專利名稱：一種增效散熱太陽電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種增效散熱太陽電池組件
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽電池組件技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是一種增效散熱太陽電池組件。
背景技術(shù)：
能源需求的不斷增長，以及傳統(tǒng)化石能源所面臨的資源、環(huán)境等問題，促使開發(fā)利用綠色的可再生能源成為人類社會(huì)的必然選擇。作為一種清潔的可再生能源，太陽能已經(jīng)在世界各國廣泛應(yīng)用。太陽能光伏發(fā)電能夠直接生產(chǎn)便于輸送、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)換和利用的高品位能量-電能，因而更加受到人們的重視和親睞。光伏發(fā)電目前亟待解決的主要問題是進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)換效率、延長使用壽命和降低成本。太陽能電池組件主要以半導(dǎo)體材料(如晶體硅等)為基礎(chǔ)制造，其工作原理是半導(dǎo)體光電材料吸收光能后發(fā)生光-電轉(zhuǎn)換效應(yīng)而產(chǎn)生 電流；基本結(jié)構(gòu)包括框架及組裝于框架內(nèi)的組件結(jié)構(gòu)，所述組件結(jié)構(gòu)包括透光的前板(如玻璃、透光塑料等)、用透明密封材料(通常采用樹脂，如EVA膠膜)封裝的光-電轉(zhuǎn)換芯片(電力生產(chǎn)單元)及背封保護(hù)件(如TPT/TPE等)，太陽光透過前板照射在光-電轉(zhuǎn)換芯片上，通過光-電轉(zhuǎn)換效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)換為電能，并用與電池組件配套的接線盒，將電能輸出。然而，太陽能光伏電池在工作中，只能將一小部分光能轉(zhuǎn)換成電能。以目前市場(chǎng)上占絕大多數(shù)的晶體硅太陽電池為例，其平均效率一般在15%左右；也就是說太陽電池只能將入射太陽能的15%轉(zhuǎn)換成可用的電能，其余的85%大都被轉(zhuǎn)化為熱能；而單結(jié)單晶硅的理論光-電轉(zhuǎn)換效率約為33%。根據(jù)晶體硅的半導(dǎo)體特性，溫度每升高1°C，其光-電轉(zhuǎn)換效率將降低O. 4%左右；因此，溫度升高將使電池組件的輸出功率明顯降低。光伏電池工作時(shí)，會(huì)受到日光中大量的紅外熱輻射，光-電轉(zhuǎn)換過程也會(huì)產(chǎn)生特有的耦合熱效應(yīng)；如果不能有效散熱，將導(dǎo)致電池組件的溫度過高，光-電轉(zhuǎn)換效率顯著降低，同時(shí)還將加速電池組件的老化損壞，縮短太陽能電池的使用壽命；尤其對(duì)聚光型光伏電池更是如此。針對(duì)上述問題，習(xí)慣采用的改善方法是在框體外加設(shè)散熱裝置，并利用各種液體循環(huán)導(dǎo)熱介質(zhì)進(jìn)行散熱的方式。但由于EVA封裝材料的熱導(dǎo)率很低(實(shí)測(cè)僅為O. 28ff/mk),電池組件的熱阻主要在封裝膠膜處；因此，上述方法的實(shí)際散熱效果并不理想。同時(shí)，附加散熱循環(huán)系統(tǒng)，提高了組件成本，并使整套太陽能設(shè)備結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，運(yùn)行維護(hù)更加困難；占用空間及重量的相應(yīng)增大，給安裝帶來不便，也影響了電池組件的美觀性和實(shí)用性。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種增效散熱太陽電池組件。本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的—種增效散熱太陽電池組件，包括有利于空氣流動(dòng)的框體及安裝于該框體內(nèi)的組件結(jié)構(gòu)，所述組件結(jié)構(gòu)依次由透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路、導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜以及散熱背板構(gòu)成；其特征在于，所述的導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜為高導(dǎo)熱填料復(fù)合EVA背封絕緣膠膜；所述散熱背板為具有強(qiáng)化傳熱梳齒結(jié)構(gòu)的背板；導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜與散熱背板直接層壓貼合?？蓪⒔M件吸收及產(chǎn)生的熱量高效地傳遞至散熱背板；電池組件工作時(shí)，接收的紅外輻射熱和耦合產(chǎn)生的熱量，能通過高導(dǎo)熱的背封膠膜及強(qiáng)化傳熱的背封件更有效地傳遞和散發(fā)出去。所述的導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜為EVA樹脂與高導(dǎo)熱絕緣填料經(jīng)過功能復(fù)合而制得的高導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封絕緣膠膜，是由下列物質(zhì)按重量份數(shù)的配比所制成乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒100份、有機(jī)過氧化物交聯(lián)固化劑O. 5 2. O份、導(dǎo)熱填料50 300份、抗氧化劑O. I I. O份、紫 外光吸收劑O. I I. O份、光穩(wěn)定劑O. I I. O份、硅烷偶聯(lián)劑I. O 5. O份。所述導(dǎo)熱絕緣填料為BN、Si3N4、B4C、晶硅粉或SiC中的一種，其粒度范圍約為
0.I 10 μ m。一種導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜的制備方法，其具體步驟為先用O. 5 3. O份偶聯(lián)劑對(duì)50 300份的導(dǎo)熱填料進(jìn)行潤濕、干燥和分散預(yù)處理；再將預(yù)處理的導(dǎo)熱填料與O. 5 2. O份的交聯(lián)固化劑混合均勻；然后，將其與100份乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒、剩余的O. 5 2. O份娃燒偶聯(lián)劑、O. I I. O份抗氧化劑、O. I
1.O份紫外光吸收劑和O. I I. O份光穩(wěn)定劑的預(yù)混物混合均勻后，進(jìn)行共混擠出，溫度控制在90 110°C，擠出物經(jīng)壓延、冷卻、牽引、卷取工序，即得到本實(shí)用新型的導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜。所述的散熱背板由導(dǎo)熱復(fù)合材料或金屬制成，具有強(qiáng)化傳熱梳齒結(jié)構(gòu)；導(dǎo)熱復(fù)合材料由高導(dǎo)熱填料填充耐候型聚合物樹脂，制得導(dǎo)熱復(fù)合材料后，模塑而成；散熱梳齒采用具有較大換熱表面積的三 八星柱型，以及三角柱、方柱和圓柱型，呈錯(cuò)行排布。所述聞導(dǎo)熱填料為石墨、招粉或銅粉中的一種；所述耐候型聚合物樹脂為聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、PET、ABS或聚氯乙烯中的一種。所述電池組件框體由鋁合金制成，并將四邊框體加工成有利于空氣流動(dòng)的格柵。上述技術(shù)方案中，所述組件結(jié)構(gòu)中的透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路均為現(xiàn)有成熟技術(shù)，適用目前各種組合的組件結(jié)構(gòu)，例如光伏玻璃前板+透明EVA膠膜+硅太陽電池芯片及電路。所述高導(dǎo)熱背面封裝膠膜由密封樹脂(如EVA等)與高導(dǎo)熱絕緣填料(如BN、Si3N4、B4C、晶硅粉、SiC等)經(jīng)過功能復(fù)合共混擠出后，壓延或流延制得。如圖所示，所述強(qiáng)化傳熱的背封件是一種具有強(qiáng)化傳熱梳齒的散熱背板，可由高導(dǎo)熱填料(如石墨、鋁粉、銅粉等)填充耐候型聚合物樹脂(如聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、PET、ABS、聚氯乙烯等)，制得導(dǎo)熱復(fù)合材料后，模塑而成；也可采用導(dǎo)熱金屬材料(如鋁合金、銅等)加工制成；散熱梳齒可采用具有較大換熱表面積的星柱型(如三 八星柱)，也可采用簡(jiǎn)單的三角柱、方柱和圓柱型，呈錯(cuò)行排布，尺寸以不超出框體高度為好。所述有利于空氣流動(dòng)的框體，是在四邊框體上加工出有利于空氣流動(dòng)的格柵。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的積極效果是(I)本實(shí)用新型應(yīng)用所開發(fā)的高導(dǎo)熱EVA功能復(fù)合膠膜，直接增大組件散熱過程最大熱阻處(封裝膠膜)的熱導(dǎo)率；結(jié)合具有強(qiáng)化傳熱梳齒的散熱背板進(jìn)行背面封裝，可以成倍地提高封裝膠膜和背封件的熱傳導(dǎo)和散熱性能；能更有效地降低電池組件的工作溫度，進(jìn)而提高光伏電池的光-電轉(zhuǎn)換效率和使用壽命。[0020](2)采用有利于空氣流動(dòng)的格柵式框體，能更有效地提高組件的整體散熱性能；并能降低框體的重量和材料用量。(3)本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案保持了典型光伏電池組件的結(jié)構(gòu)外形，成本低；不增加組件體積，重量變化很小，便于安裝、使用和維護(hù)；是一個(gè)高效、簡(jiǎn)潔、實(shí)用、低成本的技術(shù)方案。

圖I為光伏電池組件的層壓斷面剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為光伏電池組件的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為強(qiáng)化散熱背板的梳齒柱錯(cuò)行排布及各種柱形截面的示意圖；附圖中的標(biāo)號(hào)為①透光前板(光伏玻璃或塑料)；②透明EVA層；③太陽電池芯 片及電路；④導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜；⑤散熱背板；⑥帶有格柵的框體；⑦電池芯片。
具體實(shí)施方式以下提供本實(shí)用新型一種增效散熱太陽電池組件的具體實(shí)施方式
。實(shí)施例I如圖I、圖2所示，一種太陽電池組件，包括組件框體⑥及安裝于框體⑥內(nèi)帶有強(qiáng)化散熱背板的組件結(jié)構(gòu)；所述組件結(jié)構(gòu)包括光伏玻璃制成的透光前板①、透明EVA密封層②、被透明EVA密封層②和導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜④封裝的電池芯片與電路③，以及具有強(qiáng)化傳熱梳齒的散熱背板⑤。所述透光前板(光伏玻璃或塑料)①、透明EVA層②、太陽電池芯片及電路③均采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，適用目前各種組合的太陽電池結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜④由EVA樹脂與高導(dǎo)熱絕緣填料BN及其它組份經(jīng)過功能復(fù)合共混擠出后，壓延制得；該導(dǎo)熱背封膠膜與強(qiáng)化散熱背板⑤直接層壓貼合，可以將組件接收的紅外輻射熱和耦合產(chǎn)生的熱量高效地傳遞至強(qiáng)化散熱背板⑤；極大地提升了背封膠膜的傳熱效果。本實(shí)施例中，按如下工藝制備高導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封絕緣膠膜④先用2. O份硅烷偶聯(lián)劑對(duì)200份平均粒徑約I. 8 μ m的導(dǎo)熱填料BN進(jìn)行潤濕、干燥和分散預(yù)處理；再將預(yù)處理的導(dǎo)熱填料BN與I. 5份的交聯(lián)固化劑混合均勻；然后，將其與100份乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒、剩余的I. 5份硅烷偶聯(lián)劑、O. 3份抗氧化劑、O. 2份紫外光吸收劑和O. 2份光穩(wěn)定劑的預(yù)混物混合均勻后，進(jìn)行共混擠出，溫度控制在100°C左右，擠出物經(jīng)壓延、冷卻、牽引、卷取工序，即得到本實(shí)用新型熱導(dǎo)率約為O. 93W/m*K的高導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封絕緣膠膜。本實(shí)施例中，所述強(qiáng)化散熱背板⑤具有強(qiáng)化傳熱梳齒結(jié)構(gòu)，由高導(dǎo)熱填料(石墨)填充耐候型聚合物樹脂(聚碳酸酯)，制得導(dǎo)熱復(fù)合材料后，模塑而成；散熱梳齒采用具有較大換熱表面積的八星柱型，呈錯(cuò)行排布，如圖3所示。所述電池組件框體⑥由鋁合金制成，并且將四邊框體加工成有利于空氣流動(dòng)的格柵，能有效地提高光伏電池組件實(shí)際使用時(shí)的整體散熱性能。實(shí)施例2參考圖I、圖2所示，一種太陽電池組件，包括組件框體⑥及安裝于框體⑥內(nèi)帶有強(qiáng)化散熱背板的組件結(jié)構(gòu)；所述組件結(jié)構(gòu)包括光伏玻璃制成的透光前板①、透明EVA密封層②、被透明EVA密封層②和導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜④封裝的電池芯片與電路③，以及具有強(qiáng)化傳熱梳齒的散熱背板⑤。所述透光前板(光伏玻璃或塑料)①、透明EVA層②、太陽電池芯片及電路③均采用現(xiàn)有成熟技術(shù)，適用目前各種組合的太陽電池結(jié)構(gòu)。所述導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜④由EVA樹脂與高導(dǎo)熱絕緣填料Si3N4及其它組份經(jīng)過功能復(fù)合共混擠出后，壓延制得；該導(dǎo)熱背封膠膜與強(qiáng)化散熱背板⑤直接層壓貼合，可以將組件接收的紅外輻射熱和耦合產(chǎn)生的熱量高效地傳遞至強(qiáng)化散熱背板⑤；極大地提升了背封膠膜的傳熱效果。本實(shí)施例中，按如下工藝制備高導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封絕緣膠膜④先用2. O份硅烷偶聯(lián)劑對(duì)200份平均粒徑約I. 6 μ m的導(dǎo)熱填料Si3N4進(jìn)行潤濕、干燥和分散預(yù)處理；再將預(yù)處理的導(dǎo)熱填料BN與I. 5份的交聯(lián)固化劑混合均勻；然后，將其與100份乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒、剩余的I. 5份硅烷偶聯(lián)劑、O. 3份抗氧化劑、O. 2份紫外光吸收劑和O. 2份光穩(wěn)定劑的預(yù)混物混合均勻后，進(jìn)行共混擠出，溫度控制在100°C左右，擠出物經(jīng)壓延、冷卻、牽引、卷取工序，即得到本實(shí)用新型熱導(dǎo)率約為O. 89W/m*K的高導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封絕緣膠膜。 本實(shí)施例中，所述強(qiáng)化散熱背板⑤具有強(qiáng)化傳熱梳齒結(jié)構(gòu)，由鋁合金材料制成；散熱梳齒采用易于加工的方柱型，呈錯(cuò)行排布，如圖3所示。所述電池組件框體⑥也采用鋁合金制成，并且將四邊框體加工成有利于空氣流動(dòng)的格柵，能有效地提高光伏電池組件實(shí)際使用時(shí)的整體散熱性能。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種增效散熱太陽電池組件，包括有利于空氣流動(dòng)的框體及安裝于該框體內(nèi)的組件結(jié)構(gòu)，所述組件結(jié)構(gòu)依次由透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路、導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜以及散熱背板構(gòu)成；其特征在于，所述的導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜為高導(dǎo)熱填料復(fù)合EVA背封絕緣膠膜；所述的散熱背板為具有強(qiáng)化傳熱梳齒結(jié)構(gòu)的背板；導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜與散熱背板直接層壓貼合。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種增效散熱太陽電池組件，其特征在于，所述散熱背板具有強(qiáng)化傳熱梳齒結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的ー種增效散熱太陽電池組件，其特征在干，所述的散熱梳齒結(jié)構(gòu)采用具有較大換熱表面積的三 八星柱型，以及三角柱、方柱和圓柱型，呈錯(cuò)行排布。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種增效散熱太陽電池組件，其特征在于，所述電池組件框體設(shè)置格柵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種增效散熱太陽電池組件，該電池組件包括有利于空氣流動(dòng)的框體及安裝于該框體內(nèi)的組件結(jié)構(gòu)，所述組件結(jié)構(gòu)依次由透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路、導(dǎo)熱復(fù)合EVA背封膠膜以及散熱背板構(gòu)成；可以將電池工作時(shí)吸收和耦合產(chǎn)生的熱量更高效地傳遞和散發(fā)出去，從而有效地降低電池組件的溫度，提高其光-電轉(zhuǎn)換效率，并有利于延緩電池組件的老化損壞。本實(shí)用新型通過功能復(fù)合改性的方法提高傳熱效果，不改變典型太陽能電池組件的基本結(jié)構(gòu)及外形，也不增加體積和重量，成本低，便于安裝、使用和維護(hù)。
文檔編號(hào)H01L31/048GK202651158SQ201220207600
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者李賓, 陳光偉, 戴干策, 孫林, 蔣偉林, 吳萬生, 魏邦龍, 鄭彬, 李壯 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué), 安徽超群電力科技有限公司