[发明专利]一种增效电-热联用太阳电池组件及其制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及太阳电池组件技术领域，具体地说，是一种增效电-热联用太阳电池组件及其制备方法。

【背景技术】

能源需求的不断增长，以及传统化石能源所面临的资源、环境等问题，促使开发利用绿色的可再生能源成为人类社会的必然选择。作为一种清洁的可再生能源，太阳能已经在世界各国广泛应用。太阳能光伏发电能够直接生产便于输送、储存、转换和利用的高品位能量-电能，因而更加受到人们的重视和亲睐。光伏发电目前亟待解决的主要问题是进一步提高光-电转换效率及太阳能综合利用率、延长使用寿命和降低成本。太阳能电池组件主要以半导体材料(如：晶体硅等)为基础制造，其工作原理是半导体光电材料吸收光能后发生光-电转换效应而产生电流；基本结构包括框架及组装于框架内的组件结构，所述组件结构包括透光的前板(如：玻璃、透光塑料等)、用透明密封材料(通常采用树脂，如EVA胶膜)封装的光-电转换芯片(电力生产单元)及背封保护件(如：TPT/TPE等)，太阳光透过前板照射在光-电转换芯片上，通过光-电转换效应直接将光能转换为电能，并用与电池组件配套的接线盒，将电能输出。

然而，太阳能光伏电池在工作中，只能将一小部分光能转换成电能。以目前市场上占绝大多数的晶体硅太阳电池为例，其平均效率一般在15％左右；也就是说太阳电池只能将入射太阳能的15％转换成可用的电能，其余的85％大都被转化为热能散掉；而单结单晶硅的理论光-电转换效率约为33％。根据晶体硅的半导体特性，温度每升高1℃，其光-电转换效率将降低0.4％左右；因此，温度升高将使电池组件的输出功率明显降低。光伏电池工作时，会受到日光中大量的红外热辐射，光-电转换过程也会产生特有的耦合热效应；如果不能有效传导并转换利用，将导致电池组件的温度过高，光-电转换效率显著降低，且大量热能被浪费；同时还将加速电池组件的老化损坏，缩短太阳能电池的使用寿命；尤其对聚光型光伏电池更是如此。

针对上述问题，有效的改善方法之一是在电池组件背面附加换热装置，并运用各种液体循环导热介质进行传热和利用，也称电-热联用(PV-T)技术。但由于EVA封装材料的热导率很低(实测仅为0.28W/mk)，电池组件的传热热阻主要在封装胶膜处；因此，现有电-热联用技术的实际传热效果不够理想，电池的光-电转换效率及太阳能综合利用率亟待提高。同时，附加的换热循环系统，提高了组件成本，并使整套PV-T组件结构更为复杂，运行维护更加困难，可靠性下降；占用空间及重量的明显增大，给安装带来不便，也影响了电池组件的美观性和实用性。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种增效电-热联用太阳电池组件及其制备方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种增效电-热联用太阳电池组件，包括便于输送换热介质(如：空气、水)的框体及安装于该框体内的组件结构，所述组件结构依次由透光前板、透明EVA层、被封装胶膜密封的太阳电池芯片及电路、导热复合EVA背封胶膜以及换热背封件构成；其特征在于，所述的导热复合EVA背封胶膜为高导热填料复合EVA背封绝缘胶膜；所述换热封闭背封件为具有强化换热流道或梳齿结构的封闭背封件；导热复合EVA背封胶膜与换热背封件直接层压贴合。可将组件吸收及产生的热量高效地传递至换热背封件；电池组件工作时，接收的红外辐射热和耦合产生的热量，能通过高导热的背封胶膜及强化换热的背封件更有效地传递和换热利用。

所述的导热复合EVA背封胶膜为EVA树脂与高导热绝缘填料经过功能复合而制得的高导热复合EVA背封绝缘胶膜，是由下列物质按重量份数的配比所制成：

乙烯-醋酸乙烯共聚物料粒100份、有机过氧化物交联固化剂0.5～2.0份、导热填料50～350份、抗氧化剂0.1～1.0份、紫外光吸收剂0.1～1.0份、光稳定剂0.1～1.0份、硅烷偶联剂1.0～5.0份。

所述导热绝缘填料为BN、Si₃N₄、B₄C、晶硅粉或SiC中的一种，其粒度范围约为0.1～10μm。

一种导热复合EVA背封胶膜的制备方法，其具体步骤为：