一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高倍聚光太陽能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種高倍聚光 光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 太陽能利用是一種重要的新能源。通常認為高倍聚光光伏發(fā)電技術(shù)由太陽能電 池芯片技術(shù)，高倍聚光技術(shù)與太陽跟蹤技術(shù)等三大關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成。然而，還有一個重要技 術(shù)一電池芯片的散熱通常被人忽視。模組小型化是目前高倍聚光光伏發(fā)電模組的設計趨 勢之一。這種模組單元透鏡的孔徑及焦距都較?。?00mm以內(nèi)），在保持一定幾何聚光比下 (如350x-1000x)，對應的電池芯片尺寸也較?。?-3mm)，芯片產(chǎn)生的相應熱功率也隨之減 小。當單元透鏡尺寸為60x60mm，每個電池芯片對發(fā)電功率（STC)的貢獻在1. 2瓦左右時， 如果芯片效率為45% (目前量產(chǎn)的最高水平）時，那么對應產(chǎn)生的熱功率為1.45瓦左右。 這個熱功率可以使芯片的工作溫度上升40-50度達到65-75度，或功率減低6-8%。因此提 高模組接收器的散熱性能從而降低芯片的工作溫度是未來進一步提高模組功率的重要技 術(shù)途徑之一。
[0003] 這種采用了基于孔徑與焦距都較小的透鏡的薄模組不再適用常規(guī)的扇形鋁散熱 器，這時薄模組殼體特別是模組底板成為接收器熱能的主要散熱載體。近年來德國Soitec， 日本Sumitomo,中國的Suncore以及RedSolar等公司先后研宄采用浮法玻璃為模組接收 器的散熱底板。玻璃底板除了承載功能以外，還能夠利用底板玻璃表面的輻射及其與周圍 空氣的對流來實現(xiàn)熱量從芯片-導熱鋁板-玻璃底板-空氣的傳遞與散熱，如圖1所示。但 是之前模組采用的都是平板玻璃，而玻璃底板的輻射散熱與玻璃表面的形狀與面積有關(guān)， 這種新型的模組接收器的玻璃底板的散熱性能需要進一步提高。
[0004] 對于太陽能散熱玻璃底板來說，有著較高的要求，比如需要較高的玻璃白度從而 提高玻璃的透光率等，而且為了使得散熱玻璃底板獲得更好的散熱功能從而提高發(fā)電模組 的功率，本發(fā)明先提出了一種表面具有微觀結(jié)構(gòu)的玻璃底板，現(xiàn)有技術(shù)中公開的普通玻璃 的壓延制備方法并不適用于表面帶有花紋的太陽能玻璃，生產(chǎn)出的玻璃花紋容易變形、白 度不夠?qū)е峦腹饴什粔虻取?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 1?發(fā)明要解決的技術(shù)問題
[0006] 本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板及其制備方法的提 出是為了解決如下兩個問題，其一，提出一種進一步提高高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器玻 璃底板的散熱性能的散熱玻璃底板；其二，提出一種適用于表面排列有微小曲面體幾何形 狀陣列的太陽能散熱玻璃底板的制備方法，不僅花紋不易變形且透光度較高。
[0007] 2?技術(shù)方案
[0008] 為達到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：
[0009] 本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板，散熱玻璃底板與空 氣接觸的表面由按一定規(guī)則排列的曲面體幾何形狀列陣構(gòu)成。
[0010] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述的曲面體幾何形狀包括半球面體。
[0011] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述的曲面體幾何形狀包括半橢面球體。
[0012] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述的曲面體幾何形狀包括半圓柱面體。
[0013] 作為本發(fā)明的進一步改進：所述的散熱玻璃底板表面的曲面體幾何形狀列陣按二 維排列規(guī)則排列。
[0014] 作為本發(fā)明的進一步改進：散熱玻璃底板與空氣接觸的表面由按一維排列的半圓 柱面體列陣構(gòu)成。
[0015] 考慮高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器熱源的主要散熱是通過模組的散熱玻璃底板 向模組外的空氣對流和輻射來實現(xiàn)的。接收器熱源的熱傳遞過程如下：首先從接收器熱源 通過散熱鋁板傳遞給玻璃底板上表面，之后熱量在玻璃底板內(nèi)部傳遞到玻璃底板與空氣的 界面，而在玻璃散熱表面，即和空氣接觸的面積散射主要有對流和熱輻射發(fā)生的：
[0016] 對流公式為Q2 =H?S?AT(1)
[0017] 玻璃表面的熱輻射公式為Q3=e?S?AT?F (2)
[0018] H為熱對流系數(shù)值，S則代表熱對流的有效接觸面積；AT代表玻璃表面與區(qū)域流 體之間的溫度差，e為熱輻射系數(shù)。
[0019] 從以上兩個公式可見，無論是通過對流散熱還是輻射散熱，散熱性能都與有效散 熱面積有關(guān)。
[0020] 本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板的制備方法，其步驟 為：
[0021] 步驟一：選擇原材料，選用合適的原材料使得高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的 散熱玻璃底板以重量％計為Si0271 %~73%、A12031. 2 %~2. 1 %、Ca08. 4%~10%、 Mg02. 4%~2. 6%、Na20*Ka012. 8%~16. 3%和少量雜質(zhì)，其中，F(xiàn)eO含量小于等于0? 01% ;
[0022] 步驟二：熔融，原料加入窯爐內(nèi)熔化，熔融溫度為1180~1200 °C、澄清溫度為 1580 ~1600°C;
[0023] 步驟三：壓延成型，使所得熔融澄清的玻璃液進入壓延機壓延成型，其中，玻璃液 出料口設置降溫風口，使得風口向出料口玻璃液中部吹風，壓延輥材質(zhì)為鎳鉻鉬耐熱合金 鋼，所述的壓延輥表面刻有花紋，所述的花紋為使制成的玻璃表面為按一定規(guī)則排列的曲 面體幾何形狀列陣，壓延輥表面鍍鉻；
[0024]步驟四：退火，退火窯包括退火前區(qū)A、退火區(qū)B、退火后區(qū)C、采用隔熱保溫形式， 熱風循環(huán)直接冷卻區(qū)Ret、采用控制吹風溫度調(diào)節(jié)玻璃板溫度形式，常溫區(qū)F、采用直接強 制冷卻的形式，在C、Ret區(qū)之間設有D區(qū)，Ret、F區(qū)之間設有E區(qū)，所述的D區(qū)和E區(qū)不設 加熱和冷卻裝置。
[0025] 作為本發(fā)明的進一步改進，步驟一中的散熱玻璃底板化學成分以重量％計為 510272.1%、八1 2031.5%、〇&09.3%、]\%02.6%、似20*1^014.15%和少量雜質(zhì)。
[0026] 作為本發(fā)明的進一步改進，退火窯輸送輥速度比壓延輥速快1% -2%。
[0027] 3?有益效果
[0028] 采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下顯著效果：
[0029] (1)本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板，玻璃底板的朝 向空氣的面由微小立體幾何形狀的曲面體列陣構(gòu)成，提高了玻璃表面的散熱面積，從而有 效地提高了模組接收器玻璃底板的散熱性能，降低了芯片的工作溫度，進一步提高了發(fā)電 模組的發(fā)電效率及性價比。
[0030] (2)本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板，有效散熱面積 可以大大提高的同時成本幾乎不需要增加。
[0031] (3)本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板，結(jié)構(gòu)合理，原理 易懂，便于推廣使用。
[0032] (4)本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板的制備方法，設 計的化學含量組成使得散熱玻璃底板的散熱性能較高，控制FeO含量使得玻璃白度較高， 從而使得玻璃透光率較高。
[0033] (5)本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板的制備方法，熔 融溫度為1180~1200°C較為合理，溫度較低散熱玻璃底板易產(chǎn)生氣泡，或者熔制的玻璃液 易結(jié)塊，結(jié)塊不僅影響下一步的壓延成型且易損傷壓延輥，溫度較高則影響玻璃底板的強 度。
[0034] (6)本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板的制備方法，壓 延輥選用鎳鉻鉬耐熱合金鋼，這種材料具有抗高溫氧化、抗熱彎、不起泡、不脫皮等優(yōu)點，壓 延輥表面鍍鉻處理后，表面光潔度可得到提高。
[0035] (7)本發(fā)明的一種高倍聚光光伏發(fā)電模組接收器的散熱玻璃底板的制備方法，采 用8個退火貨區(qū)域，各區(qū)根據(jù)玻璃溫度采用不同的加熱冷卻系統(tǒng)，退火良好和降溫合理，且 在C、Ret區(qū)之間設有D區(qū)，Ret、F區(qū)之間設有E區(qū)，所述的D區(qū)和E區(qū)不