一种用于高温环境的光伏电池的封装结构的制作方法

本发明涉及废热回收热光伏系统技术领域，具体涉及一种用于高温环境的光伏电池的封装结构。

背景技术：

在热光伏系统中，为了提高转换效率，要求热光伏的热端-热辐射体升温到1000-1500摄氏度以上的温度，或者热源本身就处在这样的高温环境，如炼钢或轧钢的生产线上的高温钢坯热源。而热辐射体的再辐射光谱需要使用光伏电池进行转换，我们把光伏电池所在一端称为冷端。为了提高热辐射光谱的转换效率和缩小系统体积，处于冷端的光伏电池需离热端较近，距离越近光谱转换效率越高。但所带来的问题是，热端如此高的温度会通过空气对流、热传导和热辐射的方式向冷端热传递，从而使冷端器件产生弯曲变形等，而光伏电池则不能正常工作。因此，要在热端产生一定的高温，与光伏器件的窄带光谱相匹配，且光伏器件在正常的工作温度范围内，才能达到较好的转换效率。这就需要避免从热端到冷端的对流传导，而将不可避免的对流传导热及热辐射光子能量小于光伏电池材料带隙而无法热电转换所产生的热量带走，需要设计良好热导率的封装冷却系统。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计合理、使用方便的用于高温环境的光伏电池的封装结构，能够保证在1500摄氏度以上高温环境下光伏电池的工作温度处于室温，保证光伏电池的正常工作和转换效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含金属基板、环氧树脂胶黏层、铝基底、铜制水冷结构和真空封装；金属基板通过环氧树脂胶黏层与铝基底连接，铝基底的一侧设有铜制水冷结构，铜制水冷结构上设有进水口和出水口；所述的真空封装包设在太阳能电池片组件的外部；所述的金属基板包含电气层、电绝缘层和金属基层；所述的太阳能电池片组件中的太阳能电池片贴设在电气层上，电气层的另一侧设有电绝缘层，电绝缘层的另一侧设有金属基层。

所述的太阳能电池片的透光面一侧设有石英玻璃窗。

所述的石英玻璃窗可以替换为蓝宝石玻璃窗。

所述的电气层为铜箔片。

所述的金属基层为1mm厚度的铜板。

所述的铝基底的厚度为10mm。

所述的环氧树脂胶黏层的热导率为κ＝1.25Wm^-1K^-1。

所述的覆盖的绝缘材料的热导率κ＝3.0Wm^-1K^-1。

所有的电气层位于太阳能电池片的背面。

采用上述结构后，本发明有益效果为：本发明所述的一种用于高温环境的光伏电池的封装结构，能够保证在1500摄氏度以上高温环境下光伏电池的工作温度处于室温，保证光伏电池的正常工作和转换效率，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的结构剖视图。

图3是本发明中金属基板与太阳能电池板的连接关系示意图。

图4是实施例的测试曲线图。

附图标记说明：

金属基板1、电气层1-1、电绝缘层1-2和金属基层1-3、环氧树脂胶黏层2、铝基底3、铜制水冷结构4、进水口4-1、真空封装5、太阳能电池片组件6、太阳能电池片6-1、石英玻璃窗7。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

参看如图1-图3所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含金属基板1、环氧树脂胶黏层2、铝基底3、铜制水冷结构4和真空封装5；金属基板1通过环氧树脂胶黏层2与铝基底3连接，铝基底3的一侧设有铜制水冷结构4，铜制水冷结构4上设有进水口4-1；所述的真空封装5包设在太阳能电池片组件6的外部；所述的金属基板1包含电气层1-1、电绝缘层1-2和金属基层1-3；所述的太阳能电池片组件6中的太阳能电池片6-1贴设在电气层1-1上，电气层1-1的另一侧设有电绝缘层1-2，电绝缘层1-2的另一侧设有金属基层1-3。

所述的金属基板1采用高热导率的铜材料为金属基层1-3。

所述的太阳能电池片6-1的透光面一侧设有石英玻璃窗7。

所述的电气层1-1为铜箔片。

所述的金属基层1-3为1mm厚度的铜板。

所述的铝基底3的厚度为10mm。

所述的环氧树脂胶黏层2的热导率为κ＝1.25Wm^-1K^-1。

所述的太阳能电池片组件6中除太阳能电池片6-1以外均采用绝缘材料覆盖，避免短路，且覆盖的绝缘材料的热导率κ＝3.0Wm^-1K^-1，且厚度为38μm。

所述的电气层1-1上除电气连接以外的绝缘部分均采用热导率κ＝0.60Wm^-1K^-1，125μm厚电绝缘压敏胶带(如8805胶带)包裹，而其余要求电接触部分采用混合银的润滑脂(如AREMCO Heat-Away 641-EV)。

所述的铝基底3与其热沉之间采用热导率κ＝5.58Wm^-1K^-1导热胶薄层粘接。

所述的电气层1-1位于太阳能电池片的背面，避免挡光引起的损耗。

所述的真空封装5的边框和太阳能电池片组件6之间的缝隙处利用硅酮树脂填充，且各边框之间用角件连接。

本具体实施方式的工作原理：将太阳能电池片安装在金属基板1上，金属基板1是金属基板材料，能制成各种形状和厚度，电气部分结构和尺寸可以根据要求设计；金属基板1以板材的形式供应，材料选择基于导热、绝缘和机械应用需求；金属基板1是一种具有良好散热功能的覆铜板，它由独特的三层结构所组成，分别是电气层1-1、电绝缘层1-2和金属基层1-3；金属基板1能够将热阻降至最低，使基板具有极好的热传导性能；机械性能又极为优良；金属基板1有助于有效的热量管理；太阳能电池片表面贴装在电气层1-1，运行时所产生的热量通过电绝缘层1-2传导到金属基层1-3，然后由金属基层1-3扩散到模块外部，实现对电池片的散热；金属基板1外部采用铝基底热沉，利用高热导率的环氧树脂与金属基板1相粘结，实现良好热导率；在铝基底热沉外面，进一步加装铜制水冷结构4，通过循环水冷却系统将热量有效带走，使太阳能电池片在高温环境保持在室温工作。

采用上述结构后，本具体实施方式有益效果为：本具体实施方式所述的一种用于高温环境的光伏电池的封装结构，能够保证在1500摄氏度以上高温环境下光伏电池的工作温度处于室温，保证光伏电池的正常工作和转换效率，本发明具有结构简单，设置合理，制作成本低等优点。

实施例：

本实施例的封装结构采用ASTM D5470标准进行导热性能测试，包括热导率k和热阻R_θ的测试。

ASTM D5470标准是薄型热导性固体电工绝缘材料传热性的试验方法，是目前国内外最常用的标准测试方法，特别适合实际使用工况下的热导率测量以及各种热接触材料和接触热阻的测量。测试曲线详见图4，测试计算公式如下：

测试完成后，根据测试运算结果，产品导热性能符合要求。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。