CN1162729A - 带有太阳能电池的集热器和无源太阳能装置 - Google Patents

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Abstract

设在集热器中的集热板位置的太阳能电池组件，该组件位于其窗件或底板的位置。利用这种结构可以获得一个混合系统，其中在保持太阳能电池的性能的同时可以使热空气流入室内，所述的电池使用非晶体硅半导体。在将太阳能电池设在集热板位置的情况下，用作填充物的树脂的热阻高至可以使空气的获得足够高温度的热。为了解决这些问题，使太阳能电池组件上背光侧的热阻小于受光侧的热阻。

Description

带有太阳能电池的集热器和无源太阳能装置
本发明涉及一种组合装置，包括用于室内的无源太阳能装置和太阳能电池。
1.无源太阳能电池：
日本专利公开No.07-280358中公开了一种在寒冷地区有效地利用太阳热的无源太阳能装置。
参照图1和2描述一间采用上述无源太阳能装置的房屋。图1示意地表示了该房屋的整体结构。图2是集热器的详细视图。
从设在屋檐上的敞开的空气入口105进入的空气缓慢地通过设在屋顶板101和绝热材料102之间的气流通道103流向屋脊。在此过程中，由于日照已经变热的屋顶板101使空气变热。为了使进入气流通道103的空气更热，在屋脊附近设置集热器104。在屋顶之下通过气流通道103上来的空气流入该集热器。
如图2所示，将集热器104制成使由集热板115接收的日照热封闭在一个玻璃箱117中，从而不会散逸到外面。从入口116进来的空气经集热板115加热而变成80℃或以上的热空气。由于集热板115是由玻璃所覆盖，在由日照进行加热的时候如果有风吹到集热板115上也不会使其变冷。集热板115的背光侧用作集热器104内部的气流通道103。这是由于在热从受光侧的玻璃向外损失与背光侧构成盒底板的绝热材料的热损失相比较的时候，由绝热材料制成的背光侧的热损失比较小。
通过设在屋顶板101下面的气流通道103的集热器104中的温度为80℃更高的热空气由风扇107送入屋内，并通过管道106到达地板之下，热量在此聚集于覆盖有绝热材料的水泥中，这样热量便可以通过出口109并按照需要被利用。
风扇也可以倒转从而使地板下的热向外散发。
2.与屋檐组合的太阳能电池组件：
日本已公开的专利申请No.04-343481公开了一种太阳能电池组件，包括太阳能电池元件、填充物和表面保护膜，这些元件顺序地叠置于一块金属板上。该组件可以用作一个屋檐整体式型太阳能电池。
可以用非晶体硅半导体作为太阳能电池元件。这是因为非晶体硅半导体的温度相关性小于晶体硅半导体，以此它们不仅在高温环境中具有较小的特性退化而且在80℃或更高的温度下使用可以防止非晶体硅半导体中固有的Stebler-Ronskie退化。因此，最好将非晶体硅半导体用于屋檐式太阳能电池中。
但是在寒冷的地区，这样的温度不能够被保持并且也不能享用非晶体太阳能电池的优越性能。
另外，在这种寒冷的地区，雪会落到太阳能电池组件上并且将其覆盖，从而引起系统不能工作的问题。
通过在上述集热器中于集热板、窗件或底板的位置设置一个太阳能电池组件即可解决寒冷地区中太阳能电池中的问题。
尤其是，本发明提供一种集热器，包括带窗户的盒体，阳光可以通过上述窗户进入盒体内部；盒体具有入口，通过该口加热的流体介质流入盒体，盒体还具有出口，加热的介质从该出口流出，和集热板以及设在盒体中的太阳能电池。
在将太阳能电池设在集热板处的情况中，用作填充物的树脂具有很高的热阻，从而使得传递到空气中的热不足以形成具有足够高温度的热空气。为了解决这个问题，可以使太阳能电池组件的背光面热阻(背侧热阻)比受光侧(顶侧热阻)热阻小。
这种结构构成一个混合系统，在该系统中可以将温暖的空气引入室内同时保持使用非晶体硅半导体太阳能电池的性能。
即使在雪落在集热器上的时候，热收集系统的风扇也可以反转，从而使热空气回流，这样利用聚集在地板下的水泥中的热量可以将热收集板上的雪融化，从而使集热器中的太阳能电池可以接收阳光同时可以防止太阳能电池的性能降低。
图1表示普通的无源太阳能装置；
图2表示普通的无源太阳能装置的集热器；
图3为本发明的集热器的立体图(一个设有太阳能电池或太阳能电池作为热收集板的实施例)；
图4为图3所示的本发明集热器的横剖视图；
图5表示根据本发明的整体上构成集热器的热收集板的太阳能电池组件；
图6为本发明另一个集热器的立体图(将太阳能电池装在一个窗件上的实施例)；
图7为图6所示的根据本发明的集热器的横剖视图；
图8为本发明另一个集热器的立体图(将太阳能电池装在底板上的实施例)；
图9为图8所示的本发明的集热器的横剖视图；
图10为根据本发明的整体地设在集热器的底板上的太阳能电池组件；
图11为用于本发明的集热器中的太阳能电池的一个例子；
图12表示例1的结构；
图13表示例2的结构；
图14表示比较例1的结构；
图15表示例6的集热器的横剖视图；
图16为例6的集热器的角度配置。
图3表示根据本发明的一个实施例的集热器200的立体图，其中将太阳能电池组件用作一个热源(一块热收集板)。图4为其剖视图。箱体201具有一个入口202和一个出口203，空气可以从这两个口通过。箱体201的一侧设有一个窗204，这样阳光便可通过该窗进入其中。将太阳能电池组件设置成暴露于入射光并将集热器中的空间分割成上下两部分。太阳能电池组件206吸收阳光205而产生热，并且将一定量的热传递给集热器背光面上的空气207。由入口202进入的空气207由太阳能电池组件加热而成为热空气，再通过出口203流出。在这个集热器中，并没有将受光面的空气作为加热介质，因为热通过受光侧的玻璃窗散逸从而空气也没有变得很热。
将太阳能电池组件中的电能从太阳能电池组件206的背光侧引出，再通过电缆连接器或类似物引到外面。
图5以横断面形式表示在本发明集热器中使用的太阳能电池组件。太阳能电池组件300包括一个后加强件301、太阳能电池302、保护膜303、表面覆盖材料304、后覆盖膜305和填充物306。还相应地设有引出端电极。
本发明所用的太阳能电池组件的背光侧的热阻要小于受光侧的热阻。需要特殊指出的是这是通过使太阳能电池组件背侧填充物的厚度小于其顶侧的厚度来实现的。这基于如下所述的发现。
从一个具有比其周围环境温度高Δt的物体所散发出的热量Q通常表示为Q＝Δt/R，其中R为该物体的热阻。为了使散发到太阳能电池背面上的热量Qb大于顶部的热量(受光侧)，可以使太阳能电池组件背面(背光侧)的热阻Rb小于其顶面(受光侧)上的热阻Rs。
为了改善热散发到背面上的效率，可以使后加强件301的表面粗糙或设置散热片。
为了减少热辐射阻力，后加强件(板)的表面最好为黑色。
在集热器的内壁表面上最好设有绝热材料。
如果太阳能电池组件过热，就会对产生有害的影响，即对线件构成危害。因此，可以仅在空气入口附近设置太阳能电池组件。
集热器中的太阳能电池组件之位置并不受上述的限制。下面将描述一些例子，其中之一为将太阳能电池组件设置于一个集热器的窗件上而另一个为其设置一个集热器的底板上。
-设于窗上的太阳能电池组件-
图6和7分别为根据本发明的集热器400的立体图和横剖视图，该集热器具有带太阳能电池的窗。集热器400具有一个空气入口401和一个空气出口402，其顶部为由玻璃或聚丙烯树脂制成的透明窗板403。太阳能电池404位于窗板上。在该例中，太阳能电池404为图5所示的组件形式。
如将太阳能电池设在集热板中的实施例那样，在本实施例中的太阳能电池组件由树脂密封装在玻璃板上。在这种情况下，加强板在受光侧并且太阳能电池组件包括顺序层叠的由玻璃或透明树脂制成的加强件、顶侧填充物、背侧填充物和保护膜。
在本实施例中，太阳能电池组件背光侧的热阻最好小于受光侧的热阻。特别指出的是，这是由使太阳能电池组件背光侧填充物的厚度小于其顶侧的厚度来实现的。
如上所述，将太阳能电池组件整体地设在窗件中。另外，也可以用粘结剂或压敏双面粘胶带将其粘住。作为另一种方法，也可以利用CVD将太阳能电池组件直接形成在透明薄膜上。
还设有包括金属板的集热板405，空气通过集热板的背侧并被加热。集热器的内壁表面上可以设有绝缘材料。
-设于底板的太阳能电池组件-
图8和9分别为根据本发明的集热器500的立体图和横剖视图，该集热器的底板中具有太阳能电池。集热器500具有空气入口501和空气出口502，其顶部为由玻璃或聚丙烯树脂制成的透明窗板503。太阳能电池504设在底板中。在该例中，采用图5所示的组件形式的太阳能电池，可以用粘结剂或压敏双面粘胶带将其粘在底板上。另外，可以如图10所示的那样，整体地将太阳能电池组件设在底板上。
图10以横剖面的方式图示了底板件600，其中整体地设有太阳能电池。底板件600包括背加强件601、太阳能电池602、保护膜603、表面覆盖膜604、背覆盖膜605和填充物606。还设有输出电极。太阳能电池602设在背加强件601上，并由填充物606密封。还设有绝热材料607用于防止热通过集热器底板散发。
在将太阳能电池安装于底板的结构中，可以高效率地收集热并且可以保持太阳能电池的性能。
下面将参照附图3和4详细描述构成本发明集热器零件。
-箱体-
箱体201最好由具有高绝热特性的材料制成.例如，木材、聚苯乙烯、硅酸盐、发泡苯乙烯或类似物可以作为这种材料。箱体的结构是气密的。
-入口-
在箱体中至少设置一个入口202，并且空气或水可以通过该入口流入箱体中。还设有用于防止灰尘或类似物进入箱体中的过滤器或用于阻止含有酸性物质的空气进入箱体的化学过滤器。
还可以设置一个节流阀用于控制气流速度。
-出口-
至少在箱体中设置一个出口203，并且空气或水可以通过该出口流出箱体。还设有用于防止灰尘或类似物进入箱体中的过滤器或用于阻止含有酸性物质的空气进入箱体的化学过滤器。
还可以设置一个节流阀用于控制气流速度。
在某些情况下，还可以设置一个恒温器用于控制流入室内的气体温度。
-窗-
最好用具有高光传导性和绝热性的材料制成窗204。例如，可以将玻璃、聚碳酸酯、聚乙烯、对酞酸盐、丙烯酸树脂、尼龙或类似物用作这种材料。利用橡胶粘结剂、硅粘结剂或丙烯酸粘结剂将窗与箱体连接在一起。也可以选择地设置一个蚀刻的盖。
-集热板-
如前所述，集热板206包括如图5所示的太阳能电池组件300，太阳能电池组件由一块金属板和用树脂密封于其上的太阳能电池组成。下面将分别描述其各个零件。
1)背加强件(背板)：
背加强件301可以由包括各种类型的金属板的材料构成，尤其是经过绝热处理的金属如镀锌钢板以及碳纤维、FRP(玻璃纤维加强塑料)、陶瓷和玻璃。
2)太阳能电池(光电池)：
作为太阳能电池302，最好采用非晶硅太阳能电池，因为其在高温下具有优良的特性。作为一个例子，它可以具有如图11所示的结构。
如图11所示，太阳能电池700包括一个导电层701，背反射层704和集热器电极705。
导电层701可以包括不锈钢层、铝层、铜层、钛层、碳层、镀锌钢板层、树脂膜、诸如玻璃板的陶瓷片。上述的树脂如导电层设在例如聚酰亚胺、聚酯、聚乙烯荼基金属和环氧树脂，并在其上表面形成导电膜。
可以使用金属层、金属氧化物层或具有金属氧化物层的金属层的复合层作为背反射层702。可以使用钛、铬、钼、钨、铝银、铜、镍和类似物作为金属材料。可以使用氧化锌、氧化钛、氧化锡和类似物作为金属氧化物材料。可以采用包括阻热真空沉积、电子束真空沉积和溅射在内的方法形成这种金属层和金属氧化物层。
半导体层703可以具有pin结构，这种pin结构是由采用a-Si，a-SiGe或a-Sic的等离子辅助的CVD来形成。可以具有大量的这种pin结构。
为了形成透明的导电层704，可以使用上述金属氧化物。
可以采用使用导电电糊的屏蔽漏网印刷来或者使用诸如碳糊这种导电电糊来固定金属线如铜线而形成集热器电极705。
3)保护膜：
图5中所示的太阳能电池组件中的保护膜303保护太阳能电池的表面并且改善大量制造太阳能电池时的产量。因此作为材料，可以使用诸如聚丙烯硅酮树脂、聚丙烯树脂和具有无机细颗粒的硅树脂。
4)表面覆盖材料：
表面覆盖材料可以是玻璃或包括氟树脂的树脂薄膜组成，例如聚乙烯-聚四氟乙烯、聚乙烯三氟化物和聚乙烯氟化物。玻璃和氟树脂薄膜的粘接性通常不佳，因此其被粘接表面可以经过电晕处理或表层涂覆处理。
5)背覆盖膜：
背覆盖膜需要保证太阳能电池和背加强件之间的绝缘，并且需要具有绝缘性能。因此，其材料包含尼龙和聚乙烯对苯二酸盐。
可以由将绝缘材料涂覆在背加强件301上而形成背覆盖膜。
6)填充物：
可以使用EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)、EEA(乙烯乙基丙烯酸盐)、丁醛树脂、硅树脂和环氧树脂作为填充物306的材料。填充物可以绝缘玻璃无纺织物层，以便改善耐擦伤性。也可以包括吸收紫外线的紫外光吸收剂。
上述与集热器为一个整体的太阳能电池的结构也可以用于窗件整体式结构或底板整体式结构。
                              例
下面将结合给出的例子详细描述本发明，但本发明并不局限于这些例子。
(例1)
以下述方式制成图3和4所述的集热器。
首先准备如图11所示的太阳能电池。在一个连续的不锈钢基层上通过阴极真空溅射连续地形成包含1％硅的铝层和ZnO层。接着，利用等离子辅助CVD形成具有两个pin结构结构的a-Si(非晶体硅)半导体层。最后，透明导体层，在O2气氛中通过抗热从而由真空沉积In形成In2O3薄层。
接着，将如此获得的带有光电元件的连续基层切成300mm长×80mm宽大小，接着进行短路放电。
将一种共聚物式的镀银铜糊像图象似地以筛网印刷机印于其上，接着进行加热和干燥由此形成集热器电极。再将镀锡铜线连接于集热器电极上作为总线。在不锈钢基片的背面点焊有铜箔，作为背侧电极。
将许多由此制得的太阳能电池连接在一起，从而得到300mm长×1052mm宽大小的太阳能电池。
以下述方法将由此获得的太阳能电池连接成如图5所示的太阳能电池组件。
首先，在太阳能电池302的表面上形成由丙烯酰基硅氧烷树脂制成的保护膜303。
以镀锌钢板作为背加强件301。镀锌钢板的受光侧涂有黑色材料，其热传导率为38kcal/mh℃，厚度为400μm。将钢板切割成850mm×1400mm。就象已经使用的那样，通常以400μm厚的镀锌钢板作为顶板。(由于该钢板用于集热器之中，所以强度和承载力等无需太高，并且可以使用厚度小的多的钢板)。
采用受光侧涂有黑色涂料的钢板是为了改善到达太阳能电池组件背侧的热辐射。
在背加强件301的适当部位预先设置通孔，使太阳能电池的引线从中穿出。
接着，在背加强件301上叠置一层PET(聚对苯二甲酸乙酯)作为背覆盖膜305，薄膜的厚度为100μm。然后，在背覆盖膜305上叠置一层EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物；耐气候级)作为填充物306，其厚度为230μm。
再将覆盖有保护膜303的太阳能电池302重叠，再将EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物；耐气候级)作为填充物306通过保护膜303重叠到太阳能电池302上，填充物的厚度为460μm。
最后，在填充物306上盖上作为薄膜覆盖材料304的玻璃。在表面覆盖材料304的粘接面上预先进行了等离子处理，从而改善了其相对于EVA层的粘接性，并且其厚度为4mm。
在填充物在150℃融化时为了在树脂层之间实现有效的相互粘接，对这些整体层叠物进行压缩并用一个真空层叠机进行除气。这样就制成一个太阳能电池组件。
将电缆接头等连接在从预先设在背加强件上的接头引出孔中引出的正负接头上，再连接到接头箱中。
表1表示例1中太阳能电池组件的受光侧和背光侧热传导阻力(热阻)参数，其相应的结构见图12。
在图12中，序号1201表示背覆盖膜；1202表示背侧填充物；1203为太阳能电池；1204为保护膜；1205为顶侧填充物；1206为薄膜覆盖材料。
如表1所示，受光侧的导热阻力大于3000m2h℃/cal，背光侧的热阻为1.46m2h℃/cal，受光侧的热阻与背光侧的热阻之比大约为2500。由此可见，从太阳能电池来的热可以很好地传递到背侧。
下面将结合附图3描述采用这种太阳能电池组件的集热器。箱体201具有一些框架和板，为保证强度这些框架和板都由铁板制成。其内部设有20mm厚的绝热材料。将聚苯乙烯用作这种绝热材料。箱体外形尺寸为910mm宽，1500mm长，800mm高。由于绝热材料的相应部分，所以其内部较窄，其宽度为870mm，长1460mm，深60mm。
窗204为回火玻璃，厚度4mm，这样其承载性能好、绝热性能好，从而尽可能减少了向外的热损失。其大小为890mm×1480mm，基本上构成了集热器的一侧，这样可以尽可能地接收阳光。
空气入口202沿箱体201的宽度方向设在一侧，并且将其设置成可以与构成太阳能电池组件的集热板的背光侧上的空间相连。其尺寸为30mm×300mm。
空气出口203设在箱体201的背侧并在与空气入口202相对侧的附近。空气出口是一个直径为150mm的孔。该孔与一条管道相连，通过该管道可以将热空气送入室内，因此其尺寸可以根据管道的尺寸而定。还设有防尘过滤器，用以防止灰尘进入室内。
在箱体201中，与玻璃窗204平行地将太阳能电池组件206固定在L形角架的侧边上，在太阳能电池组件206和底板之间局部地设置垫圈从而将太阳能电池组件支承住。
太阳能电池组件在集热器中设在底板之上离绝热材料30mm高的位置。这样，在太阳能电池组件206的受光侧形成30mm厚的空气层。空气的绝热性能好，保持该空气层以防止通过窗的热扩散。背光侧的空气层为30mm厚，用作加热介质的空气量为38000cm2。
通过电缆接头208将太阳能电池组件中所生成的电从空气入口202和空气出口203中取出。由于电缆接头208设在加热介质中，所以要用硅氧烷树脂包覆耐热电线。
(例2)
在本例中，在背覆盖膜和背加强件之间再设置填充物，这样顶侧和背侧的填充物的厚度一致。图13表示了这种结构。在本例中，背加强件的背侧上也设有散热片。
表2表示了太阳能电池组件的热传导阻力参数。
在图13中，序号1301表示用于散热的散热叶片；1302为背加强件；1303为填充物1；1304为背覆盖膜；1305为填充物2；1306为太阳能电池；1307为保护膜；1308为填充物3；1309为表面覆盖膜。
散热片为将0.4mm厚的板切割成十片20mm宽、1000mm长的片，这些片基本上以5cm的间隔连接在太阳能电池组件的背光侧的中间。
(比较例1)
除去设置230μm的顶侧填充物和不设置散热片之外，重复例2的过程。
图14表示如此得到的结构，其热传导阻力参数如表3所示。在图14中，序号1401为背加强件；1402为填充物1；1403为背覆盖膜；1404为填充物2；1405为太阳能电池；1406为保护膜；1407为填充物3；1408为表面覆盖膜。
(比较例2)
除去用一块钢板代替太阳能电池组件作为集热板之外重复例2的过程。所得到的集热器的结构与常规集热器相同。
(比较试验)
为了比较在例1和2以及比较例1和2中所得到的各个集热器的集热性能，进行了室外试验。将集热器安装在同样的条件下(朝南；安装角：28.6°)，测量空气出口处的空气温度。
使60℃的敞开的空气以60m2/小时流入集热器。试验在日本京都仲夏之时一个晴朗的日子进行。
试验结果如表4所示。试验结果表明，如例1那样，在受光侧的填充物的厚度大于背侧(背光侧)的时候，受光侧的热传导阻力大于背光侧的热传导阻力，从而改善了集热效果。还可以看出，即使如例2那样，顶侧和背侧具有同样厚度的填充物的时候，在背加强件的背侧设置散热片有助于提高空气温度。
(例3)
在本例中，制成如图6和7所示结构的集热器，其中不是将太阳能电池组件设在集热板上，而是设在窗件中。
用与例1相同的方法制成太阳能电池。
以下述方式制成与太阳能电池为一体的窗件。首先，取白板玻璃备用。玻璃厚4mm，大小为890mm×2080mm。采用白板玻璃是因为窗件位于集热器的表面并要求具有诸如强度和承载力以及透光的性能。
接着，在窗件的一个位置上局部地设置EVA(乙烯乙酸乙烯酯共聚物)作为填充物，分布在距集热器端部400mm的范围内。填充物的厚度为230μm。在填充物中，包含有机过氧化物作为横向连接剂，其用量为重量的1.5％。
接着，使太阳能电池的受光侧向着窗件，距端部400mm的区域中将其安装在填充物上。这样，如图7所示的那样，将太阳能电池安装在向着一侧的一个位置上。
将附加的填充物(EVA；厚度460μm)和作为背覆盖膜的PET(聚对苯二甲酸乙酯)叠置。此处所用的PET膜是现有的，其热阻高达120℃。采用厚度为50μm的一种。
在150℃使填充物融化的时候，为了在树脂层之间形成横向连接和粘接，对由此获得的整体叠层物加压并利用真空层叠器进行脱气。如此，制成具有太阳能电池的窗。
至此，带太阳能电池的窗体已经制成。除去在窗中使用具有太阳能电池的上述窗和以背钢板作为集热板405之外，采用与例1相同的方式制成采用这种带太阳能电池的集热器。
在本例中，可以在保持普通集热器的性能同时防止太阳能电池性能的退化。
(例4)
在本例中，改变了例3中使用的窗件。既在太阳能电池现在所处的位置上用白玻璃作为窗件，其余部分采用蓝玻璃。这种结构在不减少发电效率的情况下可以降低成本。
(例5)
在本例中，制成如图8和9所示结构的集热器，其中不将太阳能电池组件设在集热板上而是设在底板上。
采用与例1相同的方法制成具有保护膜603的太阳能电池602。以下述方法制备整体上设有太阳能电池的底板(图10)。
首先，制备400μm厚的镀锌钢板用作背加强件601。将其切成890mm×2080mm大小。在背加强件的适当位置预先设制一个孔，以使太阳能电池引出的正负电极从该孔中穿过。
在盖板的表面上，叠置作为填充物的EVA和作为背覆盖膜的PET膜。
由于不使热从集热器的底部传走是很重要的，并且对于用作气密箱型集热器的底部整体形太阳能电池也是重要的，所以接着在背覆盖膜607的表面上层叠20mm厚的氯丁橡胶作为绝热材料605。
接着，再叠置作为填充物606的EVA，太阳能电池602、作为保护膜603的EVA和作为表面覆盖膜604的ETFE(聚乙烯-四氟乙烯)。先在表面覆盖膜的粘接面上进行等离子处理，以便改善其相对于EVA层的粘接性能。
为了在树脂层之间形成横向连接和粘接，在填充物于150℃下融化的时候，对由此获得的整体层叠物进行加压并利用真空层叠器脱气。至此，制成带太阳能电池的底板。
至此已经制成带太阳能电池的底板，采用这种带太阳能电池的底板的集热器如图8和9所示。与例1相同，将带太阳能电池的底板安装于箱体中。在空气出口502附近的一侧将由黑铁板制成的集热板固定在L形支架上，并在其与底板之间设置垫圈(未示出)。在除去太阳能电池所处的位置之外的底板和壁面上设置绝热材料。
在本例中，可以保持常规集热器的性能，同时可以防止太阳能电池性能的下降。
(例6)
本例是例5的改型。弯曲图9所示的集热板505成图15所示的形状。如图16所示，为了改善集热效率，将之弯曲倾斜大约30°。采用白板玻璃作为设在太阳能电池504之上的窗件503，而用蓝玻璃作为集热板505之上的窗件503。
除此之外，以与图5相同的方式制成集热器。
在图15中，序号1201为箱体；1202为空气入口；1203为空气出口；1204为集热板；1205为窗板；1206为太阳能电池；1207为底板，1208为连接箱。
                                        表1
    结构      材料           厚度     导热性    导热阻力(×10-3m)(kcal/mh℃)(m2h℃/cal)
表面覆盖材料：玻璃           4,000   1.10       3,636顶侧填充物：EVA            0.46    0.28       1.64保护膜：丙烯酰基硅氧烷 0.10    0.18       0.56受光侧3,638.2
太阳能电池：热源(a-Si)
    背侧填充物：EVA           0.23    0.28       0.82背侧覆盖膜：PET 膜        0.10    0.18       0.56背光侧1.46
                                        表2
    结构          材料           厚度       导热性   导热阻力(×10-3m) (kcal/mh℃)(m2h℃/cal)
     表面覆盖膜： ETFE  膜       0.050    0.28        0.17填充物3：EVA            0.460    0.28        1.64保护膜 ：丙烯酰基硅氧烷 0.100    0.18        0.56受光侧2.38
太阳能电池：热源(a-Si)
填充物2：EVA            0.230    0.28        0.82背侧覆盖膜：PET film       0.050    0.18        0.28填充物1：EVA            0.230    0.28        0.82背加强件：0.400    38          0.01镀锌钢板                     背光侧  1.93
                                        表3
结构               材料    厚度     导热性     导热阻力(×10-3m)(kcal/mh℃)(m2h℃/cal)
    表面覆盖膜：ETFE  膜       0.050   0.28     0.17填充物3：       EVA            0.230   0.28     0.82保护膜：        丙烯酰基硅氧烷 0.100   0.18     0.56受光侧1.56
太阳能电池热源(a-Si)
填充物2：       EVA            0.230   0.28     0.82背覆盖膜：    PET 膜         0.050   0.18     0.28填充物1：       EVA            0.230   0.28     0.82背加强件：                     0.400   38       0.01镀锌钢板                       背光侧1.93
                                        表4
受光侧/背光侧导热阻力   空气出口处的空气温度(℃)
  例1     2,500 or more     96
  比较例1     0.8     78
  比较例2     1.0     90
  例2     1.2     92

Claims (60)

1.集热器，包括具有窗的箱体，阳光可以通过该窗进入箱体；箱体具有一个可以使加热介质流入箱体的入口，一个可以使加热介质流出的出口，和一块集热板以及装在箱体中的太阳能电池。
2.如权利要求1所述的集热器，其特征在于，太阳能电池包括非晶体硅半导体。
3.如权利要求1所述的集热器，其特征在于，箱体内壁表面上具有热绝缘材料。
4.如权利要求1所述的集热器，其特征在于，箱体由金属、木材、聚苯乙烯、硅化钙或苯乙烯构成。
5.如权利要求1所述的集热器，其特征在于，集热板具有太阳能电池并且将箱体的内部分割成背光侧和受光侧两部分。
6.如权利要求5所述的集热器，其特征在于，集热板受光侧的热阻小于背光侧的热阻。
7.如权利要求5所述的集热器，其特征在于，集热板包括加强材料、背覆盖膜、背侧填充物、太阳能电池、顶侧填充物和保护膜。
8.如权利要求7所述的集热器，其特征在于，加强材料为金属层。
9.如权利要求7所述的集热器，其特征在于，背侧填充物的厚度小于顶侧填充物的厚度。
10.如权利要求5所述的集热器，其特征在于，在靠近入口的位置局部地设置太阳能电池。
11.如权利要求5所述的集热器，其特征在于，热介质在集热板的背侧流动。
12.如权利要求5所述的集热器，其特征在于，至少集热板的背光侧为黑色。
13.如权利要求5所述的集热器，其特征在于，集热板的背光侧具有粗糙的表面，或具有散热片。
14.如权利要求1所述的集热器，其特征在于，窗具有太阳能电池并且集热板将将箱体分割成背光侧和受光侧。
15.如权利要求14所述的集热器，其特征在于，在窗体具有太阳能电池的背光侧部分的热阻小于受光侧的热阻。
16.如权利要求14所述的集热器，其特征在于，窗体包括加强材料、顶侧填充物、太阳能电池、背侧填充物和保护膜。
17.如权利要求16所述的集热器，其特征在于，加强材料包括玻璃或透明树脂板。
18.如权利要求16所述的集热器，其特征在于，背侧填充物的厚度小于顶侧填充物的厚度。
19.如权利要求14所述的集热器，其特征在于，太阳能电池部分地设在入口附近的位置。
20.如权利要求14所述的集热器，其特征在于，加热介质在集热板的背侧流动。
21.如权利要求19所述的集热器，其特征在于，窗包括两个窗，其中之一具有太阳能电池而另一个没有太阳能电池。
22.如权利要求21所述的集热器，其特征在于，具有太阳能电池的窗包括白玻璃，没有太阳能电池的窗包括蓝玻璃。
23.如权利要求1所述的集热器，其特征在于，箱体的底板具有太阳能电池，集热板在没有太阳能电池的部分将箱体分割成上下两部分。
24.如权利要求23所述的集热器，其特征在于，底板由加强材料、背侧覆盖材料、太阳能电池、填充物和保护膜组成。
25.如权利要求24所述的集热器，其特征在于，底板还包括绝热材料。
26.如权利要求23所述的集热器，其特征在于，太阳能电池部分地设在入口附近的位置。
27.如权利要求23所述的集热器，其特征在于，热介质在集热板的背侧流动。
28.如权利要求26所述的集热器，其特征在于，底板包括两个底板，其中之一具有太阳能电池另一个没有太阳能电池。
29.如权利要求28所述的集热器，其特征在于，具有太阳能电池的底板之上的窗包括白玻璃，而没有太阳能电池的底板之上的窗具有蓝玻璃。
30.如权利要求23所述的集热器，其特征在于，集热板是弯曲的。
31.一种无源太阳能装置，包括：
      一个集热器，该集热器包括具有窗的箱体，阳光通过窗进入箱体之中；箱体具有使加热流体介质进入箱体的入口，使加热流体介质流出箱体的出口，和集热板以及设在箱体中的太阳能电池；
      一条与出口连接的用于将进入的流体引入室内的通道；
       设在通道中的风扇。
32.如权利要求31所述的无源太阳能装置，其特征在于，太阳能电池包括非晶体硅半导体。
33.如权利要求31所述的无源太阳能装置，其特征在于，箱体的内表面上设有绝热材料。
34.如权利要求31所述的无源太阳能装置，其特征在于，箱体由金属、木材、聚苯乙烯、硅化钙或苯乙烯构成。
35.如权利要求31所述的无源太阳能装置，其特征在于，集热板具有太阳能电池并且将箱体的内部分割成背光侧和受光侧两部分。
36.如权利要求35所述的无源太阳能装置，其特征在于，集热板受光侧的热阻小于背光侧的热阻。
37.如权利要求35所述的无源太阳能装置，其特征在于，集热板包括加强材料、背覆盖膜、背侧填充物、太阳能电池、顶侧填充物和保护膜。
38.如权利要求37所述的无源太阳能装置，其特征在于，加强材料为金属层。
39.如权利要求37所述的无源太阳能装置，其特征在于，背侧填充物的厚度小于顶侧填充物的厚度。
40.如权利要求35所述的无源太阳能装置，其特征在于，在靠近入口的位置局部地设置太阳能电池。
41.如权利要求35所述的无源太阳能装置，其特征在于，热介质在集热板的背侧流动。
42.如权利要求35所述的无源太阳能装置，其特征在于，至少集热板的背光侧为黑色。
43.如权利要求35所述的无源太阳能装置，其特征在于，集热板的背光侧具有粗糙的表面，或具有散热片。
44.如权利要求31所述的无源太阳能装置，其特征在于，窗具有太阳能电池并且集热板将将箱体分割成背光侧和受光侧。
45.如权利要求44所述的无源太阳能装置，其特征在于，在窗体具有太阳能电池的背光侧部分的热阻小于受光侧的热阻。
46.如权利要求44所述的无源太阳能装置，其特征在于，窗体包括加强材料、顶侧填充物、太阳能电池、背侧填充物和保护膜。
47.如权利要求46所述的无源太阳能装置，其特征在于，加强材料包括玻璃或透明树脂板。
48.如权利要求46所述的无源太阳能装置，其特征在于，背侧填充物的厚度小于顶侧填充物的厚度。
49.如权利要求44所述的无源太阳能装置，其特征在于，太阳能电池部分地设在入口附近的位置。
50.如权利要求44所述的无源太阳能装置，其特征在于，加热介质在集热板的背侧流动。
51.如权利要求49所述的无源太阳能装置，其特征在于，窗包括两个窗，其中之一具有太阳能电池而另一个没有太阳能电池。
52.如权利要求51所述的无源太阳能装置，其特征在于，具有太阳能电池的窗包括白玻璃，没有太阳能电池的窗包括蓝玻璃。
53.如权利要求31所述的无源太阳能装置，其特征在于，箱体的底板具有太阳能电池，集热板在没有太阳能电池的部分将箱体分割成上下两部分。
54.如权利要求53所述的无源太阳能装置，其特征在于，底板由加强材料、背侧覆盖材料、太阳能电池、填充物和保护膜组成。
55.如权利要求54所述的无源太阳能装置，其特征在于，底板还包括绝热材料。
56.如权利要求53所述的无源太阳能装置，其特征在于，太阳能电池部分地设在入口附近的位置。
57.如权利要求53所述的无源太阳能装置，其特征在于，热介质在集热板的背侧流动。
58.如权利要求56所述的无源太阳能装置，其特征在于，底板包括两个底板，其中之一具有太阳能电池而另一个没有太阳能电池。
59.如权利要求58所述的无源太阳能装置，其特征在于，具有太阳能电池的底板之上的窗包括白玻璃，而没有太阳能电池的底板之上的窗具有蓝玻璃。
60.如权利要求53所述的无源太阳能装置，其特征在于，集热板是弯曲的。
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