[发明专利]一体化光伏热电耦合器件及其制作方法

说明书

本发明提供了一种一体化光伏热电耦合器件及制作方法，它包括光伏电池、绝缘层、热界面材料和热电模块，其中，该光伏电池的背面设置有一绝缘层；该绝缘层的下面涂抹热界面材料；该热界面材料的下面设置热电模块。本发明简化了光伏热电耦合器件的结构，使光伏电池与热电模块铜电极直接接触，并且对光伏电池背面进行镀膜处理以实现光伏电池和热电模块的电绝缘接触。本发明实现了一体化耦合设计，通过简化内部结构大幅降低接触热阻，强化传热，显著提升了光伏电池和热电模块的性能。

技术领域

本发明涉及一体化光伏热电耦合器件及其制作方法，属于半导体器件能源管理领域。

背景技术

随着环境污染和能源紧缺形势的逐渐严峻，探寻清洁环保的新型能源和新的能源转换方式已成为目前各研究机构和能源企业关注的重点。在众多新能源转换技术中，光伏发电系统以其静态操作、环境友好、高可靠性等优点，吸引了众多研究者的兴趣。光伏发电是利用太阳能电池的光电效应将光能转化为电能的技术，当太阳能电池在太阳光照射下时，会产生电势差，并在通路情况下伴有电流产生。光伏发电系统可以将太阳能最大限度地合理利用，是利用太阳能发电的新技术。然而，光伏电池对太阳光的利用存在局限性，因其主要利用紫外及可见光等部分光谱，近红外及其他区域的光谱则大部分以热能的形式储存于电池片中，致使光伏电池的温度上升，从而制约光伏电池的性能。热电发电则是可以将热能直接转换为电能的技术，其具有静态操作、环境友好、高可靠性等优点。当热电器件两端存在温差时，会生成电势差，并在通路情况下伴有电流产生。将光伏电池与热电模块耦合能够对光伏电池产生的余热加以利用，实现能源的二次利用。对于耦合系统而言，光伏电池向热电模块的传热是影响系统性能的重要因素。如何强化光伏电池向热电模块的传热是提高耦合系统总体性能的关键问题。

因此，有必要提供一种一体化光伏热电耦合器件及其制作方法。

发明内容

为了改善在光伏热电耦合器件中接触热阻过高引起的热损失，强化传热提高光伏热电耦合器件的总体性能，本发明提供了一种一体化光伏热电耦合器件及其制作方法。本发明涉及光伏热电耦合系统中的降低接触热阻强化传热的管理方法。

为了实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一体化光伏热电耦合器件，其中，它包括光伏电池、绝缘层、热界面材料和热电模块，其中，

所述光伏电池的背面设置有一绝缘层；

所述绝缘层的下面涂抹热界面材料；

所述热界面材料的下面设置热电模块；

其中所述热电模块是拆除上层陶瓷盖板的热电模块。

在本发明的一优选实施方案中，其中，所述耦合器件还包括EVA封装，用于将所述光伏电池与所述热电模块封装为一体。

在本发明的一优选实施方案中，其中，所述光伏电池包括单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、砷化镓电池、钙钛矿电池、铜铟镓硒电池、染料敏化电池、有机电池或HIT电池。

在本发明的一优选实施方案中，其中，所述绝缘层薄膜材料包括超硬薄膜材料例如氧化铝膜、氮化铝膜、氮化钛膜、氮化铬膜、氮化掺杂铝膜等、金刚石薄膜、类金刚石薄膜、CN薄膜材料等；智能薄膜材料例如形状记忆合金薄膜材料等；纳米薄膜材料例如纳米多层膜涂层、纳米复合硬质涂层等；石墨片二维薄膜材料；磁性氮化铁薄膜材料。

在本发明的一优选实施方案中，其中，所述热界面材料包括硅脂、硅胶、相变材料、相变金属胶、散热垫片或导热胶。

在本发明的一更优选实施方案中，其中，所述热界面材料的导热系数为0.1～50W·m^-1·K^-1。