一种高散热性太阳能电池的利记博彩app
【专利摘要】一种高散热性太阳能电池，属于太阳能电池【技术领域】，一种高散热性太阳能电池包括能吸收阳光并产生电能的器件层、器件层上方设置的金属电极层以及器件层下方设置的由金属层和导热背衬层构成的背衬层，在背衬层的外侧设置有定向导热层，定向导热层上包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝，导热丝连接外部的散热装置。解决了现有技术中太阳能电池散热性能比较差的技术问题，以避免因温度升高影响太阳能电池的光电转化效率，同时能有效避免热量在其附着物内的积累。广泛适用于屋顶、大厦玻璃幕墙和治安亭等建筑物上。
【专利说明】一种高散热性太阳能电池
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及太阳能电池【技术领域】，尤其涉及一种具有高效散热性能的太阳能电池。
【背景技术】
[0002]太阳能电池通常是由P型与η型半导体材料组成的单结、双结或者多结结构来吸收阳光而产生电子和空穴，实现光电转换。半导体材料的禁带宽度Ee(T)与温度T的关系为:Ec'iT} = ￡ti(0>,其中Ee(O)是绝对零度的禁带宽度，为常数；α和β是与半
T + fi
导体材料本身相关的常数。当温度增加时，太阳能电池中的短路电流(Is。)会略微增加，开路(Voc)和填充因子(FF)都会明显地减小，相应的输出功率就会急剧地下降，即太阳能电池具有负的温度系数，例如硅和砷化镓太阳能电池的温度系数分别为-4X10_3/K和-2Χ10_3/K。例如硅太阳能电池温度从25°C上升到60°C，其输出功率会下降约23%。
[0003]本公司之前申请的专利，公布号为CN 103258863的一种提高II1-V族化合物电子器件散热性的方法，公开了太阳能电池包括器件层和背衬层，该背衬层包括与器件层粘结的金属层以及粘附于金属层上的导热背衬层，用导热背衬层来替代热的不良导体聚合物层，来提高太阳能电池的散热性能。然而，如果太阳能电池在烈日下长时间暴晒，其温度有可能升高到60 V，甚至更高的温度，此时太阳能电池的光电转换效率和输出功率将明显下降，甚至导致电池失效或不能满足用电设备的供电需求。因此，需要一种具有高散热性能的太阳能电池来把光生热能有效地疏导到别处并实现高效、稳定地产生电能。
[0004]目前建筑一体化光伏(BIPV)是太阳能领域一个蓬勃发展的市场。集成在屋顶、大厦玻璃幕墙和室外治安亭屋顶等上面的太阳能电池，既可以有效地将25%以上的太阳能转换为电能，又可以显著地降低建筑物内的温度。
[0005]实用新型内容
[0006]为此，本实用新型所要解决的技术问题在于现有太阳能电池的散热性能差，从而提出一种能将热量定向传输到散热装置上的高散热性太阳能电池。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案:
[0008]一种高散热性太阳能电池，包括能吸收阳光并产生电能的器件层、器件层上方设置的金属电极层以及器件层下方设置的由金属层和导热背衬层构成的背衬层，在背衬层的外侧设置有定向导热层，定向导热层上包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝，导热丝连接外部的散热装置。
[0009]作为优化，导热丝包括金属丝或碳纤维或其组合。
[0010]作为优化，定向导热层为由横向和纵向的金属丝、碳纤维或其组合构成的导热织物。
[0011]作为优化，定向导热层为由横向和/或纵向的金属丝、碳纤维或其组合与绝缘的导热聚合物构成的导热织物。
[0012]作为优化，定向导热层通过导热胶粘结在背衬层的外侧。
[0013]作为优化，器件层包括由II1- V族化合物半导体材料组成的单结、双结或多结叠层结构，器件层厚度为1_20 U mo
[0014]本实用新型的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0015]1.本实用新型的一种高散热性太阳能电池，包括器件层、金属电极层以及器件层下方设置的背衬层，在背衬层的外侧设置有定向导热层，定向导热层上包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝，导热丝连接外部的散热装置。利用导热丝的定向导热性将热量定向导出到散热装置上，降低太阳能电池本身的温度保证太阳能电池的工作性能，同时可以避免其附着物内部热量的积累，降低其温度。
[0016]2.本实用新型一种高散热性太阳能电池上定向导热层里的导热丝包括金属丝、碳纤维或其组合，金属丝和碳纤维具有显著地各向异性导热性能，金属丝以铜丝为例，其轴向热导率为396w/m.k,碳纤维的轴向热导率为700 w/m.k。因此可将热量定向传输到散热器，提高了太阳能电池的定向散热效果。另外，铜丝和碳纤维的抗拉弹性模量分别达100Gpa和230 Gpa，可以在保证太阳能电池柔性的同时，增强其抗拉伸强度。因此，能完美贴附到屋顶、大厦玻璃幕墙和室外治安亭屋顶等建筑物上面。
[0017]3.本实用新型提供的一种高散热性太阳能电池，其定向导热层为由横向和/或纵向的金属丝或碳纤维与绝缘的导热聚合物构成的导热织物。导热聚合物为绝缘材料，能有效防止太阳能电池漏电，保证人体安全。
[0018]4.本实用新型提供的一种高散热性太阳能电池，其器件层主要包括由II1- V族化合物半导体材料组成的单结、双结或多结叠层结构，所述器件层厚度为1-20 μ m。通过调节II1-V族化合物半导体材料的组分，可以使太阳能电池的光电转化效率高于25%。由于剥离了沉重且刚性的衬底材料，GaAs基太阳能电池的器件层厚度仅十微米左右而且重量也仅为原来的十分之一左右。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本实用新型一种高散热性太阳能电池一个实施例的内部结构示意图；
[0020]图2是本实用新型一种高散热性太阳能电池集成到屋顶表面的示意图。
[0021]图中附图标记表示为:1_导热丝，2-定向导热层，3-导热背衬层，4-金属层，5-器件层，6-金属电极层，7-散热装置。
【具体实施方式】
[0022]为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，本实施例提供了一种高散热性太阳能电池，包括能吸收阳光并产生电能的器件层5、器件层5上方设置的金属电极层6以及器件层5下方设置的由金属层4和导热背衬层3构成的背衬层，在背衬层的外侧设置有定向导热层2，定向导热层2上包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝1，导热丝I连接外部的散热装置7。
[0025]将太阳能电池集成到屋顶、大厦玻璃幕墙和室外治安亭屋顶等建筑物上后，可以利用导热丝I将热量定向导出到散热装置7上，避免长时间的强阳光照射后，因太阳能电池温度的升高而影响其工作性能，同时也可避免热量传递到建筑物内部，积累后导致其内部温度过高。
[0026]金属层4可作为导热支承层，也可以作为背电极，厚度为2微米左右。
[0027]为了提高本实施例提供的一种高散热性太阳能电池的定向导热性，导热丝I包括金属丝或碳纤维或其组合。
[0028]铜丝和碳纤维的抗拉弹性模量分别达100 Gpa和230Gpa，为了在保证太阳能电池柔性的同时，增强其抗拉伸强度。本实施例中定向导热层2为由横向和纵向的金属丝、碳纤维或其组合交织的导热织物。
[0029]本实用新型实施例提供的一种高散热性太阳能电池，其定向导热层2通过导热胶粘结在背衬层的外侧，也可以通过其他导热粘结材料固定在背衬层的外侧。
[0030]本实施例一种高散热性太阳能电池中的器件层5包括由II1- V族化合物半导体材料组成的单结、双结或多结叠层结构，II1-V族半导体太阳能电池通常包含GaAs, AlAs, GaInP, AlGaInP, GaInAs或GaInNAs等二元、三元或四元化合物半导体材料组成的单结、双结或者多结叠层结构，实现对太阳能光宽范围、高效率地吸收。目前单结和多结II1-V族半导体太阳能电池在非聚光条件下的光电转换效率已经分别达到28%和38%，是最高效的太阳能电池。所述器件层5厚度仅为1-20 μ m，该高散热性太阳能电池重量轻以及具有非常好的柔性。
[0031]实施例2
[0032]如图1所示，本实施例提供了一种高散热性太阳能电池，包括能吸收阳光并产生电能的器件层5、器件层5上方设置的金属电极层6以及器件层5下方设置的由金属层4和导热背衬层3构成的背衬层，在背衬层的外侧设置有定向导热层2，定向导热层2上包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝1，导热丝I连接外部的散热装置7。将太阳能电池集成到建筑体上后，可以利用导热丝I将热量定向导出到散热装置7上。
[0033]为了提高本实施例提供的一种高散热性太阳能电池的定向导热性，导热丝I包括金属丝或碳纤维或其组合。
[0034]为了避免一种高散热性太阳能电池因漏电而影响人体安全，作为对实施例1的优化，本实施例将定向导热层2设计为由横向和/或纵向的金属丝或碳纤维与绝缘的导热聚合物构成的导热织物，或者为由横向或纵向的金属丝和碳纤维与绝缘的导热聚合物构成的导热织物。导热聚合物为绝缘材料，将金属丝和碳纤维包覆在其内以防止漏电。
[0035]本实用新型实施例提供的一种高散热性太阳能电池，其定向导热层2通过导热胶粘结在背衬层的外侧，也可以通过其他导热粘结材料固定在背衬层的外侧。
[0036]本实施例一种高散热性太阳能电池中的器件层5包括由II1- V族化合物半导体材料组成的单结、双结或多结叠层结构，II1-V族半导体太阳能电池通常包含GaAs, AlAs, GaInP, AlGaInP, GaInAs或GaInNAs等二元、三元或四元化合物半导体材料组成的单结、双结或者多结叠层结构，实现对太阳能光宽范围、高效率地吸收。目前单结和多结II1-V族半导体太阳能电池在非聚光条件下的光电转换效率已经分别达到28%和38%，是最高效的太阳能电池。所述器件层5厚度仅为1-20 μ m，因此该高散热性太阳能电池重量轻以及具有非常好的柔性，能完美集成到其他物体的表面。
[0037]本实用新型提供的一种高散热性太阳能电池，可以集成在别墅屋顶、大厦玻璃幕墙和室外治安亭屋顶等上面，既可以有效地将25%以上的太阳能转换为电能，又可以显著地降低建筑物内的温度。尤其在夏季能有效降低室内温度，以进一步节省空调的能耗。图2所示，即为将太阳能电池集成到房屋屋顶W1的示意图。
[0038]一种高散热性太阳能电池的制备方法，用于制造实施例1或2中的高散热性太阳能电池，包括以下步骤:
[0039]I)在GaAs衬底依次外延生长牺牲层，以及能吸收阳光并产生电能的器件层5，在器件层5表面形成由金属层4和导热背衬层3构成的背衬层，利用选择性腐蚀液腐蚀掉牺牲层，在剥离掉牺牲层和衬底的器件层5表面连接金属电极层6 ；
[0040]2)在背衬层表面通过导热胶固定连接包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝I构成的定向导热层2 ；
[0041]3)将导热丝I的自由端与散热装置7连接，利用导热丝I的各向异性导热性能提高该高散热性太阳能电池的定向散热性。
[0042]为了提高太阳能电池的定向散热效果，本实施例一种高散热性太阳能电池的制备方法中，将步骤2)中定向导热层2内设置金属丝或碳纤维作为导热丝1，因为金属丝和碳纤维具有显著地各向异性导热性能，金属丝以铜丝为例，其轴向热导率为396 w/m.k，碳纤维的轴向热导率为700 w/m.k，因此可将热量定向传输到散热装置上，从而更好的散热。
[0043]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种高散热性太阳能电池，包括能吸收阳光并产生电能的器件层(5)、器件层(5)上方设置的金属电极层(6)以及所述器件层(5)下方设置的由金属层(4)和导热背衬层(3)构成的背衬层，其特征在于:在所述背衬层的外侧设置有定向导热层(2)，所述定向导热层(2 )上包括沿一个或多个方向延伸的若干导热丝(I)，所述导热丝(I)连接外部的散热装置(7)。
2.如权利要求1所述的一种高散热性太阳能电池，其特征在于:所述导热丝(I)包括金属丝或碳纤维或其组合。
3.如权利要求2所述的一种高散热性太阳能电池，其特征在于:所述定向导热层(2)为由横向和纵向的金属丝、碳纤维或其组合构成的导热织物。
4.如权利要求2所述的一种高散热性太阳能电池，其特征在于:所述定向导热层(2)为由横向和/或纵向的金属丝、碳纤维或其组合与绝缘的导热聚合物构成的导热织物。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种高散热性太阳能电池，其特征在于:所述定向导热层(2)通过导热胶粘结在所述背衬层的外侧。
6.如权利要求1-4中任一项所述的一种高散热性太阳能电池，其特征在于:所述器件层(5)包括由II1- V族化合物半导体材料组成的单结、双结或多结叠层结构，所述器件层(5)厚度为 1-20 μπι。
【文档编号】H01L31/052GK204011455SQ201420435363
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月4日 优先权日:2014年8月4日
【发明者】杨晓杰, 叶继春, 刘凤全 申请人:苏州强明光电有限公司