CN201804889U - 太阳能光电光热一体化转换设备 - Google Patents

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汤青
王锡桥
沈洪滨
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Abstract

本实用新型提出了一种太阳能光电光热一体化转换设备，包括：太阳能电池板，具有用于接收太阳光的前表面和通过导热粘接材料附着到平板集热器上的后表面；平板集热器，所述平板集热器与所述太阳能电池板的后表面粘接，所述平板集热器包括至少一个传热介质通道管和集热片，其中所述传热介质通道管和所述集热片间隔设置。本实用新型在降低电池板温度提高发电量的同时，又能为人们提供生活热源。

Description

太阳能光电光热一体化转换设备
技术领域
本实用新型涉及太阳能利用领域，具体地，涉及一种太阳能全息利用的高效转换设备，即本实用新型涉及一种太阳能光电光热一体化转换设备。
背景技术
太阳能的广泛应用是实现全球清洁能源可持续供给的有效途径之一。随着太阳能应用技术的成熟，城市太阳能源的应用将成为太阳能利用的重要方向。长期以来，太阳能光电和光热应用一直独立应用，但是由于城市内空间有限，单独利用某一方面都存在浪费资源的现象。另外在太阳能光电利用时，由于太阳能电池板温度升高会使光电转换效率下降，如果能利用这一部分太阳辐射的热量加热水既能为人们提供生活用水，也能给太阳能电池板降温从而提高发电效率成为人们研究的新形势。
为了在进行光电转换的同时减低太阳能电池板的温度，存在多种降温装置。
申请号为200720080379.7、题为“一种晶体硅太阳能电池组件冷却装置”的中国实用新型专利中描述了一种在电池组件背面粘接水冷却盒、通过冷却水降低电池工作温度的装置，但是这种装置仅仅是用来给太阳能电池组件降温，没有涉及这部分太阳能余热的利用。
申请号为200820063074.X、题为“一种晶体硅太阳能光电光热电池组件”的中国实用新型专利中描述了一种通过粘接在太阳能电池层压组件背面的冷却盒来给太阳能电池降温同时利用电池组件光热效应产生的热量的装置，但是这种装置中的冷却盒是一个整体的框架并且存在进口接头和出口接头，设备整体结构庞大、材料耗费较大，同时在冷却介质盒中使用的是沸点较低的有机溶剂，利用的是材料相变传热的相变热媒，成本较高。
申请号为200820123998.4、题为“光电电池散热及热电联供系统”的中国实用新型专利描述了一种通过中空结构的散热平板对光电电池进行散热的装置，但是这种微热管结构同样使用价格昂贵的相变热媒，成本较高。
申请号为200910260246.1、题为“太阳能光电电池高效散热装置及热电联供系统”描述了一种通过平板热管和板管式换热器对太阳能光电电池散热并且产出热水的装置，结构复杂并且使用相变热媒，成本较高。
现有的多种太阳能电池板散热方法多存在结构复杂、成本比较高等缺陷。
实用新型内容
本实用新型充分考虑了上述问题，所要解决的技术问题就是太阳能电池板散热性能差造成的光电转换效率低的问题，并且有效地利用了光热转换的热能，低成本地提供了一种太阳能电池板高效的散热装置和光热利用装置，并能与建筑完美的结合，为城市利用太阳能提供新的途径。
根据本实用新型的第一方面，提出了一种光电光热转换设备，包括：太阳能电池板，具有用于接收太阳光的前表面和通过导热粘接材料附着到平板集热器上的后表面；平板集热器，所述平板集热器与所述太阳能电池板的后表面粘接，所述平板集热器包括至少一个导热介质通道管和集热片，其中所述导热介质通道管和所述集热片间隔设置。
优选地，所述平板集热器在与所述太阳能电池板的后表面接触的一侧是平坦的集热片，所述导热介质通道管附着到所述平坦的集热片的另一侧表面上。
优选地，所述导热介质通道通过主通道相互连通。
优选地，所述平板集热器通过非焊接方式与太阳能电池板粘合在一起。
优选地，用保温材料覆盖所述平板集热器与所述太阳能电池板相反的一侧表面。
优选地，所述导热介质通道管和所述集热片通过机械方式连接。
优选地，所述平板集热器是以导热介质通道管为中心，集热片布置在所述导热介质通道管两侧。
优选地，所述相邻导热介质通道管之间的间距是5～15cm。
优选地，所述导热介质通道管的直径是5～10mm。
优选地，所述集热片是完整的集热片，所述完整的集热片的一侧与太阳能电池背板紧贴，所述集热片的另一侧与所述导热介质通道管机械贴合连接。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：本实用新型提供了一种新型的太阳能光电光热一体化组件，既能提高太阳能的光电的转化率又能吸收太阳辐射热量为人们的生活提供热源，从而实现太阳能的全息利用；平板集热器是一种结构简单、传热效率高、造价低廉的方式。本实用新型的太阳能光电光热组件是将铜管吸热片置于太阳能电池板背后，与电池板紧密结合，吸热片能高效的吸收电池板上积聚所产生的热量，同时与吸热片会把热量传递给与之连接的充有导热介质的铜管，这样电池板所产生的热量就被介质带走，从而达到降低电池板温度的目的，又能为人们提供生活热源。
附图说明
根据结合附图的以下描述，本实用新型的优点将变得易于理解，其中：
图1是本实用新型的太阳能光电光热转换设备的结构示意图；。
图2是本实用新型的铜管与吸热片的连接结构示意图；
图3是光电光热组件的侧视图；
图4是光电光热组件的剖面图；
图5是光电光热组件的主视图；以及
图6是太阳能热电联供系统的示意图。
具体实施方式
现在对本实用新型的实施例提供详细参考。为解释本实用新型将参考附图描述下述实施例。
图1是本实用新型的太阳能光电光热转换设备的结构示意图。如图1所示，太阳能光电光热转换设备，即太阳能光电光热组件包括：太阳能电池板1和平板集热器2。其中所述平板集热器2由多个如图2所示的导热介质通道4和集热片5组成。例如，这里的导热介质通道4是铜管，集热片5是铜片。其中铜片5位于铜管两侧。多个铜管和铜片构成了如图1所示的平板集热器2，所述平板集热器2的两侧还包括流入流出导热介质的主通道3。主通道3与多个导热介质通道相连，从而可以将导热介质通道中的导热介质与外界热交换系统相连通。另外，所述太阳能光电光热转换设备还包括如图3所示的框架部分6。其中平板集热器的长度与电池板1的大小相近，可以将平板集热器完全附着于电池板的背面，并与电池板通过非焊接方式紧密粘合在一起，用于更加全面地吸收太阳能电池的背板热量。另外，为了进一步提高所述光电光热转换设备的热转换效率，防止热量的散失，在所述平板集热器与太阳能电池板相反的一侧表面上，用保温材料覆盖以防止热能散失。本领域普通技术人员应该理解，这里使用的保温材料包括但是不局限于保温岩棉。
如上所述，图2是导热介质通道(即铜管)与吸热片(铜片)的连接示意图，即示出了平板集热器的基本构成。铜管与吸热片通过机械设备进行连接，连接方式自动化程度比较高、稳定性好。图2所示的组件是组成平板集热器的重要部分它的热传导性直接决定组件吸热性能及热利用的价值。
例如，所述平板集热器是由以铜管加吸热板组成，以铜管为中心，吸热片布置在铜管两侧。一个平板集热器由几组这样的铜管和吸热片组成，铜管两端由主管道联通。平板集热器大小与电池板背面相近。所述平板集热器由两个或是两个以上的铜管加吸热板组成。例如铜管和吸热板边缘之间的间距为10cm。所述平板集热器通过非焊接形式用导热良好的介质与电池板背面粘合在一起。例如，平板集热器内与吸热板连接的铜管直径为6～8mm。
优选地，所述吸热片5是完整的铜片，所述铜片的一侧与太阳能电池背板紧贴，所述铜板的另一侧与铜管5机械连接。这样，由于整个铜片平坦地与太阳能电池紧贴，提高了太阳能电池背板与铜片之间的热传导能力，铜管与吸热片的紧密机械连接确保了可以高效地将吸热片吸收的热能通过铜管中的导热介质带到外部热交换系统，同时加热了导热介质，在降低太阳能电池板的温度的同时，提供了加热的导热介质，对太阳能的光热进行了再利用。这里所采用的是导热介质通过铜管并联的方式，导热介质只流过部分管道后流出组件；还可以采用导热介质串联方式，即导热介质途经所有集热管后流出组件，这均属于导热流道设计的内容。
所述平板集热器的导热介质通道管和所述集热片的材料是从以下材料中选择的任意一种或其合金：铜、不锈钢、…
如上所述，图3是光电光热组件的侧视图。如图3所示，所述光电光热组件还通过框架8与太阳能电池光电光热组件固定连接在一起。
图4是根据本实用新型所述的光电光热转换设备组件的剖面图。如图4所示，平板集热器由并排的几组铜管4和吸热片5组成，每一个铜管4的上下两端均与主通道3相连。铜管内的吸热介质通过热传导从铜片上带走铜片从背板吸收的热量从而达到降温的作用，吸热介质在外部的热交换系统进行热交换，例如加热冷水，从而可以提供加热了的生活热水。
图5是光电光热组件的主视图。图5中所看到的是太阳能电池板的正面，也就是太阳能电池吸收太阳能的一侧。如图5所示，图中还示出了用于传导吸热介质的主通道3的接口。
图6是太阳能热电联供系统的示意图。图6所示是一个简易的太阳能热电联供系统。图6中，水泵7和水箱6通过主通道与光电光热组件连接在一起，组成了一个高效的热电联供系统。所述系统中设置温度控制器，温度控制器放置于太阳能电池板1的背面，用于测量太阳能电池板1的温度，通过温度控制器把信号反馈给水泵7，水泵7启动使水强制循环带走电池板热量，主管道水在经过换热把热量储存在水箱6中。经过试验研究，图6的热电联供系统能把太阳能电池板表面温度稳持在设定温度以内，并产生40～45℃的热水。这种高效的太阳能集热装置不仅能提高光电转化效率，而且能够提供生活热水，还能提高电池板寿命。此外，平板集热器又比其他太阳能集热系统有着简单结构、利于加工、成本低廉的优点。
尽管已经示出和描述了本实用新型的一些实施例，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求及其等价物所限定的本实用新型的原理和范围的情况下，可以在对以上实施例中做出变化。

Claims (10)

1.一种太阳能光电光热转换设备，其特征在于，包括：
太阳能电池板，具有用于接收太阳光的前表面和通过导热粘接材料附着到平板集热器上的后表面；
平板集热器，所述平板集热器与所述太阳能电池板的后表面粘接，所述平板集热器包括至少一个导热介质通道管和集热片，其中所述导热介质通道管和所述集热片间隔设置。
2.根据权利要求1所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：所述平板集热器在与所述太阳能电池板的后表面接触的一侧是平坦的集热片，所述导热介质通道管附着到所述平坦的集热片的另一侧表面上。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：所述导热介质通道通过主通道相互连通。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：所述平板集热器通过非焊接方式与太阳能电池板粘合在一起。
5.根据权利要求1或2所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：用保温材料覆盖所述平板集热器与所述太阳能电池板相反的一侧表面。
6.根据权利要求1或2所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：所述导热介质通道管和所述集热片通过机械方式连接。
7.根据权利要求1或2所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：所述平板集热器是以导热介质通道管为中心，集热片布置在所述导热介质通道管两侧。
8.根据权利要求7所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：所述相邻导热介质通道管之间的间距是5～15cm。
9.根据权利要求7所述的光电光热转换设备，其特征在于：所述导热介质通道管的直径是5～10mm。
10.根据权利要求1或2所述的太阳能光电光热转换设备，其特征在于：所述集热片是完整的集热片，所述完整的集热片的一侧与太阳能电池背板紧贴，所述完整的集热片的另一侧与所述导热介质通道管机械贴合连接。
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