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      有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件的制作方法

      文檔序號(hào):7185131閱讀:152來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實(shí)用新型涉及一種聚光光伏系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換模塊,屬于太陽(yáng)能利用技術(shù) 領(lǐng)域。
      背景技術(shù)
      現(xiàn)有聚光太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電基本上都是通過(guò)凸透鏡或菲涅爾透鏡以及反 折射鏡,將太陽(yáng)光對(duì)太陽(yáng)能光伏電池進(jìn)行照射發(fā)電的聚光方法。這樣做的主要 原因是因?yàn)楣夥姵氐纳a(chǎn)成本較高。如何利用較少的光伏電池,發(fā)出更多的 電能,是很多科研人員孜孜以求的目標(biāo)。根據(jù)目前常規(guī)太陽(yáng)能光伏電池性能特
      性,在io倍以下低倍率透鏡的太陽(yáng)光照射下,光伏電池的輸出功率基本上與光
      強(qiáng)成正比。但是,由于聚光所生產(chǎn)的溫度對(duì)太陽(yáng)能光伏電池性能影響很大,聚 光所產(chǎn)生的溫度越高,對(duì)光伏電池發(fā)電越不利。
      在已公開(kāi)的專(zhuān)利200510200596.0 "使用光漏斗反射法在地球上實(shí)現(xiàn)數(shù)倍聚 光的太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電裝置"。這種裝置已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)3 7倍的聚光比,但這 種裝置的缺點(diǎn)是聚光比不能繼續(xù)提高,有較多的太陽(yáng)光線(xiàn)被反射出來(lái),有較多 部分的光線(xiàn)是斜射入太陽(yáng)能電池表面的,只有一部分的光線(xiàn)可以轉(zhuǎn)化為電能。 同時(shí),這種裝置的散熱主要是通過(guò)背部的散熱片完成的,散熱效率不高,影響 發(fā)電效果。
      在已公開(kāi)的專(zhuān)利200620125056. 0 "多倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)"、200720035016.1 "大型自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置"、200620165250.1 "主動(dòng)風(fēng)冷聚光太 陽(yáng)能電池組件"中,也是使用常規(guī)的太陽(yáng)能電池組件,而為了得到較大面積的 太陽(yáng)光反射面,采用了一定數(shù)量的面積很大的平面反射鏡。為了固定這些平面 反射鏡,又設(shè)計(jì)安裝了相關(guān)的龐大支架與跟蹤系統(tǒng)。由于支架較為高大,必然 存在抗風(fēng)性較差的問(wèn)題。由于可能達(dá)到較高的聚光倍數(shù),太陽(yáng)能電池組件的溫 度必然很高,于是在這些專(zhuān)利設(shè)計(jì)中,又增加了各種各樣的風(fēng)冷、水冷降溫措 施,這些措施必須會(huì)造成成本上升,不便使用等缺點(diǎn)。
      目前,通常用于聚光形式發(fā)電的太陽(yáng)能電池組件都存在一個(gè)缺點(diǎn)在光伏 電池表面的柵線(xiàn)對(duì)太陽(yáng)光伏轉(zhuǎn)換是沒(méi)有貢獻(xiàn)的。而一般的太陽(yáng)能電池組件的正 面柵線(xiàn)只能通過(guò)常規(guī)光照強(qiáng)度下的電流,當(dāng)數(shù)倍于以至于20倍左右的太陽(yáng)光照 射在光伏電池上時(shí),正面的柵線(xiàn)不能發(fā)電,相反,它還吸收光線(xiàn)并轉(zhuǎn)換為熱量, 使柵線(xiàn)電阻增加。同時(shí),普通的柵線(xiàn)只能通過(guò)常規(guī)光照下的電流,當(dāng)聚光光線(xiàn) 照射在光伏電池上時(shí),產(chǎn)生的電流也成倍通過(guò),這樣的電流流經(jīng)正面柵線(xiàn)時(shí), 會(huì)使柵線(xiàn)發(fā)熱,從而使柵線(xiàn)的使用壽命降低。如果通過(guò)增加?xùn)啪€(xiàn)的寬度與厚度 來(lái)提高電流密度,則使光伏電池表面有效發(fā)電面積的降低,制作工藝上也有難 度。
      發(fā)明內(nèi)容
      為了解決現(xiàn)有聚光光伏電池組件在聚光光伏發(fā)電情況下的散熱問(wèn)題、柵線(xiàn) 對(duì)光線(xiàn)的遮擋問(wèn)題以及常規(guī)柵線(xiàn)通過(guò)電流有限的問(wèn)題,本實(shí)用新型通過(guò)條形透 鏡陣列進(jìn)行線(xiàn)狀聚光、使用具有散熱作用的柵線(xiàn)并改變安裝位置,提供一種有較好散熱功能的高效聚光太陽(yáng)能電池組件,使其具有以下優(yōu)點(diǎn)
      1、 利用較小的空間結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)較高的聚光倍數(shù)。
      2、 聚光光線(xiàn)可以最大程度地被光伏電池吸收,只有極少部分的光線(xiàn)被光伏 電池反射出來(lái),在一定程度上可以代替光伏電池表面的絨面結(jié)構(gòu)和減反射層, 從而降低光伏電池的制造成本。
      3、 光伏電池表面不再專(zhuān)門(mén)制作柵線(xiàn),既使更大的電流通過(guò)時(shí),也不存在柵 線(xiàn)發(fā)熱或柵線(xiàn)電流過(guò)載的現(xiàn)象。
      4、 散熱效率高。
      本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型主要由條形透鏡陣列板、支 撐架、內(nèi)部支撐物、光伏電池單體、柔性電極、導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件、黏結(jié)劑、 外框組成。光伏電池單體為狹長(zhǎng)條狀,在其上表面的兩側(cè)封裝有較大接觸面積 的柔性電極和具有導(dǎo)電和散熱兩種功能的金屬件,金屬件可以傳導(dǎo)光伏電池單 體產(chǎn)生的電流。金屬件上有專(zhuān)門(mén)的突出構(gòu)造,兩個(gè)金屬件成對(duì)使用,并利用金 屬件上有專(zhuān)門(mén)的突出構(gòu)造與光伏電池單體上表面一起構(gòu)成了一個(gè)具有狹長(zhǎng)縫隙 的空腔,且內(nèi)壁鍍有反射層。
      條形聚光透鏡將垂直照射于上表面的平行光線(xiàn)聚焦,聚集后的光線(xiàn)焦點(diǎn)正 好位于光伏電池單體表面上方的狹長(zhǎng)縫隙,聚集后的光線(xiàn)通過(guò)狹長(zhǎng)縫隙,正好 發(fā)散照射于光伏電池單體表面上兩個(gè)柔性電極之間的區(qū)域。 一部分光線(xiàn)被轉(zhuǎn)化 為電能,另一部分光線(xiàn)被光伏電池單體表面反射后,再通過(guò)具有反射層的上部 空腔內(nèi)壁的不斷反射,最終使絕大部分光線(xiàn)被光伏電池單體吸收。由于具有反射層的上部空腔只有一條狹長(zhǎng)縫隙,所以光線(xiàn)在不斷的反射過(guò)程中,只有一小 部分光線(xiàn)被反射出來(lái),所以這種結(jié)構(gòu)具有很高的聚光光電轉(zhuǎn)化效果,類(lèi)似于黑 體吸收效果,可以代替光伏電池單體表面的蒸鍍減反射層和制作絨面等工藝。 由于光伏電池單體為狹長(zhǎng)條狀,在其兩側(cè)接觸有較大面積的柔性電極和導(dǎo)電散 熱金屬構(gòu)件,因此,當(dāng)聚光發(fā)電時(shí),可以通過(guò)較大的電流,同時(shí)也可以迅速將 光伏電池單體的熱量傳導(dǎo)至導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件,起到良好的散熱效果。由于光 伏電池單體為狹長(zhǎng)條狀,其寬度較小,因此可以用較小尺寸的結(jié)構(gòu)組件實(shí)現(xiàn)較 高的聚光倍數(shù)。
      本實(shí)用新型將通過(guò)佻選韻實(shí)施例結(jié)合附圖加以說(shuō)明。

      圖1是本實(shí)用新型中聚焦光線(xiàn)發(fā)電部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖; 圖2是本實(shí)用新型¥"單個(gè)條形透鏡的光路與結(jié)構(gòu)示意圖; 圖3是本實(shí)用新型中使用組合條形透鏡與對(duì)應(yīng)發(fā)電結(jié)構(gòu)的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施方式

      由圖l、圖2、圖3所示,本實(shí)用新型提供一種有良好散熱功能的黑洞型高 效聚光太陽(yáng)能電池組件,主要由光伏電池單體IO、背部散熱片ll、黏結(jié)劑12、 導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13、內(nèi)部支撐物14、柔性接觸電極18、條形透鏡陣列板19、 封裝外框21組成。其中導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上具有管路15。
      由圖l、圖2所示,光伏電池單體10被切割成細(xì)長(zhǎng)條狀,在光伏電池單體 10正面的兩側(cè)封裝有良好導(dǎo)電性能的柔性接觸電極18,并與光伏電池10上表 面充分接觸,導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與柔性接觸電極18之間充分接觸,在光伏電池單體10的背面封裝有背部散熱片11,背部散熱片11具有散熱功能。
      如圖l、圖2所示,在每個(gè)條狀光伏電池單體上封裝兩個(gè)柔性接觸電極18, 且兩者之間的距離很近,距離可在0.01mm至10rrai之間,并滿(mǎn)足在聚光光線(xiàn)照 射下,充分收集光伏電池單體10的產(chǎn)生電荷的條件。使用柔性接觸電極18代 替通常電池組件中的柵線(xiàn)。柔性接觸電極18具有良好的熱傳導(dǎo)性能,既可以使 導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與光伏電池單體10之間有良好的導(dǎo)電接觸,又可以使光 伏電池單體10上產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)至導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上。
      如圖l、圖2所示每個(gè)光伏電池單體10上有兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13, 成對(duì)使用。兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上有突出部分22與光伏電池單體10之間 形成一個(gè)具有狹長(zhǎng)縫隙"17的空腔16,在這個(gè)構(gòu)成空腔16內(nèi)部的導(dǎo)電散熱金屬 構(gòu)件13的內(nèi)壁上鍍有反射層。與柔性接觸電極18之間有較大的接觸面積,導(dǎo) 電散熱金屬構(gòu)件13具有導(dǎo)線(xiàn)功能,可以傳送光伏電池單體10產(chǎn)生的電荷,并 可以傳送較大的電流。兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上突出部分22之間形成的狹 長(zhǎng)縫隙17的寬度要盡可能小,使相對(duì)應(yīng)的聚焦后光線(xiàn)可以最大限度地通過(guò)。
      由圖2所示,條形透鏡陣列板19安裝于兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上有突 出部分22與光伏電池單體10之間形成的空腔16之上,并使垂直于條形透鏡陣 列板19入射面的平行光線(xiàn)的聚焦線(xiàn),正好位于空腔上方的狹長(zhǎng)縫隙17處,聚 集后的光線(xiàn)通過(guò)狹長(zhǎng)縫隙17后再發(fā)散,最后正好可以投射在兩個(gè)柔性接觸電極 18之間、光伏電池單體10上表面的區(qū)域。
      經(jīng)條形透鏡陣列板19聚焦的光線(xiàn)照射于光伏電池單體10表面,有一部分 光能被轉(zhuǎn)化為電能,另一部分光線(xiàn)會(huì)被光伏電池單體10的表面反射。由于有狹 長(zhǎng)縫隙17的空腔16中的金屬內(nèi)壁鍍有反射層,所以由光伏電池IO表面反射出 的光線(xiàn)可能會(huì)在空腔16中多次進(jìn)行反射,其中絕大部分光線(xiàn)會(huì)被重復(fù)反射到光伏電池10表面,只有一小部分光線(xiàn)會(huì)從狹長(zhǎng)縫隙17中反射出來(lái)。由于這種結(jié) 構(gòu)具有近似于黑體,所以,具有非常好的聚光吸收效果,會(huì)比在光伏電池單體 表面制作絨面成本低,可以代替光伏電池單體表面的減反射層。柔性接觸電極 18的寬度要保證聚光產(chǎn)生的電流通過(guò),在制作時(shí)可以比制作普通柵線(xiàn)時(shí)的寬度
      更寬,同時(shí)也有利于光伏電池單體10產(chǎn)生的熱量通過(guò)柔性接觸電極18傳導(dǎo)至 導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上。由于光伏電池單體10寬度較小,它所產(chǎn)生的熱量會(huì) 很快被導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與背部散熱片11傳導(dǎo)和散發(fā),因此,這種結(jié)構(gòu)具 有更好的自散熱功能。同時(shí),也可以利用導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與背部散熱片11 內(nèi)部的管路,通過(guò)循環(huán)液體制冷介質(zhì)達(dá)到更好的降溫效果。由于這種結(jié)構(gòu)的尺 寸主要取決于兩個(gè)光偉電池單體10上表面的兩個(gè)柔性接觸電極18的相鄰寬度, 所以整個(gè)組件在很小的尺寸上就可以達(dá)到較高的聚光倍數(shù),從而可以解決目前 聚光裝置結(jié)構(gòu)龐大的問(wèn)題。例如當(dāng)兩個(gè)柔性接觸電極18的相鄰寬度的距離為2mm 時(shí),采用10倍的聚光透鏡,其每個(gè)條形透鏡的寬度僅為20mm,既有利于工業(yè)大 規(guī)模制造,同時(shí)也不會(huì)線(xiàn)光伏電池單體10造成很高的溫度積累,散熱也容易解 決。
      由圖3所示,條形透鏡陣列板19可以制作為較大的面積結(jié)構(gòu),對(duì)于每個(gè)條 形透鏡陣列板19的聚焦線(xiàn),裝配相應(yīng)的光伏電池單體10的發(fā)電組合,并利用 封裝外框21、黏結(jié)劑12、內(nèi)部支撐物14進(jìn)行封裝,最終封裝為一個(gè)太陽(yáng)能聚 光光伏發(fā)電組件。
      由圖1、圖2、圖3所示,由內(nèi)部支撐物14、條形透鏡陣列板19、封裝外 框21、黏結(jié)劑12使光伏電池單體處于一個(gè)恰當(dāng)精準(zhǔn)的位置,其中內(nèi)部支撐物 14與條形透鏡陣列板19之間形成固定的距離關(guān)系,同時(shí)形成一個(gè)空腔20,在 空腔20內(nèi)部,保留有充分的光線(xiàn)通路。
      權(quán)利要求1、一種有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件,主要包括光伏電池單體(10)、背部散熱片(11)、黏結(jié)劑(12)、導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)、內(nèi)部支撐物(14)、柔性接觸電極(18)、條形透鏡陣列板(19)、封裝外框(21),其特征是光伏電池單體(10)為細(xì)長(zhǎng)條狀,在光伏電池單體(10)正面的兩側(cè)有封裝有良好導(dǎo)電性能的柔性接觸電極(18),導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)與柔性接觸電極(18)之間充分接觸,在光伏電池單體(10)的背面封裝有背部散熱片(11)。
      2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件, 其特征是在每個(gè)條形光伏電池單體上封裝的兩個(gè)柔性接觸電極(18)之間的 距離很近,距離可在0.01mm至lOmm之間,并可充分收集光伏電池單體(10) 在聚光發(fā)電時(shí)的產(chǎn)生的電荷,柔性接觸電極(18)的寬度要保證聚光產(chǎn)生的大 電流通過(guò),柔性接觸電極(18)也具有良好的熱傳導(dǎo)性能,既可以使導(dǎo)電散熱 金屬構(gòu)件(13)與光伏電池單體(10)之間有良好的導(dǎo)電接觸,又可以使光伏 電池單體(10)上產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)至導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)上。
      3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件, 其特征是所述導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)成對(duì)使用,兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13) 上有突出部分(22)與光伏電池單體(10)之間形成一個(gè)具有狹長(zhǎng)縫隙(17) 的空腔(16),在這個(gè)構(gòu)成空腔(16)內(nèi)部的導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)的內(nèi)壁上 鍍有反射層,與柔性接觸電極(18)之間有較大的接觸面積,導(dǎo)電散熱金屬構(gòu) 件(13)具有導(dǎo)線(xiàn)功能,可以傳送較大的電流,狹長(zhǎng)縫隙(17)的寬度要盡可 能小,保證條型透鏡陣列板(19)中相對(duì)應(yīng)的聚焦光線(xiàn)可以全部通過(guò)。
      4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件, 其特征是所述條型透鏡陣列板(19)安裝于兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)上有突出部分(22)與光伏電池單體(10)之間形成的空腔(16)之上,并使垂 直于條型透鏡(19)入射面的平行光線(xiàn)的聚焦線(xiàn),正好位于空腔上方的狹長(zhǎng)縫隙 (17)處,聚集后的光線(xiàn)通過(guò)狹長(zhǎng)縫隙(17)后再發(fā)散,最后正好可以投射在兩個(gè) 柔性接觸電極(18)之間、光伏電池單體(10)上表面的區(qū)域。
      5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件, 其特征是所述條形透鏡陣列板(19)可以制作為較大的面積結(jié)構(gòu),對(duì)于每個(gè) 條形透鏡陣列板(19)的聚焦線(xiàn),裝配相應(yīng)的光伏電池單體(10)的發(fā)電組合, 并利用封裝外框(21)、黏結(jié)劑(12)、內(nèi)部支撐物(14)進(jìn)行封裝,最終封裝 為一個(gè)太陽(yáng)能聚光光伏發(fā)電組件。
      6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件, 其特征是由內(nèi)部支撐物(14)、條形透鏡陣列板(19)、封裝外框(21)、黏結(jié) 劑(12)使光伏電池單體處于一個(gè)恰當(dāng)精準(zhǔn)的位置,其中內(nèi)部支撐物(14)與 條形透鏡陣列板(19)之間形成固定的距離關(guān)系,同時(shí)形成一個(gè)空腔(20),在 空腔(20)內(nèi)部,保留有充分的光線(xiàn)通路。
      專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種有良好散熱功能的黑洞型高效聚光太陽(yáng)能電池組件。由條型透鏡陣列19、光伏電池單體10、柔性電極18、導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13等組成。光伏電池單體10為細(xì)長(zhǎng)條狀,在其上表面的兩側(cè)接觸封裝有較大接觸面積的柔性接觸電極18和具有導(dǎo)電和散熱兩種功能的導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13,條形透鏡陣列19對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行線(xiàn)狀聚光后,通過(guò)空腔16上方的細(xì)長(zhǎng)狹縫,落在兩條導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13之間的光伏電池單體10上。這種結(jié)構(gòu)可解決光伏電池組件在聚光光伏發(fā)電時(shí)的散熱問(wèn)題、柵線(xiàn)對(duì)光線(xiàn)的遮擋問(wèn)題以及常規(guī)柵線(xiàn)通過(guò)電流有限的問(wèn)題。聚光光線(xiàn)可以最大程度地被光伏電池吸收,光伏電池表面不再制作傳統(tǒng)工藝的柵線(xiàn),而使用既可以散熱又可以通過(guò)更大電流的導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件。
      文檔編號(hào)H01L31/024GK201364903SQ20092000356
      公開(kāi)日2009年12月16日 申請(qǐng)日期2009年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月17日
      發(fā)明者張德勝 申請(qǐng)人:張德勝
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