一種增效散熱太陽電池組件制造技術

本實用新型專利技術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的框體及安裝于該框體內的組件結構，所述組件結構依次由透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路、導熱復合EVA背封膠膜以及散熱背板構成；可以將電池工作時吸收和耦合產生的熱量更高效地傳遞和散發出去，從而有效地降低電池組件的溫度，提高其光-電轉換效率，并有利于延緩電池組件的老化損壞。本實用新型專利技術通過功能復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構及外形，也不增加體積和重量，成本低，便于安裝、使用和維護。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

—種增效散熱太陽電池組件
本技術涉及太陽電池組件
，具體地說，是一種增效散熱太陽電池組件。
技術介紹
能源需求的不斷增長，以及傳統化石能源所面臨的資源、環境等問題，促使開發利用綠色的可再生能源成為人類社會的必然選擇。作為一種清潔的可再生能源，太陽能已經在世界各國廣泛應用。太陽能光伏發電能夠直接生產便于輸送、儲存、轉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。光伏發電目前亟待解決的主要問題是進一步提高轉換效率、延長使用壽命和降低成本。太陽能電池組件主要以半導體材料(如晶體硅等)為基礎制造，其工作原理是半導體光電材料吸收光能后發生光-電轉換效應而產生 電流；基本結構包括框架及組裝于框架內的組件結構，所述組件結構包括透光的前板(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-電轉換芯片(電力生產單元)及背封保護件(如TPT/TPE等)，太陽光透過前板照射在光-電轉換芯片上，通過光-電轉換效應直接將光能轉換為電能，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換成電能。以目前市場上占絕大多數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%轉換成可用的電能，其余的85%大都被轉化為熱能；而單結單晶硅的理論光-電轉換效率約為33%。根據晶體硅的半導體特性，溫度每升高1°C，其光-電轉換效率將降低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，會受到日光中大量的紅外熱輻射，光-電轉換過程也會產生特有的耦合熱效應；如果不能有效散熱，將導致電池組件的溫度過高，光-電轉換效率顯著降低，同時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；尤其對聚光型光伏電池更是如此。針對上述問題，習慣采用的改善方法是在框體外加設散熱裝置，并利用各種液體循環導熱介質進行散熱的方式。但由于EVA封裝材料的熱導率很低(實測僅為O. 28ff/mk),電池組件的熱阻主要在封裝膠膜處；因此，上述方法的實際散熱效果并不理想。同時，附加散熱循環系統，提高了組件成本，并使整套太陽能設備結構更為復雜，運行維護更加困難；占用空間及重量的相應增大，給安裝帶來不便，也影響了電池組件的美觀性和實用性。
技術實現思路
本技術的目的在于克服現有技術的不足，提供一種增效散熱太陽電池組件。本技術的目的是通過以下技術方案來實現的—種增效散熱太陽電池組件，包括有利于空氣流動的框體及安裝于該框體內的組件結構，所述組件結構依次由透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路、導熱復合EVA背封膠膜以及散熱背板構成；其特征在于，所述的導熱復合EVA背封膠膜為高導熱填料復合EVA背封絕緣膠膜；所述散熱背板為具有強化傳熱梳齒結構的背板；導熱復合EVA背封膠膜與散熱背板直接層壓貼合。可將組件吸收及產生的熱量高效地傳遞至散熱背板；電池組件工作時，接收的紅外輻射熱和耦合產生的熱量，能通過高導熱的背封膠膜及強化傳熱的背封件更有效地傳遞和散發出去。所述的導熱復合EVA背封膠膜為EVA樹脂與高導熱絕緣填料經過功能復合而制得的高導熱復合EVA背封絕緣膠膜，是由下列物質按重量份數的配比所制成乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒100份、有機過氧化物交聯固化劑O. 5 2. O份、導熱填料50 300份、抗氧化劑O. I I. O份、紫 外光吸收劑O. I I. O份、光穩定劑O. I I. O份、硅烷偶聯劑I. O 5. O份。所述導熱絕緣填料為BN、Si3N4、B4C、晶硅粉或SiC中的一種，其粒度范圍約為0.I 10 μ m。一種導熱復合EVA背封膠膜的制備方法，其具體步驟為先用O. 5 3. O份偶聯劑對50 300份的導熱填料進行潤濕、干燥和分散預處理；再將預處理的導熱填料與O. 5 2. O份的交聯固化劑混合均勻；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份光穩定劑的預混物混合均勻后，進行共混擠出，溫度控制在90 110°C，擠出物經壓延、冷卻、牽引、卷取工序，即得到本技術的導熱復合EVA背封膠膜。所述的散熱背板由導熱復合材料或金屬制成，具有強化傳熱梳齒結構；導熱復合材料由高導熱填料填充耐候型聚合物樹脂，制得導熱復合材料后，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，呈錯行排布。所述聞導熱填料為石墨、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的格柵。上述技術方案中，所述組件結構中的透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路均為現有成熟技術，適用目前各種組合的組件結構，例如光伏玻璃前板+透明EVA膠膜+硅太陽電池芯片及電路。所述高導熱背面封裝膠膜由密封樹脂(如EVA等)與高導熱絕緣填料(如BN、Si3N4、B4C、晶硅粉、SiC等)經過功能復合共混擠出后，壓延或流延制得。如圖所示，所述強化傳熱的背封件是一種具有強化傳熱梳齒的散熱背板，可由高導熱填料(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)，制得導熱復合材料后，模塑而成；也可采用導熱金屬材料(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)，也可采用簡單的三角柱、方柱和圓柱型，呈錯行排布，尺寸以不超出框體高度為好。所述有利于空氣流動的框體，是在四邊框體上加工出有利于空氣流動的格柵。與現有技術相比，本技術的積極效果是(I)本技術應用所開發的高導熱EVA功能復合膠膜，直接增大組件散熱過程最大熱阻處(封裝膠膜)的熱導率；結合具有強化傳熱梳齒的散熱背板進行背面封裝，可以成倍地提高封裝膠膜和背封件的熱傳導和散熱性能；能更有效地降低電池組件的工作溫度，進而提高光伏電池的光-電轉換效率和使用壽命。(2)采用有利于空氣流動的格柵式框體，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)本技術采用的技術方案保持了典型光伏電池組件的結構外形，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；是一個高效、簡潔、實用、低成本的技術方案。附圖說明圖I為光伏電池組件的層壓斷面剖視結構示意圖；圖2為光伏電池組件的整體結構示意圖；圖3為強化散熱背板的梳齒柱錯行排布及各種柱形截面的示意圖；附圖中的標號為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導熱復合EVA背封膠膜；⑤散熱背板；⑥帶有格柵的框體；⑦電池芯片。具體實施方式以下提供本技術一種增效散熱太陽電池組件的具體實施方式。實施例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內帶有強化散熱背板的組件結構；所述組件結構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和導熱復合EVA背封膠膜④封裝的電池芯片與電路③，以及具有強化傳熱梳本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種增效散熱太陽電池組件，包括有利于空氣流動的框體及安裝于該框體內的組件結構，所述組件結構依次由透光前板、透明EVA層、被封裝膠膜密封的太陽電池芯片及電路、導熱復合EVA背封膠膜以及散熱背板構成；其特征在于，所述的導熱復合EVA背封膠膜為高導熱填料復合EVA背封絕緣膠膜；所述的散熱背板為具有強化傳熱梳齒結構的背板；導熱復合EVA背封膠膜與散熱背板直接層壓貼合。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：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(專利權)人：華東理工大學，安徽超群電力科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：