CN101740650A - 整板型管板式光伏热水模块 - Google Patents

整板型管板式光伏热水模块 Download PDF

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Abstract

整板型管板式光伏热水模块，包括：玻璃、封装光伏电池片、铜肋管、绝热层和镀锌板，所述的封装光伏电池片由光伏电池、包裹光伏电池上下的乙烯一醋酸乙烯酯(EVA)、EVA上层的透明复合氟塑料膜TPT、EVA下层的黑色TPT、黑色TPT下的铝吸热板构成；然后在铝吸热板的背面通过激光头点焊上铜肋管，然后在封装光伏电池片下方覆盖绝热层和镀锌板，在封装光伏电池片上方采用玻璃板覆盖，在封装光伏电池片上方与玻璃板之间有空气间隔，周围采用铝合金边框固定。本发明具有能同时产生电力和热水，提高了太阳能利用的综合效率。

Description

整板型管板式光伏热水模块
技术领域
本发明涉及一种激光焊接整板型管板式光伏热水模块，属于太阳能光伏光热综合利用装置，用于太阳能利用领域。
背景技术
在众多可再生能源中，太阳能发电最具技术含量和发展前途，而太阳能光伏建筑一体化(BIPV)系统被认为是首选的光伏(PV)发电系统(欧洲2010年PV发展目标)。美国UNI-SOLAR的太阳能屋顶，直接将非晶薄膜电池生成在薄钢片上，钢片可以任意裁剪，做到屋顶的宽度；德国RWE公司的非晶太阳能玻璃幕墙，已实现了电池片之间的“无线”连接。上述两种结构只注重对电池的冷却，并未将冷却介质-水或空气利用起来或牺牲了光伏电池的冷却介质的品质。在国内，太阳能光伏发电技术与建筑的结合技术已有相当发展，诸如，常州天合的光伏发电瓦片(200420026123.4)和光伏发电幕墙玻璃(200420026122.X)，西安交通大学研发的太阳墙体发电构件(200410026219.5)以及合肥工业大学的屋顶太阳能光伏供电的建筑内照明标志系统(03259134.9)等。
同时，太阳能热水建筑一体化技术的研究和示范应用已取得一定的成果，诸如，太阳能热水瓦(94210927.9，98233501.6)，瓦式太阳能热水装置(02218626.3)，坡屋顶集中式太阳能热水装置(02228840.6)，太阳能热水集热屋面板(02264900.X)，可转换阳光热能的屋面构件(200410044818.X)等。
光伏光热综合利用的相关研究也已见成果，太阳能建筑光电和光热复合装置(02111582.6)提供了一种新型的复合屋顶，利用太阳能发电并产生洁净热水和进行空气调节。但是，上述技术均有一定的局限性。首先，光伏组件与太阳能热水集热器或空气集热器是相互独立的；其次，光伏电池直接安装在屋顶或玻璃表面，只有空气对光伏电池进行冷却，这种冷却效果不够充分，电池的发电效率会随工作温度的上升而线性地下降；再次，光伏系统和太阳能热水系统相互独立，然而屋顶可以利用的面积有限，特别是城市中的高层建筑，这会阻碍光伏系统和光热系统的推广，
将太阳能光伏系统与太阳能热水系统结合起来的太阳能光伏热水一体化系统正是在这种背景下提出的。但是目前太阳能平板热水器中的吸热板主要由多条薄铜片拼组而成，其小尺寸这限制了光伏电池的大小，特别是其表面的不平整和易变形性大大制约了采用层压工艺将光伏电池与其结合的成功率，电池之间的串并联接也受到极大限制，因此采用传统设计和工艺，太阳能光伏热水技术在性能上得不到保证，在生产上也很难规范标准化。
发明内容
本发明的技术解决问题：克服现有技术的不足，提供一种充分利用太阳能，具有同时提供电力和热水的整板式光伏热水模块。
本发明的技术解决方案：整板型管板式光伏热水模块，包括：玻璃、封装光伏电池片、铜肋管、绝热层和镀锌板，所述的封装光伏电池片由光伏电池、包裹光伏电池上下的乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、EVA上层的透明复合氟塑料膜TPT、EVA下层的黑色TPT、黑色TPT下的铝吸热板构成；然后在铝吸热板的背面通过激光头点焊上铜肋管，然后在封装光伏电池片下方覆盖绝热层和镀锌板，在封装光伏电池片上方采用玻璃板覆盖，在封装光伏电池片上方与玻璃板之间有空气间隔，周围采用铝合金边框固定。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明的整板式光伏热水一体化模块是通过层压技术将晶硅电池与整板吸热板结合，采用激光点焊技术，将铝吸热板与冷却铜肋管结合，从而解决原有技术的不足，大大提高太阳能利用效率。
(2)作为光伏电池衬底的铝吸热板是一个整体，面积超过1m2以上，有利于进行大面积光伏电池层压和规范化操作；
(3)本发明的EVA下层的复合氟塑料膜TPT是黑色的，透过光伏电池的太阳能红外部分将不被反射，而被TPT吸收转化为热能传给铝吸热板，提高模块集热效率；
(4)此外，本发明的铝吸热板厚度为1.2mm左右，此厚度适合于激光点焊技术，太薄容易变形，导致太厚则铝吸热板不易溶化，与铜肋管焊接不稳，容易脱落；
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的截面图；
图3为本发明中激光焊接示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的整板型管板式光伏热水模块包括：玻璃1、封装光伏电池片13、铜肋管8、绝热层9和镀锌板10。封装光伏电池片13由光伏电池4、包裹光伏电池4上下的乙烯-醋酸乙烯酯EVA 3、5、EVA上层的透明复合氟塑料膜TPT 2、EVA下层的黑色TPT 6、黑色TPT 6下的铝吸热板7构成。在铝吸热板7的背面通过激光头12激光点焊上铜肋管8，然后在封装光伏电池片13下方覆盖绝热层9和镀锌板10，在封装光伏电池片13上方采用玻璃板1覆盖，在封装光伏电池片13上方与玻璃板1之间有空气间隔，周围采用铝合金边框11固定。
在本发明中EVA下层的黑色TPT 6掺杂了超过10％的炭黑粉，透过光伏电池的太阳能红外部分将不被反射，而被TPT吸收转化为热能传给铝吸热板，提高模块集热效率；。
铝吸热板7的厚度为1.1-1.3mm，面积超过1m2，有利于进行大面积光伏电池层压和规范化操作；
激光头12激光点焊的焊接条件：焊接器采用瑞士SUNLASER厂家LSA KL3，激光产生器采用美国TRUPULSE公司产品，工作参数参照产品说明。采用激光点焊技术，将铝吸热板与冷却铜肋管结合，铝吸热板整体变形小，光伏电池片发生破裂的概率小，适合进行性能稳定的流水线生产。
复合氟塑料膜TPT2的厚度是0.10-0.12mm，保证透光率大于95％。
EVA3、5的厚度是0.4-0.5mm；EVA下层的黑色TPT6的厚度是0.10-0.12mm，在保证绝缘条件下导热良好。
绝热层9的材料是3-5cm厚硬质聚氨酯泡沫，保证热损失较小
铜肋管8的外直径8-9mm、厚度1.0-1.1mm，间隔9-10cm。
封装光伏电池片13上方与玻璃板1之间有空气间层为10mm-20mm范围，有利于抑制空气间层内的自然对流。
镀锌板10的厚度是1-2mm，保护隔热层。

Claims (9)

1.整板型管板式光伏热水模块，其特征在于包括：玻璃(1)、封装光伏电池片(13)、铜肋管(8)、绝热层(9)和镀锌板(10)；所述的封装光伏电池片(13)由光伏电池(4)、包裹光伏电池(4)上下的乙烯-醋酸乙烯酯EVA(3、5)、EVA上层的透明复合氟塑料膜TPT(2)、EVA下层的黑色TPT(6)、黑色TPT(6)下的铝吸热板(7)构成；然后在铝吸热板(7)的背面通过激光头(12)激光点焊上铜肋管(8)，然后在封装光伏电池片(13)下方覆盖绝热层(9)和镀锌板(10)，在封装光伏电池片(13)上方采用玻璃板(1)覆盖，在封装光伏电池片(13)上方与玻璃板(1)之间有空气间隔，周围采用铝合金边框(11)固定。
2.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的EVA下层的黑色TPT(6)掺杂了超过10％的炭黑粉。
3.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的铝吸热板(7)的厚度为1.1-1.3mm，面积超过1m2。
4.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的EVA(3、5)的厚度是0.4-0.5mm。
5.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的复合氟塑料膜TPT(2)的厚度是0.10-0.12mm。
6.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的EVA下层的黑色TPT(6)的厚度是0.10-0.12mm。
7.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的绝热层(9)的材料是3-5cm厚硬质聚氨酯泡沫。
8.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的铜肋管(8)的外直径8-9mm、厚度1.0-1.1mm，铜肋管之间间隔9-10cm。
9.根据权利要求1所述的激光焊接整板型管板式光伏热水模块，其特征在于：所述的封装光伏电池片(13)上方与玻璃板(1)之间有空气间为10mm-20mm范围。
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