CN204809240U - 太阳能光热光电一体化组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能光热光电一体化组件，不仅可以将太阳能转换成电能，而且可以收集光照产生的热量，提高太阳能的利用率。太阳能光热光电一体化组件由太阳能电池板和集热器组成。集热器由柔性导热纸、相变热管、保温层、夹具、导热翅片、流道组成，相变热管之间铺设柔性导热纸，以降低相邻热管之间的传热热阻及热管与太阳能电池板之间的接触热阻，夹具覆盖在保温层上面，并将保温层、柔性导热纸、相变热管压紧贴合在太阳能电池板背面，减少各传热件之间的间隙，减小接触热阻。

Description

太阳能光热光电一体化组件

技术领域

本实用新型涉及的太阳能光热光电一体化组件，将太阳能电池和集热器集成同一块组件上，不仅可以将太阳能转换成电能，而且可以收集光照产生的热量，提高太阳能的利用率，适用于建筑一体化的分布式光伏系统。组件寿命长、成本低、太阳能转换效率高。该技术属于新能源领域。

背景技术

太阳能资源丰富、分布广泛，是最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。随着技术进步及产业规模扩大，产品成本持续下降，价格接近平价上网的水平。与建筑集成的分布式光伏在未来将成为应用市场的主流。

晶体硅太阳能光伏组件的光电转换效率在15％左右，薄膜硅太阳能光伏组件的光电转换效率在8％左右，大部分未被利用的太阳能被转换成热量，使光伏组件的温度升高，使光伏组件的转换效率降低。光伏组件的温度每升高1度，相对转换效率下降0.4％，当组件温度升高到75摄氏度时，组件的发电功率比标称的额定功率降低20％。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本专利提出一种太阳能光热光电一体化组件，将太阳能电池和集热器集成同一块组件上，不仅可以将太阳能转换成电能，而且可以收集光照产生的热量，提高太阳能的利用率，适用于建筑一体化的分布式光伏系统。

太阳能光热光电一体化组件由太阳能电池板和集热器组成。太阳能电池板可选择单晶体硅太阳能电池板、薄膜太阳能电池板。集热器直接安装在太阳能电池板背面。

集热器由柔性导热纸、相变热管、保温层、夹具、导热翅片、流道组成。相变热管之间铺设柔性导热纸，以降低相邻热管之间的传热热阻及热管与太阳能电池板之间的接触热阻，柔性导热纸铺设在太阳能电池板背面，且覆盖整个太阳能电池板表面。柔性导热纸具有良好的导热性和弹性，一方面填补太阳能热管与太阳能电池板的接触空隙，减小接触热阻，另一方面减小两根热管之间的传热热阻。

相变热管与柔性导热纸接触，长度与太阳能电池板的长度相当。相变热管的冷端安装导热翅片，导热翅片与流道接触，将热量传递至流道中加热热媒。翅片的作用在于增加热管与流道的接触面积，减小接触热阻。

保温层使用弹性材料，可以适应太阳能电池板表面的凹凸不平，将柔性导热纸压紧贴合在太阳能电池板背面，减少柔性导热纸和太阳能电池板之间的间隙，减小热阻。保温层表面覆盖铝箔，降低表面的辐射率，减少热量损失。

夹具固定在太阳能电池板框架上，覆盖在保温层上面，并将保温层、柔性导热纸、相变热管压紧贴合在太阳能电池板背面，减少各传热件之间的间隙，减小接触热阻。

由于增加保温层，某些原因会导致光热光电一体组件的温度升高，降低发电效率甚至烧坏组件，比如：夏季日照强热负荷少、储水罐剩余热水增加、设备故障使热媒停止循环、电力供应中断使热媒停止循环。解决高温过热问题的方法是在热媒循环回路中加入过热保护装置。过热保护装置可以选择自然冷却散热器、强制对流散热器等。散热器的循环泵电能由太阳能电池板直接供应，提高供电可靠性。

本实用新型太阳能光热光电一体化组件，将太阳能电池和集热器集成同一块组件上。集热器使用的柔性导热纸有很好的面向热传导系数，可以减小相邻热管之间的传导热阻，减少热管数量，降低组件成本。集热器与太阳能电池板通过夹具压紧贴合，没有改变太阳能电池板的原有结构，可以直接利用标准化的太阳能电池板，有利于市场推广，集热器拆卸容易维修方便。集热器使用的相变热管内部只填充少量液体，在低温下依然具有很好的抗冻性。热媒只在流道中循环，不进入狭窄的热管，减小了循环泵的功率损失。

附图说明

图1为太阳能光热光电一体化组件的示意图，柔性导热纸夹在相变热管和太阳能电池板之间；

图2为太阳能光热光电一体化组件的示意图，相变热管夹在柔性导热纸和太阳能电池板之间；

两张图中，1为相变热管，2为太阳能电池板，3为柔性导热纸，4为弹性保温层，5为夹具。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所示，太阳能光热光电一体化组件由太阳能电池板2和集热器组成。集热器由柔性导热纸3、相变热管1、保温层4、夹具5、导热翅片、流道组成。

太阳能电池板2可选择标准结构的晶体硅太阳能电池板、薄膜太阳能电池板。

柔性导热纸3选择导热石墨卷材，厚度大于100微米，覆盖整个太阳能电池板表面，导热石墨卷材的法向导热率为10W/m.K-30W/m.K，面向导热率为200W/m.K-500W/m.K，压缩率10％-20％。

相变热管1的长度与太阳能电池板2的长度相当，截面形状可选择圆形、椭圆形或方形，相邻热管的间距小于200mm，热管宽度大于8mm，厚度为1mm-15mm。热管的启动温度为20摄氏度-40摄氏度。相变热管的冷端安装导热翅片，导热翅片与流道接触，将热量传递至流道中加热热媒。翅片与热管的装配间隙小于100微米，间隙中填入导热硅胶减小热阻。

保温层4选择防火的橡塑或岩棉，覆盖整个太阳能电池板表面，保温层的厚度大于7mm，导热率小于0.1W/m.K。保温层表面覆盖铝箔，降低表面的辐射率，减少热量损失。

夹具5固定于太阳能电池板框架或边缘，覆盖保温层，并将保温层、柔性导热纸、相变热管压紧贴合在太阳能电池板背面。

替代方案：

如图2所示，不同之处在于相变热管1夹在柔性导热纸3和太阳能电池板2之间，增加了相变热管与热源的接触面积，减小了热阻。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和主要优点。本行业的技术人员应该了解，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。

Claims (3)

1.太阳能光热光电一体化组件，由太阳能电池板和集热器组成，其特征是：集热器由柔性导热纸、相变热管、保温层、夹具、导热翅片、流道组成，相变热管之间铺设柔性导热纸，以降低相邻热管之间的传热热阻及热管与太阳能电池板之间的接触热阻，夹具覆盖在保温层上面，并将保温层、柔性导热纸、相变热管压紧贴合在太阳能电池板背面，减少各传热件之间的间隙，减小接触热阻。

2.如权利要求1所述的太阳能光热光电一体化组件，其特征是保温层表面覆盖铝箔，降低表面的辐射率，减少热量损失。

3.如权利要求1所述的太阳能光热光电一体化组件，其特征是柔性导热纸选择导热石墨卷材。