CN1536290A - 一种太阳能光热光电复合管 - Google Patents

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江希年
桑识宇
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Abstract

本发明涉及一种太阳能光热光电复合管。该复合管为一双层全玻璃管，管的内层玻璃管外表面上沉积制作一层薄膜太阳电池，其正负极引出复合管外。管的外层玻璃管为一透明玻璃管，两层玻璃管端口密封连接，两层玻璃管的夹层空间为真空或充入氮气或惰性气体，内层玻璃管内部空间充以传热介质。本发明制作的太阳能光热光电复合管，用于吸收太阳能，将一部分太阳能转换成电能，一部分太阳能转化为可利用的热能，达到既可以热水，同时还可以发电，对于综合利用太阳能，提高使用效率，降低成本有明显的效果，并且制作方法成熟，成品安装简便灵活，可广泛应用于各种太阳能开发应用领域。

Description

一种太阳能光热光电复合管
本发明涉及一种太阳能光热光电复合管。
所述领域：涉及太阳能光热光电的综合利用。
背景技术：
一般所制作的玻璃管式的太阳能集热管，有单层玻璃的，有双层玻璃的，已经广泛地用于加热水或采暖，达到获得生活或工业等领域用热水及采暖的目的；其光热转换效率一般在40％-60％，其基本的制作方法已经形成规模化生产，生产成本较低，制作工艺比较完善。
目前常规太阳电池分以晶体硅太阳电池和薄膜太阳电池为主要产品，其光电转换效率一般在7％-15％，其余的相当一部分太阳能被太阳电池板吸收后，转变成热能并散发掉，这不仅没有得到有效的利用，而使得太阳电池板的温度升高，又降低了太阳电池的转换效率。常规的薄膜太阳电池是在平板玻璃的表面上进行薄膜的沉积制作，为了到达保护薄膜电池的目的，还要进行层压密封的封装处理，另一种是在金属板上沉积制作薄膜电池，然后再按照不同要求进行分割以及层压密封的处理；两种薄膜电池的不同之处在于受光面的不同。
有人提出，将太阳电池板的背后加冷却水的方法，来利用太阳电池工作时产生的余热，进而提高太阳电池的效率，但因其仍是基于常规太阳电池制作工艺的基础，成本很高，效果不明显，而没有得到广泛应用。
发明内容：
本发明的目的在于低成本地提供一种太阳能光热光电复合管的制作。
针对上述太阳能光电及光热的不同应用，本发明利用全玻璃真空管大量廉价生产的优势，以及成熟且低成本的薄膜太阳电池的制作工艺，提供一种将两利不同方式的产品，有机的把薄膜太阳电池和全玻璃真空管结合在一起，即为太阳能光热光电复合管，该种复合管在使用中，在加热水的同时，还能够发电，光发热和光发电在产生作用时，两者形成互补的应用方式，例如：两支玻璃管的密封既起到光热的隔热作用，又起到保护薄膜电池的不受破坏的作用；内管的水被加热，同时有对薄膜电池起到冷却的作用，而达到提高太阳电池的效率。这种太阳能复合管对于太阳能的光电及光热的综合利用可以达到大幅度降低成本的目的。
本发明的目的可采取如下技术方案实现，一种太阳能光热光电复合管.该复合管为一双层全玻璃管，该复合管内层玻璃管外表面上沉积制作一层薄膜太阳电池，其正负极引出复合管外。该复合管外层玻璃管为一透明玻璃管，两层玻璃管端口密封连接，两层玻璃管的夹层空间为真空或充入氮气或惰性气体，内层玻璃管内部空间充以传热介质。
本发明中的所述的薄膜太阳电池可以是单结层或多结层的非晶硅薄膜太阳电池，也可以是硒铟铜薄膜太阳电池或碲化镉薄膜太阳电池。
本发明中的所述的薄膜太阳电池的外层薄膜电极可以是透明的或半透明的导电膜。
本发明中的所述的薄膜太阳电池的底层薄膜电极可以是铝或金属化合物材料。
本发明所述的太阳能光热光电复合管，内层全玻璃管的外表面可以全部或部分沉积薄膜太阳电池。
本发明所述的太阳能光热光电复合管，可以是单端开口或双端开口。当单端开口时，内外层玻璃管在开口端用玻璃熔封密封连接；当双端开口时，内外层玻璃二开口端可以都用密封胶密封连接或一端用玻璃熔封密封连接；另一端用密封胶密封连接。
本发明的效果是显著的，首先本发明的复合管在工作时，薄膜太阳电池吸收太阳光转换成电能，薄膜电池同时将吸收的部分太阳能转换成热能，双层玻璃管间的夹层是真空或惰性气体，降低了内层玻璃管吸热体向外散热，特别当夹层是真空时，复合管具有更高的热转换效率。复合管内玻璃管所收集的太阳热能可以通过充入在内管里的水或防冻液或空气或内管直接接触的金属片传出管外，转化成可利用的热能(如加热水)，同时对薄膜电池起到冷却的作用，从而反过来提高太阳电池的转换效率。进一步，薄膜太阳电池直接沉积在内层玻璃管上，并通过与外层玻璃管封接，一方面减去了常规太阳电池层压封装的工艺流程以及节省了层压封装用的多种材料以及专用设备，另一方面，解决了耐侯性的问题，使薄膜电池长期封装于真空或惰性保护气体中。结果是大幅度降低了封装成本，有延长了薄膜电池的使用寿命。
附图说明
图1本发明基本结构示意图
图2本发明复合管横向剖视图
图3本发明双端出口复合管实施例纵向剖视图
图4本发明另一实施例复合管横向剖视图
具体实施方式
实施例1，单端出口太阳光热光电复合管
如图1，图2所示，本发明的太阳光热光电复合管，内玻璃管1和外玻璃管3的一端11和31各自封口，内管的外表面全部沉积非晶硅薄膜太阳电池2，具体步骤是，先沉积铝导电薄膜作为底层21，再沉积非晶硅薄膜电池22，然后沉积透明导电膜23(如ITO薄膜)，其间用激光沿内管纵向切割各膜层，连接各层上下电极，然后将正负电极用导线5引出。
下一步将制作成的带有薄膜太阳电池的内玻璃管1插入直径较大的外层透明玻璃管3，用玻璃熔接工艺密封内外层玻璃管端口4，通过外管另一端口的玻璃排气管32抽真空排气，薄膜电池的电极导线通过排气管32穿出，真空排气后将排气管32熔接密封。保持内外层玻璃管的夹层空间为真空6。
本发明的复合管的使用方法之一，如同目前常规大量应用的全玻璃真空管热水器一样，将至少一根复合管直接插入水箱，至于太阳能辐照中，复合管内管的水被加热后，通过自然循环传热到水箱，可作生活用热水，而复合管发出的电能通过各复合管电极引线的串并联后，输出给用户。复合管外的背部可以放置反光或聚光板以增加复合管非朝阳面接收太阳能。
实施例2，双端出口太阳能光热光电复合管，如图3所示，二端开口的内层玻璃管1和实施例1一样沉积非晶硅薄膜太阳电池2，然后插入直径较大的外层透明玻璃管3中，一端用玻璃熔封密封连接4，另一端用“O”型密封胶7充填密封，并在内外层玻璃夹层空间充入惰性气体6，薄膜电池的正负电极引线5通过密封胶7引出。本发明的双端开口复合管使用方法之一是，将至少一根复合管二端分别连接到换热回路中，复合管内管防冻液被加热后输出给热能用户，复合管内管的薄膜电池吸收太阳能转化成电能，通过个复合管间电极引线的串并联输出给电能用户。也可以在这种双端复合管的背面放置反光或聚光板以增加接受太阳能。
实施例3，半圆面太阳能光热光电复合管，如图4所示，将复合管内玻璃管1的外表面的一半圆柱面沉积非晶硅薄膜太阳电池2，其他特征如实施例1及实施例2，所不同的是由于复合管内管的背面没有沉积薄膜太阳电池，在实际应用时，可以把多个复合管相互紧靠地排列一，以减少复合管所占的面积，复合管的背面(非朝阳面)则不放置反光板。
上述实施例仅是本发明的几种实施方式，仅用于说明本发明，而非用于限制本发明。

Claims (10)

1.一种太阳能光热光电复合管。其特征在于：该复合管为一双层全玻璃管，该复合管内层玻璃管外表面上沉积制作一层薄膜太阳电池，其正负极引出复合管外。该复合管外层玻璃管为一透明玻璃管，两层玻璃管端口密封连接。
2.根据权利要求1，所述的太阳能光热光电复合管，其特征在于：所述的薄膜太阳电池的外层导电电极薄膜本身为透明或半透明。
3.根据权利要求1，所述的太阳能光热光电复合管，其特征在于：所述的薄膜太阳电池的底层导电电极薄膜材料为金属或金属化合物。
4.根据权利要求1，所述的太阳能光热光电复合管，其特征在于：所述的薄膜太阳电池是单结层的非晶硅薄膜太阳电池、多结层的非晶硅薄膜太阳电池、硒铟铜薄膜太阳电池或碲化镉薄膜太阳电池。
5.根据权利要求1，所述的太阳能光热光电复合管，其特征在于：所述的内层全玻璃管的外表面全部或部分沉积薄膜太阳电池。
6.根据权利要求1，所述的太阳能光热光电复合管，其特征在于：复合管的内玻璃管为单端开口或双端开口。
7.根据权利要求6，所述的太阳能光热光电复合管的内玻璃管为单端开口，其特征在于：所述的内外层玻璃管单端开口处为内外玻璃管以玻璃熔接连接。
8.根据权利要求6，所述的太阳能光热光电复合管的内玻璃管为双端开口，其特征在于：所述的内外层玻璃管双端开口处，一端是玻璃熔接密封连接，另一端用胶粘接密封；两端均用胶粘接密封连接内外层玻璃管。
9.根据权利要求1，所述的太阳能光热光电复合管，其特征在于：内外层玻璃管的中间夹层中为真空或其他惰性保护气体。
10.根据权利要求1，所述的太阳能光热光电复合管，其特征在于：在使用时，内层玻璃管的内部空间充有水或防冻液或空气作为传热介质，或放置和内壁接触的金属导热片，用以将复合管收集到的太阳热能传出管外。
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