基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构及方法技术

本发明专利技术公开了一种基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构及方法：将聚偏氟乙烯‑六氟丙烯、丙酮、水混合，搅拌为前体溶液；将前体溶液放到容器中，由于丙酮的蒸发，使聚偏氟乙烯‑六氟丙烯和水分离，在聚偏氟乙烯‑六氟丙烯中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层；将冷却材料层附着在前极电层表面；将高透光材料板覆盖在冷却材料层上，作为保护层，并密封，阻止空气中的颗粒物堵塞微孔，并起到保护太阳能电池板的作用；将覆盖有保护层的冷却材料层暴露在室外，使得太阳能电池板内的热量以红外线形式通过冷却材料层和保护层发射到太空。本发明专利技术可以起到被动冷却的作用，已达到提高发电效率的目的，为太阳能晶硅电池板提供被动式降温的方法。

Passive Cooling Structure and Method of Solar Panels Based on Infrared Emission

The invention discloses a passive cooling structure and method for solar panel based on infrared emission: mixing polyvinylidene fluoride (PVDF), hexafluoropropylene (HFP), acetone and water, stirring them into precursor solution; placing precursor solution in container, separating PVDF, HFP and water due to evaporation of acetone, and forming micropore with different diameters in PVDF and HFP. Form a cooling material layer; attach the cooling material layer to the surface of the front electrode layer; cover the high-transparency material plate on the cooling material layer as a protective layer, and seal, prevent particulate matter in the air from blocking micro-holes, and play a role in protecting solar panels; expose the cooling material layer covered with the protective layer outdoors, so that the heat inside the solar panels is in the form of infrared rays. Type C is launched into space through a cooling material layer and a protective layer. The invention can play the role of passive cooling, achieve the purpose of improving power generation efficiency, and provide a passive cooling method for solar crystal silicon panels.

【技术实现步骤摘要】
基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构及方法
本专利技术涉及太阳能光伏发电系统，包括户用太阳能电源、交通领域、通讯/通信领域、石油/海洋/气象领域、光伏电站、太阳能建筑、太阳能汽车等，更具体的说，是涉及一种基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构及方法。
技术介绍
目前，太阳能光伏发电还不是很普及，主要是因为利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低、系统复杂的问题。影响太阳能发电效率的因素有很多，目前使用最普遍的晶体硅太阳能电池的温度系数一般为-0.4％～-0.45％/℃。外界环境温度的变化及组件在工作过程中产生的热量致使组件温度升高，会造成组件的发电功率下降。要提高晶体硅太阳能电池发电效率，降低组件温度是重要手段之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术中的不足，解决太阳能电池组件在阳光照射下温度高的问题，提供一种基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构及方法，可以起到被动冷却的作用，以达到提高发电效率的目的，为太阳能晶硅电池板提供被动式降温的方法。本专利技术的目的可通过以下技术方案实现。本专利技术基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构，包括组合材料层，所述组合材料层设置于太阳能电池板的前极电层表面，所述组合材料层包括冷却材料层和保护层，所述冷却材料层设置于前极电层和保护层之间，所述冷却材料层由分级多孔聚偏氟乙烯-六氟丙烯高分子材料层构成，所述冷却材料层将太阳能电池板的热量以红外线的形式发射出去，同时反向散射太阳光，所述保护层采用高透光材料板，防止冷却材料层暴露于空气中集尘，并起到保护太阳能电池板的作用。所述冷却材料层对0.25-0.4微米和1.2-2.5微米的太阳光反向散射，所述冷却材料层的制作方法：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮、水混合，放在容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解在丙酮中，并与水充分混合，作为前体溶液；将前体溶液放到容器中，由于丙酮的蒸发，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯和水分离，在聚偏氟乙烯-六氟丙烯中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层。本专利技术的目的还可通过以下技术方案实现。本专利技术基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却方法，包括以下步骤：第一步：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮、水混合，放在一号容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解在丙酮中，并与水充分混合，称为前体溶液；第二步：将前体溶液放在二号容器中，由于丙酮的蒸发，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯和水分离，在聚偏氟乙烯-六氟丙烯中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层；第三步：将冷却材料层附着在前极电层表面，二者充分接触；第四步：将高透光材料板覆盖在冷却材料层上，作为保护层，并密封，阻止空气中的颗粒物堵塞微孔，并起到保护太阳能电池板的作用；第五步：将覆盖有保护层的冷却材料层暴露在室外，尽量保证周围无遮挡，使得太阳能电池板内的热量以红外线形式通过冷却材料层和保护层发射到太空。与现有技术相比，本专利技术的技术方案所带来的有益效果是：本专利技术采用被动式辐射冷却方法，冷却材料层利用形成的分级多孔PVDF-HFP对0.25-0.4微米和1.2-2.5微米的太阳光高效反向散射，但对太阳能电池板光谱响应波长0.4-1.2微米的太阳光没有影响；利用PVDF-HFP的高红外线发射特性将晶体硅层的热量以红外线的形式发射出去，起到降温的作用。本专利技术在冷却材料层外加一层保护层，保护材料需要具有高透光效果，防止冷却材料层长期暴露于空气中集尘并保护晶体硅。本专利技术被动式辐射冷却方法，可以有效的降低晶体硅层的温度，提高太阳能电池板的效率，是解决目前普遍存在的晶体硅太阳能电池效率低的有效手段附图说明图1是本专利技术的原理示意图。附图标记：1前极电层，2冷却材料层，3保护层，4减反射层，5N型硅层，6P型硅层，7后极电层。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术实施方式做进一步地详细描述。如图1所示，太阳能电池板由前极电层1、减反射层4、N型硅层5、P型硅层6和后极电层7构成。本专利技术基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构，包括组合材料层，所述组合材料层设置于太阳能电池板的前极电层1表面，所述组合材料层包括冷却材料层2和保护层3，所述冷却材料层2设置于前极电层1和保护层3之间，与前极电层1充分接触，所述保护层3采用高透光材料板，防止冷却材料层2长期暴露于空气中集尘，并起到保护太阳能电池板的作用。所述冷却材料层2由分级多孔聚偏氟乙烯-六氟丙烯(PVDF-HFP)高分子材料层构成，所述冷却材料层2将太阳能电池板的热量以红外线的形式发射出去，同时反向散射太阳光。其中，聚偏氟乙烯-六氟丙烯本身具有高红外发射率，通过反相合成在PVDF-HFP内部形成很多大小不一的微孔。由于晶体硅太阳能电池板的光谱响应波长范围为0.4-1.2微米，而太阳光谱范围为0.25-2.5微米范围，通过控制非溶剂的添加比例来控制孔径分布范围，使孔径对0.25-0.4微米和1.2-2.5微米的太阳光高效反向散射，只吸收有光伏效应的部分太阳光，减少太阳光对太阳能电池板加热。同时，晶体硅层的热量可以传递给此冷却材料，冷却材料利用本身红外线的高发射率，将热量以红外线的形式通过8-13微米的大气窗口发射到只有3K(零下272℃)的宇宙中，从而达到降低太阳能电池板温度的作用。所述冷却材料层2对0.25-0.4微米和1.2-2.5微米的太阳光反向散射，所述冷却材料层2的制作方法：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮、水混合，放在容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解在丙酮中，并与水充分混合，作为前体溶液；将前体溶液放到容器中，由于丙酮的蒸发，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯和水分离，在聚偏氟乙烯-六氟丙烯中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层2。本专利技术基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却方法，包括以下步骤：第一步：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮、水以合理的比例混合，放在一号容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解在丙酮中，并与水充分混合，称为前体溶液。第二步：将前体溶液放到二号容器中，由于丙酮的蒸发，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯和水分离，在聚偏氟乙烯-六氟丙烯中形成直径不一的微孔，形成冷却材料层2。第三步：将冷却材料层2附着在前极电层1表面，二者充分接触，充分吸收来自前极电层1的热量，使来自硅层的热量能够尽量多的传递给冷却材料层2。第四步：将高透光材料板覆盖在冷却材料层2上，作为保护层3，并密封，阻止空气中的细微颗粒物堵塞微孔，并起到保护太阳能电池板的作用。第五步：将覆盖有保护层3的冷却材料层2暴露在室外，尽量保证周围无遮挡，使得太阳能电池板内的热量以红外线形式通过冷却材料层2和保护层3发射到太空。尽管上面结合附图对本专利技术的功能及材料进行了描述，但本专利技术并不局限于上述的具体功能和材料要求，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构，包括组合材料层，所述组合材料层设置于太阳能电池板的前极电层(1)表面，其特征在于，所述组合材料层包括冷却材料层(2)和保护层(3)，所述冷却材料层(2)设置于前极电层(1)和保护层(3)之间，所述冷却材料层(2)由分级多孔聚偏氟乙烯‑六氟丙烯高分子材料层构成，所述冷却材料层(2)将太阳能电池板的热量以红外线的形式发射出去，同时反向散射太阳光，所述保护层(3)采用高透光材料板，防止冷却材料层(2)暴露于空气中集尘，并起到保护太阳能电池板的作用。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构，包括组合材料层，所述组合材料层设置于太阳能电池板的前极电层(1)表面，其特征在于，所述组合材料层包括冷却材料层(2)和保护层(3)，所述冷却材料层(2)设置于前极电层(1)和保护层(3)之间，所述冷却材料层(2)由分级多孔聚偏氟乙烯-六氟丙烯高分子材料层构成，所述冷却材料层(2)将太阳能电池板的热量以红外线的形式发射出去，同时反向散射太阳光，所述保护层(3)采用高透光材料板，防止冷却材料层(2)暴露于空气中集尘，并起到保护太阳能电池板的作用。2.根据权利要求1所述的基于红外发射的太阳能电池板被动式冷却结构，其特征在于，所述冷却材料层(2)对0.25-0.4微米和1.2-2.5微米的太阳光反向散射，所述冷却材料层(2)的制作方法：将聚偏氟乙烯-六氟丙烯、丙酮、水混合，放在容器内，采用磁力搅拌器，不断搅拌，使聚偏氟乙烯-六氟丙烯完全溶解在丙酮中，并与水充分混合，作为前体溶液；将前体溶液放到容器中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊伟，周志华，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12