[發明專利]改善混合太陽能模塊的壽命和人機工程學

在審

• 申請號: 201280045562.7
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN103814446A
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: J·穆泰德;L·布羅捷
• 申請（專利權）人: 太陽能2G公司
• 主分類號: H01L31/0525
• 分類號: H01L31/0525;H01L31/18
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明涉及混合太陽能系統的領域。本發明更具體地涉及能夠實現改善該系統的壽命和輸出的方法。本發明同樣涉及裝配光伏模塊以形成熱交換器的方法，在所述熱交換器中循環的冷卻液體。

背景技術

以本質上已知的方式，混合太陽能系統由與熱部件關聯的光伏太陽能模塊構成，其也稱為交換器或吸收器，負責冷卻光伏太陽能模塊。實際上，由多個電連接的光伏太陽能元件組成的這樣的模塊通過在所述光伏電池內轉化太陽能來供電。然而，轉化率難以超過20%，由系統接收的其余部分的太陽能被散失。對于晶體硅半導體技術，光伏電池的效率隨溫度降低，每增加一度降低約0.4%。因此控制光伏面板的溫度以便確保恒定或甚至改善的輸出是重要的。為了排出熱，將光伏模塊與熱交換器關聯是普遍的，該熱交換器包括具有空氣或液體循環的冷卻系統，并且也使得有可能使用該熱例如加熱建筑物的家庭用水。

常規地，光伏太陽能模塊由在通常是熱塑性聚合物的粘合劑中封裝的多個光伏元件構成。通過稱為層壓的加熱和壓力，粘合劑在裝配電池的工藝期間被激活。由通常是玻璃的透明材料制成的剛性底部在層壓工藝期間在朝向太陽定向的面上被整合到面板中，并且作為光伏模塊的剛性支撐。該透明材料層通常被稱為前板。在與模塊相對的面上整合的是通常為聚氟乙烯膜的電絕緣層和不可滲透的材料層，所述層通常被稱為后板。

為了生產混合太陽能模塊，借助于專用樹脂在光伏模塊的相對面上通過膠合熱交換器，將光伏模塊與熱交換器裝配在一起。該熱交換器用于通過空氣或通過水冷卻光伏模塊，并且將回收的卡路里用于其他應用，例如建筑物的水的加熱。因此，混合太陽能模塊供應電能和熱能。

該技術中存在固有的若干限制，主要一個是產生混合太陽能模塊的不均勻膨脹循環的材料不相容性，導致加速老化將光伏模塊結合到熱交換器的樹脂。另一限制在于混合太陽能模塊的大的重量，這引起裝置成本的增加，并將該市場的發展限于具有近來和/或充分堅固屋頂的建筑物。

該工藝在現有技術中已知，其使得有可能處理材料不相容性，并且在文檔US2011/0114155A1中進行描述。其提出將金屬交換器分成子部件。子部件被間隔開對應于其寬度1%的距離，并且借助于彈性粘合劑相互連接。該配置具有限制不均勻膨脹并且增加面板壽命的優點。然而混合模塊的重量的問題沒有解決并且存在增加生產成本的風險。

同樣，在現有技術中已知如此工藝，其不管材料的不均勻膨脹的循環如何，但其用于增加混合模塊的壽命。文檔EP1873843公開了在光伏模塊和熱交換器之間施加粘合劑的可能性，該粘合劑被設計以便更好地抵抗與材料膨脹關聯的約束。無論如何，這樣的工藝冒生成另外的成本的風險，并且決不可能減小裝置重量。

此外，在現有技術中同樣已知混合太陽能面板，其交換器除了冷卻光伏元件的其初始功能之外，還確保系統剛性的功能。專利WO2007/144113公開了交換器，由于其形成包圍系統的框架的整體部件，因此其確保系統的剛性。然而這樣的交換器仍特別重，并且不適合所有類型的屋頂。

發明內容

因此本發明的目標是通過提出消除不均勻膨脹的問題并且減少重量的混合太陽能模塊裝置，彌補現有技術的一個或多個缺陷。

最終，本發明涉及混合太陽能模塊，其包括至少一個光伏模塊、至少一個熱交換器，該光伏模塊由將太陽能的一部分轉化成電能的至少一個半導體元件構成，將所述模塊的兩個面中的一個暴露于輻射，將該熱交換器面向與暴露于輻射的面相對的光伏模塊的面放置，其中冷卻流體循環，這使得有可能回收累積的或散失的熱能，該模塊特征在于其包括：

i.透明材料層，其適合于受到與構成熱交換器的材料經受的變形一致的機械變形，并且被沉積在接收輻射的光伏模塊的面上，所述層通過封裝材料層被連接到光伏模塊；

ii.封裝材料層，其被沉積在與接收輻射的面相對的光伏模塊的面上，以便將熱交換器固定在光伏模塊的該相對表面上；

iii.熱交換器，其至少與光伏太陽能模塊接觸的面是剛性并且平坦的。

因此，所描述的混合太陽能模塊展現消除不均勻膨脹的優點，該不均勻膨脹是造成結合所述模塊的不同元件的粘合劑加速老化的原因。用于替代常規玻璃板的材料比玻璃更不剛硬，但是比后者更透明，同時提高太陽能到電能的轉化效率。另一方面，模塊的剛性和平坦性至少傳遞到熱交換器的一部分。

根據另一特征，混合太陽能模塊與基于半導體或現有有機技術的光伏技術相容。

因此有可能使用由不同代的技術產生的光伏模塊，并且光伏模塊現在可以由以下構成：

-基于晶體硅半導體的太陽能電池，

-半導體薄層，