聚光型晶体硅光伏发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种聚光型晶体硅光伏发电系统，涉及太阳能光伏发电【技术领域】，包括聚光器、背接触光伏组件、散热冷却装置及太阳跟踪装置，聚光器设置在太阳跟踪装置上，背接触光伏组件设置在聚光器上，在背接触光伏组件的上部设有散热冷却装置。利用正面没有主栅和焊带的背接触光伏组件，有效避免由于长期高温运行过程中造成的焊带脱落和局部发热问题，采用第一散热器和第二散热器组成的二级散热装置实现被动式散热，有效降低光伏组件的运行温度；背接触光伏组件通过柔性封装材料提高其耐冷热循环能力，再外敷紫外截止玻璃可提高封装材料的耐紫外老化能力。本实用新型具有结构简单、有利于光伏组件散热的优点，最终提升光伏组件的发电收益。
【专利说明】聚光型晶体硅光伏发电系统
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及太阳能光伏发电【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 太阳能电池组件作为一种通过光电转换作用将光能转换为电能的装置，具有低碳 排放无污染的特点。当前在市场上占主导地位的晶体硅太阳能电池其理论极限效率约为 27%，但是当前高效晶体硅电池的研发和批量生产需要投入大量高精密半导体设备，虽然有 限的提升太阳能电池效率，但其制造成本却大幅提升。聚光光伏组件通过增加照射到晶体 硅表面的光能密度，进而提升晶体硅电池内部光生载流子密度，最终实现提高晶体硅光伏 组件的实际发电效率，降低光伏发电成本。
[0003] 但是通常晶体硅聚光电池表面的焊锡融化温度在160°C左右，当高倍光强聚焦在 电池正面时，短时间内焊带温度迅速上升而导致脱落；聚光电池背面也采用焊锡将镀锡铜 带焊接在电池背面，这样导致电流将集中在焊带区域，造成电池局部过热；晶体硅聚光组件 一般采用热平衡扩散主动时散热系统，或采用强制热对流的被动散热系统，由于热传导系 数低，无法迅速传热；聚光组件在集聚可见光的同时，也汇聚了高剂量的紫外线，但是封装 用的高分子材料在紫外线下会逐步老化、降解。由于以上原因会造成聚光同时晶体硅太阳 能电池温度系数大，聚光会造成光伏组件温度上升，从而使功率会比预期有较大差距。如何 设计一种可以有效降低聚光光伏组件温度的方法成为光伏【技术领域】一个重要课题。 实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、有利于光伏组件散热的聚 光型晶体硅光伏发电系统，可有效提升光伏组件发电效率。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：
[0006] 一种聚光型晶体硅光伏发电系统，包括聚光器、背接触光伏组件、散热冷却装置及 太阳跟踪装置，所述聚光器设置在太阳跟踪装置上，所述背接触光伏组件设置在聚光器上， 在背接触光伏组件的上部设有散热冷却装置。
[0007] 优选的，所述聚光器为蝶式聚光器，由光斑直径为300mm-500mm的抛光错板或镀 银玻璃制成，所述太阳跟踪装置为追踪精度为±0.5° - ±1°的无级变速双轴太阳跟踪装 置。
[0008] 优选的，所述散热冷却装置包括导管相连的第一散热器和第二散热器，所述第一 散热器和第二散热器均包括铜质壳体，所述铜质壳体内装有降温用的冷媒。
[0009] 优选的，所述背接触光伏组件由下至上依次为紫外截止玻璃、第一封装材料、背接 触单晶硅太阳能电池、第二封装材料、导电金属电路箔和绝缘散热粘接层，所述背接触光伏 组件通过绝缘散热粘接层与散热冷却装置的铜质壳体相连。
[0010] 优选的，所述紫外截止玻璃为厚度为〇. 5_ - 1. 5_的压延玻璃或浮法玻璃1。
[0011] 优选的，所述第一封装材料和第二封装材料为柔性封装材料，可为厚度60 mi- 250wi的热塑性和/或热固性聚烯烃、聚乙烯-乙酸酯离子聚合物、环氧树脂和/或 有机硅粘合剂。
[0012] 优选的，所述背接触单晶硅太阳能电池为受光面没有主栅和焊带的金属环绕穿通 太阳能电池、发射极环绕穿通太阳能电池或全背电极接触晶硅太阳能电池。
[0013]优选的，所述导电金属电路箔为厚度30 一150mi的铝、铜和/或镍箔。
[0014]优选的，所述导电金属电路箔为铜箔。
[0015]优选的，所述绝缘散热粘接层为厚度为25mi-100的导热硅胶。
[0016]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：利用正面没有主栅和焊带的背接触光 伏组件，有效避免由于长期高温运行过程中造成的焊带脱落和局部发热问题，背面采用大 面积金属箔电路，有效平衡电路强度，防止局部发热；采用第一散热器和第二散热器组成的 二级散热、且采用高传热系数的冷媒实现被动式散热，可有效降低光伏组件的运行温度；采 用柔性封装材料保证背接触光伏组件耐冷热循环能力，紫外截止玻璃可提高封装材料的耐 紫外老化能力。本实用新型具有结构简单、有利于光伏组件散热的优点，最终提升光伏组件 的发电收益。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1是本实用新型的结构示意图；
[0018]图2是图1中背接触光伏组件的结构示意图；
[0019] 图中：1_聚光器，背接触光伏组件，散热冷却装置，4_太阳跟踪装置，太阳 光，21-紫外截止玻璃，22-第一封装材料，23-背接触单晶硅太阳能电池，24-第二封装材 料，25-导电金属电路箔，26-绝缘散热粘接层，31-第一散热器，32-第二散热器，33-导管。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0021] 如图1、2所示的一种聚光型晶体硅光伏发电系统，包括聚光器1、背接触光伏组件 2、散热冷却装置3及太阳跟踪装置4,所述聚光器1设置在太阳跟踪装置4上，所述背接触 光伏组件2设置在聚光器1上，在背接触光伏组件2的上部设有散热冷却装置3。
[0022] 作为一种优选结构，所述聚光器1可选用蝶式聚光器，蝶式聚光器可由光斑直 径为300mm-500mm的抛光铝板或镀银玻璃制成，太阳跟踪装置4可选用追踪精度为 ±0.5°-±1°的无级变速双轴太阳跟踪装置。利用无级变速双轴太阳跟踪装置来跟踪太 阳光5,将太阳光5在蝶式聚光器表面改变光束方向，使之辐射聚焦到背接触光伏组件2表 面上，提高能流密度，减少热损失。
[0023] 为了便于散热，所述散热冷却装置3包括导管33相连的第一散热器31和第二散 热器32,所述第一散热器31和第二散热器32均包括铜质壳体34,所述铜质壳体34内装有 降温用的冷媒，其中冷媒液体成分为：金属镓10-50%膨胀石墨20-40%、分子量5000以上 的多元醇5-20%，其导热系数为30W/cm2*K-100W/cm2*K。利用这种高传热系数的冷媒在 第一散热器31和第二散热器32之间实现被动式散热，通过散热器31和第二散热器32强 行将背接触光伏组件2产生的热量带走，散热效率高，有效降低光伏组件的运行温度。
[0024]作为一种优选结构，所述背接触光伏组件2由下至上依次为紫外截止玻璃21、第 一封装材料22、背接触单晶硅太阳能电池23、第二封装材料24、导电金属电路箔25和绝缘 散热粘接层26,所述背接触光伏组件2通过绝缘散热粘接层26与散热冷却装置3的铜质壳 体34相连。
[0025] 其中，紫外截止玻璃21为厚度为0. 5mm-1. 5mm的压延玻璃或浮法玻璃，可满 足太阳光在280nm- 400nm波长范围的透过率彡7%、且400nm- 1100nm波长范围的透过 率多90% ;所述第一封装材料22和第二封装材料24为柔性封装材料，可为厚度60 - 250mi的热塑性和/或热固性聚烯烃、聚乙烯-乙酸酯离子聚合物、环氧树脂和/或有机 硅粘合剂。热塑性和/或热固性聚烯烃、聚乙烯-乙酸酯离子聚合物、环氧树脂和/或有机 硅粘合剂均为柔性封装材料，可提高光伏组件的耐冷热循环能力，利用紫外截止玻璃21有 效提高了第一封装材料22和第二封装材料24的耐紫外老化能力。
[0026] 其中，背接触单晶硅太阳能电池23可选用受光面没有主栅和焊带的金属环绕穿 通太阳能电池、发射极环绕穿通太阳能电池或全背电极接触晶硅太阳能电池。这类太阳 能电池采用激光开孔在太阳能背面排布导线以去除主正面的主栅线，有效的降低了遮光面 积，提高入射太阳光的利用率，同时采用全新的背板进行共面连接，通过导电背板的金属箔 相互连接起来。由于背接触单晶硅太阳能电池23正面没有主栅和焊带，有效避免了由于长 期高温运行过程中造成的焊带脱落问题。
[0027] 作为一种优选结构，所述导电金属电路箔25为厚度30 _+! -150 的铝、铜和/或 镍箔。导电金属电路箔25可选用铜箔。背接触单晶硅太阳能电池23背面采用大面积铜箔 电路进行电气连接，有效平衡电流强度，防止局部发热。
[0028] 为了将背接触单晶硅太阳能电池23与第一散热器31的铜质壳体34粘接起来，又 能起到绝缘散热的作用，绝缘散热粘接层26可选用厚度为25p+:k-100wk的导热硅胶，需 满足在80°C下铜材粘接力彡30N/cm，绝缘耐压彡40KV/mm。
[0029] 具体实施例如下：一种聚光型晶体硅光伏发电系统，采用直径为2. 5米、光斑直径 为400_的抛光铝板组成的蝶式聚光器，效率为17. 5%的背接触光伏组件2、将传热系数为 40W/cm2? K的冷媒充填在第一散热器31和第二散热器32内实现被动式传热散热，采用跟 踪精度为±1°的无级变速双轴太阳跟踪装置跟踪太阳光。其中背接触光伏组件2正面为 面积为380mmX380mm，厚度为1. 1mm的紫外截止玻璃21(太阳光在280nm-400nm波长范 围的透光率为4. 8%，400nm-llOOnm范围内的透光率为91. 4%)，第一封装材料22为100--m 厚的热固性聚烯烃形成的交联型聚烯烃，单个正负极均在背面的金属环绕穿通太阳能电池 小电池(面积为38mmX38mm)共16片通过厚度为100--的铜箔电路串联起来，处在电池与 导电铜箔间的第二封装材料24为55mi厚的交联型聚烯烃，再通过厚度为30wr?的绝缘导 热硅胶将背接触光伏组件2粘接在散热冷却装置3上。太阳光5经蝶式聚光器聚焦到背接 触光伏组件2表面上，经紫外截止玻璃21过滤后照射到金属环绕穿通太阳能电池小电池进 行发电，发电过程中产生的热量依次经铜箔电路、绝缘导热硅胶传递到散热冷却装置3的 铜质壳体34，冷媒通过导管在第一散热器31和第二散热器32之间形成一个回路，第一散 热器31的铜质壳体34吸收热量后经冷媒的流动实现散热。
[0030] 综上所述，利用正面没有主栅和焊带的背接触光伏组件2,有效避免由于长期高温 运行过程中造成的焊带脱落和局部发热问题，背面采用大面积铜箔电路，有效平衡电路强 度，防止局部发热；采用第一散热器31和第二散热器32组成的二级散热、且采用高传热系 数的冷媒实现被动式散热，可有效降低光伏组件的运行温度；采用柔性封装材料保证背接 触光伏组件耐冷热循环能力，紫外截止玻璃可提高封装材料的耐紫外老化能力。本实用新 型具有结构简单、有利于光伏组件散热的优点，最终提升光伏组件的发电收益。
【权利要求】
1. 一种聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：包括聚光器（1)、背接触光伏组件 (2)、散热冷却装置（3)及太阳跟踪装置（4)，所述聚光器（1)设置在太阳跟踪装置（4)上，所 述背接触光伏组件（2)设置在聚光器（1)上，在背接触光伏组件（2)的上部设有散热冷却装 置（3)。
2. 根据权利要求1所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述聚光器（1)为 蝶式聚光器，由光斑直径为300mm - 500mm的抛光侣板或锻银玻璃制成，所述太阳跟踪装置 (4)为追踪精度为±0.5° -±r的无级变速双轴太阳跟踪装置。
3. 根据权利要求1所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述散热冷却装 置（3)包括导管相连的第一散热器（31)和第二散热器（32)，所述第一散热器（31)和第二散 热器（32)均包括铜质壳体（34)，所述铜质壳体（34)内装有降温用的冷媒。
4. 根据权利要求3所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述背接触光伏 组件（2)由下至上依次为紫外截止玻璃（21)、第一封装材料（22)、背接触单晶娃太阳能电 池（23)、第二封装材料（24)、导电金属电路巧（25)和绝缘散热粘接层（26)，所述背接触光 伏组件（2 )通过绝缘散热粘接层（26 )与散热冷却装置（3 )的铜质壳体（34 )相连。
5. 根据权利要求4所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述紫外截止玻 璃（21)为厚度为0. 5mm - 1. 5mm的压延玻璃或浮法玻璃。
6. 根据权利要求4所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所 述第一封装材料（22)和第二封装材料（24)为柔性封装材料，可为厚度60 -250 P3)的热塑性和/或热固性聚締姪、聚己締-己酸醋离子聚合物、环氧树脂和/或 有机娃粘合剂。
7. 根据权利要求4所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述背接触单晶 娃太阳能电池（23)为受光面没有主栅和焊带的金属环绕穿通太阳能电池、发射极环绕穿通 太阳能电池或全背电极接触晶娃太阳能电池。
8. 根据权利要求4所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述导电金属电 路巧（25)为厚度30脚;一150脚:的侣、铜和/或镶巧。
9. 根据权利要求8所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述导电金属电 路巧（25)为铜巧。
10. 根据权利要求4所述的聚光型晶体娃光伏发电系统，其特征在于：所述绝缘散热粘 接层（26)为厚度为25脚)一100脚1的导热娃胶。
【文档编号】H02S40/42GK204216836SQ201420727774
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】倪健雄, 万志良, 韩帅, 耿亚飞, 何毅 申请人:英利能源（中国）有限公司