何大波+吳旭東+韓玲
【摘要】 本文以光伏組件散熱為研究對象,介紹了光伏組件散熱技術的整體狀況,分析了專利申請狀況、各技術分支的專利申請,力求還原光伏組件散熱技術國內外的發(fā)展現(xiàn)狀以及尋找該領域未來發(fā)展的熱點。
【關鍵詞】 光伏 散熱 專利分析
一、光伏組件散熱概述
研究數(shù)據(jù)表明:電池溫度每上升1℃,晶硅電池的光電轉化效率就會下降約0.4%,非晶硅電池大約會下降0.1%[1]。另外,電池在達到其運行溫度上限后,電池溫度每上升10℃,晶硅電池的老化速率將增加一倍。因此,電池的冷卻方式是電池研究和制造中非常重要的一個環(huán)節(jié)。目前,光伏電池常見的散熱手段表現(xiàn)為自然冷卻和強制冷卻。自然冷卻安裝方便,造價低,但冷卻效果有限[2],強制流動冷卻效果比自然對流好[3]。除此之外,還包括熱管散熱技術,液浸散熱技術[4]等等。
二、光伏組件散熱技術分解
首先通過瀏覽專利文獻并參考國內外相關非專利文獻,對光伏組件散熱所涉及的技術分支進行分解(表1),然后采用各分支的檢索策略,在CNABS中文檢索數(shù)據(jù)庫及DWPI檢索數(shù)據(jù)庫中進行檢索得到本文所要研究的初步專利數(shù)據(jù)樣本,最后經(jīng)過人工篩選得到最終所要分析的專利數(shù)據(jù)樣本。
三、光伏組件散熱技術專利分析
3.1 專利申請量趨勢分析
從圖中可以看出,總體上,專利申請量可以分為三個階段:2005年以前為第一階段,每年的申請量較少,這是由于光伏發(fā)電還處于起步階段;2005年-2010年為第二階段,申請量出現(xiàn)了大幅度的增長,屬于高速發(fā)展期;2010年-2015年為第三階段,申請量的增速出現(xiàn)回落,但總體上的申請量還是在增長。從國內外申請量的對比來看,全球申請量的趨勢基本上由國內申請所主導。特別是在第二、三階段,由于中國的爆發(fā)式增長和增長變緩,直接導致全球申請趨勢的變化。近年來光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家正是中國。
3.2主要原創(chuàng)國和地區(qū)/目標國和地區(qū)申請量分析
在光伏散熱技術領域,我國的申請量最大,排名前五位的還有歐洲、美國、韓國、日本,排名第六、七位的中國臺灣、澳大利亞也有一定量的申請;而其他國家的申請量已經(jīng)微乎其微。技術目標國和地區(qū)表征了一個國家或地區(qū)的市場在該領域的重要程度。以中國為目標國的專利申請最多,標志著中國具有很大的消費市場。前五位目標國的順序基本沒有變化,而這些國家和地區(qū)均屬于重視知識產(chǎn)權且原創(chuàng)申請量大的國家。而排名前十的國家中,澳大利亞和印度的原創(chuàng)申請量很小,但作為目標地區(qū)的申請量卻很大,這是由于這兩個地區(qū)均具有豐富的太陽能資源,擁有較大體量的市場,屬于企業(yè)需要重點布局的地方。加拿大與巴西也均屬于這類情況。
3.3技術分支專利量分析
從圖可以看出,熱交換器冷卻和強制對流冷卻排在前兩位,而這兩種冷卻方式均屬于主動冷卻,冷卻效果好是主動冷卻的最大特點,所以也成為了企業(yè)的重點研究對象。采用散熱板技術的自然對流冷卻由于其技術簡單,無能源消耗,一般與其它技術一并工作,單獨對其進行研究的專利申請非常少。對于分頻過濾、相變材料、流道的利用,這類技術由于屬于被動冷卻技術,運行時不需要消耗能源,同時故障率也較低,對光伏電池的保護穩(wěn)定性較高。對于熱電冷卻、相變儲能冷卻屬于次新技術,具有一定量的申請;對于改進電池表面材料來進行散熱屬于新技術,目前申請量最少。
結論:本文介紹了光伏組件散熱技術的原理及其技術分支,并對其相應的專利技術進行分析和整理,重點關注了該領域在國內外的發(fā)展趨勢。分析表明目前的光伏組件散熱技術已經(jīng)比較成熟,特別是利用傳統(tǒng)的散熱手段,并且對太陽能的利用也盡量最大化;未來應當在散熱新技術以及結合光伏發(fā)電自身特性上進行研究。
參 考 文 獻
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[4] 韓新月 等. 液浸對聚光硅太陽電池電性能的影響[J]. 太陽能學報,2013,34(5):752-757endprint