一种光伏板温度调控结构、光伏装置及调控方法

本发明涉及光伏的，特别涉及一种光伏板温度调控结构、光伏装置及调控方法。

背景技术：

1、光伏组件的发电效率对温度极为敏感，在夏季高温环境下，光伏板面的温度过高，会导致光伏组件的发电效率下降；而在冬季低温环境中，光伏表面易结霜、积雪，不仅遮挡太阳光，使发电效率下降，还可能因冻融循环损坏组件结构，导致发电中断。

2、然而，现有光伏组件在高温或低温环境下发电效率低，因此，有必要设计一种能够根据环境温度调控光伏板面的温度的光伏装置，以提高发电效率。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种光伏板温度调控结构，能够在冬夏两季均可优化光伏板的工作温度，从而提升全年发电功率。

2、本发明还提出一种具有上述一种光伏板温度调控结构的光伏装置。

3、本发明还提出一种应用于上述一种光伏板温度调控结构的调控方法。

4、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，所述光伏板设置有光转化面，所述光转化面用于与太阳光相对，所述调控结构包括：

5、辐射冷却层，设置于所述光伏板远离所述光转化面一侧，用于反射太阳光，所述辐射冷却层靠近所述光伏板一侧形成第一腔，所述辐射冷却层远离所述光伏板一侧形成第二腔；

6、相变驱动单元，连接所述辐射冷却层，并能够根据所述光伏板的温度膨胀或复原，以带动所述辐射冷却层靠近或远离所述光伏板；

7、液态金属基体层，设置于所述第一腔和所述第二腔，可渗透穿过所述辐射冷却层，并可吸收太阳光的热量，当所述辐射冷却层靠近所述光伏板时，所述辐射冷却层能够将所述液态金属基体层从所述第一腔挤压到所述第二腔，当所述辐射冷却层远离所述光伏板时，所述辐射冷却层能够将所述液态金属基体层从所述第二腔挤压到所述第一腔。

8、根据本发明实施例的一种光伏板温度调控结构，至少具有如下有益效果：

9、1.本发明通过设置相变驱动单元，通过光伏板的热量传导至相变驱动单元，相变驱动单元根据光伏板温度自发膨胀或复原，带动辐射冷却层靠近或远离光伏板，同时驱动液态金属基体层在第一腔与第二腔之间迁移，高温时辐射冷却层靠近光伏板，将液态金属基体层挤出至远离光伏板一侧，辐射冷却层发挥反射太阳光的作用实现对光伏板降温；低温时辐射冷却层远离光伏板，液态金属基体层回到靠近光伏板一侧，利用液态金属基体层的高太阳吸收特性实现主动加热，从而无需外接能源与控制系统，即可实现冷却模式与加热模式的自主切换。

10、2.本发明通过设置辐射冷却层，在夏季高温环境下，相变驱动单元自发膨胀，带动辐射冷却层靠近光伏板，辐射冷却层成为主要光谱调控界面，能够反射太阳光，从而，降低光伏板温度，抑制高温导致的光伏板发电效率衰减。

11、3.本发明通过设置液态金属基体层，在冬季低温环境下，相变驱动单元自发复原，带动辐射冷却层远离光伏板，液态金属基体层位于辐射冷却层靠近光伏板一侧，通过液态金属基体层吸收太阳光，并通过热传递的方式提升光伏板的温度，解决结霜积雪问题，提高发电效率。

12、4.本发明通过使辐射冷却层、液态金属基体层与相变驱动单元一体化集成于光伏板背面，不改变光伏组件的原有安装方式，不增加额外占地空间，便于现有光伏系统的改造升级，整个温度调控过程完全依靠温度驱动的相变与形变机制，无需任何电力输入，运行成本极低，同时减少了碳排放。

13、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，所述相变驱动单元包括弹性体和相变材料，所述弹性体设置于所述辐射冷却层远离所述光伏板一侧，所述弹性体内部设置有密封腔，所述弹性体通过所述密封腔容纳所述相变材料，所述相变材料被配置为：当所述光伏板温度上升至第一阈值温度时，能够由液态转化为气态，当所述光伏板温度下降至第二阈值温度时，能够由气态转化为液态。

14、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，所述相变驱动单元设置有四个，四个所述相变驱动单元分别布置于所述辐射冷却层的四个角落位置。

15、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，所述辐射冷却层具有多孔结构，所述液态金属基体层能够通过所述多孔结构渗透穿过所述辐射冷却层。

16、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，所述辐射冷却层被配置为通过8-13μm波段将所述光伏板的热量往外部发射；和/或，所述辐射冷却层采用聚偏二氟乙烯薄膜、聚酰亚胺基薄膜或二氧化硅改性薄膜中一种制作而成。

17、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，还包括封装层，所述封装层设置于所述辐射冷却层和所述光伏板之间，所述封装层用于分隔所述液态金属基体层和所述光伏板，并与所述辐射冷却层之间形成所述第一腔。

18、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，所述封装层为透明薄膜，所述透明薄膜被配置为通过 8-13μm波段允许太阳光通过。

19、根据本发明的第一方面实施例的一种光伏板温度调控结构，所述液态金属基体层采用镓基合金材料或带纳米颗粒的镓基合金材料制作而成；和/或，所述液态金属基体层被配置为通过8-13μm波段吸收所述光伏板的热量。

20、根据本发明的第二方面实施例的一种光伏装置，包括主体、设置于所述主体的光伏板以及上述的任意一项所述的一种光伏板温度调控结构。

21、根据本发明实施例的一种光伏装置，至少具有如下有益效果：

22、1.本发明通过设置集成了该温度调控结构的光伏装置，可在夏季高温和冬季低温环境下均保持较高的发电效率，解决了光伏装置高温衰减、低温停摆问题，实现全年稳定高效发电。

23、2.本发明的调控结构可作为独立的功能模块，可直接集成于新建光伏装置中，也可加装于现有光伏装置的背面，无需对光伏装置的主体结构进行大幅改造，适配性强。

24、根据本发明的第三方面实施例的一种调控方法，应用于上述的任意一项所述的一种光伏板温度调控结构，所述调控方法，包括步骤：

25、根据不同气候和区域需求，设置所述光伏板进入冷却模式的第一温度范围，并设置所述光伏板进入加热模式的第二温度范围；

26、根据所述第一温度范围和所述第二温度范围，设置所述相变驱动单元的尺寸和性能参数；

27、当所述光伏板的温度进入所述第一温度范围时，所述相变驱动单元膨胀以带动所述辐射冷却层靠近所述光伏板，使所述辐射冷却层反射太阳光；

28、当所述光伏板的温度进入所述第二温度范围时，所述相变驱动单元恢复还原以带动所述辐射冷却层远离所述光伏板，使所述液态金属基体层吸收热量。

29、根据本发明实施例的一种调控方法，至少具有如下有益效果：

30、1.本发明通过根据不同气候和区域需求设置不同的温度切换阈值，可使同一调控结构适配热带、温带、寒带等不同气候区域的光伏电站，大幅提升了技术方案的普适性

31、2.本发明通过设置相变驱动单元的尺寸和性能参数，可精确控制冷却模式与加热模式的启动温度和响应速度，实现定制化的温度管理方案。

32、3.本发明的温度检测、模式判断、动作执行由材料的物理特性自主完成，无需传感器、控制器和外部电源，大大降低了能耗。

33、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。