用于接收来自光伏面板的热能的散热器面板及光伏面板的制作方法

本公开各方面和实施例涉及用于光伏面板的散热器领域。

背景技术：

由于光伏面板-太阳能电池板-尽可能多且尽可能长时间地放置在阳光下，并且因为其布置成尽可能少地反射阳光，所以其升温。并且因为这些面板通常包括包含有半导体材料的活性层，所以热量对光伏面板的效率产生负面影响。

已知各种冷却尝试，包括液体冷却和散热器的布置。优选使用被动冷却，因为光伏面板通常放置在偏远和/或难以触及的地方。因此，优选低维护/低成本的冷却应用。

US2005/0161074号公开了一种用于光伏单元的基板，其包含多个脊部和一个或多个槽部，其是基板连接到光伏模块底侧的地方。

DE3611543号公开了一种光伏模块和位于光伏模块背面的支撑板。该板包含一层波纹铝或钢。

FR2923082号公开了一种光伏面板，其包含提供支撑表面的金属面板和在支撑表面上固定的至少一个光伏电池。在金属面板中，光伏电池正下方，提供了用于容纳光伏电池的电连接器的开口；光伏电池封闭开口。在光伏电池之间的金属面板中提供脊部，以使空气流过，用以冷却电池。

该文件还公开了一种在建筑物顶部提供的脊盘。脊盘可以用在具有两个倾斜顶侧面的传统建筑物的顶部，倾斜顶侧面可以包含所公开的光伏面板。脊盘包括包含有板条的侧向开口，并且从脊部中流出的热空气可以通过在建筑物顶部的脊盘中提供的侧向开口流出建筑物。

技术实现要素：

优选为光伏面板提供更高效的被动冷却。

第一方面提供了一种用于接收来自光伏面板的热能的散热器面板。散热器面板包含成形金属板，其中至少部分金属板成形为基本平行的沟槽，用于当金属板连接到光伏面板时，沟槽在散热器面板和光伏面板之间形成通路。沟槽的范围从近沟槽端到远沟槽端，并且远沟槽端和近沟槽端包含使空气能够流过沟槽的开口。沟槽的侧面包含由具有第一切割端和第二切割端的线切割形成的局部切口区域，第一切割端和第二切割端限定了从第一切割端到第二切割端的折叠线。

尽管已知的散热器包含像平行定向的散热片那样的突起，但其并不布置成在光伏面板的背面提供更多或更少的封闭通路，以使气流能够流过通路。通路不必完全封闭，通路中可以提供较小的开口。

仅使用通路和风已经可提供通过通路的气流。可替换地或附加地，可以相对于地面成角度地设置面板，即，以在其中通路的一端低于另一相对端的布局设置。借助于加热通路中的空气，由于不受约束的自然对流，空气将从下端流向上端。该通道可以提供作为烟囱的功能。与在散热片之间具有开放通路的散热器相比，封闭空间中的这种气流可以提供更有效的冷却。

借助于切口开口，可以通过在折叠线上折叠切口区域来提供通路壁中的开口。以这种方式，通过在折叠线上折叠翼片，通过使翼片与通路壁成角度，可以打开翼片的区域。实验表明这提供了更有效的冷却。在这样的实施例中，通过由翼片周围的流动产生的湍流增加了热空气与较冷空气的混合，从而更多地暴露于围绕散热器的较冷空气。

在一个实施例中，折叠线相对于沟槽成角度设置。在另一个实施例中，切口区域具有基本矩形或三角形形状。

在另一个实施例中，折叠线基本垂直于沟槽，或者基本垂直于沟槽的长度。这意味着在这样的实施例中，翼片在指向沟槽端部的方向上提供开口。实验表明这提供了更有效的冷却。

在另一个实施例中，切口区域被分组为：第一组，在该第一组中，折叠线位于沟槽的近侧并且切割位于远侧；以及第二组，在该第二组中，折叠线位于沟槽的远侧并且切割位于近侧。实验表明这提供了更有效的冷却。在另一个实施例中，第一组和第二组从金属板的近侧向金属板的远侧间歇分布。

在一个实施例中，沟槽由基本平行的折痕形成。在另一个实施例中，沟槽具有倾斜的侧面。在一个实施例中，折叠线基本平行于沟槽。

在一个实施例中，切口区域布置成从沟槽向外折叠或向沟槽内折叠以提供开口。

在又一个实施例中，金属板包含在沟槽之间的基本平坦的区域，平坦区域位于同一假想平面中。并且该实施例的优点在于提供表面以将散热器连接或附接到光伏面板，并且具体连接或附接到背侧。

在一个实施例中，沟槽是三角形的。在另一个实施例中，金属是铝。

在又一个实施例中，金属板的厚度为0.5毫米或更小、0.4或更小、0.3 或更小、0.2毫米或更小，优选0.1毫米或更小，或者为0.3毫米±0.1毫米。即使在0.1毫米的这种厚度下，散热器面板也为已知的光伏面板提供足够的稳定性和刚性，从而可以省略面板周围的框架。这使光伏面板的重量和成本降低。

作为单独的实施例，特别是组合，各种实施例提供了用于提供面板冷却、光伏面板的刚性、材料使用以及成本价格的最适条件。

第二方面提供了一种光伏面板，其包含：光伏层压板，包含用于将所接收的太阳辐射的至少一部分转换为电能的活性层以及提供用于支撑活性层的支撑层；以及在支撑层上提供的根据本实用新型如上所述的散热器。

在一个实施例中，支撑层包含与散热器导热接触的高导热子层。

本实用新型的散热器面板可以提供更有效的冷却。

附图说明

现在将结合附图更详细地讨论本申请的各个方面和实施例。在附图中，

图1示出了具有三角形沟槽的散热器面板；

图2A示出了具有矩形沟槽的散热器面板；

图2B示出了具有半圆形沟槽的散热器；

图2C示出了具有梯形沟槽的散热器；

图3示出了在沟槽壁中具有垂直于沟槽长度折叠的切口翼片的散热器面板；

图4示出了在沟槽壁中具有平行于沟槽长度折叠的切口翼片的散热器面板；

图5示出了包括具有两条切割线的切口翼片的散热器面板；

图6示出了具有散热器面板的光伏面板；以及

图7示出了包含相对于彼此偏斜的两个子散热器的散热器面板。

图8A示出了第一太阳能发电装置；以及

图8B示出了第二太阳能发电装置。

具体实施方式

图1示出了散热器面板100。散热器面板100布置成附接到具有用于接收来自物体的热能的基本平坦的区域的物体。散热器面板包含基本彼此平行设置的沟槽110。在沟槽110之间提供连接通道120。在该实施例中，连接通道120具有与沟槽110基本相同的宽度，但也可以设想更宽或更窄的其他尺寸。

作为在同一假想平面中提供的平坦区域，连接通道提供用于将散热器面板100连接到物体的连接区域。在一个实施例中，可以省略连接通道，并且散热器面板100经由沟槽110的上脊连接到物体。

散热器面板100可以通过将例如包含铝或钢或另一种含铁化合物的平坦金属板卷成期望的形状来制造。原材料可以是平坦金属板，或者可选地，是预成形的金属板。这种预成型可以包含用规则的、半规则的或者随机的三维图案对板进行压花，这些图案由于粗糙度引起的高度差相对于沟槽的深度可以忽略不计。这种图案可以是圆形或圆顶形、金字塔形、正方形、三角形或矩形或其他形状。优选在轧制工艺中保持压花。

沟槽110具有三角形横截面并且由在散热器面板100包含的板材中提供的基本平行的折痕成形。三角形的顶角可以在25°和60°之间，优选在 35°和45°之间，其中优选40°。在另一个实施例中，三角形的顶角在20°与40°之间，更优选在25°与35°之间，更优选在30°与28°之间，最优选在 29°。

沟槽110的深度优选为4厘米，顶角为40°，这导致沟槽的宽度为大约3厘米。在顶角为29°的情况下，这导致在沟槽顶部的沟槽宽度为大约 2厘米和更大，具体在21和22毫米之间，最具体为21.6毫米。连接通道的宽度优选为22毫米至26毫米，最优选为24毫米。

如图1所示的散热器面板100所包含的板材特别优选包含导热材料和金属。一旦在外部提供防腐蚀层，由于其成本和耐腐蚀性，高度优选铝。铝板材的厚度优选小于0.5毫米，更优选小于0.2毫米，最优选等于或小于0.1毫米。散热器面板的外表面可以是光滑的或者被粗糙化。粗糙化可以通过用硬刷或相似工具刷铝或其他金属，通过点蚀、研磨图形，例如以三维菱形或其他三维形状的任意图形或者其组合来提供。

尽管优选如图1所示的沟槽110的三角形横截面，但也可以设想不同形状的沟槽。图2A示出了具有经由连接通道120连接的基本矩形、正方形横截面的沟槽110的另一散热器面板100。也可以设想具有曲线形状的不同形状的沟槽，例如图2B所示的梯形、图2C所示的(半)圆形、椭圆形或正弦形。

图3示出了散热器面板110的另一个实施例。在沟槽110的第一壁112 中，提供第一组430的第一切口翼片342。在第一组430旁边，提供第二组350的第二切口翼片352。在该实施例中，每组包含4个切口翼片，但是也可以设想其他数量，例如2、3、5、6、7或8。

根据切口翼片的大小和沟槽110的长度，可以沿着沟槽110的长度重复此两组。优选翼片具有1厘米宽度、1厘米间隔和约3厘米高度。更优选，翼片宽10毫米、间隔8毫米、高28毫米。组之间的距离可以是约2 厘米，优选18毫米。

在第一组340的第一切口翼片342中，由邻近的三次切割形成的切口翼片342形成矩形形状。在矩形形状中，在一侧未提供沿矩形翼片的整个长度的切割。这样，切口翼片342连接到第一壁112。如图3所示，第一切口翼片342在矩形的第一未完全切割侧344上向外折叠。折叠角度可以在30°和60°之间，优选在40°和50°之间，最优选45°。

对于第一组430，第一未完全切割侧344设置在第一切口翼片的近端处，对于第二组350，第二切口翼片342的第二未完全切割侧354设置在第二切口翼片352的远端处。第二切口翼片352也向外折叠。

第一未完全切割侧344和第二未完全切割侧354基本垂直于沟槽110 的长度设置。在本实施例中基本垂直被理解为严格垂直，偏差至多5°，优选不超过4°。可选地，切口翼片以与沟槽110长度的法线偏离大于5°，优选不大于10°的角度提供。在另一个实施例中，切口翼片的未完全切割侧仅在切口翼片的远侧或近侧提供。优选地，切口翼片也在沟槽110的第二壁114处提供，优选与沟槽110的第一壁112处的切口翼片相对。第二壁114中的切口翼片优选具有与第一壁112处的未完全切割侧位于同一侧的未完全切割侧。

图4示出了散热器面板100的又一个实施例。沟槽110具有基本三角形的横截面。在第一壁112中并且还优选在第二壁114中，提供了水平取向的切口翼片442。优选地，第一组440中的一个、两个或三个切口翼片在第一壁112中设置在另一个切口翼片的上方。如图4所示的切口翼片442 具有在相对于沟槽110底部的近侧设置的未完全切割侧444。切口翼片442 在未完全切割侧444上向外折叠。在另一个实施例中，未完全切割侧444 在连接通道120侧的相对于沟槽110底部的远侧提供。图4示出了沿着沟槽110的长度的多组水平定向的切口翼片。

在上面讨论的实施例中，切口翼片具有基本矩形的形状。尽管其是优选，但切口翼片也可以具有正方形、圆形、椭圆形、梯形、三角形或其他多边形或弯曲形状。对于所有这些形状，优选地，翼片至少在某一点连接到沟槽110的壁上并且从连接部分上的沟槽向外折叠。

在所示的实施例中，切口翼片在从切割的第一端到切割的第二端的线上折叠，并且在直线上直线折叠。在另一个实施例中，翼片的折叠不是通过将其在直的清楚的线上折叠而构成的，而是通过将其在从切割的第一端到切割的第二端的线上弯曲而成。

作为该实施例的选择，限定例如基本以矩形限定的切口翼片的切割不必覆盖超过一半切口翼片。在如图5所示的一个具体实施例中，三角形翼片由覆盖翼片542的两侧的切割限定，并且例如在沿翼片对角线(从切割的第一端至切割的第二端)的弯曲或折叠线544上折叠切口翼片。这导致切口翼片的三角形部分向外折叠，或者可选地向内折叠。折叠线优选相对于沟槽的底线(或三角形的顶部线(top line))具有35°与75°之间的角度，更优选在45°与65°之间，更优选在50°与60°之间，并且最优选约55°。

在切割线切割之后，翼片542优选地以35°和55°之间的角度折叠，更优选40°和50°之间，最优选45°。在一个实施例中，翼片542相对于沟槽110的壁的角度根据散热器面板100变化。在面板的中央，该角度可能大于散热器面板100的边缘附近的角度。这意味着在散热器面板100的中央，翼片542处的开口比边缘附近的更大或更开放。如果其上安装有光伏面板的散热器面板100在使用中相对于地面成角度地放置，则面板的上边缘处翼片542的角度可大于下边缘处翼片542的角度。该实施例也可以与上面和下面公开的散热器的实施例组合。

在该实施例中，第一切割线546优选并且可选地设置在三角形的顶部附近，并且平行于三角形的顶点线或者沟槽的底部，并且第二切割线548 垂直于第一切割线，朝向连接通道120。这意味着第一切割线546和第二切割线548相对于彼此基本成直角。

在其他实施例中，第一切割线和第二切割线彼此不完全垂直，但相对于彼此以比90度角大或小5％或者大或小10％的角度基本垂直。而且，在与切割线之间的角度变化可以组合的其他实施例中，第一切割线546可以基本平行于三角形的顶部或者不平行。类似地，第二切割线548可以基本垂直于三角形的顶部线-即沟槽的底部-或者不垂直。以这种方式，翼片542 的角度取向可以在沟槽110的侧面上变化。

在又一个实施例中，翼片542不被作为基本直的切割线的第一切割线 546和第二切割线548限定，而是通过一切口限定，该切口的第一端与切口的第二端成角度。优选地，这样的角度优选基本为90度。切口可以遵循特定的轨迹，该特定的轨迹包含以平滑方式连接或者以锐角或钝角连接的直线形、曲线形或其他形状截面中的至少一个。

在另一个实施例中，其还可以包含上面讨论图5的其他段落中描述的实施例的特征，第一切割端和第二切割端限定与沟槽110的底线成角度的线。该线的角度优选在35°和75°之间，更优选在45°和65°之间，甚至更优选在50°和60°之间，最优选约55°。在另一个实施例中，优选50°±5°中的45°角。

通过弯曲折叠翼片而不是将其在直线上折叠的优点在于散热器面板 100可以以更方便的方式堆叠，特别是上面直接讨论的具体实施例。

此外，优选地，切口翼片和壁之间的连接设置在每组切口翼片的切口翼片的同一侧。如上所述，该组可包含在壁上的所有切口翼片或特定数量的切口翼片。

图6示出了连接到光伏面板600的散热器面板100。光伏面板600包含活性层604，其包含第一导电类型的半导体材料和第二导电类型的半导体材料，使得在活性层604的大面积上提供两种材料之间的接合以用于将接收的太阳辐射转换为电力。在活性层602的顶部，提供有为至少一些太阳辐射提供保护的基本透明的保护层602。保护层602可以包含子层，例如用于提供刚性、用于减少反射、用于其他目的或用于这些目的的组合。

在活性层604之下，提供支撑层606。提供支撑层606的目的在于为光伏面板600提供一些刚性、用于保护活性层604的后侧或底侧、用于将热能从活性层604传导至散热器100、其他目的或这些目的的组合。

如通常用于光伏面板的，支撑层可以具体包含聚合物和聚烯烃。在另一个实施例中，支撑层606包含高导热材料并且特别优选为金属层，例如包含铝。金属的问题在于其不能提供活性层604的足够的电隔离。因此，支撑层606可以包含电隔离子层608和高导热子层610。电隔离子层608 也优选具有合适的导热性质，尽管为了将活性层604与散热器100和高传导子层610隔离，电隔离属性很重要。

利用在光伏面板600的背侧提供的高传导子层610，凹槽由散热器100 中的沟槽110和高传导子层610形成，高传导子层610在所有侧面都具有高传导材料。与光伏面板600具有常规聚合物支撑层606的实施例相比，这允许改进的热移除-移除热能。

散热器面板100连接到支撑层606的外侧。该连接可以通过粘合剂、螺钉、铆钉、钉子、螺栓、搭扣配合连接，其他或其组合的方法来提供。

散热器面板100优选经由导热连接件连接到光伏面板600。该连接可以通过在散热器面板100和光伏面板600之间提供直接接触或通过在其间提供传导材料来提供。在后一种情况下，这种材料可以是导热粘合剂或可以在应用后硬化和/或固化的其他优选流体材料。

图6示出了在光伏面板600的背侧的基本整个区域设置的散热器100。在另一实施例中，散热器100仅在光伏面板的背侧的一部分处提供。在这样的实施例中，可以在支撑层606的背侧的互补区域-进而在光伏面板600 的背侧提供多于一个的散热器100。

在上面的描述和迄今讨论的附图中，散热器100已经被讨论为包含从散热器100的第一侧到散热器100的第二相反侧排列的沟槽110。并且在迄今为止所讨论和示出的所有实施例中，沟槽110已经显示为基本垂直于其所穿过的侧面延伸。在另一个实施例中，沟槽可以相对于其所穿过的侧面成角度放置。此外，可替代地从一端到另一端地延伸，可以提供仅在散热器100的一部分上或者仅在光伏面板600的一部分上延伸的沟槽。图7 示出了一个实施例，其中沟槽不是从一端到另一端地延伸。

图7示出了包含第一子散热器102和第二子散热器104的复合散热器 100。第一子散热器102包含第一沟槽130，第二子散热器104包含第二沟槽150。在第一沟槽130之间提供有第一连接通道140，在第二沟槽150 之间提供有第二连接通道160。在这个实施例中，对于两个子散热器，通道与沟槽一样宽。第一子散热器102相对于第二子散热器104偏斜半间距，使得第一沟槽设置在第二连接通道的延伸部中。

在另一个实施例中，设想了一种复合散热器，其中各个散热器的沟槽基本设置在另一沟槽的延伸部中。

在本申请的提交日，标准光伏面板尺寸为1米×1.6米。根据光伏面板 600在使用期间的取向，可以在光伏面板600(图6)的长或宽上提供沟槽。由于在沟槽110和支撑层606之间提供的通路旨在提供用于引导空气以移除热能的烟囱效应，所以重要的是，该通路在使用中从面板的下边缘朝向上边缘，而非从基本相同高度的面板边缘开始。

图8A示出了第一太阳能发电装置800。第一太阳能发电装置800包含第一支撑框架，该第一支撑框架包含用于支撑具有散热器100的光伏面板600的上支撑梁822和底支撑梁824。支撑梁由竖直支撑杆810支撑。光伏面板600设置在支撑梁上，使得沟槽110垂直于支撑梁从高向低延伸。

图8B示出了第二太阳能发电装置850。第二太阳能发电装置850包含第二支撑框架，该第二支撑框架包含用于支撑具有散热器100的光伏面板600的左支撑梁872和右支撑梁874。支撑梁由竖直支撑杆860支撑。光伏面板600设置在支撑梁上，使得沟槽110垂直于支撑梁从高向低延伸。

对于第一太阳能发电装置800，支撑梁为光伏面板600提供垂直于由沟槽110提供的支撑的附加支撑。这意味着，在操作中，在两个基本垂直的方向上提供刚性。

对于第二太阳能发电装置850，支撑梁为光伏面板600提供平行于由沟槽110提供的支撑的附加支撑。这意味着，在操作中，在两个基本平行的方向上提供刚性-并且在垂直于沟槽110的方向上提供有限的支撑。因此，光伏面板600和散热器100的系统提供有垂直于沟槽110的长度延伸的面板支撑梁880。面板支撑梁880不会中断由沟槽110和光伏面板的背面提供的通路。面板支撑梁880可以提供有凹入，其内配有沟槽110。可选地或另外地，面板支撑梁在沟槽110的顶部上提供，使得其从散热器延伸超出沟槽110的末端。

复合散热器的优点是其允许通过层压工艺将散热器连接到光伏面板。任选地，包括散热器的光伏层压板可以在单个的工艺步骤中制造。

由于铝(或其他合适的材料)的热膨胀系数显著不同，通过使用高温的层压工艺连接具有与光伏面板基本相同尺寸的单个散热器将导致弯曲的最终产品。通过使用多个更小的散热器作为具有与光伏面板基本相同尺寸的一个大型复合散热器，这个问题的影响至少会降低。如果优选一个大型散热器，例如考虑到总产品的优选刚性，则散热器以与层压相比不采用高温或采用降低的高温的粘合工艺连接到光伏。在一个实施例中，使用粘合剂，如胶水，其他粘合剂或其组合。粘合剂优选以有效的方式从光伏面板传导热能到散热器。

可以设想其他实施例，其中沟槽和连接通道具有不同的宽度。然而，优选，一个沟槽和一个连接通道的总宽度(间距)具有基本相同的宽度。

在以上描述中，将理解的是，当诸如层、区域或基板的元件被称为“在另一元件上”或“在另一元件之上”时，该元件或者直接在另一元件上，或者也可以有中间元件。而且，应该理解的是，在上面的描述中给出的值是作为示例给出的，其他值是可能的和/或可以争取的。

此外，本实用新型还可以用比在此描述的实施例中提供的更少的组件来实施，其中一个组件执行多个功能。同样本实用新型可以使用比附图中描绘的更多的元件来实施，其中由所提供的实施例中的一个组件执行的功能分布在多个组件上。

应该注意的是，附图仅是作为非限制性示例给出的本实用新型的实施例的示意性表示。为了清楚和简要描述的目的，特征在本文中被描述为相同或分开的实施例的部分，然而，应理解，本实用新型的范围可以包括具有所描述的全部或某些特征的组合的实施例。“包含”一词不排除权利要求中列出的其他特征或步骤的存在。此外，词语“一”和“一个”不应被解释为限于“仅一个”，而是用来表示“至少一个”，并且不排除多个。

本领域技术人员将容易地理解，可以修改说明书中公开的各种参数和值，并且可以在不脱离本实用新型的范围的情况下，组合所公开和/或要求保护的各种实施例。

规定权利要求中的附图标记不限制权利要求的范围，而仅为增强权利要求的可读性而插入。