CN113794443A - 一种光伏光热一体的建材光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光伏光热一体的建材光伏组件，涉及到太阳能电池的技术领域；包括光伏板层，光伏板层至上到下依次设有玻璃板、电池片组和背板；电池片组的一侧与玻璃板的一侧连接，电池片组的另一侧与背板的一侧连接，电池片组吸收光照产生电能；背板为镀铝锌板；光热元件，光热元件与背板的另一侧可拆卸地连接；光热元件包括高导热层和绝热层，高导热层的两侧分别与背板的另一侧和绝热层连接，高导热层内设有高分子材质聚热板；高分子材质聚热板包括设有板体和板体内部形成的流质通道，流质通道上设流道进口和流道出口。本发明的光伏光热一体化组件结构紧凑，制作安装简单方便。

Description

一种光伏光热一体的建材光伏组件
技术领域
本发明涉及到太阳能电池的技术领域，尤其涉及到一种光伏光热一体的建材光伏组件。
背景技术
燃烧矿物燃料、煤和其他能产生电力的不可再生资源，产生有害的碳排放物排放至大气中。这些碳排放对环境产生负面影响，大幅增加全球气侯变暖，酿成自然灾害。因此，通过使用风能和太阳能等更多的可再生能源发电，来降低碳排放是非常必要的。
人和企业已经被太阳能的优点吸引了，它不仅对环境有益，还能自身发电。太阳能或光伏通过利用太阳光产生可用的电力，已经运用了数十年。实际的光伏应用中发现，标准条件下太阳能晶硅电池转换效率约为12％～17％，即照射到电池表面上的太阳能大约有80％左右能量将会转化成为热能，对硅电池而言，工作温度每升高10℃，光电转换效率下降6％～8％，因此有必要采取措施对光伏板进行降温，同时将多余热量加以回收利用。而太阳能光伏光热一体化技术是将光伏组件与集热器装置结合起来，同时产生电、热两种能量收益，提高了太阳能的综合利用效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种光伏光热一体的建材光伏组件，用于解决上述技术问题。
一种光伏光热一体的建材光伏组件，包括光伏板层，所述光伏板层至上到下依次设有玻璃板、电池片组和背板；
所述电池片组的一侧与所述玻璃板的一侧连接，所述电池片组的另一侧与所述背板的一侧连接，所述电池片组吸收光照产生电能；所述背板为镀铝锌板；
光热元件，所述光热元件与所述背板的另一侧可拆卸地连接；所述光热元件包括高导热层和绝热层，所述高导热层的两侧分别与所述背板的另一侧和所述绝热层连接，所述高导热层内设有高分子材质聚热板；
所述高分子材质聚热板包括设有板体和所述板体内部形成的流质通道，所述流质通道上设流道进口和流道出口。
作为进一步的优选，所述流质通道还包括干管和支管，所述干管用于液体介质的流入和/或流出，所述支管横向连接于两侧干管之间，用于液体介质的分流；所述流道进口和所述流道出口设置在所述干管上；所述支管为若干分液管并列排布而成，且若干所述分液管的长度相同；且相邻两条所述分液管之间的间距相同；所述干管为单个集液管和/或多个集液管盘管排布而成，所述集液管的直径大于所述分液管。
作为进一步的优选，每一所述分液管的两端的直径均大于所述分液管中部的直径。
作为进一步的优选，若干所述分液管的直径相同，或若干所述分液管的直径以同一水平方向逐渐减小。
作为进一步的优选，所述流质通道数量为n个,n≥1；所述流质通道包括直管部分和弯曲管部分；所述直管部分和所述弯曲管部分与设置在所述流质通道两端的流道出口和所述流道进口之间形成迂回形流道，水流从所述流道进口流入，经过所述迂回形流道在所述流道出口汇集流出。
作为进一步的优选，所述流质通道内设有波纹。
作为进一步的优选，所述绝热层包括主板和安装在所述主板两侧的侧板，所述主板和两所述侧板之间形成一容纳腔，所述高导热层安装在所述容纳腔内，所述高导热层与所述容纳腔内壁通过粘结剂连接。
作为进一步的优选，所述背板表面设置有绝缘层；所述绝缘层上铺装所述电池片组；所述电池片组表面铺装胶粘剂层；所述胶粘剂层将太阳能电池单元与所述璃板粘接。
作为进一步的优选，所述背板的另一侧设有若干小凸起，所述高导热层分别与若干所述小凸起紧密连接。
作为进一步的优选，所述玻璃板表面涂有超疏水涂层。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
(1)本发明中，镀铝锌板还可以直接作为屋顶板使用，丰富了太阳能电池组件的使用性能，更易于推广。采用镀铝锌板，可防火。多串或多组太阳能电池单元上下方向排列，正极和负极位于侧面，可避免树叶、灰尘等异物落在底端时损坏组件整体。
(2)本发明中，本发明的光伏光热一体化组件结构紧凑，制作安装简单方便。
(3)本发明中，本发明将换热管与光伏组件背面接触，可以进一步降低光伏组件温度，提高其效率，同时获得热水，提高太阳能利用系统的整体效率。相比肋片和热管等强化传热方式的集热器，具有质量轻、制作简单、金属耗量低、投资小等特点。由于对热能量的缓存作用，水的流量可操作范围大，短时间内的小流量波动对系统运行不会造成明显影响。
(4)本发明中，高分子材料其具有重量轻、价格低、无腐蚀、无锈蚀、耐酸、耐碱、耐紫外线等优点，同时，还具有可承压及无炸裂风险等特点。
(5)本发明中，流质通道采用不同方式的布局，实现了用户对于建材光伏组件的散热效果，转换率以及成本的不同要求。
(6)本发明中，光热元件可以从背板上取下，方便维修，同时方便对高分子材质管道内壁进行清洗。
(7)本发明中，背板底面有均匀分布的小凸起，可以增加背板和高导热层之间的传热面积。
(8)本发明中，光热元件扣在背板上，高导热层具有一定的可变形度，使得背板和高导热层之间被压紧，降低传热热阻。
(9)本发明中，流质通道内波纹，可以增加传热面积、提高管内流体扰动，从而强化换热。
附图说明
图1是本发明光伏光热一体的建材光伏组件的结构示意图；
图2是本发明光伏板的结构示意图；
图3是本发明流质通道的结构图一；
图4是本发明流质通道的结构图二；
图5是本发明流质通道的结构图三；
图6是本发明流质通道的流道布局图一；
图7是本发明流质通道的流道布局图二。
图中：1、玻璃板；2、电池片组；3、背板；4、高导热层；5、绝热层；6、流质通道；7、干管；8、支管；9、流道出口；10、流道进口；11、胶粘剂层；12、绝缘层；13、小凸起；14、主板；15、侧板。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
结合图1-7所示，一种光伏光热一体的建材光伏组件，包括光伏板层，光伏板层至上到下依次设有玻璃板1、电池片组2和背板3；
电池片组2的一侧与玻璃板1的一侧连接，电池片组2的另一侧与背板3的一侧连接，电池片组2吸收光照产生电能；背板3为镀铝锌板；
光热元件，光热元件与背板3的另一侧可拆卸地连接；光热元件包括高导热层4和绝热层5，高导热层4的两侧分别与背板3的另一侧和绝热层5连接，高导热层4内设有高分子材质聚热板；
高分子材质聚热板包括设有板体和板体内部形成的流质通道，流质通道上设流道进口10和流道出口9。
其中，流质通道的截面为圆形、扁管或方形；
优选地，流质通道若为圆管，外径8-20mm，壁厚0.8－3mm；若为方管，长边为8-20mm,短边为4-15mm，壁厚1mm-3mm，材料为高分子材料
其中，高分子材料聚合板可以采用：聚碳酸脂、烯烃环烯烃共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯PET、聚对苯二甲酸丁二醇酯PBT、聚甲基丙烯酸甲酯PMMA中的一种或多种。
其中，高导热层4可以是石墨烯导热膜、石墨烯浆料、石墨、碳纳米管。
其中，光热元件扣在背板3上，高导热层4具有一定的可变形度，使得背板3和高导热层4之间被压紧，降低传热热阻。
进一步，作为一种较佳的实施方式，流质通道还包括干管7和支管8，干管7用于液体介质的流入和/或流出，支管8横向连接于两侧干管7之间，用于液体介质的分流；流道进口10和流道出口9设置在干管7上；支管8为若干分液管并列排布而成，且若干分液管的长度相同；且相邻两条分液管之间的间距相同；干管7为单个集液管和/或多个集液管盘管排布而成，集液管的直径大于分液管。
其中，所述集液管与所述分液管连接处还可设置有次增压室。具体地，所述次增压室为所述集液管与所述分液管之间形成的过渡性空腔，液体介质由所述集液管上的孔洞进入次增压室，流速降低，压力增大，再由次增压室进入分液管，流速升高，压力降低，所以在次增压室中，压力最高，使得介质能够均匀的流过两百支分液管，提高换热效果。
进一步，作为一种较佳的实施方式，每一分液管的两端的直径均大于分液管中部的直径。
实施例一：根据图3所示，两集液管分别与支管8的上下两端进行连接，上部的集液管的中段顶端设有流道进口10，下部的集液管中段底部设有流道出口9，支管8为若干分液管并列排布而成，且若干分液管的长度相同；且相邻两条分液管之间的间距相同，每一分液管的两端的直径均大于分液管中部的直径。集液管为横向流道和分液管为纵向流道；液体从流道进口10进入集液管，然后均匀的流入各条分液管内
进一步，作为一种较佳的实施方式，若干分液管的直径相同，或若干分液管的直径以同一水平方向逐渐减小。
实施例二：根据图5所示，两集液管分别与支管8的上下两端进行连接，上部的集液管的一端设有流道进口10，下部的集液管的一端设有流道出口9，流道进口10和流道出口9同侧布置；支管8为若干分液管并列排布而成，且若干分液管的长度相同；且相邻两条分液管之间的间距相同，若干分液管的直径以同一水平方向逐渐减小。靠近流道出口9和流道进口10的分液管为最小直径分液管。集液管为横向流道和分液管为纵向流道；液体从由流道进口10进入集液管，然后均匀的流入各条分液管内；这也保证了分液管内流速相近，同时避免了流质通道散热不均等问题。
实施例三，根据图4所示，两集液管分别与支管8的上下两端进行连接，上部的集液管的一端设有流道进口10，下部的集液管的另一端设有流道出口9，流道出口9远离流道进口10布置。支管8为若干分液管并列排布而成，且若干分液管的长度相同；且相邻两条分液管之间的间距和直径相同。集液管为横向流道和分液管为纵向流道；液体从由流道进口10进入集液管，所述各条分液管相互平行，且相邻两条分液管之间的间距相同。该结构可使各条分液管排列更加简单，安装生产过程更加简便增加工质的有效聚热面积，使其吸热效果更佳。
进一步，作为一种较佳的实施方式，流质通道数量为n个,n≥1；流质通道包括直管部分和弯曲管部分；直管部分和弯曲管部分与设置在流质通道两端的流道出口9和流道进口10之间形成迂回形流道，流质从流道进口10流入，经过迂回形流道在流道出口9汇集流出。
其中，流质可为冷却水、空气或者其他冷却介质。
实施例四：根据图6-7所示，流质通道盘曲形式采用螺旋盘管或蛇形管等形式，流质通道管圈间距不变或沿水流方向减小，对于流质通道管圈间距沿水流方向减小的情况：冷却水入口侧流质通道分布较稀疏，管间距为4－8倍管径，冷却水出口侧流质通道分布密集，管间距为1－4倍管径，中间过渡方式不限。流质通道管圈间距不变或者沿着水流方向减小，可以进一步强化水出口附近区域换热，降低其温度。
同时，冷流体、电池片、热流体三者之间存在相互换热，保障电池片冷却的均匀性，以及防止热流体出口温度过高，减弱对下一块板的冷却效果。
其中。为了使流动阻力不致过大，一块板上可以布置多条流质通道，缩短单条流道的流程，流质通道可以是纵向排列，也可以是横向排列。
进一步，作为一种较佳的实施方式，流质通道内设有波纹。
高分子材质管道内波纹，可以增加传热面积、提高管内流体扰动，从而强化换热。
进一步，作为一种较佳的实施方式，绝热层5包括主板14和安装在主板14两侧的侧板，主板14和两侧板之间形成一容纳腔，高导热层4安装在容纳腔内，高导热层4与容纳腔内壁通过粘结剂连接。粘结剂可以采用EVA或者POE。
进一步，作为一种较佳的实施方式，背板3表面设置有绝缘层12；绝缘层12上铺装电池片组2；电池片组2表面铺装胶粘剂层11；胶粘剂层11将太阳能电池单元与玻璃面板粘接。
进一步，作为一种较佳的实施方式，背板3的另一侧设有若干小凸起13，高导热层4分别与若干小凸起13紧密连接。
其中，背板3底面有均匀分布的小凸起13，可以增加背板3和高导热层4之间的传热面积。
进一步，作为一种较佳的实施方式，玻璃板1表面涂有超疏水涂层。超疏水涂层利于排水，比如雨水、露水。
实施例五，电池片组2表面铺装胶粘剂层11；胶粘剂层11表面铺设有玻璃面板。金属背板3为镀铝锌板。绝缘层12为聚乙烯膜。胶粘剂层11为乙烯-醋酸乙烯胶粘剂。本领域内技术人员可以理解，镀铝锌板与绝缘层12、绝缘层12与太阳能电池单元之间也可以使用适当的胶粘剂粘接，以增强连接强度。金属背板3、绝缘层12、太阳能电池单元及玻璃面板的四周设置有边框。边框将各层固定为一个单元。
其中，电池片组2由两组太阳能电池单元串联组成。每一个太阳能电池单元，均可独立发电。每组太阳能电池单元由两串太阳能电池单元并联组成，即如图所示的由太阳能电池单元通过导电胶带串联而成的第一串太阳能电池单元和由太阳能电池单元通过导电胶带串联而成的第二串太阳能电池单元。在第一串太阳能电池单元中，第一太阳能电池单元、第二太阳能电池单元、第三太阳能电池单元直至第十二太阳能电池单元依次串联。第二串太阳能电池单元中也包括串联的块太阳能电池单元，即第十三太阳能电池单元、第十四太阳能电池单元直至第二十四太阳能电池单元。第一串太阳能电池单元和第二串太阳能电池单元以串为单位通过母线并联组成一组太阳能电池单元。在如图所示的示例中，共设置有两组太阳能电池单元，两组太阳能电池单元以组为单位通过母线串联。两组太阳能电池单元串联后，其正极和负极位于同一侧。
优选地，绝缘层12为有机绝缘层12，有机绝缘层12含有聚氟乙烯树脂，聚偏氟乙烯树脂，聚三氟乙烯树脂，聚四氟乙烯树脂或聚氟乙烯树脂、聚偏氟乙烯树脂、聚三氟乙烯树脂、聚四氟乙烯树脂的单体与其他树脂的单体的共聚物中的至少一种。该有机绝缘层12与太阳能的密封胶层具有良好的结合力，同时又能隔绝空气与背板3的接触，起到阻止金属氧化的作用，还可以增强电池片组2合与背板3之间的绝缘性能。其他树脂没有特别的限制，只要是能和上述树脂的单体共聚即可，如聚丙烯酸树脂的单体丙烯酸等。
其中，粘结剂层为EVA或者POE，优选地，本实施例采用POE,POE价格低，并且相对密度小，价格低廉；耐热性、耐寒性优异、使用范围宽广；耐候性、耐老化性良好。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，包括光伏板层，所述光伏板层至上到下依次设有玻璃板(1)、电池片组(2)和背板(3)；
所述电池片组(2)的一侧与所述玻璃板(1)的一侧连接，所述电池片组(2)的另一侧与所述背板(3)的一侧连接，所述电池片组(2)吸收光照产生电能；所述背板(3)为镀铝锌板；
光热元件，所述光热元件与所述背板(3)的另一侧可拆卸地连接；所述光热元件包括高导热层(4)和绝热层(5)，所述高导热层(4)的两侧分别与所述背板(3)的另一侧和所述绝热层(5)连接，所述高导热层(4)内设有高分子材质聚热板；
所述高分子材质聚热板包括设有板体和所述板体内部形成的流质通道(6)，所述流质通道(6)上设流道进口(10)和流道出口(9)。
2.如权利要求1所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，所述流质通道(6)还包括干管(7)和支管(8)，所述干管(7)用于液体介质的流入和/或流出，所述支管(8)横向连接于两侧干管(7)之间，用于液体介质的分流；所述流道进口(10)和所述流道出口(9)设置在所述干管(7)上；所述支管(8)为若干分液管并列排布而成，且若干所述分液管的长度相同；且相邻两条所述分液管之间的间距相同；所述干管(7)为单个集液管和/或多个集液管盘管排布而成，所述集液管的直径大于所述分液管。
3.如权利要求2所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，每一所述分液管的两端的直径均大于所述分液管中部的直径。
4.如权利要求2所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，若干所述分液管的直径相同，或若干所述分液管的直径以同一水平方向逐渐减小。
5.如权利要求1所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，所述流质通道(6)数量为n个,n≥1；所述流质通道(6)包括直管部分和弯曲管部分；所述直管部分和所述弯曲管部分与设置在所述流质通道(6)两端的流道出口(9)和所述流道进口(10)之间形成迂回形流道，水流从所述流道进口(10)流入，经过所述迂回形流道在所述流道出口(9)汇集流出。
6.如权利要求1所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，所述流质通道(6)内设有波纹。
7.如权利要求1所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，所述绝热层(5)包括主板(14)和安装在所述主板(14)两侧的侧板，所述主板(14)和两所述侧板之间形成一容纳腔，所述高导热层(4)安装在所述容纳腔内，所述高导热层(4)与所述容纳腔内壁通过粘结剂连接。
8.如权利要求1所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，所述背板(3)表面设置有绝缘层(12)；所述绝缘层(12)上铺装所述电池片组(2)；所述电池片组(2)表面铺装胶粘剂层(11)；所述胶粘剂层(11)将太阳能电池单元与所述璃板粘接。
9.如权利要求1所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，所述背板(3)的另一侧设有若干小凸起(13)，所述高导热层(4)分别与若干所述小凸起(13)紧密连接。
10.如权利要求1所述的光伏光热一体的建材光伏组件，其特征在于，所述玻璃板(1)表面涂有超疏水涂层。
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