[發(fā)明專利]光電轉(zhuǎn)換組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110127907.0
• 申請日: 2011-05-17
• 公開（公告）號: CN102790102A
• 公開（公告）日: 2012-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐征遠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海天啟新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01L31/042
• 分類號: H01L31/042;H01L31/052;H01L31/048;E04D13/18
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 樓仙英;邵桂禮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及建筑領(lǐng)域，特別地，涉及一種對瓦片的改進，更特別地，涉及一種同時具有光伏發(fā)電和光熱處理功能的瓦片。

背景技術(shù)

瓦片是重要的屋面防水材料，一般用泥土燒成，也有用水泥等材料制成的，形狀有拱形的、平的或半個圓筒形的等。在現(xiàn)代化社會中，人們對舒適的建筑熱環(huán)境的追求越來越高，導(dǎo)致建筑采暖和空調(diào)的能耗日益增長。在發(fā)達國家，建筑用能已占全國總能耗的30％-40％，對經(jīng)濟發(fā)展形成了一定的制約作用。因此人們希望將太陽能技術(shù)應(yīng)用于建筑物中，以降低建筑用能。瓦片通常被鋪設(shè)在建筑物的頂部，具有良好的采光性能，所以從上世紀70年代開始，人們就嘗試將太陽能電池板安裝在瓦片表面，以使瓦片在具有防水功能的同時也具有光伏發(fā)電能力。

這種安裝在固有建筑物上的光伏發(fā)電系統(tǒng)稱簡稱為BAPV(Building?Attached?Photovoltaic)，其通常用于對現(xiàn)有建筑物的二次改造，也是光伏建筑領(lǐng)域較早的實施方式。然而，BAPV技術(shù)在實施的時候往往需要單獨用于支撐太陽能電池板的支撐裝置，這既增加了成本又給安裝帶來了麻煩。例如，如果要將太陽能電池板安裝在瓦片上時，需要在瓦片上先安裝用于支撐太陽能電池板的支撐部件，再將太陽能電池板鋪設(shè)在該支撐部件上。通常情況下，該支撐部件的重量會遠大于太陽能電池板，這就對瓦片本身的承重性能提出了很高的要求。另外，由于要在瓦片上安裝支撐部件，所以還需要瓦片本身具有能夠固定所述支撐部件的連接點。上述情況限制了BAPV技術(shù)的發(fā)展。

針對上述BAPV技術(shù)的缺點，人們提出將光伏發(fā)電系統(tǒng)作為建筑物外部維護結(jié)構(gòu)的一部分，且與建筑物同時設(shè)計、施工和安裝，這就是太陽能光伏建筑一體化(BIPV，Building?Integrated?Photovoltaic)技術(shù)。BIPV使得建筑物本身具有構(gòu)件和材料功能外同時具有光電換轉(zhuǎn)的功能。舉例來說，不同于BAPV技術(shù)，運用BIPV技術(shù)的瓦片其本身就集成有太陽能光伏電池，瓦片本身起到支撐的作用因而無需額外的支撐部件，這種BIPV瓦片的安裝鋪設(shè)方式基本與普通瓦片相同，只是其同時兼具防水性能和光伏發(fā)電的功能。BIPV是現(xiàn)代光伏建筑的主要形式，廣泛用于各種民用建筑、公共建筑、工業(yè)建筑等一切可以承載光伏發(fā)電系統(tǒng)的建筑物。由于太陽能電池板與建筑的結(jié)合不占用額外的地面空間，是光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中廣泛應(yīng)用的最佳安裝方式。

在現(xiàn)在的BIPV應(yīng)用中，人們已經(jīng)看到了其具有下列優(yōu)越性：

1)可原地發(fā)電、原地使用，減少電流傳輸過程的費用和能耗；

2)避免了光伏組件陣列占用額外的空間，省去了單獨為光電設(shè)備提供的支撐結(jié)構(gòu)；

3)使用新型建筑維護材料，節(jié)約了昂貴的外裝飾材料，減少建筑物的整體造價，并使建筑外觀更有美學(xué)價值；

4)因日照強度與高壓電網(wǎng)用電高峰期基本同步，舒緩了電網(wǎng)在電力高峰時的壓力，緩解電網(wǎng)峰谷供需矛盾，具有極大的社會效益；

5)避免了燃料發(fā)電所帶來的空氣污染；

現(xiàn)有的運用BIPV技術(shù)的瓦片往往具有一個底板和一個主層，主層依附在底板上，其包括太陽能電池片或太陽能電池組件。該底板用于與建筑物連接。通常地，在現(xiàn)有太陽能瓦片中，底板上設(shè)置有與建筑物屋頂連接的結(jié)構(gòu)，或者使用粘合劑直接將太陽能瓦片粘接固化到建筑物屋頂上。由于位于建筑物的屋頂，所以主板中的太陽能電池能在合適的受光角度下較好地吸收太陽光，并且在吸收太陽光后將光能轉(zhuǎn)換為電能并通過設(shè)置在主層或底板中的電輸出部件并入到家庭的電網(wǎng)系統(tǒng)中，以為家庭提供生活用電，或著直接連上電網(wǎng)傳輸送電。

目前市場上的太陽能電池多為多晶硅電池和單晶硅電池，這種硅電池在溫度25攝氏度的情況下光電轉(zhuǎn)換效率為13％-16％，這些無法轉(zhuǎn)換成電能的太陽光被電池吸收后會造成電池表面溫度的上升。另外，為了能夠更好地吸收太陽光，太陽能瓦片的太陽能電池片在工作中是直接暴露在太陽光下，陽光的熱輻射也會造成整個太陽能瓦片溫度很高，由于熱傳導(dǎo)的作用，太陽能瓦片自身的高溫也會影響到其太陽能電池片。然而，過高的溫度會對多晶硅電池或單晶硅電池的工作效率帶來副作用。經(jīng)試驗證明，當電池的工作溫度超過其最佳工作溫度后，每升高1攝氏度，開路電壓約下降2.0mV-2.2mV，而峰值功率損失率約為0.35％～0.45％，另外太陽能電池短路電流會隨溫度的升高而升高。由此可見，太陽能電池過高的溫度會影響到其轉(zhuǎn)換效率，同時加快其衰減速度，減少其使用壽命。