[發(fā)明專利]用于硅基太陽電池散熱的復(fù)合相變材料和裝置

無效

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• 申請日: 2011-12-22
• 公開（公告）號: CN102509741A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張正國;方曉明;高學(xué)農(nóng);方玉堂;徐濤
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硅基太陽電池溫度控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及太陽電池的散熱方法，具體涉及用于硅基太陽電池散熱的復(fù)合相變材料和裝置。

背景技術(shù)

化石能源的日趨枯竭以及傳統(tǒng)化石能源在使用過程中產(chǎn)生的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)問題日趨嚴重，加快了新能源及可再生能源的發(fā)展。太陽能作為一種清潔、可再生能源是當今新能源開發(fā)利用的重點。太陽能光伏發(fā)電已成為太陽能利用的重點領(lǐng)域。而太陽電池是太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的核心器件，提高太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率和降低其生產(chǎn)成本是現(xiàn)階段實現(xiàn)光伏發(fā)電作為替代能源的主要途徑。

在實際應(yīng)用中，照射到硅基太陽電池表面的太陽能80%以上并未轉(zhuǎn)化為電能，而是轉(zhuǎn)化為熱，使電池溫度升高，導(dǎo)致電池光伏效率下降。目前，太陽電池的主要散熱方法是在組件的背面鋪設(shè)流道，通過水或空氣等流體帶走熱量。如中國專利CN200810198638.5公開的按太陽能玻璃、EVA膠膜、太陽電池、聚酯薄膜條、EVA膠膜、鋁合金背板順序以“三明治”方式疊合真空加熱層壓而成的鋁合金背板太陽電池組件、CN200610112904.9公開的太陽電池高效發(fā)電散熱系統(tǒng)、CN200720118088.2公開的一種水冷式光伏發(fā)電系統(tǒng)、CN201010534145.1公開的一種太陽電池背面用散熱片及使用其的太陽電池模塊。然而在實際應(yīng)用中，由于空氣的熱容小、密度低，因此對流傳熱系數(shù)也低，風(fēng)向的影響不易控制，因此這些散熱方法都難以滿足太陽電池的散熱要求；采用水作為散熱冷卻介質(zhì)，雖然散熱效果比空氣好很多，但需要增加水路和水泵等配件，增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性和維護成本。此外，還有采用制冷方法進行散熱的專利，如中國專利CN200810029178.3公開的蓄冷降溫式太陽電池組件、CN201010615279.6公開的包括太陽電池板和半導(dǎo)體制冷芯片的太陽能制冷裝置，這些方法也普遍存在著較大的成本增加和設(shè)備維護問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有硅基太陽電池散熱裝置存在的散熱效率低、系統(tǒng)復(fù)雜的缺陷，提供用于硅基太陽電池散熱的復(fù)合相變材料和裝置，本發(fā)明的復(fù)合相變材料及裝置的散熱效果好、相變材料沒有液態(tài)泄漏、導(dǎo)熱系數(shù)高且在需要時能有效實現(xiàn)相變材料放熱。

相變材料在發(fā)生相變過程中具有溫度恒定且相變潛熱大的特點，將相變材料應(yīng)用于硅基太陽電池的散熱冷卻，則具有使用方便，儲熱密度大，成本較低且無需維護等優(yōu)點。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

用于太陽電池散熱的復(fù)合相變材料，所述復(fù)合相變材料為有機物和無機物聚合的復(fù)合相變材料，其相變溫度為20~50℃；所述復(fù)合相變材料中，有機物的質(zhì)量百分含量為40~95%。

所述有機物為飽和脂肪酸或直鏈烷烴的一種或兩種以上；所述無機物為膨脹石墨、泡沫鋁、泡沫銅或碳泡沫。

所述飽和脂肪酸的分子式為：CH₃(CH₂)_nCOOH，n=6、8、10、12；所述直鏈烷烴的分子式為：C_nH_2n+2，n為15～30。

本發(fā)明還提供所述復(fù)合相變材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將固態(tài)有機物熔化成液態(tài)有機物；

（2）按質(zhì)量百分含量計，將5~60%無機物浸沒在40~95%液態(tài)有機物中，得到復(fù)合相變材料。

本發(fā)明還提供一種填充復(fù)合相變材料的用于硅基太陽電池散熱的裝置，主要包括蓋板1、箱體2和翅片3；所述蓋板1固定于箱體2上，箱體2內(nèi)設(shè)置有翅片3，翅片3的高度大于箱體2的厚度，并從蓋板1中穿出，在箱體2內(nèi)的翅片3之間填充有復(fù)合相變材料4；箱體2上與蓋板1相對的一側(cè)外表面與太陽電池板5通過導(dǎo)熱膠粘結(jié)。

所述固定為粘接、焊接或螺栓連接。

所述蓋板1、箱體2和翅片3的材料為鋁、鋁合金、銅或銅合金。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

（1）本發(fā)明的復(fù)合相變材料具有很高的導(dǎo)熱系數(shù)，該電池散熱裝置儲熱、放熱、散熱速率高；

（2）由于毛細作用力和表面張力的作用，本發(fā)明的復(fù)合相變材料在微孔內(nèi)發(fā)生固-液相變時沒有液態(tài)的滲出，可以保持固態(tài)，由于其在相變過程中具有保持定型特性的優(yōu)點，電池溫度的一致性好；

（3）本發(fā)明的太陽電池散熱裝置沒有液體流動性及泄漏問題，易于封裝；

（4）本發(fā)明的太陽電池散熱裝置操作和維護方便，成本低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的用于硅基太陽電池散熱的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。