一种光伏背板的制作方法

1.本实用新型涉及光伏背板技术领域，特别涉及一种光伏背板。


背景技术：

2.光伏发电系统是由光伏组件、控制器、蓄电池组、逆变器等部分组成，发电原理是利用光照射半导体产生的光伏效应，将光能直接转变为电能。一般来说，夏季光照条件好确实能产生更多的电能，但是温度过高又会导致光伏组件的发电性能的下降。光伏组件一般有3个温度系数：开路电压、峰值功率和短路电流。在强光高温天气条件下，光伏组件表面的温度甚至可达到上百摄氏度；当温度升高导致热量无法及时散失时，使光伏组件的能量转换效率降低，导致光伏组件的输出功率下降，造成光伏组件功率损失，降低了电站的发电量。基于此，优化光伏组件散热性能对其稳定高效工作非常重要。
3.光伏电站在运行过程中，如果既能将光伏组件产生的大量热量快速导出，提高其发电效率，又能将这些热量收集起来进行合理利用；不仅能够提高电站发电效率，而且能够提高太阳光的热利用效率，从而进一步降低光伏电站的度电碳排放。
4.其中，背板位于光伏组件背面的最外层，用于防止光伏组件因环境因素对聚合物胶膜和电池峰材料的侵蚀。背板的散热性能直接影响光伏组件的发电性能，因而对背板进行散热设计的同时再进行热量的收集利用，从而达到同时提升光伏组件发电性能和太阳光利用效率的目的。
5.在现有技术的方案中，公开了一种散热晶硅光伏太阳能组件，该组件结构包括依次层叠的钢化玻璃、第一eva层(第一粘结层)、晶体硅电池阵列、第二高透eva(第二粘结层)、复合背板和散热衬底层。其中，该组件的复合背板的底部与散热衬底层粘接；散热衬底层由自上而下依次层叠的第一散热板、由多个弹簧管组成的散热层和第二散热板组成。
6.具体的，散热衬底层由第一铝合金薄板(第一散热板)，中间层为由铜材料制成的数个弹簧管阵列的散热层，最下层的为第二铝合金薄板(第二散热板)，三层通过焊接连接成一个整体。
7.其中，散热层中的弹簧管阵列内，每个弹簧管中均装有高分子化合物的相变材料，该高分子化合物相变材料呈颗粒晶体状；当温度达到25℃以上温度时，高分子化合物相变材料会迅速吸收热量，当吸收之热量达到一定程度时，由颗粒晶体状慢慢变成液体状；当温度降低至25℃以下时，高分子化合物相变材料从液体状又慢慢变成颗粒晶体状。
8.而此方案只考虑了利用相变材料进行散热，未考虑热量的再利用；且其使用的相变材料的相变温度过低，并不能有效缓解光伏组件工作时的热量蓄积和高温状态；另外，其散热层的弹簧形管路(弹簧管)设计，限制了相变材料的用量，导致吸热效果大打折扣，同样不利于热量的散失和利用。
9.综上所述，本技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：
10.现有光伏组件背板的散热结构散热效果差的问题。


技术实现要素：

11.本实用新型的目的在于提供一种光伏背板，以解决现有光伏组件背板的散热结构散热效果差的问题。
12.本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
13.为了解决上述技术问题，本实用新型提供了以下技术方案：
14.本实用新型提供了一种光伏背板，包括相变吸能层、导热层和支撑层；所述导热层包裹所述相变吸能层，所述支撑层包裹所述导热层；所述相变吸能层包括依次层叠连接的高温相变层、低温相变层和储热层；所述高温相变层和所述低温相变层分别填充有高温相变材料和低温相变材料；所述储热层内填充有吸热材料。
15.在其中一个实施例中，所述支撑层包括第一支撑层和第二支撑层；所述导热层包括第一导热胶膜和第二导热胶膜；以所述第一支撑层、所述第一导热胶膜、所述高温相变层、所述低温相变层、所述储热层、所述第二导热胶膜和所述第二支撑层的顺序依次层叠而成。
16.在其中一个实施例中，所述相变吸能层外包裹有导热箱体，所述导热箱体与所述第一导热胶膜和所述第二导热胶膜连接。
17.在其中一个实施例中，所述导热箱体为铝合金箱体。
18.在其中一个实施例中，所述高温相变层内的结构和所述低温相变层内的结构均为蜂窝状结构；所述蜂窝状结构由多个蜂窝孔组合而形成，所述蜂窝孔的竖直方向平行于所述高温相变层和所述低温相变层的层叠方向；所述储热层内镂空形成空腔结构。
19.在其中一个实施例中，还包括循环换热机构；所述储热层的相对两侧上分别设有进液口和出液口；所述进液口和所述出液口分别与所述循环换热机构连通。
20.在其中一个实施例中，所述高温相变材料的相变温度为50℃-100℃；所述低温相变材料的相变温度为20℃-50℃。
21.在其中一个实施例中，所述吸热材料为去离子水。
22.在其中一个实施例中，所述导热层为eva(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物，polyethylene vinylacetate)胶膜、或poe(聚烯烃热塑性弹性体，polyolefin thermoplastic elastomer)胶膜、或pvb(聚乙烯醇缩丁醛，poly vinyl butyral)胶膜、或epe胶膜(共挤poe胶膜，eva/poe/eva)。
23.在其中一个实施例中，所述支撑层为含氟聚酯板、或全聚烯烃板、或含氟无聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板、或无氟含聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板、或含氟含聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板。
24.本实用新型的有益效果如下：
25.本方案采用“梯度温差”的设计理念，避免所述相变吸能层内只使用单一相变材料时，所述高温相变层、所述低温相变层和所述储热层层级之间的温差过大，引起所述高温相变层和所述低温相变层内部填充的相变材料的受热不均、相分离或体积变化过大等问题，所述高温相变层和所述低温相变层内应用不同相变温度的所述高温相变材料和所述低温相变材料，所述光伏背板的层级之间实现热量的温和传递，提高所述光伏背板对光伏组件的散热效果。
26.所述光伏背板通过将光伏组件工作过程中产生的大量热能转移到所述储热层中，并通过所述储热层的相对两侧上分别设有进液口和出液口；所述进液口和所述出液口分别与所述循环换热机构连通，使所述循环换热机构与所述储热层连通，将所述高温相变层和所述低温相变层所吸收的热量加以利用，同时也有效降低光伏组件的工作温度，提升光伏组件运行的发电效率和可靠性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1是本实用新型的整体结构示意图；
29.图2是图1中相变吸能层的放大结构示意图；
30.图3是本实用新型的蜂窝结构示意图；
31.图4是本实用新型导热箱体、循环换热机构和相变吸能层的装配结构示意图。
32.其中，附图标记如下：
33.1、支撑层；11、第一支撑层；12、第二支撑层；
34.2、导热层；21、第一导热胶膜；22、第二导热胶膜；
35.3、相变吸能层；31、高温相变层；32、低温相变层；33、储热层；331、进液口；332、出液口；34、蜂窝孔；35、分隔板；
36.4、导热箱体；
37.5、循环换热机构。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
39.光伏背板的第一个实施例如图1和图2所示，包括相变吸能层3、导热层2和支撑层1；导热层2包裹相变吸能层3，支撑层1包裹导热层2；相变吸能层3包括依次层叠连接的高温相变层31、低温相变层32和储热层33；高温相变层31和低温相变层32分别填充有高温相变材料和低温相变材料；储热层33内填充有吸热材料。
40.作为可选地实施方式，
41.有关上述支撑层1、导热层2和相变吸能层3的具体包裹结构，此实施例如图1和图2所示，支撑层1包括第一支撑层11和第二支撑层12；导热层2包括第一导热胶膜21和第二导热胶膜22；以第一支撑层11、第一导热胶膜21、高温相变层31、低温相变层32、储热层33、第二导热胶膜22和第二支撑层12的顺序依次层叠而成。
42.有益效果：通过支撑层1的第一支撑层11和第二支撑层12，给光伏背板内层的导热层2和相变吸能层3提供结构上的支撑；通过导热层2的第一导热胶膜21和第二导热胶膜22将光伏组件上的热能传动给相变吸能层3，提高其层级之间的导热系数，从而提高其能量传导的效率；而高温相变层31、低温相变层32和储热层33的组合实现热能的分级转换与储存，
实现光伏组件自身在不同温度下的热能转换，使得光伏组件在不同温度下也能保持散热，提高光伏组件的散热效率，从而提高光伏组件的发电效率。
43.进一步的，为了实现更高的导热效率，此实施例如图1、图2和图4所示，相变吸能层3外包裹有导热箱体4，导热箱体4与第一导热胶膜21和第二导热胶膜22连接。导热箱体4与第一导热胶膜21和第二导热胶膜22连接固定；一般的，导热箱体4与第一导热胶膜21和第二导热胶膜22通过粘接固定。
44.其中，第一导热胶膜21和第二导热胶膜22即为导热性能较好的粘结胶膜，如上述eva、poe等，或者是经添加导热组分改进后的胶膜。
45.进一步的，导热箱体4为铝合金箱体。
46.特别的，此实施例如图4所示，所述高温相变层31、所述低温相变层32和所述储热层33之间设有分隔板35；所述分隔板35为铝合金板。
47.有益效果：导热箱体4在结构上能够给相变吸能层3提供进一步的结构性支撑，同时，导热箱体4为铝合金箱体，铝合金具有高导热性，能够提高导热层2至相变吸能层3的热传导效率。
48.通过分隔板35将高温相变层31、低温相变层32和储热层33各自的高温相变材料、低温相变材料和吸热材料分隔开，在分隔板35提供分隔支撑的功能，同时，分隔板35使用铝合金的高导热系数材料，能够提高高温相变层31、低温相变层32和储热层33的层级之间的热传导效率。
49.具体的，有关上述高温相变层31和低温相变层32的具体内部结构，此实施例如图1至图3所示，高温相变层31内的结构和低温相变层32内的结构均为蜂窝状结构；蜂窝状结构由多个蜂窝孔34组合而形成，蜂窝孔34的竖直方向平行于高温相变层31和低温相变层32的层叠方向；储热层33内镂空形成空腔结构。
50.有益效果：高温相变层31内和低温相变层32内的蜂窝状结构，可以提高光伏背板的机械强度，蜂窝孔34与蜂窝孔34之间的接触面积大，其热传导的面积也大，可确保高温相变材料和低温相变材料在高温相变层31和低温相变层32内的均匀性和安全性。
51.有关上述吸入材料的具体组成，吸热材料为去离子水。
52.储热层33的截面形状为矩形，将储热层33内部挖空便形成空腔结构，用于吸热的去离子水储存于上述储热层33内的空腔结构之中。
53.在其中一个实施例中，高温相变材料的相变温度为50℃-100℃；低温相变材料的相变温度为20℃-50℃。
54.有益效果：通过在高温相变层31内和低温相变层32内填充不同具有相变温度的高温相变材料和低温相变材料，实现吸热的分级相变，热量的分级传导，使得光伏背板能够在光伏组件处于不同温度时，亦能保持良好的散热效果，提高散热效率。
55.具体的，有关上述高温相变材料和低温相变材料的具体组成，高温相变材料和低温相变材料可使用无机、有机或复合的相变材料，考虑到无机相变材料一般具有腐蚀性，对容器材质(即分别有储存高温相变材料和低温相变材料的高温相变层31和低温相变层32)的耐腐蚀性、耐压性等要求较高，且存在安全性问题。
56.优选的，所述高温相变材料为单一组分有机相变材料或混合组分有机相变材料；所述低温相变材料为单一组分有机相变材料或混合组分有机相变材料。
57.具体的，所述高温相变材料和所述低温相变材料可以是高级脂肪烃类、脂肪酸类、醇类、芳香烃类、方向酮类、酰胺类、氟利昂类、多羰基类等相变材料。
58.有关上述导热层2所使用的材料，导热层2为eva(聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物，polyethylene vinylacetate)胶膜、或poe(聚烯烃热塑性弹性体，polyolefin thermoplastic elastomer)胶膜、或pvb(聚乙烯醇缩丁醛，poly vinyl butyral)胶膜、或epe胶膜(共挤poe胶膜，eva/poe/eva)。
59.其中，epe胶膜(eva/poe/eva)是共挤poe胶膜的简称，即通过共挤工艺将poe树脂与eva树脂挤出制造的胶膜。
60.有关上述支撑层1所使用的材料，支撑层1为含氟聚酯板、或全聚烯烃板、或含氟无聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板、或无氟含聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板、或含氟含聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板。
61.具体的，上述的含氟聚酯板为含氟pet板，pet板(聚对苯二甲酸类塑料，polyethylene terephthalate)，上述全聚烯烃板为不含氟和pet的全聚烯烃板，上述聚对苯二甲酸乙二酯为聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet，polyethylene glycol terephthalate)。
62.进一步的，所述支撑层1的厚度为0.5-5mm。
63.有益效果：支撑层1所用的此类含氟聚酯板，能够很好的满足商用晶硅太阳电池组件工作25年寿命中，其处于的湿热、干热、强紫外线等极端环境的考验与使用要求。
64.现有的光伏组件背板的散热结构除了存在散热效果差外，光伏组件背板没有利用散热所转移的能量，使得光伏组件提高散热散失的能量造成浪费，存在能量利用不完全的问题。
65.此实施例如图4所示，光伏背板的组成，还包括循环换热机构5；储热层33的相对两侧上分别设有进液口331和出液口332；进液口331和出液口332分别与循环换热机构5连通。
66.具体的，循环换热机构5为外部设置的循环换热机构5，通过管道与进液口331和出液口332连通。
67.其中，循环换热结构5其能够应用的换热器种类繁多，包含但不限于螺旋板式换热器、容积式换热器、热管等可以进行冷热交换实现能量转移利用的结构；上述换热器属于现有技术，故不再具体叙述。
68.有益效果：本技术方案采用“梯度温差”的设计理念，避免只使用单一相变材料时，层级之间温差过大引起相变材料的受热不均、相分离或体积变化过大等问题，高温相变层31和低温相变层32内应用不同相变温度的相变材料，实现热量的温和传递，将光伏组件工作过程中产生的大量热能转移到储热层33中，并通过外部与其连通的循环换热机构5，将上述相变吸能层3所吸收的热量加以利用，同时也有效降低光伏组件的工作温度，提升光伏组件运行的发电效率和可靠性。
69.在进行应用时，有如下具体的实施方案：
70.光伏背板的第二个实施例，此实施例与第一实施例的区别在于，支撑层1使用厚度为0.5mm的含氟pet板；导热层2使用厚度为0.5mm，经过导热改性的eva胶膜；高温相变层31所填充的高温相变材料为相变温度75℃的工业石蜡；低温相变层32所填充的低温相变材料为相变温度45℃的工业石蜡；储热层33填充去离子水，储热层33的进液口331和出液口332的管径为4分管径。
71.光伏背板的第三个实施例，此实施例与第一实施例的区别在于，支撑层1使用厚度为1mm含氟pet板；导热层2使用厚度为0.5mm，经过导热改性的pvb胶膜；高温相变层31所填充的高温相变材料为相变温度50℃的石蜡/hdpe(高密度聚乙烯，high density polyethylene)复合相变材料；低温相变层32所填充的低温相变材料为相变温度30℃的工业石蜡，储热层33填充去离子水，储热层33的进液口331和出液口332的管径为4分管径。
72.以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种光伏背板，其特征在于，包括相变吸能层、导热层和支撑层；所述导热层包裹所述相变吸能层，所述支撑层包裹所述导热层；所述相变吸能层包括依次层叠连接的高温相变层、低温相变层和储热层；所述高温相变层和所述低温相变层分别填充有高温相变材料和低温相变材料；所述储热层内填充有吸热材料。2.根据权利要求1所述的光伏背板，其特征在于，所述支撑层包括第一支撑层和第二支撑层；所述导热层包括第一导热胶膜和第二导热胶膜；以所述第一支撑层、所述第一导热胶膜、所述高温相变层、所述低温相变层、所述储热层、所述第二导热胶膜和所述第二支撑层的顺序依次层叠而成。3.根据权利要求2所述的光伏背板，其特征在于，所述相变吸能层外包裹有导热箱体，所述导热箱体与所述第一导热胶膜和所述第二导热胶膜连接。4.根据权利要求3所述的光伏背板，其特征在于，所述导热箱体为铝合金箱体。5.根据权利要求2至4任一项所述的光伏背板，其特征在于，所述高温相变层内的结构和所述低温相变层内的结构均为蜂窝状结构；所述蜂窝状结构由多个蜂窝孔组合而形成，所述蜂窝孔的竖直方向平行于所述高温相变层和所述低温相变层的层叠方向；所述储热层内镂空形成空腔结构。6.根据权利要求5所述的光伏背板，其特征在于，还包括循环换热机构；所述储热层的相对两侧上分别设有进液口和出液口；所述进液口和所述出液口分别与所述循环换热机构连通。7.根据权利要求1所述的光伏背板，其特征在于，所述高温相变材料的相变温度为50℃-100℃；所述低温相变材料的相变温度为20℃-50℃。8.根据权利要求1所述的光伏背板，其特征在于，所述吸热材料为去离子水。9.根据权利要求1所述的光伏背板，其特征在于，所述导热层为eva胶膜、或poe胶膜、或pvb胶膜、或epe胶膜。10.根据权利要求1所述的光伏背板，其特征在于，所述支撑层为含氟聚酯板、或全聚烯烃板、或含氟无聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板、或无氟含聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板、或含氟含聚对苯二甲酸乙二酯的聚烯烃板。

技术总结
本实用新型公开了一种光伏背板，涉及光伏背板技术领域，该光伏背板包括相变吸能层、导热层和支撑层；导热层包裹相变吸能层，支撑层包裹导热层；相变吸能层包括依次层叠连接的高温相变层、低温相变层和储热层；高温相变层和低温相变层分别填充有高温相变材料和低温相变材料；储热层内填充有吸热材料；本实用新型主要用于光伏组件的降温，通过导热层将光伏组件的热能传导至相变吸能层，相变吸能层通过其内置的高温相变材料和低温相变材料，实现逐级吸能，实现光伏组件的良好散热效果；解决了现有光伏组件背板的散热结构散热效果差的技术问题。问题。问题。


技术研发人员：刘国强 孙洪海 张兰兰 刘玲 王晓芸 施莹 李建强
受保护的技术使用者：力鸿检验集团有限公司
技术研发日：2023.02.21
技术公布日：2023/7/23