相变光伏地砖及相变光伏地砖的制作方法 |
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| 申请号 | CN202410044821.9 | 申请日 | 2024-01-11 | 公开(公告)号 | CN117913166A | 公开(公告)日 | 2024-04-19 |
| 申请人 | 深圳大学; | 发明人 | 李春莹; 万伟; 王晓东; 李晓宇; 刘芳; 唐海达; 杨怡楠; 曾凡博; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 光伏发电 技术领域，并公开一种 相变 光伏地砖及相变光伏地砖的制作方法，该相变光伏地砖包括框体、光伏组件以及相变层；框体形成有容纳槽；光伏组件设于容纳槽内；相变层设于容纳槽内，并位于容纳槽的底壁与光伏组件之间，相变层能够吸收光伏组件的热量。在本发明技术方案中，可以保持光伏组件的输出功率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种相变光伏地砖，其特征在于，包括： |
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| 说明书全文 | 相变光伏地砖及相变光伏地砖的制作方法技术领域背景技术[0002] 太阳能是一种清洁安全、可再生的绿色能源，取之不尽、用之不竭。光伏地砖可以利用广阔的地面资源将太阳能转化为电能，发电效率高，同时可以降低地面温度。但是在温度较高的夏季，光伏地砖在接受太阳辐射的同时，会吸收大量的热量，大量的热量会导致光伏组件温度升高，从而导致光伏组件的输出功率降低。 发明内容[0003] 本发明的主要目的是提供一种相变光伏地砖，旨在保持光伏组件的输出功率。 [0004] 为实现上述目的，本发明提出的相变光伏地砖，包括： [0005] 框体，所述框体形成有容纳槽； [0006] 光伏组件，所述光伏组件设于所述容纳槽内；以及 [0007] 相变层，所述相变层设于所述容纳槽内，并位于所述容纳槽的底壁与所述光伏组件之间，所述相变层能够吸收所述光伏组件的热量。 [0008] 可选地，所述相变层包括多个相变块，多个所述相变块呈矩阵分布，多个所述相变块均位于所述容纳槽的底壁与所述光伏组件之间。 [0009] 可选地，所述相变块包括相变本体和包裹所述相变本体的导热层，所述导热层与所述光伏组件贴合。 [0010] 可选地，所述相变本体的材质为石蜡；且/或 [0013] 可选地，所述相变光伏地砖还包括防滑层，所述防滑层设于所述光伏组件远离所述相变层的一侧。 [0014] 可选地，所述相变光伏地砖还包括隔离层，所述隔离层位于所述容纳槽的底壁与所述相变层之间。 [0015] 为实现上述目的，本发明还提供一种相变光伏地砖的制作方法，所述相变光伏地砖的制作方法用于制作如上述实施例中任一项所述的相变光伏地砖，所述相变光伏地砖的制作方法包括： [0016] 提供框体； [0017] 将固体石蜡放入模具的模腔内，对模具加热至固体石蜡融化，自然冷却固化形成石蜡块，在所述石蜡块的表面包裹铝制品形成相变块，将多个所述相变块呈矩阵分布安装于所述框体内形成相变层； [0018] 制作光伏组件； [0019] 将所述光伏组件设于所述框体内。 [0020] 可选地，所述制作光伏组件的步骤包括： [0021] 对太阳能电池片进行检测，并根据所述太阳能电池片的电性能将所述太阳能电池片分为多个太阳能电池片组； [0023] 在第二玻璃板上铺设第一PVB胶膜层，在所述第一PVB胶膜层上铺设所述太阳能电池板，在所述太阳能电池板上铺设第二PVB胶膜层，在所述太阳能电池板四角的外侧均设置一个PVB胶膜块，在所述第二PVB胶膜层上铺设第一玻璃板，形成光伏基体； [0024] 将所述光伏基体置于真空环境，对所述光伏基体加热和加压； [0025] 将完成加热和加压的所述光伏组件降温至室温，形成所述光伏组件。 [0026] 可选地，在所述将所述光伏基体置于真空环境，对所述光伏基体加热和加压的步骤中，所述光伏基体的加热温度为140℃，所述光伏基体的加压压力为‑24～‑26Kpa。 [0027] 在本发明技术方案中，通过在光伏组件的下方放置相变层，在光伏组件温度升高时，相变层可以从固态转化为液态以吸收光伏组件的热量，从而降低光伏组件的温度，以此保持光伏组件的输出功率。同时在冬季温度较低时，相变层可以从液态转化为固态以给光伏组件传递热量，避免光伏组件因为温度过低影响发电效率，使得相变光伏地砖具有较好的环境调节能力。附图说明 [0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。 [0029] 图1为本发明所提供的相变光伏地砖的一实施例的截面图； [0030] 图2为本发明所提供的相变光伏地砖的一实施例的结构分解示意图； [0031] 图3为相变块的分布示意图； [0032] 图4为本发明所提供的相变光伏地砖的制作方法的一实施例的流程示意图； [0033] 图5为制作光伏组件的一实施例的流程示意图。 [0034] 附图标号说明： [0035]标号 名称 标号 名称 1000 相变光伏地砖 4 第二玻璃板 1 防滑层 5 相变块 2 第一玻璃板 6 隔离层 3 太阳能电池板 7 框体 [0036] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。 具体实施方式[0037] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0038] 需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。 [0039] 另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。 [0040] 请参考图1至图3，本发明提出一种相变光伏地砖1000，包括框体7、光伏组件以及相变层；框体7形成有容纳槽；光伏组件设于容纳槽内；相变层设于容纳槽内，并位于容纳槽的底壁与光伏组件之间，相变层能够吸收光伏组件的热量。 [0041] 在本实施例中，通过在光伏组件的下方放置相变层，在光伏组件温度升高时，相变层可以从固态转化为液态以吸收光伏组件的热量，从而降低光伏组件的温度，以此保持光伏组件的输出功率。同时在冬季温度较低时，相变层可以从液态转化为固态以给光伏组件传递热量，避免光伏组件因为温度过低影响发电效率，使得相变光伏地砖1000具有较好的环境调节能力。需要说明的是，为了方便拼接，框体7通常设计为方形，为了对光伏组件进行限位，框体7内部的容纳槽在开口为正方形或长方形，对应的光伏组件设计为正方形或长方形。 [0042] 具体地，在本发明的一实施例中，请参考图1至图3，相变层包括多个相变块5，多个相变块5呈矩阵分布，多个相变块5均位于容纳槽的底壁与光伏组件之间。在温度较高的天气光伏组件升温时，多个相变块5都可以从固态转化为液态以吸收光伏组件的热量，多个相变块5呈矩阵分布可以从多个位置吸收光伏组件的热量，从而可以有效地降低光伏组件的温度，以此保持光伏组件的输出功率。此外，多个较小的相变块5可以满足实际的吸热需求，相比于制作一个大的相变块5来吸收光伏组件的热量可以节省成本，且较小的相变块5通过改变使用数量可以满足不同尺寸的相变光伏地砖1000的使用需求，适配性更高。 [0043] 为了能提升相变块5的吸热效率，在本发明的一实施例中，相变块5包括相变本体和包裹相变本体的导热层。相变本体由相变材质制成，相变本体在一定温度范围内可以通过从固态转化为液态以吸收光伏组件的热量，导热层包裹在相变本体的外表面，且导热层与光伏组件贴合，可以将光伏组件的热量快速传导至相变本体，以降低光伏组件的温度，保持光伏组件的输出功率；在温度较低的天气时，相变本体还可以从液态转化为固态释放热量，释放的热量通过导热层快速传导至光伏组件，避免光伏组件因为温度过低影响发电效率，使得相变光伏地砖1000具有较好的环境调节能力。此外导热层还能对相变本体进行保护，避免相变本体受到外部环境的影响。相变本体和导热层的配合使得相变块5可以有效地吸收和释放热量，以提供稳定的温度控制。 [0044] 具体地，相变本体的材质有多种选择，包括无机水含盐类、有机类以及金属类。其中无机水合盐类以及有机类相变材料主要用于中、低温储热，而金属及其合金主要用于高温储热。有机相变材料的特点是性能比较稳定，不易出现过冷和相分离现象，但是其单位面积的储能能力小，并且有些有机相变材料易燃，从而限制了其在建筑的广泛应用。与此相对应，无机水合盐等无机相变材料具有价格便宜，储能密度较高和相变温度适宜等特点，适宜于应用到建筑及其相关领域中。在本发明的一实施例中，相变本体的材质为石蜡，石蜡具有多种优点，其一石蜡具有较高的潜热，这意味着在相变过程中(如从固态转变为液态)能吸收或释放大量热量，使其成为有效的热能存储介质。其二石蜡有不同的熔点，可以通过选择不同的碳链长度和混合物配比来调节，使其适用于不同温度的应用。其三石蜡的化学性质稳定，不易与其他材料反应，使用寿命长,适合长期使用。其四石蜡对环境友好，对人体无害，且不会腐蚀容器或系统，这使得其在食品、医药和住宅等领域尤为受欢迎。其五相比其他相变材料，石蜡价格较低，易于获得，经济效益好。 [0045] 进一步地，导热层的材质可以是铜、铁等导热性能较好的材料，在本发明的一实施例中，导热层的材质为铝，铝具有较高的热传导性能，可以快速将光伏组件的热量传递到相变本体或者将相变本体的热量传递到光伏组件，提高热效率和热传导速度。其次铝具有良好的耐腐蚀性和防护性能，可以有效地保护相变本体免受外部环境的影响，延长相变块5的使用寿命。此外铝是一种轻量且强度较高的金属，可以为相变本体提供结构支撑和保护，同时减轻相变块5整体的重量。 [0046] 为了保证相变光伏地砖1000的使用寿命，在本发明的一实施例中，请参考图1和图2，光伏组件包括第一玻璃板2、第二玻璃板4以及设于第一玻璃板2与第二玻璃板4之间的太阳能电池板3；其中，第一玻璃板2是光伏组件的外层保护层，通常由钢化玻璃或防反射玻璃制成，具有透明度高、耐候性好和抗紫外线等特点，可以保护太阳能电池板3免受外部环境的损害；第二玻璃板4位于太阳能电池板3的背面，起到支撑和保护作用，通常由钢化玻璃制成，具有耐高温、抗压和防反射等特点；太阳能电池板3是光伏组件的核心部分，它由多个太阳能电池片组成，太阳能电池片通常采用硅材料，通过光照转化为直流电能，太阳能电池板 3具有高效率的光电转换特性，可以将太阳能转化为电能。这种双层玻璃结构能够提供保护和支撑太阳能电池板3的功能，同时保证光线的透过和电能的输出。相变层位于容纳槽的底壁与第二玻璃板4之间，且相变层中各个相变块5的导热层与第二玻璃板4贴合。 [0047] 进一步地，在本发明的一实施例中，请参考图1和图2，相变光伏地砖1000还包括防滑层1，防滑层1设于光伏组件远离相变层的一侧，防滑层1的主要功能是确保行走在相变光伏地砖1000上的人们在潮湿或湿滑的环境下不易滑倒。这种特殊的表面处理可以增加地砖的摩擦力，提供更好的防滑性能。防滑层1通常采用耐磨材料，如橡胶或聚合物，以提供持久的防滑效果。同时，防滑层1还能起到保护光伏组件的作用。它可以防止外部物质侵入光伏组件，如灰尘、水分和化学物质等，从而保持光伏组件的正常运行和发电效率。防滑层1还能够承受一定的压力和冲击，保护光伏组件免受外部力量的损害。 [0048] 为了更好的保护光伏组件，在本发明的一实施例中，请参考图1和图2，相变光伏地砖1000还包括隔离层6，隔离层6位于容纳槽的底壁与相变层之间，隔离层6可以防止水分渗透到光伏组件中，同时减少外界温度变化对光伏组件的影响。这有助于延长光伏组件的使用寿命，并提高系统的整体效率。此外，隔离层6还可以提供额外的保护，防止光伏组件受到外部物体的损坏。通过这种设计，相变光伏地砖1000在满足建筑物地面功能的同时，也能够有效地利用太阳能发电。 [0049] 本发明还提供一种相变光伏地砖1000的制作方法，所述相变光伏地砖1000的制作方法用于制作上述任一实施例中的相变光伏地砖1000，请查看图4，在本发明的一实施例中，相变光伏地砖1000的制作方法包括： [0050] S10：提供框体7； [0051] S20：将固体石蜡放入模具的模腔内，对模具加热至固体石蜡融化，自然冷却固化形成石蜡块，在所述石蜡块的表面包裹铝制品形成相变块5，将多个所述相变块5呈矩阵分布安装于所述框体7内形成相变层； [0052] S30：制作光伏组件； [0053] S40：将所述光伏组件设于所述框体7内。 [0054] 需要说明的是，为了方便拼接，框体7通常设计为方形，为了对光伏组件进行限位，框体7内部的容纳槽在开口为正方形或长方形，对应的光伏组件设计为正方形或长方形。同样的，相变块5设计为正方形或长方形，对应的模具的模腔为正方形或长方形，将相变块5设计为正方形或长方形可以使得组成相变层的多个相变块5中，位于边角的相变块5的两个面可以与容纳槽的槽壁贴合，便于在框体7内放置相变块5，同时可以增加相变块5和光伏组件的接触面积。 [0055] 相变材料选用石蜡，石蜡具有多种优点，其一石蜡具有较高的潜热，这意味着在相变过程中(如从固态转变为液态)能吸收或释放大量热量，使其成为有效的热能存储介质。其二石蜡有不同的熔点，可以通过选择不同的碳链长度和混合物配比来调节，使其适用于不同温度的应用。其三石蜡的化学性质稳定，不易与其他材料反应，使用寿命长,适合长期使用。其四石蜡对环境友好，对人体无害，且不会腐蚀容器或系统，这使得其在食品、医药和住宅等领域尤为受欢迎。其五相比其他相变材料，石蜡价格较低，易于获得，经济效益好。石蜡块的外表面包裹有铝制品，铝具有较高的热传导性能，可以快速将光伏组件的热量传递到相变本体或者将相变本体的热量传递到光伏组件，提高热效率和热传导速度。其次铝具有良好的耐腐蚀性和防护性能，可以有效地保护相变本体免受外部环境的影响，延长相变块5的使用寿命。此外铝是一种轻量且强度较高的金属，可以为相变本体提供结构支撑和保护，同时减轻相变块5整体的重量。 [0056] 在相变块5制作完成后，会先在框体7内设置隔离层6，然后将多个相变块5呈矩阵分布安装于隔离层6上形成相变层，然后将制作好的光伏组件放置在相变层上，最后在光伏组件上安装防滑层1即可形成相变光伏地砖1000。 [0057] 在本实施例中，通过在光伏组件的下方放置相变层，在光伏组件温度升高时，相变层可以从固态转化为液态以吸收光伏组件的热量，从而降低光伏组件的温度，以此保持光伏组件的输出功率。同时在冬季温度较低时，相变层可以从液态转化为固态以给光伏组件传递热量，避免光伏组件因为温度过低影响发电效率，使得相变光伏地砖1000具有较好的环境调节能力。 [0058] 进一步地，在本发明的一实施例中，请查看图5，所述步骤S30包括： [0059] S301：对太阳能电池片进行检测，并根据所述太阳能电池片的电性能将所述太阳能电池片分为多个太阳能电池片组； [0060] S302：将多个同一组的太阳能电池片串焊形成太阳能电池板3； [0061] S303：在第二玻璃板4上铺设第一PVB胶膜层，在所述第一PVB胶膜层上铺设所述太阳能电池板3，在所述太阳能电池板3上铺设第二PVB胶膜层，在所述太阳能电池板3四角的外侧均设置一个PVB胶膜块，在所述第二PVB胶膜层上铺设第一玻璃板2，形成光伏基体； [0062] S304：将所述光伏基体置于真空环境，对所述光伏基体加热和加压； [0063] S305：将完成加热和加压的所述光伏组件降温至室温，形成所述光伏组件。 [0064] 需要说明的是，根据太阳能电池片的电性能将太阳能电池片分为多个太阳能电池片组是为了将性能一致或相近的太阳能电池片组合在一起以提升太阳能电池片的利用率，也便于最终区分性能不同的相变光伏地砖1000。其中,太阳能电池片检测的工序中,对单片太阳能电池片的正面和背面均进行恒温电性能测试,其测试仪器温度控制在25±1℃。这样可以对太阳能电池片进行精确分档,以保证组串成的组件能得到最大发电功率,避免串联功率损失。 [0065] 在太阳能电池片串焊的工序中,各太阳能电池片串焊间距控制在10～15mm。这样既可以拥有足够的采光空间,也可以防止因间距过大而造成互连条收缩移位。 [0066] 在光伏基体层叠工序中，第二玻璃板4选用光面超白钢化玻璃，第一玻璃板2选用普通钢化玻璃，在第二玻璃板4和第一玻璃板2之间垫贴的PVB胶膜块的厚度选用0.5～0.8mm，优选为0.6mm，PVB胶膜块的设计既有利于层压抽真空,防止光伏组件出现气泡现象，同时也可以防止因底面的第一玻璃板2重压过大导致太阳能电池板3碎裂。 [0067] 在层叠完成形成光伏基体后，会对光伏基体进行检验，筛选出有缺陷的光伏基体，通过检验的光伏基体通过层压机进行层压工序。在层压工序中，层压的加热温度为140℃。抽真空时间为780～800s，优选为785s；层压时间为600～650s，优选为630s；层压时真空压强为‑24～‑26Kpa，优选为‑24Kpa。 |
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