[發明專利]復合相變材料輔助的光伏電池組件

在審

• 申請號: 201710984210.2
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN107749431A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 馬濤;趙家鑫;李貞鵬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;C09K5/06
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

技術領域

本發明涉及一種光伏發電技術以及光伏組件溫度控制領域的技術，具體涉及一種利用復合相變材料對常規的光伏組件進行降溫的裝置，即一種復合相變材料輔助的光伏電池組件。

背景技術

現有對光伏組件表面溫度控制的技術可以分為兩大類別，一類是主動式降溫系統，一類是被動式降溫系統。主動式降溫系統通常是利用水泵或者是氣泵，將水流或者是氣流導向光伏組件的正面或者背面，從而對光伏組件的表面進行冷卻，但是主動式系統存在水泵和氣泵需要消耗額外電力的問題，并且主動式的系統相對來說比較復雜，需要更多的維護時間和資金。第二類為被動式降溫系統，該類系統不需要消耗額外的電力，通常是通過增加光伏組件的散熱面積來實現為光伏組件降溫的目的，例如使用鋁制散熱片擴大光伏組件的背板面積或者通過與建筑屋面架空設置自然通風層進行被動冷卻。但是，現階段的被動式降溫系統存在著降溫效果不明顯的問題。因此，探尋更加有效的降溫技術是有益的。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提出一種復合相變材料輔助的光伏電池組件，利用相變材料腔體對原有的光伏組件進行冷卻。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明涉及一種復合相變材料輔助的光伏電池組件，包括：設置于相變材料腔體內的復合相變材料和導熱金屬網格及設置于相變材料腔體外的光伏組件。

所述的一體化組件中各個部分之間采用但不限于導熱性能良好的膠水粘接。

所述的光伏組件的背板及相變材料腔體優選采用金屬材料制成，例如鋁，且兩者采用焊接方式固定連接。

所述的導熱金屬網格由導熱性能良好的材料制成，例如鋁。

所述的復合相變材料采用但不限于由熔點在20～50℃的石蠟與密度在50～150kg/m²的膨脹石墨基體相浸潤制成，制備過程為將所制得的膨脹石墨與水浴加熱融化的石蠟在0.02MPa 的壓力環境下浸潤3～5h。

所述的復合相變材料中的膨脹石墨基體采用可膨脹石墨粉末在900℃的高溫環境下，加熱膨脹5s后制成，而后將制成的膨脹石墨在不同壓力環境下模壓成型，可制得不同密度的膨脹石墨基體，即密度介于50～150kg/m²之間的膨脹石墨基體。

所述的膨脹石墨基體使用可膨脹石墨，具體采用高純天然鱗片石墨，通過復合氧化插層劑高氯酸與硝酸混合酸與輔助插層劑冰乙酸的共同作用下，制備而成。

所述的導熱金屬網格采用金屬絲，以網格形式編織纏繞而成，從而均勻分布在相變材料腔體中，增強復合相變材料在三維空間中的導熱性能。

所述的相變材料腔體為長方體結構，內部填充有復合相變材料與導熱金屬網絡，上表面與光伏組件連接，下表面與空氣相接觸。

技術效果

與現有技術相比，本發明在陽光充足的條件下，其中的復合相變材料能夠吸收光伏組件產生的熱量，同時其本身發生從固態到液態的相變，并且在一段時間內，復合相變材料的溫度基本保持不變，一直到復合相變材料完全液化。因此，將相變材料腔體貼合在光伏組件背面，能夠有效的控制光伏組件的溫度，而不用消耗額外的電力。同時，使用復合相變材料具有結構簡單，降溫效果顯著，材料易于獲取，維護成本低的特點，適用于在光照充足的地區對光伏組件進行降溫。

附圖說明

圖1為本發明內復合相變材料輔助的光伏電池組件的截面結構示意圖；

圖2為本發明內復合相變材料輔助的光伏電池組件的剖面結構示意圖；

圖3為本發明內復合相變材料輔助的光伏電池組件的實際應用場景示意圖；

圖3為利用本發明的復合相變材料輔助的光伏電池組件在應用不同的復合相變材料情景下模擬計算得到的表面溫度的參考數據曲線；其中PV only為普通的光伏組件，即參照組， PV-PCM I，II和III為應用了三種不同石蠟的復合相變材料輔助的光伏電池組件；

圖4為實施例的模擬測試數據示意圖；

圖中：光伏組件1、相變材料腔體2、復合相變材料3、導熱金屬網格4。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例包括：設置于相變材料腔體2內的復合相變材料3和導熱金屬網格4以及設置于相變材料腔體2外的光伏組件1。

所述的相變材料腔體2利用導熱性能良好的膠水與光伏組件1相粘結，或當光伏組件1 的背板和相變材料腔體2優選均為金屬，則兩者之間采取焊接的方式連接。