[发明专利]太阳能电池组件及其取热方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电池组件及取热方法，具体涉及一种用于将太阳能电池组件光电转换时生产的热量取出的方法，以及实现该方法的太阳能电池组件。

背景技术

随着工业生产的不断发展，人们对于常规能源的消耗不断加剧，诸如煤炭、石油、天然气等能源的消耗呈不断上升趋势，这些能源都是属于一次能源，是不可再生的，用一点就少一点，而日益增长的需求量导致各种能源被过度开采，对生态环境造成非常恶劣的影响，并且各种能源的市场价格也呈不断上升趋势，因此，人们转而开始寻找各种新型能源来代替原有能源，诸如太阳能、风力、水力等能源，这些新型能源均属于可再生能源，可以重复利用，并且污染小，适合被广泛使用，尤其太阳能作为最理想的可再生能源，得到了高度重视，其中太阳能电池是近些年来应用最为广泛的。

太阳能电池组件主要以半导体材料为基础制作，其工作原理是光电材料吸收光能后发生光电子转换反应而产生电流，基本结构包括框体及设置于框体内的组件结构，所述组件结构包括基片(透光的前表面，如玻璃、透光塑料等)、以透明密封件(一般采用树脂，如EVA胶)封装的光电产生器件(电力变换单元)及背封薄膜(后表面保护部件，如PVF聚氟乙烯、TPT/TPE等)，太阳光透过基片照射在光电产生器件上，光电产生器件通过光电效应直接将光能转换为电能，经与电池组件配套使用的光伏接线盒，将电能输出后使用。

然而，太阳能电池在将光能转换成电能的过程中，并不是将全部的光能的都转换成电能的。目前市场上大量生产的太阳能电池为单晶与多晶硅太阳电池，其平均效率在15％上下，也就是说太阳电池只能将入射的太阳能的15％转换成可用电能，其余的85％都被转化为热能，单结单晶硅材料的太阳能电池的转换效率的理论物理极限为25％。在转换的过程中，随着热能的不断增加，与普通的电子产品类似，若电子产品运作时的产生的热能不能及时消散的话，对产品的正常运作将带来极大不利影响，而表现在电池组件上时亦是如此，会大大降低光电转换的效率，同时还将损坏到光电生产器件，缩短太阳能电池的使用寿命。

为使太阳能电池组件能长久地正常工作，现有技术中，在框体外加设散热装置，类似于水冷、气冷散热系统，通过循环水或循环气吸热，达到散热。但热能亦是太阳能电池组件吸收太阳辐射能源的一部分，若能将该部分能源取出并收集，加以利用，而非将其视为需消散的有害热量，便能达到充分利用能源的目的，且拓宽了太阳能电池组件的功能。

发明内容

本发明目的是提供一种取出太阳能电池组件内热量的方法，通过该方法，可充分利用吸收的太阳辐射能源，同时可避免热量对组件光电转换效率的影响，延长电池组件的使用寿命。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种太阳能电池组件的取热方法，通过在太阳能电池组件内设置导热层，利用导热层传导太阳光在电池组件内光电产生器上转换成的热能，经与导热层连接的导热元件将导热层内取得的热能导入电池组件外设置的取热管路内，收集使用。

上述技术方案中，所述太阳能电池组件一般包括框体以及设置于框体内的组件结构，所述组件结构通常包括透光基片、由透明密封件封装的光电产生器件及背封部件，该组件结构为现有技术，例如：玻璃基片+EVA胶密封件+电极片+PVF聚氟乙烯背封薄膜，依次叠加构成组件结构。所述导热层被设置于组件结构内，根据其布置的位置在密封件内或密封件外，选择绝缘材料或是高导热材料制成，通过导热层将光电转换过程中未吸收的热能(太阳光在光电产生器上转换成的热能)吸收传导，并由与其连接的导热元件导出组件结构，由外界取热管路收集，提供给后续热能设备使用；所述导热元件可以是具有高导热能力的金属类元件，或是导热能力高于金属类元件的热管；由于导热层被直接设置于组件结构内，能够最为直接地取得组件结构内的热能，因此可有效且及时的吸收热能，能源得到充分利用。

上述技术方案中，所述导热层贴覆于太阳能电池组件内的光电产生器上直接吸热，该导热层为绝缘导热层，直接吸收光电产生器在光电转换中生产的热量；所述绝缘导热层为硅胶层，或是渗有纳米氮化铝粉体的绝缘复合材料。纳米氮化铝粉体(无机陶瓷粉体)采用等离子弧气相合成方法生产，平均粒度小于50纳米，热导率高达320W/(m.k)，与铜差不多，同时又高度绝缘，电阻率在10的15次方以上，且可耐1400度高温。绝缘复合材料，如：纳米氮化铝粉体-塑料复合，纳米氮化铝粉体-橡胶复合，纳米氮化铝粉体-涂料复合。