层、FAxMA1-xPb(IxBr1-x)3吸收层以及Csx(FAyMA1-y)1-xPb(IyBr1-y)3吸收层中的任意一种；和/或，所述空穴传输层包括Sprio-OMeTAD材料传输层；和/或，所述背电极层包括金属膜层；和/或，所述背板包括TPT背板、TPE背板、KPE背板、FPF背板、KPF背板以及PPE背板中的任意一种。
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|---|---|---|---|
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Family Applications (1)
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2023
- 2023-11-17 CN CN202323112821.8U patent/CN221379393U/zh active Active
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