CN1707816A - 调温式平板透明光伏管混合集热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种调温式平板透明光伏管混合集热器，包括平板箱体，其特征在于还包括平板箱体内的调温式混合透明光伏管、联汇单元，其光电部分由调温式混合透明光伏管、导线、接线端口等组成，其光热调温部分由调温介质、调温式混合透明光伏管、联汇单元等组成，构成了平板透明光伏管集能器的调温功能，可使得硅透明光伏管集能器在高温中的发电输出损失大大减少，并且可减缓了元器件的老化，使部分使用寿命得到提高；并可使得非晶体硅光伏部分在低温中的发电输出损失大为减少，提高平板透明光伏管集能器的输出功率。

Description

调温式平板透明光伏管混合集热器

技术领域

本发明属太阳能利用领域，尤其是涉及太阳能光伏发电的一种调温式平板透明光伏管混合集热器或集能器技术。

技术背景

一般硅太阳电池是在一层材质为PVC或TPT或玻璃的底板上，放置一层EVA胶膜，在EVA胶膜表面横向和纵向排列苦干串联或并联的硅太阳电池片，在硅太阳电池片的表面再放上一层EVA胶膜14，再在EVA胶膜表面压上一层玻璃面板。然后，通过专用设备边加热、边抽真空，使EVA胶膜熔化，将硅太阳电池片与底板和面板固定粘接成为一个整体，最后用一圈金属边框将这一整体封边保护起来。上述硅太阳电池存在以下问题：(1)、为了避免硅太阳电池表面发生氧化腐蚀，需要设置面板、EVA胶膜、金属边框等大量辅助材料，还必须经过封装工序，因此辅助材料消耗较大，费工费时，生产效率不高，产品的成本居高不下。(2)、由于封装过程中，EVA胶膜熔化产生气泡，必须在加热过程适时地抽真空，同时加热温度也必须掌握适当，然而这需要较丰富的操作经验，一旦操作不当，存在于硅太阳电池与面板之间的气泡，不但使外观难看，而且影响电池效率。如果采用自动化程度较高的封装设备，虽然能较好地解决气泡问题，但是，设备费用昂贵，进而使产品的成本加大。(3)、由于产品被封装为一个整体，因此一旦产品的某一部分出现问题，整块硅太阳电池就会全部报废，而且无法进行更换继续使用，影响产品的使用寿命。

为了对此进行改进，已公布的中国专利CN2398729Y“一种硅太阳电池”中，采用了将电池片固定在一底板上，底板装如一透明管中，透明管的两端密封的方法，以取得制作工艺简单、成本低、生产效率高的效果。由于普通硅太阳电池板在实际应用中的阳光照射下，表面温度通常都在摄氏50℃-60℃，由此损失的发电输出达15-20％，由上述透明光伏管组成的集能器工作温度极易超过90℃，输出损失更大，而且升温高还会加速元器件的老化，使集能器使用寿命下降，因此，需要进行工作温度的调控，此外，非晶硅透明光伏管集能器在低温中的发电输出大为减少，环境温度低于-10℃时损失的发电输出可达10％以上，也需要进行工作温度的调控。

除此之外，透明光伏管混合集热器的一个致命弱点是：易产生积尘且不易清除，这样便严重影响了集能器的实际采光效率，特别是当反射板积尘后，便相当于玻璃管混合集能器实际工作面积的大幅下降，造成输出功率下降；直接用混合透明光伏管制成混合集热器，生产与安装使用中玻璃常易损，成本较高，因此，为了提高透明光伏管混合集热器的工作效率、降低成本，透明光伏管混合集热器需要进行较大的改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用制作工艺简单、成本相对低的调温式混合透明光伏管所制成的、透明盖板玻璃破损后易于维修更换再利用、使用成本较低的调温式平板透明光伏管混合集热器，使得光伏管集能器透光面上的积尘易清除，同时，为了提高硅光伏管集能器的输出电功率，能对平板透明光伏管混合集能热器的工作温度进行调控，以此减缓光电部分元器件的老化，使光伏管集能器使用寿命得到提高；并且，在平板透明光伏管集能器工作温度调节保持或日照回升至正常限定范围内时还能同时输出热能。

本发明是通过以下技术方案实现的，采用调温式平板透明光伏管混合集热器，包括平板箱体，其特征在于还包括平板箱体内的调温式混合透明光伏管、联汇单元，其光电部分由调温式混合透明光伏管、导线、接线端口等组成，其光热调温部分由调温介质、调温式混合透明光伏管、联汇单元等组成。所述的调温式混合透明光伏管由透明玻璃管、太阳能电池、金属翅片式管板传热芯条和温控传感器等组成，太阳能电池设置的管腔内可制成半真空或中空，内充干燥空气或惰性气体，腔内可置有吸湿或吸氧剂。金属翅片式管板传热芯条包括经焊接相连的吸热翅片与金属流道管，其中，吸热翅片是包括平面或曲面在内的二维吸热翅片板、或是三维吸热翅片体。其特征在于所述的集能器箱体内可置有温控传感器。所述的光热调温部分可以是全部由调温式混合透明光伏管所组成，或可由部分调温式混合透明光伏管和部分流道式玻璃太阳集热管共同组成。所述的调温式混合透明光伏管和流道式玻璃太阳集热管共同组成的光热调温部分可以是调温式混合透明光伏管设置在流道式玻璃太阳集热管的两侧。所述的光热调温部分的连接设置可根据各玻璃集能管的调温介质温度等级进行分级调温式串接、并接或混接；所述的分级调温管路与水箱间的管路连接是直接连接、或是通过中间换热或传热件的间接连接。所述的流道式玻璃太阳集热管可以是金属液体流道式或是热管式的玻璃太阳集热管。

本发明的优点是：由于在调温式平板透明光伏管混合集热器的平板箱体中采用了设置了包括调温式混合透明光伏管和流道式玻璃太阳集热管及联汇单元等，组成了平板透明光伏管集能器的光电部分和光热部分，构成了平板光伏集能器的调温功能，使得硅光伏部分在高、低温中的发电输出损失大大减少，并且可减缓光电部分元器件的老化，使光伏管集能器使用寿命得到提高；同时使得透明光伏管集能器透光面上的积尘易于清除，提高了输出功率，透光盖板玻璃破损后易于维修更换再利用，使用成本大幅度降低，而且，在太阳能电池工作温度调节保持或日照回升至正常限定范围内时，平板透明光伏管集能器还能输出热能。

附图说明

图1是本发明调温式平板透明光伏管混合集热器实施例的结构示意图；

图2是图1的剖视图；

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明作进一步的详述：按图1、图2所示，本发明调温式平板透明光伏管混合集热器实施例之一包括由透光盖板101、挤压型材边框102、底板103、保温层104组成的平板箱体1、温控传感器2、调温介质3、调温式混合透明光伏管4、联汇单元5、管托6、接线端口7、导线8等组成，其中，调温式混合透明光伏管4由透明玻璃管401、太阳能电池402、金属翅片式管板传热芯条403和内置温控传感器404等组成，温控传感器2、保温层3、调温式混合透明光伏管4设置在编平板箱体1内，太阳能电池设置在调温式混合透明光伏管内，其管腔内可制成半真空或中空，内充干燥空气或惰性气体，腔内可置有吸湿或吸氧剂，用以提高抗氧化及保温性能。

箱体内边侧和底板上可加设如发泡成型的PU或不成型的玻璃纤维等材料或两者组合所构成的保温层104，除此之外，还可以采用带透光盖板的整体式箱体，如采用金属薄板压制成型的整体式箱体座加透光盖板与密封胶，便于箱体与透光盖板如玻璃间及与联汇管输出端口的管道间可经水汽密封胶如丁基胶密封后制成中空如：内充干燥空气和设置吸湿剂，或可内充隋性气体和置有吸氧剂。

调温式混合透明光伏管和流道式玻璃太阳集热管包括单玻管或真空双玻管，金属翅片式管板传热芯条包括经焊接等相连的吸热翅片与金属流道管，其中，吸热翅片是包括平面或曲面在内的二维吸热翅片板、或是三维吸热翅片体，如类似于中国专利ZL02264999.9中公开的三维翅片结构，其翅片面上除了安装有太阳能电池如包括硅晶太阳能电池、非晶太阳能电池等各种不同类型的太阳能电池外，其非安装太阳能电池的翅片面上可带有太阳选择性吸收涂层以便更好地吸收反射辐射。

混合集热器的光电部分由调温式混合透明光伏管4、接线端口7、导线8等组成，调温式混合透明光伏管之间的相互电连接可以是相互串接、或并接、或串并联混接。电流由调温式混合透明光伏管内的太阳电池经电池导线从设置在箱体上的接线端口处输出。

混合集热器的光热调温部分由调温介质3、金属翅片式管板传热芯条、联汇单元、温控传感器、加热器件等组成，调温介质液流经直通管式调温式混合透明光伏管中金属翅片式管板传热芯条的吸热翅片相连的的金属导热管后从联汇单元的端口输出，经温控传感器控制调温介质输送泵、加热器件，由调温介质输送泵驱动与其相连接的循环管路和调温介质储存箱中的工作介质进行调温循环。

光热调温部分可以是全部由调温式混合透明光伏管所组成，或可由部分调温式混合透明光伏管和部分流道式玻璃太阳集热管共同组成，以利于进一步加速通过调温介质调节控制温度。根据平板集热器的温度场分布可知，平板光伏集能器的两侧温度低于其中间，所以，在调温式混合透明光伏管和流道式玻璃太阳集热管共同组成的光热部分中，适于采用部分调温式混合透明光伏管设置在流道式玻璃太阳集热管的两侧，减少玻璃管密集排列时中间部位的聚热效因对光伏管升温的影响，同时还可取得理想的较低与较高两个工作温度时的集热效率，相应地，联汇管中的传热介质流向应当先经两端较低温度工作的调温式混合透明光伏管后经中间较高温度工作的流道式玻璃太阳集热管。

光热调温部分的连接设置可根据各集能器的调温介质温度差异进行分级调温式串接、并接或混接。分级调温管路与调温介质储存箱间的管路连接是直接连接、或是通过中间换热或传热件的间接连接。

调温介质可以是水或是抗冻液或是相变传热介质等工作介质。流道式玻璃太阳集热管除了采用如图1所示的直通式金属液体流道管、还可以采用U型管或热管式等的流道式玻璃太阳集热管，调温式混合透明光伏管和流道式玻璃太阳集热管中金属流道管可是从玻璃管一端引出如采用U形管式连接或热管式连接，此时透明玻璃管只有一个密封端口，或是从玻璃管两端引出如采用直通管式连接，此时透明玻璃管带有两个密封端口。当金属流道管采用热管时，上述的联汇单元5就应采用联汇换热管，同时，采用管托6与平板箱体连接，支承或固定调温式混合透明光伏管。

光热调温部分的连接设置可根据各玻璃集能管的调温介质温度等级进行分级调温式串接、并接或混接，如：除了单一调温式混合透明光伏管间的并接，为了取得理想的较低与较高两个工作温度时的集热效率，对于选择采用部分调温式混合透明光伏管设置在流道式玻璃太阳集热管两侧时，联汇管中的传热介质流向可以选择先经两端较低温度工作的调温式混合透明光伏管后经中间较高温度工作的流道式玻璃太阳集热管的循环的串接、或者两个部分单独进行温控循环后调温式混合透明光伏管循环回路中调温介质升温后并入流道式玻璃太阳集热管循环回路式的混接，其中，对于两个部分单独进行温控循环是，可经各自的温控传感器控制上述两个单独温控循环回路间设置的一电控切换阀公用调温介质输送泵等组成各自的调温介质循环管路进行调温介质在各自温度设定点上进行循环，即两个部分单独循环，待调温式混合透明光伏管回路中的调温介质温度升高后再经一电控连通阀进行两个回路的连通，通过在调温式混合透明光伏管回路中压入温度较低的调温介质将升温后的调温介质顶入连通中间部分流道式玻璃太阳集热管的循环回路中去。

工作原理：设置在调温式平板透明光伏管混合集热器或集能器内金属翅片式管板传热芯条翅片向阳面上的太阳能硅晶等电池经日光照射后其光伏电流经其导线在管盖上引出后再经连接线端口输出，同时经日光照射后调温式混合透明光伏管内的太阳能电池也逐渐产生温升，从而导致输出特性的下降，调温式混合透明光伏管内和箱体内均可置有温控传感器，经内置温控传感器与调温介质输送泵在设定的控制温度下对混合集热器联汇单元的端口进行调温介质输液循环冷却，则可控制金属导热管相连的吸热翅片及太阳能电池温度的上升，保持电池的输出特性，反之，若采用太阳能非晶电池等受环境降温后产生光伏输出性能下降的太阳能电池，在温度低于某一定值时会导致输出特性的下降，此时启动循环管路的加热器件进行循环加温，输入温度高于太阳能电池及吸热翅片的调温介质对太阳能电池进行加热，就能控制其温度下降，保持电池的输出特性，并且，在上述两种情况下，只要调温式平板混合光伏集热器内太阳能电池工作温度调节保持或经日照后回升至正常范围内时，调温式平板混合光伏集热器都能输出调温介质液热，经换热或直接提供所需要的热水等。

Claims (9)

1.调温式平板透明光伏管混合集热器，包括平板箱体，其特征在于还包括平板箱体内的调温式混合透明光伏管、联汇单元，其光电部分由调温式混合透明光伏管、导线、接线端口等组成，其光热调温部分由调温介质、调温式混合透明光伏管、联汇单元等组成。

2.根据权利要求1所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的调温式混合透明光伏管由透明玻璃管、太阳能电池、金属翅片式管板传热芯条和温控传感器等组成，太阳能电池设置的管腔内可制成半真空或中空，内充干燥空气或惰性气体，腔内可置有吸湿或吸氧剂。

3.根据权利要求1至2所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的集能器箱体内可置有温控传感器。

4.根据权利要求1至3所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的金属翅片式管板传热芯条包括经焊接相连的吸热翅片与金属流道管，其中，吸热翅片是包括平面或曲面在内的二维吸热翅片板、或是三维吸热翅片体。

5.根据权利要求1至4所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的光热部分可以是全部由调温式混合透明光伏管所组成，或可由部分调温式混合透明光伏管和部分流道式玻璃太阳集热管共同组成。

6.根据权利要求5所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的调温式混合透明光伏管和流道式玻璃太阳集热管共同组成的光热调温部分可以是调温式混合透明光伏管设置在流道式玻璃太阳集热管的两侧。

7.根据权利要求1至6所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的光热调温部分的连接设置可根据各玻璃集能管的调温介质温度等级进行分级调温式串接、并接或混接。

8.根据权利要求1至7所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的分级调温管路与水箱间的管路连接是直接连接、或是通过中间换热或传热件的间接连接。

9.根据权利要求1至8所述的调温式平板透明光伏管混合集热器，其特征在于所述的流道式玻璃太阳集热管可以是金属液体流道式或是热管式的玻璃太阳集热管。

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