高散熱太陽能電池組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高散熱太陽能電池組件，其特征在于，它包括從上到下依次層疊設(shè)置的前板材料層(1)、上層封裝材料層(2)、電池片(3)、摻雜有10％-30％重量份的導熱粒子的下層封裝材料層(4)以及摻雜有1％-10％重量份導熱粒子的后板玻璃層(5)。本發(fā)明一是可以減少熱量的產(chǎn)生源，二是可以將組件工作時產(chǎn)生的熱量盡量多的散發(fā)出去，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明所述太陽能電池組件無需變動現(xiàn)有產(chǎn)品的封裝工藝，易于實施。
【專利說明】高散熱太陽能電池組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光伏【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高散熱型的太陽能電池組件

【背景技術(shù)】
[0002]隨著人類文明的發(fā)展，全球面臨嚴重的能源危機及環(huán)境污染等問題。其中，以能將太陽能直接轉(zhuǎn)變成電能的光伏太陽能電池作為解決全世界能源危機及降低環(huán)境污染的重要方法之一。太陽能電池構(gòu)成的模塊通常在陽光下暴曬，為了避免太陽照射影響電池模塊的溫度，進而影響電池模塊的發(fā)電效率，因此特別要求太陽能電組件具有良好的散熱性能。
[0003]有研究數(shù)據(jù)表明，同一個光伏組件電站，在光照強度弱、光照時間短的春秋季和光照強度強、光照時間長的夏季，其總發(fā)電量幾乎無增加，甚至有所減少，研究人員因此展開了調(diào)查，最后發(fā)現(xiàn)是光伏組件的持續(xù)發(fā)熱影響了功率的輸出，即是說增加光輻照強度和延長光照時間，從理論上來講，可以提高發(fā)電效率和增加發(fā)電量，但因此帶來的組件發(fā)熱現(xiàn)象則會起到極大的反作用。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，組件的工作溫度在60°C以上時，每提高10°C，將極大的影響電池片的發(fā)電效率和電量輸出。
[0004]目前，市場上的太陽能單晶或多晶組件均采取以下結(jié)構(gòu)，即從上到下依次層疊設(shè)置鋼化玻璃層、EVA層、電池片、EVA層、TPT層以及鋁合金邊框。這樣的結(jié)構(gòu)的前板玻璃及封裝材料多關(guān)注光線透過率，一般要求在91 %以上，這樣可以盡可能多吸收光子，使得電池片有更高的轉(zhuǎn)換效率和電力輸出。背膜多為含氟的高分子復(fù)合材料(導熱系數(shù)僅為
0.1-ο.2ff/m.K)，起到阻水、絕緣等保護作用，但同時帶來散熱困難的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高散熱太陽能電池組件，一是可以減少熱量的產(chǎn)生源，二是可以將組件工作時產(chǎn)生的熱量盡量多的散發(fā)出去，從而克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明所述太陽能電池組件無需變動現(xiàn)有產(chǎn)品的封裝工藝，易于實施。
[0006]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0007]—種高散熱太陽能電池組件，其特征在于，它包括從上到下依次層疊設(shè)置的前板材料層、上層封裝材料層、電池片、摻雜有10% -30%重量份的導熱粒子的下層封裝材料層以及摻雜有1% -10%重量份導熱粒子的后板玻璃層；
[0008]其中，所述前板材料層包括從上到下依次層疊設(shè)置的表面保護層、光線減反層和摻雜有量子點的高透光塑料基層，所述表面保護層為透明聚偏二氟乙烯塑料層，光學折射率為1.38 ;所述光線減反層為透明聚偏二氟乙烯與丙烯酸酯類塑料共混的塑料層，光學折射率為1.40?1.49 ;
[0009]所述量子點由半導體材料制成的、直徑為2?20nm的納米粒子，摻雜量為0.1% -2%的重量份。
[0010]量子點一般為球形或類球形，是由半導體材料(通常由II B?VI B或IIIB?VB元素組成)制成的、穩(wěn)定直徑在2?20nm的納米粒子。量子點是在納米尺度上的原子和分子的集合體，既可由一種半導體材料組成，如由I1.VI族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或II1.V族元素(如InP、InAs等)組成，也可以由兩種或兩種以上的半導體材料組成。
[0011]太陽能電池片的工作原理是吸收光子，產(chǎn)生激發(fā)態(tài)從而產(chǎn)生電流，而太陽光波段中無論是長波還是短波，被電池片吸收后只能產(chǎn)生一個光子，而剩余能量只能轉(zhuǎn)換成熱能。量子點作用就是將短波段光源(300-500nm)中的高能量光子吸收轉(zhuǎn)換為2個低能量光子，這樣不僅可提高光電轉(zhuǎn)換效率，且減少了熱源產(chǎn)生，從而降低電池片自身發(fā)熱。
[0012]優(yōu)選的，所述表面保護層的厚度為10?50 μ m ;所述光線減反層的厚度為10?50 μ m ;所述高透光塑料基層的厚度為I?5mm。
[0013]優(yōu)選的，高透光塑料基層為折射率為1.49的PMMA層或折射率為1.59的PC層或者折射率為1.57的PET層。
[0014]優(yōu)選的,所述半導體材料由II B?VI B或IIIB?VB元素組成；所述量子點由I種或I種以上半導體材料制成。
[0015]優(yōu)選的，所述上層封裝材料層和下層封裝材料層為EVA、PVB、離子聚合物等聚烯烴類熱熔膠或硅膠組成。
[0016]優(yōu)選的，所述導熱粒子為石墨、金屬氧化物、氧化鈣、納米碳酸鈣、硫酸鋇、碳化硅陶瓷或鋁碳化硅；所述金屬氧化物為氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂或氧化鋅。
[0017]優(yōu)選的，所述后板玻璃層的玻璃雙面壓花成具有球形或多角形的表面形貌，所述玻璃的后表面蒸鍍或濺鍍有散熱層，所述散熱層為金屬層或金屬化合物層或者石墨層。
[0018]優(yōu)選的，所述電池組件邊緣設(shè)有防撞的塑料邊框，所述塑料邊框內(nèi)設(shè)有密封膠條。
[0019]有益效果:
[0020]本發(fā)明所述太陽能電池組件各種材料均考慮了增強導熱功能，整體結(jié)構(gòu)完全不同于傳統(tǒng)光伏組件結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括:
[0021](I)前板材料層具有光線減反射效果，增加了電池片吸收的光線；添加了量子點，吸收轉(zhuǎn)換了短波段光線，避免短波段高能量光子吸收后的剩余能量轉(zhuǎn)換為熱量；前板表面使用了透明氟塑料，表面能低(26-28達因)，具有不粘附性能，可有效自潔，保持組件前板在戶外工作狀態(tài)下的良好光線透過率；前板全部采用高分子材料，質(zhì)量輕便；
[0022](2)下層封裝材料添加傳熱粒子，有效將電池片產(chǎn)生的熱量從背面?zhèn)鞒觯?br> [0023](3)玻璃作為背面保護材料，傳熱系數(shù)較傳統(tǒng)高分子材料背板高出幾個數(shù)量級，內(nèi)部摻雜導熱粒子，更增強導熱作用；表面壓花增大散熱面積；玻璃后表面增加散熱層，與空氣接觸的背面表層導熱系數(shù)更高，更有利于組件的熱量散發(fā)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明所述高散熱太陽能電池組件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為所述前板材料層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]其中，1、前板材料層，2、上層封裝材料層，3、電池片，4、下層封裝材料層，5、后板玻璃層，6、塑料邊框，11、表面保護層，12、光線減反層，13、高透光塑料基層。

【具體實施方式】
[0027]以下實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步的說明。
[0028]實施例1:
[0029]如圖1?圖2所示，一種高散熱太陽能電池組件，它包括從上到下依次層疊設(shè)置的前板材料層1、上層封裝材料層2、電池片3、摻雜有10% -30%重量份的導熱粒子的下層封裝材料層4以及摻雜有1% -10%重量份導熱粒子的后板玻璃層5 ；
[0030]其中，所述前板材料層I包括從上到下依次層疊設(shè)置的表面保護層11、光線減反層12和摻雜有量子點的高透光塑料基層13，所述表面保護層11為透明聚偏二氟乙烯塑料層，光學折射率為1.38 ;所述光線減反層12為透明聚偏二氟乙烯與丙烯酸酯類塑料共混的塑料層，光學折射率為1.40?1.49 ;
[0031]所述量子點由半導體材料制成的、直徑為2?20nm的納米粒子，摻雜量為
0.1% -2%的重量份。
[0032]量子點一般為球形或類球形，是由半導體材料(通常由II B?VI B或IIIB?VB元素組成)制成的、穩(wěn)定直徑在2?20nm的納米粒子。量子點是在納米尺度上的原子和分子的集合體，既可由一種半導體材料組成，如由I1.VI族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或II1.V族元素(如InP、InAs等)組成，也可以由兩種或兩種以上的半導體材料組成。
[0033]優(yōu)選的，高透光塑料基層13為折射率為1.49的PMMA層或折射率為1.59的PC層或者折射率為1.57的PET層。
[0034]優(yōu)選的，所述上層封裝材料層2和下層封裝材料層4為EVA、PVB、離子聚合物等聚烯烴類熱熔膠或硅膠組成。
[0035]優(yōu)選的，所述導熱粒子為石墨、金屬氧化物、氧化鈣、納米碳酸鈣、硫酸鋇、碳化硅陶瓷或鋁碳化硅；所述金屬氧化物為氧化鈦、氧化硅、氧化鋁、氧化鎂或氧化鋅。
[0036]優(yōu)選的，所述后板玻璃層5的玻璃雙面壓花成具有球形或多角形的表面形貌，所述玻璃的后表面蒸鍍或濺鍍有散熱層，所述散熱層為金屬層或金屬化合物層或者石墨層。
[0037]優(yōu)選的，所述電池組件邊緣設(shè)有防撞的塑料邊框6，所述塑料邊框內(nèi)設(shè)有密封膠條。
[0038]前述的“高透光”是指透光率在94%以上，反光率在90%以上。
[0039]需要指出的是，以上所述者僅為用以解釋本發(fā)明之較佳實施例，并非企圖據(jù)以對本發(fā)明作任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發(fā)明精神下所作有關(guān)本發(fā)明之任何修飾或變更，皆仍應(yīng)包括在本發(fā)明意圖保護之范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種高散熱太陽能電池組件，其特征在于，它包括從上到下依次層疊設(shè)置的前板材料層(I)、上層封裝材料層(2)、電池片(3)、摻雜有10%-30%重量份的導熱粒子的下層封裝材料層(4)以及摻雜有1% -10%重量份導熱粒子的后板玻璃層(5)； 其中，所述前板材料層(I)包括從上到下依次層疊設(shè)置的表面保護層(11)、光線減反層(12)和摻雜有量子點的高透光塑料基層(13)，所述表面保護層(11)為透明聚偏二氟乙烯塑料層，光學折射率為1.38 ;所述光線減反層(12)為透明聚偏二氟乙烯與丙烯酸酯類塑料共混的塑料層，光學折射率為1.40?1.49 ; 所述量子點是由半導體材料制成的、直徑為2?20nm的納米粒子，摻雜量為0.1% -2%的重量份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱太陽能電池組件，其特征在于，所述表面保護層(11)的厚度為10?50 μ m ;所述光線減反層(12)的厚度為10?50 μ m ;所述高透光塑料基層(13)的厚度為I?5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱太陽能電池組件，其特征在于，高透光塑料基層(13)為折射率為1.49的PMMA層或折射率為1.59的PC層或者折射率為1.57的PET層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱太陽能電池組件，其特征在于，所述半導體材料由IIB?VI B或IIIB?VB元素組成；所述量子點由I種或I種以上半導體材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱太陽能電池組件，其特征在于，所述上層封裝材料層(2)和下層封裝材料層(4)為EVA、PVB、離子聚合物等聚烯烴類熱熔膠或硅膠組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱太陽能電池組件，其特征在于，所述導熱粒子為石墨、金屬氧化物、氧化鈣、納米碳酸鈣、硫酸鋇、碳化硅陶瓷或鋁碳化硅；所述金屬氧化物為氧化鈦、氧化娃、氧化招、氧化鎂或氧化鋅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱太陽能電池組件，其特征在于，所述后板玻璃層(5)厚度為1-5毫米，玻璃雙面壓花成具有球形或多角形的表面形貌，所述玻璃的后表面蒸鍍或濺鍍有散熱層，所述散熱層為金屬層或金屬化合物層或者石墨層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高散熱太陽能電池組件，其特征在于，所述電池組件邊緣設(shè)有防撞的塑料邊框￠)，所述塑料邊框內(nèi)設(shè)有密封膠條。
【文檔編號】H01L31/0525GK104241427SQ201410458852
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】楊小旭, 劉國鈞, 沈曉東 申請人:江蘇金瑞晨新材料有限公司