[发明专利]一种太阳能电池的自适应温度调控装置

说明书

本发明涉及一种太阳能电池的自适应温度调控装置，包括半导体制冷器，半导体制冷器处于制冷状态工作时对太阳能电池散热，半导体制冷器处于制热状态工作时加热太阳能电池；温度调控薄膜，其与半导体制冷器相连，其用于切换半导体制冷器处于制冷状态或者半导体制冷器处于制热状态其中之一工作。本发明的太阳能电池的自适应温度调控装置，温度调控薄膜的电学开关由第一导电层和第二导电层作为电极引出，中间相变层作为导通关断的切换，通过将温度调控薄膜和半导体制冷器的结合，本发明致力于解决太阳能电池在使用过程中的温度调控及冬季除雪除冰问题，采用主动式半导体制冷器与被动式温度调控薄膜相结合的方式，实现自适应全自动冷热调控一体化。

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其是指一种太阳能电池的自适应温度调控装置。

背景技术

太阳能电池是一种将光能转化为电能的装置。硅太阳能电池是以硅半导体材料制成的大面积PN结，并经串联、并联构成。在N型材料层面上制作金属栅线作为接触电极，背面制作金属膜作为接触电极，形成太阳能电池板。在实际应用中，太阳能电池一般是由多块电池组件串联或并联起来，以获得所期望的电压或电流的。

为了达到较高的光电转换效率，一方面，光伏电池的转化效率与自身的运行温度密切相关，温度越高效率越低。研究数据表明：电池温度每上升1℃，晶硅电池的光电转化效率就会下降约0.4％，非晶硅电池大约会下降0.1％。此外，电池在达到其运行温度上限后，电池温度每上升10℃，晶硅电池的老化速率将增加一倍。据研究表明，现有太阳能电池的最佳工作温度应保持在25℃左右。因此如何控制太阳能电池板的温度，进行有效散热是光伏发电系统设计时需重点考虑的因素。

另一方面，在冬季部分区域，会出现低温冰雪天气。此时太阳能电池板上会出现无法融化的冰块或雪斑，系统中被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，即热斑效应。这种效应将严重的破坏太阳电池，被遮蔽的电池组件会持续消耗正常光照条件下的太阳能电池所产生的部分能量。

目前，现有的太阳能温度调控基本集中在散热处理上，缺乏整体的冷热调控。已有的技术手段包括风冷散热，即通过在光伏板背面的空气流道中间增加金属薄板(TMS)以及空气流道壁面设置涂黑翅片(FIN)来提高空气与光伏板背面的对流传热，或者接入风机，提高其表面空气流通速率。此种方式具有有限的散热能力，增加了太阳能的复杂性。

此外，存在通过水冷换热器内部不断循环流动的冷却介质将热量传递至外部环境中的散热方式，但该系统对应用地点有所限制，换热器式液冷通常需要与循环水泵相配合，具有一定的局限性。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中太阳能电池温度调控基本处于散热和除冰雪分开的状态，因此相关系统装置中只能实现一种功能。导致整个太阳能电池发电系统要么出现因散热问题导致的发电效率下降，要么出现因雨雪天气在电池板上出现冰块或雪斑引发的热斑效应，损耗能量和加速老化。另外目前市场上没有针对冬季太阳能电池板上积雪造成的大量遮挡的除雪装置，因此在冬季气候下，积雪会长时间覆盖太阳能电池板，致使其无法发电等问题。

同时，已有的风冷、水冷散热系统皆需要复杂硬件设施配套，经济成本高，维护难度大，且需要额外供电。不符合绿色健康发展的理念。