一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件制造技术

本发明专利技术涉及一种利用水面进行光伏发电的装置，特别是一种釆用有机硅封装的浸入式水上光伏发电的装置。本发明专利技术公开了一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件，组件由改性有机硅、塑料薄膜、电池阵列、改性粘接剂和一定密度的防水抗腐蚀板材组成；光伏组件可直接置入水中，不需要桩柱结构，也不需要漂浮装置，可单独使用，也可通过软连接组成阵列进行并网或离网发电。本发明专利技术所公开的浸入式水上光伏组件不仅有效地节约了土地资源，简化了安装，还具有防腐蚀、抗风浪、自清洁的优势，可在湖面、河面，也可以在海面上使用。

A submerged PV module with silicone packaging

The invention relates to a device for photovoltaic power generation by utilizing water surface, in particular to an immersion photovoltaic power generation device by using silicone packaging. The invention discloses an immersion type waterborne photovoltaic module encapsulated by silicone, which is composed of modified silicone, plastic film, battery array, modified adhesive and waterproof and corrosion resistant plate with a certain density. It can also be used for grid connection or off grid power generation through an array of soft connections. The immersed water photovoltaic module disclosed in the invention not only effectively saves land resources, simplifies installation, but also has the advantages of anti-corrosion, anti-wind and wave, self-cleaning, and can be used on lakes, rivers and seas.

【技术实现步骤摘要】
一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件
本专利技术涉及一种利用水面进行光伏发电的装置，特别是一种釆用有机硅封装的浸入式水上光伏发电的装置。
技术介绍
作为光伏发电的主流，地面用光伏组件在近几十年以来，由于社会对可再生能源的巨大需求，在全球范围内取得了众所周知的成功和进步。然而，传统的光伏组件基于以下的缺陷，限制了其进一步应用的发展：1.占地面积广太阳能是一种密度稀薄性的能源，每一平方米的总能量只有几百瓦，再加上太阳能电池板的发电效率只有20%左右，这就决定了任何形式的太阳能发电系统的占地面积将要是非常庞大的。大量使用的地面光伏必定会同人类的活动空间和陆地绿化产生矛盾，即使是近些年来大量提倡的屋顶发电、墙面发电等形式，其发电规模也是受到很大限制的。所以，就长远目标讲来，占地面积广是地面太阳能发展的重要约束因素。2.重量大目前的传统光伏晶硅组件都是由玻璃作为保护面，外加四周粗重的边框，组件本身的重量约为12-14kg/㎡，在地面安装时为了抗风、抗震、承重，组件必须固定在坚固的骨架上，总安装的重量可以达到20-22kg/㎡。这样笨重的发电装置不但耗费了大量的工业资源，造成了电站寿命到期后的大量废弃垃圾，而且极大地限制了太阳能发电的应用范围。3.缺乏有效的散热机制由于光伏组件的效率低下，其所接收的太阳能量的70%以上都会转化为热能。缺乏有效的散热机制，使得在发电过程中晶硅的节温一般都在50-70℃之间，晶硅的发电效率随着温度的上升而下降的速率为0.38-0.40%，这就是传统光伏组件在工作环境中的实际发电量比标准温度下（25℃）的发电量要低20-30%的原因。鉴于地面光伏组件占地面积广，同人类争夺陆地使用的矛盾，近些年来人们已经逐步开发水上太阳能，使用湖面、河面，甚至海面采集太阳能进行发电。然而，这些尝试的共同点在于，采用桩柱结构或水上漂浮结构，在水面上搭建一个高于水面、高于水浪的平台，然后采用与安装地面太阳能相同的工艺设计和结构，安装水上太阳能。上述的浮台式水上太阳能板由于无法直接同水接触，并没有克服难以散热的缺陷，使得水上太阳能组件的发电效率同地面太阳能组件相差无几，另外由于施工的湖面、河面、海面都具有不同的工作环境，其光伏电站的高成本限制了地面以外的光伏电站的大量应用。基于以上的讨论，不少作者和专利技术者曾多次提出浸入式太阳能组件的概念，直接使用水环境，对光电池进行散热。这样的设计遇到了两方面的困难：1.重量问题：浸入式光伏组件的重量密度必须小于水密度，其大约为1g/cm3，才能安全地漂浮在水面上。然而，目前传统组件的重量密度为2.7g/cm3，要想达到漂浮在水上的目的，必须使用大面积、较低密度的不同材料，如木板、泡沫塑料等作为底板，这种较低密度的材料不但极大地增加了组件的等效厚度，也是在水上不能经受住恶劣的风浪拍打、撕裂，而受损的主要原因。2.防水及抗腐蚀问题：浸入式光伏组件要求组件长期浸没在水的表面中，特别长期浸没在海水的表面中。这就对组件的防水和抗腐蚀提出了更高的要求。传统的组件尽管可以通过将其边框及接线盒的封装进行改善，进而提高防水、防腐性能，然而由于封装电池所用的弹性体EVA或TPU的防渗性能不够，这样的组件运用在浸入式的水上发电中会因为封装弹性体的吸潮和化学不稳定性而极大地缩短其工作寿命。针对以上制造浸入式水上光伏组件的困难，最近陈应天和陈葆君专利技术了一种新的制造光伏组件的方法（201610600770.9），采用了一种冷封装的新工艺，可以将改性有机硅作为弹性体对光电池进行封装，所封装的光伏组件预制件可以达到6g/W左右的重量比。有机硅是迄今为止在比较廉价的材料中，最好的防水、防腐蚀材料，在光伏界中使用有机硅代替EVA是几十年以来光伏工程师所一直追求的，但由于种种原因，有机硅至今未能大量用于组件的电池封装。陈应天和陈葆君的专利技术给我们提供了专利技术一种新的水上光伏的技术基础，它不但可以制造整体密度小于1g/cm3的组件，而且具有十分可靠的防水、抗腐蚀性能，我们曾经将有机硅封装的组件长期浸泡在高浓度盐水中达3000小时以上，试验测量表明其绝缘性能（1kV的电压下绝缘电阻为200MΩ以上）没有任何可探测到的变化。基于这样一个实测结果，本文提出了一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件。
技术实现思路
针对上述的传统组件存在的问题，本专利技术提出了一种新的解决方案。本专利技术是一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件，所述光伏组件使用改性有机硅，通过冷封装的方法将其进行封装后得到一种轻质的预制件，改性后的有机硅使该预制件防水性能和抗腐蚀性能达到要求，可长期以浸入式的方式在水面上工作；所述预制件使用粘合剂将其与一定密度的防水抗腐蚀板材复合，如高密度PVC板、高密度中空PC板等，所得的光伏组件整体密度小于1g/cm3。较佳地，所述的光伏组件的接线盒亦使用改性有机硅进行灌装。较佳地，所述的光伏组件不需要桩柱结构，不需要漂浮平台，安装时可以直接置于水面上。较佳地，所述的光伏组件的长宽尺寸小于海面波浪的半波长，例如0.8m到1.5m，以保证不管是海面上的震荡波或推移波都不会破坏浸入式单元组件。较佳地，所述的光伏组件可以通过软连接的方法形成大面积的光伏阵列，阵列由连接一定长度缆绳的锚在水中固定，软连接的大面积阵列可以抵抗海面上的飓风和水浪。较佳地，所述的光伏组件可以直接置于湖面、河面等水面上，驱动固定在光伏组件上的增氧机或曝气机，实现光伏组件-增氧机一体化的设计。附图说明图1是实施方案举例中浸入式水上发电光伏单元组件的示意图，图中：预制件1光电池阵列2上塑料薄膜3改性有机硅4改性有机硅5下塑料薄膜6改性的高粘合有机硅粘合剂7背板8接线盒9接线盒10接线盒11改性有机硅12边框13改性有机硅14疏水高硬度透明涂料15。图2是实施方案举例中浸入式水上发电光伏单元组件组成光伏阵列的示意图，图中：光伏单元组件16不锈钢连接片17不锈钢环18不锈钢弹簧扣19不锈钢轻型锚20。图3是实施方案举例中浸入式水上发电光伏单元组件组成光伏阵列的示意图，图中：不锈钢弹簧扣19不锈钢轻型锚20光伏单元组件21增氧泵喷头22不锈钢吊环23不锈钢链条24增氧泵25。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体应用进行具体描述：1.浸入式水上发电光伏单元组件的设计举例：参见图1：本专利技术的光伏组件可以采用图1的结构，预制件1由上塑料薄膜3和下塑料薄膜6，采用冷封装的方法使用改性有机硅4和5将光电池阵列2封装在预制件中，预制件1同背板8的连接采用一种改性的高粘合有机硅粘合剂7同背板8复合，本设计中背板采用高密度PVC板,其密度为0.5-0.7g/cm3，背板厚度为60-150mm。为了使组件具有好的密度均匀性，组件的接线盒9、10、11采用小型的多盒方式，盒内的所有金属连接部分全部使用改性有机硅12灌封，边框13采用A型的PVC封条，使用改性有机硅14进行封装，边框13可以有效地抵抗在水面上组件之间的碰撞，为了防止组件表面由于冲击、刮伤、割切、鱼类啃咬等原因受到破坏，上塑料薄膜3除了具备一定设计的厚度和强度外，在其表面上涂有强疏水性、高硬度的透明涂料15。2.浸入式水上发电光伏单元组件组成光伏阵列的设计举例：参见图2：浸入式水上发电光伏阵列由任意数单元组件用软连接的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件，其特征在于，所述光伏组件使用改性有机硅，通过冷封装的方法将其进行封装后得到一种轻质的预制件，改性后的有机硅使该预制件防水性能和抗腐蚀性能达到要求，可长期以浸入式的方式在水面上工作；所述预制件使用粘合剂将其与一定密度的防水抗腐蚀板材复合，如高密度PVC板、高密度中空PC板等，所得的光伏组件整体密度小于1g/cm3。

【技术特征摘要】
1.一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件，其特征在于，所述光伏组件使用改性有机硅，通过冷封装的方法将其进行封装后得到一种轻质的预制件，改性后的有机硅使该预制件防水性能和抗腐蚀性能达到要求，可长期以浸入式的方式在水面上工作；所述预制件使用粘合剂将其与一定密度的防水抗腐蚀板材复合，如高密度PVC板、高密度中空PC板等，所得的光伏组件整体密度小于1g/cm3。2.一种如权利要求1所述的光伏组件，其特征是，所述的光伏组件的接线盒亦使用改性有机硅进行灌装。3.一种如权利要求1所述的光伏组件，其特征是，所述的光伏组件不需要桩柱结构，不需要漂浮平台，安装时可以直接置于水面上。4.一种如权利要求1所述的光伏组件，其特征是，通过所述光伏组件其特有的整体密度，即使在有风浪的情况下，其表面或其部分表面在浸入水中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈葆君，陈葆茵，陈保杰，
申请(专利权)人：陈应天，
类型：发明
国别省市：安徽,34