CN113472292A - 一种扦插式光电光热混合组件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种扦插式光电光热混合组件，涉及太阳能电热综合利用技术领域，包括单体组件和导热方管，所述单体组件包括铝基板、第一EVA膜、第二EVA膜和光电层，铝基板的上表面喷涂有太阳能专用吸热材料，所述第一EVA膜设置于所述铝基板的上表面，所述第二EVA膜设置于所述第一EVA膜的上表面，所述光电层夹设于所述第一EVA膜和第二EVA膜之间，所述光电层包括多块沿铝基板长度间隔方向分布且串联的多晶黑硅PREC电池片，所述铝基板侧部设有折弯部，所述导热方管的侧面与所述折弯部的侧面相接触，所述导热方管内填充有液体换热介质。光电、光热同时利用，具有热传导面积大、热吸收面积大、可全波段运行、光热效率高、光电效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能电热综合利用技术领域，具体涉及一种扦插式光电光热混合组件。
背景技术
现有的太阳能电热综合利用产品有两种，一种是在光伏组件的基础上嫁接热管来实现组件的电热综合利用；另一种是在传统平板集热器的基础上，将光伏电池黏粘在吸热层来实现热与电的综合利用。这两种类型的产品都不可能实现电与热的最大效率利用，只能是二选一，要么增加发电量，从而导致热利用的降低；要么增大热的利用，则发电的效率大大折扣。除此之外，现有产品只能运行在30℃左右，整体电热效能很差。
发明内容
为此，本发明提供一种扦插式光电光热混合组件，以解决上述的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种扦插式光电光热混合组件，包括单体组件和导热方管，所述单体组件包括铝基板、第一EVA膜、第二EVA膜和光电层，所述第一EVA膜设置于所述铝基板的上表面，所述第二EVA膜设置于所述第一EVA膜的上表面，所述光电层夹设于所述第一EVA膜和第二EVA膜之间，所述光电层包括多块沿铝基板长度间隔方向分布且串联的多晶黑硅PREC电池片，所述铝基板侧部设有折弯部，所述导热方管的侧面与所述折弯部的侧面相接触，所述导热方管内填充有液体换热介质。
进一步地，所述单体组件还包括透明膜，所述透明膜设置于所述第二EVA膜的上侧。
进一步地，所述铝基板的上表面为毛面，所述毛面喷涂有太阳能专用吸热材料。
进一步地，所述导热方管与所述折弯部的接触面之间填充有石墨烯导热胶泥。
进一步地，所述铝基板的厚度为0.8-1.2mm。
进一步地，所述扦插式光电光热混合组件还包括塑钢边框，所述塑钢边框呈矩形，沿所述塑钢边框的四条边的内侧各设置有一根所述导热方管，所述塑钢边框的框架内还设有多根与塑钢边框的长边相平行的且与位于塑钢边框的宽边内侧的导热方管相连通的所述导热方管，平行的相邻两根所述导热方管之间设有所述单体组件，其中，至少一根所述导热方管的管端接头位于所述塑钢边框的外侧。
进一步地，所述扦插式光电光热混合组件还包括太阳能专用钢化玻璃，所述太阳能专用钢化玻璃的边沿固定于所述塑钢边框的上侧，所述太阳能专用钢化玻璃的下侧面与所述单体组件的上侧面之间设有25mm的空气夹层。
进一步地，所述扦插式光电光热混合组件还包括分体保温层，所述分体保温层设置于所述铝基板的下侧面。
进一步地，所述扦插式光电光热混合组件还包括整体保温层，所述整体保温层设置于所述分体保温层及所述导热方管的下侧面。
进一步地，所述扦插式光电光热混合组件还包括镀锌盖板，所述镀锌盖板的边沿固定于所述塑钢边框的下侧，所述整体保温层、分体保温层位于所述镀锌盖板与所述单体组件之间。
本发明具有如下优点：
1、扦插导热结构，有效增加热传导面积，提高导热效率。每一单体组件作为电热共产的单元独立发电和传热，铝基板侧部的折弯部与导热方管的侧面相接触，有效增加热交换面积，使单体组件产生的热量传导至导热方管，而且在导热方管内还液体换热介质，可将单体组件产生的热加以利用，提高光热的利用率(现有技术中光热组件不易利用光电组件产生的热量，该部分热量被浪费)；而且，通过液体换热介质将导热方管的热量带走，而导热方管将单体组件的热量带走，可降低单体组件的温度，避免温度过高导致单体组件受损；导热方管与所述折弯部的接触面之间填充有石墨烯导热胶泥，进一步增加了热交换面积，整体提升电热的效率。
2、大格栅单独封装的铝基电池组单件增加吸热量。单体组件的相邻多晶黑硅PREC电池片之间设有间隔，该间隔比现有技术中的间隔更大，称为大格栅结构，大格栅可以增大除去被电池片覆盖外的吸热层对太阳光的吸收面积，可以增加对太阳光的吸收，增加吸热量。
3、设有吸热导热层以提高吸热导热效率。铝基板的上表面拉毛处理形成毛面，在毛面喷涂有太阳能专用吸热材料形成吸热层，EVA膜具有高导热率，大幅增加单体组件的热量吸收，并可将直接光照产生的热量传导至铝基板上，提高对太阳光的吸热效果。
4、全光波段运行。采用可全光波段运行的多晶黑硅PREC电池片，除可以吸收可见光之外，其红外特性也很好，而且温度衰减系统较低，可以持续工作在较高温度环境中60℃以上而发电的效率不会大幅降低，从而使本发明的混合组件可以在红外光波段运行，产生额外的电量和热量，提高发电量和发热量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。
图1为本发明具体实施方式提供的一种扦插式光电光热混合组件的结构示意图(俯视图)；
图2为本发明具体实施方式提供的扦插式光电光热混合组件的断面结构示意图；
图3为本发明具体实施方式提供的扦插式光电光热混合组件的单体组件的断面结构示意图(爆炸视图)。
图中：1-塑钢边框、2-导热方管、21-管端接头、3-单体组件、31-铝基板、311-折弯部、32-第一EVA膜、33-多晶黑硅PREC电池片、34-第二EVA膜、35-透明膜、4-太阳能专用钢化玻璃、5-分体保温层、6-整体保温层、7-镀锌盖板、8-空气夹层。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
一种扦插式光电光热混合组件，针对现有技术的缺陷，进行光伏电池片的筛选，使用高效的、温度衰减系数低的，可全光谱收集电与热的多晶黑硅PREC电池片，使整体系统(混合组件是系统中的重要组成)工作温度与现有市场上研制的不同，长期保证稳定工作在60℃左右的中温运行环境，通过液体甘油或者不冻液作为二次换热介质进行与水之间的换热，换热后的水保持在55℃以上，可以直接用于生活，比如洗澡，采暖，不用二次加热；扦插式内部结构，有助于增大吸热与导热的面积，；还使用石墨烯导热胶泥作为扦插结构间隙的换热导热媒介间的填充，保证高效换热，提升组件的换热效率；同时还解决了原有需要焊接的复杂工艺，降低了制作的难度和成本。如图1和2所示，扦插式光电光热混合组件包括塑钢边框、导热方管、单体组件、太阳能专用钢化玻璃4、分体保温层5、整体保温层6和镀锌盖板7。
塑钢边框1一般呈长方形，包括两条长边框和两条短边框。
导热方管2设有多根。其中，沿着塑钢边框1的长边框和短边框的内侧各设有一根；一般的，在塑钢边框1的框架内还设有与长边框平行的导热方管2。与长边框平行的导热方管2均和与短边框平行的导热方管2连通。至少一根导热方管2的管端接头21位于塑钢边框1的外侧，导热方管2内填充有液体换热介质。在本实施例中，导热方管2设有8根，其中两根沿短边框的内侧设置，两根沿长边框的内侧设置，剩余四根位于塑钢边框1的框架内，平行的相邻导热方管2之间的间距与单体组件3的宽度相适配；沿短边框设置的导热方管2的端部伸出塑钢边框1外形成或接有管端接头21；导热方管2内填充有液体甘油或者不冻液作为换热介质。导热方管2与换热水箱(非本申请中的装置)连接，可加热换热水箱的水。
如图3所示，单体组件3包括铝基板31、第一EVA膜32、第二EVA膜34、透明膜35和光电层。铝基板31的主体为平板状，铝基板31的侧部设有折弯部311，铝基板31的断面呈“冖”状，铝基板31厚度为0.8-1.2mm，在本实施例中，铝基板31厚度为1mm，至少保证铝基板31的主体厚度为1mm，铝基板31的折弯部311的厚度可以与主体厚度保持一致，也可有变化。铝基板31的上表面拉毛处理形成毛面，毛面喷涂有太阳能专用吸热材料。EVA膜也称为高导热EVA，具有高导热性能。第一EVA膜32设置于铝基板31的上表面，覆盖太阳能专用吸热材料层。第二EVA膜34设置于第一EVA膜32的上表面，两者大小相同，边缘对齐。透明膜35设置在第二EVA膜34的上表面，透光且保护其下结构，一般的，透光膜边缘与VEA膜的边缘对齐。光电层夹设于第一EVA膜32和第二EVA膜34之间，光电层包括多块沿铝基板31长度间隔方向分布的多晶黑硅PREC电池片33，每块多晶黑硅PREC电池片33的边缘均位于EVA膜的边缘以内，相邻多晶黑硅PREC电池片33之间留有较大间距，多块多晶黑硅PREC电池片33串联连接。每一单体组件3作为电热共产的单元独立发电和传热，安装在平行的相邻两根导热方管2之间，每个单体组件3的折弯部311的侧面均与导热方管2的侧面相接触，接触面之间均填充有石墨烯导热胶泥。在本实施例中，单体组件3设有五块。
太阳能专用钢化玻璃4位于塑钢边框1的上侧，太阳能专用钢化玻璃4的边沿与塑钢边框1相固定。太阳能专用钢化玻璃4的下侧面与单体组件3的上侧面之间设有20-30mm的空气夹层8，在本实施例中，空气夹层8为25mm。
镀锌盖板7的边沿固定于塑钢边框1的下侧，整体保温层6、分体保温层5位于镀锌盖板7与单体组件3之间。分体保温层5设置于铝基板31的下侧面，在“冖”状结构的凹槽或凹陷中。整体保温层6设置于分体保温层5及导热方管2的下侧面。保温层采用泡沫或发泡棉等隔热材料制造，可减少单体组件3以及导热方管2的热量向镀锌盖板7传递。
现有技术中往往采用普通的太阳能光伏电池片，这种电池片只能工作在可见光范围内，其最佳工作温度是25℃，实际工作温度不能超过40℃，如果长期在40℃以上，其发电效率会随着温度的上升而大幅下降，寿命会不可逆地缩减。本发明采用多晶黑硅PREC电池片，可全光谱运行，除可以吸收可见光之外，其红外特性也很好，因此发电效率很高，可以产生额外的电量和热量；此外，这种经过筛选的多晶黑硅PREC电池片温度衰减系统较低，可以持续工作在较高温度环境中60℃以上而发电的效率不会大幅降低。
现有产品依旧采用传统的光伏组件封装方式，整体电池片串联后封装在一起，电池片前后左右之间几乎没有任何空隙。而在发明中采用单排电池片大间距大格栅单独串联封装在单体组件3，电池片周围有一定的空隙，以增加吸热层的光照面积；经实验研究证实，增大电池片之间的空隙，有利于吸热层对太阳光的吸收，可以增大整个组件吸热的效能。现有产品的将光伏电池片整体封装在吸热层上，有的吸热层根本没有填涂任何吸热材料，有的直接封装在传统集热器的吸热层上(比如蓝膜上)，所选用的EVA也是普通的EVA，不耐高温。本发明所选用的铝基板31是1mm厚的铝合金板材，要厚于现有产品；此外，铝基板31正面做拉毛处理，增加吸热导热的面积，再喷涂太阳能专用吸热材料(现有材料)，采用高导热的EVA材料将铝基板31、发电层(多个串联的电池片)封装在一起，表面覆盖透明膜35；表面的钢化玻璃与透明膜35之间有25mm的空气层，以保证热不会轻易散失。现有的结构是在铝基发电吸热层背后直接焊接导热管，由于导热层面积大，加工工艺难度也很大，废品率极高，关键是吸热层与热管之间容易虚焊，导致换热效率下降。本发明所采用的扦插式导热结构(导热方管2与铝基板31接触的形式)，加工难度低，新型混合组件采用多个单排的铝基电池，与导热管紧密接插在一起，换热面积大；除此之外，利用石墨烯导热胶泥作为接插面的传热媒介，整体传热效果好。
本发明具有如下优点：1、扦插导热结构，有效增加热传导面积，提高导热效率。每一单体组件3作为电热共产的单元独立发电和传热，铝基板31侧部的折弯部311与导热方管2的侧面相接触，有效增加热交换面积，使单体组件3产生的热量传导至导热方管2，而且在导热方管2内还液体换热介质，可将单体组件3产生的热加以利用，提高光热的利用率(现有技术中光热组件不易利用光电组件产生的热量，该部分热量被浪费)；而且，通过液体换热介质将导热方管2的热量带走，而导热方管2将单体组件3的热量带走，可降低单体组件3的温度，避免温度过高导致单体组件3受损；导热方管2与折弯部311的接触面之间填充有石墨烯导热胶泥，进一步增加了热交换面积，整体提升电热的效率。2、大格栅单独封装的铝基电池组单件增加吸热量。单体组件3的相邻多晶黑硅PREC电池片之间设有间隔，该间隔比现有技术中的间隔更大，称为大格栅结构，大格栅可以增大除去被电池片覆盖外的吸热层对太阳光的吸收面积，可以增加对太阳光的吸收，增加吸热量。3、设有吸热导热层以提高吸热导热效率。铝基板31的上表面拉毛处理形成毛面，在毛面喷涂有太阳能专用吸热材料形成吸热层，EVA膜具有高导热率，大幅增加单体组件3的热量吸收，并可将直接光照产生的热量传导至铝基板31上，提高对太阳光的吸热效果。4、全光波段运行。采用可全光波段运行的多晶黑硅PREC电池片，除可以吸收可见光之外，其红外特性也很好，而且温度衰减系统较低，可以持续工作在较高温度环境中60℃以上而发电的效率不会大幅降低，从而使本发明的混合组件可以在红外光波段运行，产生额外的电量和热量，提高发电量和发热量。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种扦插式光电光热混合组件，其特征在于，包括单体组件和导热方管，所述单体组件包括铝基板、第一EVA膜、第二EVA膜和光电层，所述第一EVA膜设置于所述铝基板的上表面，所述第二EVA膜设置于所述第一EVA膜的上表面，所述光电层夹设于所述第一EVA膜和第二EVA膜之间，所述光电层包括多块沿铝基板长度方向分布且串联的多晶黑硅PREC电池片，所述铝基板侧部设有折弯部，所述导热方管的侧面与所述折弯部的侧面相接触，所述导热方管内填充有液体换热介质。
2.根据权利要求1所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述单体组件还包括透明膜，所述透明膜设置于所述第二EVA膜的上侧。
3.根据权利要求1所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述铝基板的上表面为毛面，所述毛面喷涂有太阳能专用吸热材料。
4.根据权利要求1所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述导热方管与所述折弯部的接触面之间填充有石墨烯导热胶泥。
5.根据权利要求1所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述铝基板的厚度为0.8-1.2mm。
6.根据权利要求1所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述扦插式光电光热混合组件还包括塑钢边框，所述塑钢边框呈矩形，沿所述塑钢边框的四条边的内侧各设置有一根所述导热方管，所述塑钢边框的框架内还设有多根与塑钢边框的长边相平行的且与位于塑钢边框的宽边内侧的导热方管相连通的所述导热方管，平行的相邻两根所述导热方管之间设有所述单体组件，其中，至少一根所述导热方管的管端接头位于所述塑钢边框的外侧。
7.根据权利要求6所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述扦插式光电光热混合组件还包括太阳能专用钢化玻璃，所述太阳能专用钢化玻璃的边沿固定于所述塑钢边框的上侧，所述太阳能专用钢化玻璃的下侧面与所述单体组件的上侧面之间设有25mm的空气夹层。
8.根据权利要求6所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述扦插式光电光热混合组件还包括分体保温层，所述分体保温层设置于所述铝基板的下侧面。
9.根据权利要求8所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述扦插式光电光热混合组件还包括整体保温层，所述整体保温层设置于所述分体保温层及所述导热方管的下侧面。
10.根据权利要求9所述的扦插式光电光热混合组件，其特征在于，所述扦插式光电光热混合组件还包括镀锌盖板，所述镀锌盖板的边沿固定于所述塑钢边框的下侧，所述整体保温层、分体保温层位于所述镀锌盖板与所述单体组件之间。
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