帶有熱電轉換功能的太陽能電池板的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及太陽能電池領域，尤其涉及帶有熱電轉換功能的太陽能電池板。
【背景技術】
[0002]譬如單晶硅太陽能電池板，利用單晶硅電池片自身的能帶特性進行光能和電能的轉化。目前采用的封裝方式主要以玻璃蓋板加金屬外框的形式為主，提供系統強度，重量較為可觀，限制了單晶硅太陽能電池片在空間應用方面的能力。另外，當前工業化單晶硅太陽能電池片的光電轉化效率最高可以達到24%左右的水平，難以進一步提升。而采用其他材料的太陽能電池片，如砷化鎵等，可以達到更高的轉化效率，但成本難以控制，不適合大規模應用。
[0003]現有一些熱電轉化材料通過合理的設計在具備溫度差的環境中能夠將熱量轉化為電能。圖1是示出了根據現有技術由熱電材料構成的熱電轉化器件的設計框圖。如圖1所示，半導體電極對的P型和N型半導體電極的兩端由于熱源和冷源導致的溫差而產生光熱發電電壓，從而產生電能。
[0004]目前單晶硅太陽能電池的光電轉化效率最高可以達到24%，相當一部分的光能會轉換成熱能，這部分熱能為熱電轉化提供了基礎。因此，本領域需要一種能夠達到緊湊、輕量、高強度要求的帶有熱電轉化功能的高效太陽能電池。
【發明內容】
[0005]以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認出所有方面的關鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細的描述之序。
[0006]根據本發明的一方面，提供了一種帶有熱電轉換功能的太陽能電池板，包括:
[0007]光電轉換層，用于將光能轉換成電能；
[0008]位于該光電轉換層下方的支撐夾層以用于為該光電轉換層提供結構強度；以及
[0009]設置在該支撐夾層內的熱電轉換層，用于將熱能轉換成電能。
[0010]在一實例中，該光電轉換層上方包括高透射率薄膜。
[0011]在一實例中，該支撐夾層包括第一支撐板和第二支撐板，該熱電轉換層介于該第一支撐板和該第二支撐板之間。
[0012]在一實例中，該第一支撐板和該第二支撐板由高強度導熱材料制成。
[0013]在一實例中，該第一支撐板和該第二支撐板為碳纖維織物層。
[0014]在一實例中，在該光電轉換層與該第一支撐板之間設有絕緣膜，以及在該熱電轉換層與該第一支撐板之間、以及該熱電轉換層與該第二支撐板之間分別設有絕緣膜
[0015]在一實例中，該光電轉換層、該熱電轉換層、該第一支撐板、該第二支撐板以及各絕緣膜之間通過膠膜熱壓結合在一起。
[0016]在一實例中，在該支撐夾層中該熱電轉換層的空隙處由蜂窩或泡沫結構填充。
[0017]在一實例中，該熱電轉換層包括多對半導體電極，每一對半導體電極包括一個P型半導體電極和一個N型半導體電極，每一對半導體電極中的一個類型的半導體電極在一端與該對半導體電極中的另一半導體電極通過金屬片相連，并在另一端與相鄰的一對半導體電極中的另一類型的半導體電極通過金屬片相連。
[0018]在一實例中，該P型半導體電極和N型半導體電極由Bi2Te^ Sb 2Te3體系材料、PbTe體系材料、SiGe體系材料之一構成。
[0019]在一實例中，該光電轉換層包括相互之間通過連接焊帶連接的多塊太陽能電池片。
[0020]在一實例中，該太陽能電池片為單晶硅電池片。
[0021]根據本發明的太陽能電池板具有熱電轉換層功能，提高了發電效率，同時通過一體化設計具有緊湊、輕量、高強度的優點。
【附圖說明】
[0022]在結合以下附圖閱讀本公開的實施例的詳細描述之后，能夠更好地理解本發明的上述特征和優點。在附圖中，各組件不一定是按比例繪制，并且具有類似的相關特性或特征的組件可能具有相同或相近的附圖標記。
[0023]圖1是示出了根據現有技術由熱電材料構成的熱電轉化器件的設計框圖；以及
[0024]圖2是示出了根據本發明的一方面的太陽能電池板的結構圖。
【具體實施方式】
[0025]以下結合附圖和具體實施例對本發明作詳細描述。注意，以下結合附圖和具體實施例描述的諸方面僅是示例性的，而不應被理解為對本發明的保護范圍進行任何限制。
[0026]常規太陽能電池的光電轉換效率較低，相當一部分的光照射太陽能電池后并未轉換成電能，而是產生了大量熱能，因此在太陽能電池板的正反兩面產生了巨大溫差。在本發明中利用一體化設計設計了具備緊湊、輕質、高強度、高效率的新型復合太陽能轉化系統。
[0027]圖2是示出了根據本發明的一方面的太陽能電池板200的結構圖。如圖2所示，太陽能電池板200主要可包括三部分，即光電轉換層210、位于光電轉換層210下方的支撐夾層220、以及設置在該支撐夾層220內的熱電轉換層230。
[0028]光電轉換層210可包括一系列太陽能電池片211，例如單晶硅電池片。這些太陽能電池片211之間可通過連接焊帶212連接在一起。連接焊帶212將相鄰的太陽能電池片211的電極在一起，以形成大面積的太陽能電池。太陽能電池片211可將照射在其表面上的太陽光的光能轉換成電能。
[0029]作為對光電轉換層210的保護，可在光電轉換層210上方覆蓋有一層透光薄膜240。該透光薄膜240優選具有較高的透射率，如PET、ETFE等，透光薄膜240的高透射率保證了太陽光以盡可能低的衰減抵達光電轉換層210的太陽能電池片211的表面。
[0030]為了使光電轉換層210有足夠的結構強度，一般地，在光電轉換層210可貼附于一層支撐結構。根據本發明的一方面，在光電轉換層210下方特別提供支撐夾層220，其中該支撐夾層220具體可包括第一支撐板221和第二支撐板222。
[0031]在支撐夾層220內，可設有熱電轉換層230，以用于將熱能轉換成電能。該熱電轉換層230可包括多對半導體電極231，每一對半導體電極可包括一個P型的半導體電極和一個N型半導體電極。每一對半導體電極231中的一個類型的半導體電極(例如，P型)在一端與該對半導體電極中的另一半導體電極(例如，N型)通過金屬片232相連，并在另一端與相鄰的一對半導體電極中的另一類型(例如，N型)的半導體電極通過金屬片232相連。由此形成的多對半導體電極231呈“幾”字型分布。這里的P型半導體電極和N型半導體電極可由Bi2Te3或Sb2Te3體系材料、PbTe體系材料、或者SiGe體系材料構成。
[0032]第一支撐板221和第二支撐板222可由高強度導熱材料制成。高強度可以保證光電轉換層210有足夠的結構強度。另一方面，第一支撐板221和第二支撐板222的導熱性確保光電轉換層210產生的熱量能夠傳遞到熱電轉換層230。較優地，在本發明中，第一支撐板221和第二支撐板222可以是碳纖維織物層。碳纖維材料具有良好的導熱性，而沿纖維軸方向等表現出很高的強度，當將碳纖維織物的纖維縱橫交錯時，則整個碳纖維織織物層具有很高的強度。碳纖維織物層在充分吸收了光電轉換層210積累的熱量后，能夠將其傳導至熱電轉換層230以供其將熱能轉換成電能。
[0033]考慮到碳纖維材料的導電性，可在光電轉換層210與第一支撐板221之間、第一支撐板與熱電轉換層230之間、以及熱電轉換層230與第二支撐板222之間分別設置絕緣膜250、260、270。
[0034]透光薄膜240、光電轉換層210、絕緣膜250、第一支撐板221、絕緣膜260、熱電轉換層230、絕緣膜270、以及第二支撐板222各層間可通過膠膜熱壓結合在一起。
[0035]為了進一步提升太陽能電池板200的結構強度，可在第一支撐板221和第二支撐板222之間的空隙處填充蜂窩或泡沫結構。如圖2所示，在支撐夾層220中設有由幾字型的半導體對構成的熱電轉換層230。這些幾字型的半導體對之間存在多處空隙，這些空隙處可填充蜂窩或泡沫結構以起到進一步的結構強化作用。
[0036]根據本發明的太陽能電池板具有熱電轉換層功能，提高了發電效率，同時通過一體化設計具有緊湊、輕量、高強度的優點。
[0037]提供對本公開的先前描述是為使得本領域任何技術人員皆能夠制作或使用本公開。對本公開的各種修改對本領域技術人員來說都將是顯而易見的，且本文中所定義的普適原理可被應用到其他變體而不會脫離本公開的精神或范圍。由此，本公開并非旨在被限定于本文中所描述的示例和設計，而是應被授予與本文中所公開的原理和新穎性特征相一致的最廣范圍。
【主權項】
1.一種帶有熱電轉換功能的太陽能電池板，包括: 光電轉換層，用于將光能轉換成電能； 位于所述光電轉換層下方的支撐夾層以用于為所述光電轉換層提供結構強度；以及 設置在所述支撐夾層內的熱電轉換層，用于將熱能轉換成電能。
2.如權利要求1所述的太陽能電池板，其特征在于，所述光電轉換層上方包括透光薄膜。
3.如權利要求1所述的太陽能電池板，其特征在于，所述支撐夾層包括第一支撐板和第二支撐板，所述熱電轉換層介于所述第一支撐板和所述第二支撐板之間。
4.如權利要求3所述的太陽能電池板，其特征在于，所述第一支撐板和所述第二支撐板由高強度導熱材料制成。
5.如權利要求4所述的太陽能電池板，其特征在于，所述第一支撐板和所述第二支撐板為碳纖維織物層。
6.如權利要求5所述的太陽能電池板，其特征在于，在所述光電轉換層與所述第一支撐板之間設有絕緣膜，以及在所述熱電轉換層與所述第一支撐板之間、以及所述熱電轉換層與所述第二支撐板之間分別設有絕緣膜。
7.如權利要求6所述的太陽能電池板，其特征在于，所述光電轉換層、所述熱電轉換層、所述第一支撐板、所述第二支撐板以及各絕緣膜之間通過膠膜熱壓結合在一起。
8.如權利要求1所述的太陽能電池板，其特征在于，在所述支撐夾層中所述熱電轉換層的空隙處由蜂窩或泡沫結構填充。
9.如權利要求1所述的太陽能電池板，其特征在于，所述熱電轉換層包括多對半導體電極，每一對半導體電極包括一個P型半導體電極和一個N型半導體電極，每一對半導體電極中的一個類型的半導體電極在一端與該對半導體電極中的另一半導體電極通過金屬片相連，并在另一端與相鄰的一對半導體電極中的另一類型的半導體電極通過金屬片相連。
10.如權利要求9所述的太陽能電池板，其特征在于，所述P型半導體電極和N型半導體電極由812了63或Sb 2Te3體系材料、PbTe體系材料、SiGe體系材料之一構成。
11.如權利要求1所述的太陽能電池板，其特征在于，所述光電轉換層包括相互之間通過連接焊帶連接的多塊太陽能電池片。
12.如權利要求11所述的太陽能電池板，其特征在于，所述太陽能電池片為單晶硅電池片。
【專利摘要】本發明提供了一種帶有熱電轉換功能的太陽能電池板，包括：光電轉換層，用于將光能轉換成電能；位于該光電轉換層下方的支撐夾層以用于為該光電轉換層提供結構強度；以及設置在該支撐夾層內的熱電轉換層，用于將熱能轉換成電能。
【IPC分類】H02S40-44
【公開號】CN104579162
【申請號】CN201410749164
【發明人】不公告發明人
【申請人】深圳光啟空間技術有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月9日