[发明专利]一种采用有机硅封装的浸入式水上光伏组件

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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，不少作者和发明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1 g/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2.7 g/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：