一种双面太阳能电池组件的制作方法

文档序号:10536967
一种双面太阳能电池组件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双面太阳能电池组件,包括前板玻璃、封装胶膜、太阳能光电转换层和背板,所述背板中设有相变材料,或所述背板的表面上设有相变材料。该太阳能电池组件通过在组件制作中引入相变材料,可以吸收组件工作时产生的热量,从而降低双面太阳能电池组件的工作温度,进而提升太阳能电池组件的发电效率。
【专利说明】
一种双面太阳能电池组件
技术领域
[0001]本发明属于光伏组件技术领域,具体涉及一种双面太阳能电池组件。
【背景技术】
[0002]随着人类对地球能源不断消耗,太阳能作为绿色能源的需求亦越来越大,光伏发电装机容量在全球范围不断扩大,光伏发电已成为人类解决能源短缺问题的方法之一。安装在户外的光伏组件当受到太阳照射时能够把光能转换为电能,但同时也会产生热能,使光伏组件温度升高。光伏组件的发电效率受温度影响很大,温度越高,发电效率越低,功率损耗越大。炎热的夏季,光伏组件表面温度甚至超过60 0C,组件功率损耗超过1 %。
[0003]特别是现在双面太阳能电池工艺日渐成熟,市场份额也在逐步加大,为了最大程度的吸收太阳光获取更多电力,双面太阳能电池组件往往采用透明的玻璃背板材料以实现电池背面同时发电,但透明玻璃背板导致组件的散热性能更差从而不利于发电效率的最大化。在这种情况下,如何降低组件本身的工作温度提升发电效率,已经成为刻不容缓的事
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[0004]因此,本发明拟提出一种新型的双面太阳能电池组件,以解决上述问题,提升组件发电效率,降低每瓦发电成本。

【发明内容】

[0005]本发明的所要解决的技术问题在于提供一种双面太阳能电池组件,该太阳能电池组件通过在组件制作中引入相变材料,可以吸收组件工作时产生的热量,从而降低双面太阳能电池组件的工作温度,进而提升太阳能电池组件的发电效率。
[0006]本发明的上述技术问题是通过以下技术方案来实现的:一种双面太阳能电池组件,包括前板玻璃、封装胶膜、太阳能光电转换层和背板,所述背板中设有相变材料,或所述背板的表面上设有相变材料。
[0007]本发明通过在背板内或背板表面上设置相变材料,可以通过相变过程吸热(相变转换吸热过程如图5中所示),降低组件工作时的温度,提高双面太阳能电池组件的光电转换效率。
[0008]本发明中的相变材料,要求具有持久的化学和物理稳定性,可以为无机相变材料也可以为有机相变材料,所述相变材料可以为固液转化也可以为固固转化,优选为固固转化,如晶相与非晶相的转变。
[0009]作为本发明的一种优选的技术方案,所述的相变材料包括无机相变材料,所述的无机相变材料包括无机含水化合物和防过冷剂。
[0010]进一步的,所述的无机含水化合物为氯化钙的含水盐CaCl2.6H20;所述的防过冷剂为BaS、CaHP04、CaS04、Ca(0H)2、碱土金属的醋酸盐类或过渡金属的醋酸盐类。
[0011]相变材料氯化钙的含水盐(CaCl2.6H20),它的熔点为29°C,溶解潜热为180J/g,是低温型相变转换材料,氯化钙的含水盐的氯化钙一水二元系相图如图6中所示(水盐体系相图及其应用,牛自得,程芳琴,天津大学出版社,2002,5.)。
[0012]考虑到氯化钙含水盐的过冷非常严重,甚在(TC时其液态熔融物仍不能凝固,因而需要添加防过冷剂,防过冷剂可以为BaS、CaHP04、CaS04、Ca(0H)2、碱土金属醋酸盐类或过渡金属的醋酸盐类,例如:CH3COONa.3H20等,此类水合盐熔点接近于室温,无腐蚀、无污染,溶液为中性。
[0013]作为本发明的另一种优选的技术方案,所述的相变材料包括有机相变材料,所述的有机相变材料包括癸酸、十四酸、月桂酸、硬脂酸、棕榈酸、十八烷或十六醇,或所述的有机相变材料包括癸酸、十四酸、月桂酸、硬脂酸、棕榈酸、十八烷和十六醇中的两种以上的共融物,例如:癸酸、十四酸以73.6:26.4的质量比混合,相变温度31.4°C,相变潜热156.4J/g;十八烷:月桂酸以63.3:36.7的质量比混合,相变温度23.2°C,相变潜热162.3J/g;月桂酸:棕榈酸以69:31的质量比混合,相变温度35.2°C,相变潜热166.3J/g;月桂酸:癸酸以3:7的质量比混合,相变温度21.3°C,相变潜热153.7J/g等;或所述的有机相变材料包括高分子接枝共聚物,例如:以聚乙二醇(PEG)为相变物质,聚乙烯醇(PVA)为骨架材料,通过接枝共聚法制备PEG/PVA高分子固-固相变材料,共聚体系相变焓为82.54J/g,相变温度为57.3°C ;以高分子量PEG为软段,4,4 ’ -2二苯基甲烷二异氰酸酯和I,4-丁二醇为硬段,采用溶液法合成具有固-固相变储能性能的聚氨酯材料,其相变实质是聚氨酯软段PEG由结晶固态转变为非晶固态的过程。所述有机相变材料的相变温度为10?60°C,相变潜热为50?500J/g。
[0014]作为本发明的一种改进,所述相变材料具有载体,所述相变材料设于载体上或载体中形成相变材料/载体结构,所述载体优选为膨胀石墨、娃藻土、Ti02纳米粉、石英砂、碳化硅、刚玉、莫来石质、锆英石质、堇青石质、膨润土、蒙脱土或微胶囊,所述相变材料优选通过包括吸附或包裹的方式设置在载体上或载体中。
[0015]将相变材料设置在载体上或载体中,是因为这些载体不仅具有良好的导热性,还具有良好的吸附性。进一步的,将相变材料封闭在微胶囊中,微胶囊可以采用本领域的常规方法制成,可有效解决相变材料的泄漏,相分离以及腐蚀性等问题,从而改善相变材料的应用性能。
[0016]作为本发明的其中一种进一步优选的技术方案,本发明所述背板为单层的平板玻璃、钢化玻璃、陶瓷、金属或聚合物板;所述相变材料或相变材料/载体结构采用包括溅射、涂覆、填充、吸附和沉积的方法中的一种或几种设置在所述背板的表面上,所述相变材料或所述相变材料/载体结构的厚度为5nm(纳米)?20mm(毫米)。
[0017]单层的平板玻璃、钢化玻璃、陶瓷、金属或聚合物板的厚度优选为200μπι?5.0mm。
[0018]金属可以为铝、铜等,优选铝箔、铜箔。
[0019]这样设计,当将前板玻璃、封装胶膜、太阳能光电转换层和背板按照从上至下的顺序组装成双面太阳能电池组件时,将设有相变材料或相变材料/载体结构的背板表面与封装胶膜和/或太阳能光电转换层相接触,以使设有相变材料或相变材料/载体的背板表面位于双面太阳能电池组件内部,从而可以更好的吸收组件工作时产生的热量,从而降低双面太阳能电池组件的工作温度,进而提升太阳能电池组件的发电效率。
[0020]作为本发明的其中一种进一步优选的技术方案,本发明所述背板为由玻璃、陶瓷、金属和聚合物中的一种或几种制成的多层复合背板,所述相变材料或相变材料/载体结构设置在所述多层复合背板中相邻两层之间,且所述相变材料或相变材料/载体结构的厚度为5歷?20臟。
[0021]金属有铝、铜,优选铝箔、铜箔。聚合物包括聚氟乙烯(PVF),聚偏氟乙烯(PVDF),聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜(PET),聚三氟氯乙烯(ECTFE)、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物(THV)等。
[0022]更佳的,本发明所述背板为双层中空玻璃背板,所述相变材料或相变材料/载体结构设置在双层中空玻璃背板中两层玻璃板之间。
[0023]作为本发明的其中一种进一步优选的技术方案,本发明所述背板是由相变材料直接与所述背板的原材料一起混合制成的背板。
[0024]所述背板的原材料可以是玻璃、陶瓷、金属或聚合物等,更佳的,所述背板的原料为聚合物。
[0025]总的来说,本发明中的相变材料的附着方式与其形态有关,相变材料可直接附着在单层或多层背板的表面,也可以设于多层背板的相邻两层之间,也可以与背板原材料一起制成背板,进一步的,还可以附着于载体上,然后再与背板复合,复合方式可以参考单独的相变材料与背板的复合方式。
[0026]本发明所述前板玻璃优选为钢化镀膜玻璃,其厚度优选为2.0?5.0mm,所述封装胶膜优选为 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) nP OE (Polyolefin Elastomer)或 PVB(Polyvinyl Butyral Resin)0
[0027]本发明所述太阳能光电转换层优选主要由P型晶硅太阳能双面电池、N型晶硅双面太阳能电池、HIT太阳能电池和全背接触太阳能电池中的一种或几种互联组成。
[0028]P型晶硅双面电池、N型晶硅双面电池、HI T太阳能电池和全背接触太阳能电池,这四种结构的电池正反两面均可以吸收太阳光从而产生电能。
[0029]本发明具有如下优点:本发明太阳能电池组件通过在组件制作中引入相变材料,可以吸收组件工作时产生的热量,从而降低双面太阳能电池组件的工作温度,进而提升太阳能电池组件的发电效率。
【附图说明】
[0030]图1为实施例1中的双面太阳能电池组件结构图;
[0031]图2为实施例2中的双面太阳能电池组件结构图;
[0032]图3为实施例4中的双面太阳能电池组件结构图;
[0033]图4为实施例4中的双面太阳能电池组件结构图;
[0034]图5为本发明的相变转换吸热过程说明;
[0035]图6为本发明中氯化钙一水二元系相图;
[0036]其中1、前板玻璃,2、封装胶膜,3、太阳能光电转换层,4、相变材料,5、背板。
【具体实施方式】
[0037]实施例1
[0038]如图1所示,本实施例提供的双面太阳能电池组件,包括前板玻璃1、封装胶膜2、太阳能光电转换层3和背板5,背板5中设有相变材料4。
[0039]相变材料4为氯化钙的含水盐CaCl2.6H20,考虑到氯化钙含水盐的过冷严重,以至于(TC时其液态熔融物仍不能凝固,因而需要添加防过冷剂,防过冷剂为BaS。
[0040]该水合盐熔点接近于室温,无腐蚀、无污染,溶液为中性。
[0041 ]背板5为双层中空玻璃,相变材料4设置在双层中空玻璃中两层玻璃之间的夹层内,相变材料的厚度为20mm。
[0042]前板玻璃I为钢化镀膜玻璃,其厚度为3.2mm。
[0043]封装胶膜2为EVA(EthyleneVinyl Acetate) ο
[0044]太阳能光电转换层主要由P型晶硅双面太阳能电池互联组成。
[0045]实施例2
[0046]如图2所示,本实施例提供的双面太阳能电池组件,包括前板玻璃1、封装胶膜2、太阳能光电转换层3和背板5,背板5中设有相变材料4。
[0047]相变材料为有机相变材料癸酸,其分散于载体蒙脱土介质中制成癸酸/蒙脱土结构,使其在相转变过程中始终保持固态。
[0048]背板5为PVF/PET/PVF/金属/PVB三层复合背板,其中PVF/PET/PVF/视为共聚物,PVF与金属的夹层中包含相变材料,金属与PVB的夹层中也包含相变材料,相变材料厚度为5mm ο
[0049]前板玻璃I为钢化镀膜玻璃,玻璃厚度2.0mm。
[0050]封装胶膜2为P0E(PolyolefinElastomer) ο
[0051]太阳能光电转换层由N型晶体硅双面太阳能电池互联组成。
[0052]实施例3
[0053]如图3所示,本实施例提供的双面太阳能电池组件,包括前板玻璃1、封装胶膜2、太阳能光电转换层3和背板5,背板5的表面上设有相变材料4。
[0054]相变材料4为有机相变材料十六醇,载体为T12纳米粉。背板材料的内表面指与封装胶膜2相接触的表面。
[0055]背板5为单层平板玻璃,相变材料十六醇与载体T12纳米粉共混后均匀后涂覆于背板材料的内表面,高温干燥后成膜,干燥温度为700C,膜层厚度为50nm。
[0056]前板玻璃为钢化镀膜玻璃,玻璃厚度5.0mm。
[0057]封装胶膜为PVB(PolyvinylButyral Resin)。
[0058]太阳能光电转换层由全背接触晶体硅双面太阳能电池互联组成。
[0059]实施例4
[0060]如图4所示,本实施例提供的双面太阳能电池组件,包括前板玻璃1、封装胶膜2、太阳能光电转换层3和背板5,背板5中设有相变材料4。
[0061 ]相变材料4为高分子接枝共聚物,PEG/PVA高分子固-固相变材料。
[0062]背板5的原料为PDVF/PET/PDVF,将背板5的原料PET与相变材料4的原材料高分子接枝共聚物一起混匀,制成具有相变转换性能的背板5。
[0063]前板玻璃I为钢化镀膜玻璃,玻璃厚度5.0mm。
[0064]封装胶膜2为EVA(EthyleneVinyl Acetate) ο
[0065]太阳能光电转换层由HIT太阳能电池互联组成。
[0066]实施例5
[0067]与实施例1不同的是,防过冷剂为碱土金属的醋酸盐,CH3COONa.3H20。
[0068]实施例6
[0069]与实施例2不同的是,有机相变材料为棕榈酸和月桂酸的共融物。
[0070]实施例7
[0071 ]与实施例1不同的是,相变材料为有机相变材料硬脂酸,载体为膨润土,背板为双层ECTFE聚合物板,有机相变材料硬脂酸分散于载体膨润土上,然后置于双层ECTFE聚合物板的夹层中。
[0072]实施例8
[0073]与实施例3不同的是,相变材料为有机相变材料十八烷,背板为金属,十八烷溅射在金属背板的内表面,该内表面为与封装胶膜2相接触的表面。
[0074]综上,通过采用本发明中的技术方案,制成的双面太阳能电池组件,降低了光伏组件工作温度,提高了光伏组件光电转换效率。
【主权项】
1.一种双面太阳能电池组件,包括前板玻璃、封装胶膜、太阳能光电转换层和背板,其特征是:所述背板中设有相变材料,或所述背板的表面上设有相变材料。2.根据权利要求1所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述的相变材料包括无机相变材料,所述的无机相变材料包括无机含水化合物和防过冷剂。3.根据权利要求2所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述的无机含水化合物为氯化钙的含水盐CaCl2.6H20;所述的防过冷剂为BaS、CaHP04、CaS04、Ca(0H)2、碱土金属的醋酸盐类或过渡金属的醋酸盐类。4.根据权利要求1所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述的相变材料包括有机相变材料,所述的有机相变材料包括癸酸、十四酸、月桂酸、硬脂酸、棕榈酸、十八烷或十六醇,或所述的有机相变材料包括癸酸、十四酸、月桂酸、硬脂酸、棕榈酸、十八烷和十六醇中的两种以上的共融物;或所述的有机相变材料包括高分子接枝共聚物;所述有机相变材料的相变温度为10?60°C,相变潜热为50?500J/g。5.根据权利要求1-4任一项所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述相变材料具有载体,所述相变材料设于载体上或载体中形成相变材料/载体结构,所述载体为膨胀石墨、T12纳米粉、石英砂、碳化硅、刚玉、莫来石质、锆英石质、堇青石质、膨润土、蒙脱土或微胶囊,所述相变材料通过包括吸附或包裹的方式设置在载体上或载体中。6.根据权利要求1-5任一项所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述背板为单层的平板玻璃、钢化玻璃、陶瓷、金属或聚合物板;所述相变材料或相变材料/载体结构采用包括溅射、涂覆、填充、吸附和沉积的方法中的一种或几种设置在所述背板的表面上,所述相变材料或所述相变材料/载体结构的厚度为5nm?20mm。7.根据权利要求1-5任一项所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述背板为由玻璃、陶瓷、金属和聚合物中的一种或几种制成的多层复合背板,所述相变材料或相变材料/载体结构设置在所述多层复合背板中相邻两层之间,且所述相变材料或相变材料/载体结构的厚度为5nm?20mm ο8.根据权利要求1-4任一项所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述背板是由相变材料直接与所述背板的原材料一起混合制成的背板。9.根据权利要求1所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述前板玻璃为钢化镀膜玻璃,其厚度为2.0?5.0mm,所述封装胶膜为EVA、POE或PVB。10.根据权利要求1所述的双面太阳能电池组件,其特征是:所述太阳能光电转换层主要由P型晶硅双面太阳能电池、N型晶硅双面太阳能电池、HIT太阳能电池和全背接触太阳能电池中的一种或几种互联组成。
【文档编号】H01L31/049GK105895721SQ201610285255
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】刘强, 周艳方, 单伟
【申请人】晶澳太阳能有限公司
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