CN207095061U - 太阳能收集板及具有其的太阳能集热系统、太阳能电池板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种太阳能收集板及具有其的太阳能集热系统、太阳能电池板，所述太阳能收集板包括由高分子透明材料制成的隔热板，所述隔热板具有光接收面，且该光接收面形成有多个第一凸透镜。本实用新型利用由高分子透明材料制成的隔热板，因此满足上文提到的“高效吸收太阳辐射能的功能”和“防止获得的太阳辐射能损失的功能”；本实用新型还在隔热板的光接收面设凸透镜，通过凸透镜会聚光线的特性，将透过凸透镜的光线进行聚集，形成大量的光斑，这些光斑不仅热量高，而且光强大，利用这些光斑能够为获取更高温度或更高光强的太阳能提供了有利条件。

Description

太阳能收集板及具有其的太阳能集热系统、太阳能电池板

技术领域

本实用新型涉及太阳能技术领域，特别是涉及一种太阳能收集板及具有其的太阳能集热系统、太阳能电池板。

背景技术

目前，太阳能的利用已经深入人心，从太阳能集热器到太阳能发电，随处可见，普及程度已经很高了。总体而言，太阳能的利用方式主要有两种，第一种方式是以太阳能集热器直接吸收太阳光的辐射热，第二种方式是利用太阳能电池的光伏效应将太阳能转化为电能。

从市场和产品的规律上来讲，一个产品被市场接受之后，市场对此产品的新的改进升级的需求随之就出现了，就太阳能集热器和太阳能发电的升级的主要需求就是，渴望获得更加高效的太阳能采集和光电转化以及储存能量的太阳能装置了。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种太阳能收集板来克服或至少减轻现有技术的太阳能转化效率不够高的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种太阳能收集板，所述太阳能收集板包括由高分子透明材料制成的隔热板，所述隔热板具有光接收面，且该光接收面形成有多个第一凸透镜。

进一步地，所述多个第一凸透镜隔开布置，且相邻的两个所述第一凸透镜之间通过凸弧状的加强筋连接在一起。

进一步地，所述第一凸透镜均匀分布在所述隔热板的光接收面上。

进一步地，每一所述第一凸透镜的直径范围为3～60mm。

进一步地，所述第一凸透镜为球面凸透镜、菲涅尔透镜或自聚焦透镜。

进一步地，所述太阳能收集板中的隔热板具有与所述光接收面相异的背光面，该背光面形成有多个第二凸透镜，所述第二凸透镜和与其对应的所述第一凸透镜共光轴。

本实用新型还提供一种太阳能集热系统，所述太阳能集热系统包括太阳能收集板、辐射吸收层和换热层，所述太阳能收集板为如上所述的太阳能收集板，所述太阳能收集板中的隔热板具有与所述光接收面相异的背光面；所述换热层设在所述背光面所在的一侧，所述辐射吸收层设在所述换热层与所述隔热板之间，且所述辐射吸收层位于所述隔热板的第一凸透镜的一倍焦距处。

进一步地，所述辐射吸收层通过导热层贴设到所述换热层。

本实用新型还提供一种太阳能电池板，所述太阳能电池板包括太阳能收集板、光电转化层和恒温层，所述太阳能收集板为如上所述的太阳能收集板，所述太阳能收集板中的隔热板具有与所述光接收面相异的背光面；所述恒温层设在所述背光面所在的一侧，且所述恒温层与所述隔热板之间设有光电转化层，所述光电转化层位于所述隔热板的第一凸透镜的一倍焦距附近。

进一步地，所述光电转化层通过导热层贴设到所述恒温层。

本实用新型利用由高分子透明材料制成的隔热板，因此满足上文提到的“高效吸收太阳辐射能的功能”和“防止获得的太阳辐射能损失的功能”；本实用新型还在隔热板的光接收面设凸透镜，通过凸透镜会聚光线的特性，将透过凸透镜的光线进行聚集，形成大量的光斑，这些光斑不仅热量高，而且光强大，利用这些光斑能够为获取更高温度或更高光强的太阳能提供了有利条件。

附图说明

图1是本实用新型所提供的具有透明隔热板的太阳能收集板中的隔热板的工作原理示意图。

图2是图1中的隔热板第一实施例的结构示意图。

图3是图1中的隔热板第二实施例的结构示意图。

图4是图1中的隔热板第三实施例的结构示意图。

图5是图1中的隔热板第四实施例的结构示意图。

图6是本实用新型所提供的太阳能集热系统一实施例的结构示意图。

图7是本实用新型所提供的太阳能电池板一实施例的结构示意图。

附图标记：

具体实施方式

在附图中，使用相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

所谓获取太阳能，即获取太阳的辐射能，获取太阳能的设备必须具备两大功能：

1、高效吸收太阳辐射能的功能，主要包括如下功能：

吸收太阳辐射能的功能；

转化和输送太阳辐射能的功能。

2、防止获得的太阳辐射能损失的功能，要做到防止损失，主要包括如下的能力：

防止获取装置通过对流换热的方式向其外部空间散发热量的能力；

及时地将获取的能量输送转移到可以储存和利用的位置的能力；

防止装置本身通过热传导散热的能力。

如图1至图5所示，本实施例提供的太阳能收集板包括由高分子透明材料制成的隔热板1。显然，高分子透明材料具有透光率、吸湿率、热膨胀系数、耐紫外线、耐氧化和抗冲击等都可以与玻璃媲美，甚至在某些性能上超过了玻璃，并且材料本身的密度至少低于玻璃一倍，因此高分子透明材料用于本实施例提供的太阳能收集板中，满足上文提到的“高效吸收太阳辐射能的功能”和“防止获得的太阳辐射能损失的功能”。

隔热板1具有光接收面，且该光接收面形成有多个第一凸透镜11。“光接收面”可以理解为接受太阳光正面辐照的侧面。这样，藉由凸透镜的会聚光线的能力，将阳光聚集在集能表面7，在集能表面7的吸收层的表面上产生与第一凸透镜11的数量相等的灼热光斑。然后通过换热器，将由集能板吸收的灼热光斑产生的高温热量，传输到需要利用的地方。也可以将凸透镜焦点处的光强最大的光斑所蕴含的光能，转化成需要的电能。

本实施例利用由高分子透明材料制成的隔热板，因此满足上文提到的“高效吸收太阳辐射能的功能”和“防止获得的太阳辐射能损失的功能”；本实施例还在隔热板的光接收面设凸透镜，通过凸透镜会聚光线的能力，将透过凸透镜的光线进行聚集，形成大量的光斑，这些光斑不仅热量高，而且光强大，利用这些光斑能够为获取更高温度或更高光强的太阳能提供了有利条件。

如图5所示，在一个实施例中，多个第一凸透镜11隔开布置，且相邻的两个第一凸透镜11之间通过凸弧状的加强筋13连接在一起。通过加强筋13，可以将隔热板1的整体强度增大。另外，加强筋13的表面形状可以为平面状，加强筋13的表面形状也可以为凸弧状，这种凸弧状结构也能够起到会聚光线的作用，这对于在集能板形成更多数量的汇聚光斑有利。

在一个实施例中，第一凸透镜11均匀分布在隔热板1的光接收面上。这样有利于在集能表面7形成均匀的光斑。第一凸透镜11也可以完全覆盖隔热板1的光接收面，也就是说，相邻的两个第一凸透镜11之间相互紧挨并且相连接，这样便于获取更多数量的光斑。优选地，每一第一凸透镜11的直径范围为3～60mm，具体的直径尺寸由隔热板1的光接收面的面积大小确定。

在一个实施例中，第一凸透镜11为球面凸透镜11a(如图2所示)、菲涅尔透镜11b(如图4所示)或自聚焦透镜，但不限于此。

如图3所示，在一个实施例中，所述太阳能收集板中的隔热板1具有与所述光接收面相异的背光面，该背光面形成有多个第二凸透镜12，第二凸透镜12和与其对应的第一凸透镜11共光轴。而且，第二凸透镜12和与其对应的第一凸透镜11形成双凸透镜，显然，双凸镜的倍数明显高于平凸镜，更有利于形成更高温度或光强更大的光斑，而且，在同样材质下，双凸镜更节约成本。

在一个实施例中，所述高分子透明材料为CR-39透明高分子树脂或PMMA 高分子材料。利用所述高分子透明材料制作隔热板1的工艺流程为：首先，将 CR-39透明高分子树脂和引发剂通过真空泵排除液体中的起泡，然后将CR-39 透明高分子树脂与引发剂混合后灌入玻璃模具中，按照其设定的固化温度曲线进行加温固化，在隔热板1的光接收面均匀形成有直径为5mm、焦距为10mm 的第一凸透镜11，隔热板1的的厚度为2.8mm。在光照强度为6840勒克斯的阳光照射下，将表面涂敷了红外吸收层的铜箔置于隔热板1之下，调整距离，可目测到均匀密集的光斑，尺寸为A4大小的铜箔温度在20秒内达到97℃。

如图6所示，本实用新型还提供一种太阳能集热系统，所述太阳能集热系统包括太阳能收集板、辐射吸收层3和换热层2，其中：所述太阳能收集板为上述各实施例中所述的太阳能收集板，所述太阳能收集板中的隔热板1具有与所述光接收面相异的背光面。换热层2设在所述背光面所在的一侧，辐射吸收层3设在换热层2与隔热板1之间，且辐射吸收层3位于隔热板1的第一凸透镜11的一倍焦距处。换热层2可以采用微通道换热器实现。

在一个实施例中，辐射吸收层3通过导热层(图中未示出)贴设到换热层2。导热层采用的是碳基导热介质，这有助于将辐射吸收层3收集的热量充分地传递给换热层2。

通过使用上述实施例中提供的隔热板1，太阳能集热系统可以通过调节换热层2中的工质流量的方式，获得即时的、相对高品质热量。

如图7所示，本实用新型还提供一种太阳能电池板，所述太阳能电池板包括太阳能收集板、光电转化层5和恒温层4，其中：所述太阳能收集板为上述各实施例中所述的太阳能收集板，所述太阳能收集板中的隔热板1具有与所述光接收面相异的背光面。恒温层4设在所述背光面所在的一侧，且恒温层4 与隔热板1之间设有光电转化层5，光电转化层5位于隔热板1的第一凸透镜 11的一倍焦距范围内，比如位于隔热板1的第一凸透镜11的焦距的三分之一与二分之一之间。恒温层4实质上也是一个换热器，比如：微通道换热器，可以对光电转化层5进行冷却，使光电转化层5保持在相对低温状态下工作，这样光电转化层5可以维持高效的光电转化率。换热器传输出的热量也可以进一步利用。同时，在恒温层4的另一侧，粘接玻纤隔热层。

在一个实施例中，光电转化层5通过导热层贴设到所述恒温层4。导热层采用的是碳基导热介质，这有助于将辐射吸收层3收集的热量充分地传递给换热层2。

实验数据显示，将光电转化层5与微通道换热器设置成一体之后，再与由PMMA高分子材料制成的隔热板1进行组装，调整光电转化层5与隔热板1 之间的距离，目测产生光斑后，在光照强度为6580勒克斯的阳光下进行照射，测量结果显示：微通道换热器的入口水温为21℃，出口水温为38℃，水流量＝1.01升/分钟。检测光电转化层5的光电转化率维持在厂家提供的最高转化率的范围内。

通过使用上述实施例中提供的隔热板1，太阳能电池板能够维持高效地获得太阳能的热量。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。本领域的普通技术人员应当理解：可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种太阳能收集板，其特征在于，包括由高分子透明材料制成的隔热板(1)，所述隔热板(1)具有光接收面，且该光接收面形成有多个第一凸透镜(11)。

2.如权利要求1或所述的太阳能收集板，其特征在于，所述多个第一凸透镜(11)隔开布置，且相邻的两个所述第一凸透镜(11)之间通过凸弧状的加强筋(13)连接在一起。

3.如权利要求1或所述的太阳能收集板，其特征在于，所述第一凸透镜(11)均匀分布在所述隔热板(1)的光接收面上。

4.如权利要求1所述的太阳能收集板，其特征在于，每一所述第一凸透镜(11)的直径范围为3～60mm。

5.如权利要求1所述的太阳能收集板，其特征在于，所述第一凸透镜(11)为球面凸透镜(11a)、菲涅尔透镜(11b)或自聚焦透镜。

6.如权利要求1至5中任一项所述的太阳能收集板，其特征在于，所述太阳能收集板中的隔热板(1)具有与所述光接收面相异的背光面，该背光面形成有多个第二凸透镜(12)，所述第二凸透镜(12)和与其对应的所述第一凸透镜(11)共光轴。

7.一种太阳能集热系统，包括太阳能收集板、辐射吸收层(3)和换热层(2)，其特征在于，所述太阳能收集板为如权利要求1至6中任一项所述的太阳能收集板，所述太阳能收集板中的隔热板(1)具有与所述光接收面相异的背光面；所述换热层(2)设在所述背光面所在的一侧，所述辐射吸收层(3)设在所述换热层(2)与所述隔热板(1)之间，且所述辐射吸收层(3)位于所述隔热板(1)的第一凸透镜(11)的一倍焦距处。

8.如权利要求7所述的太阳能集热系统，其特征在于，所述辐射吸收层(3)通过导热层贴设到所述换热层(2)。

9.一种太阳能电池板，包括太阳能收集板、光电转化层(5)和恒温层(4)，其特征在于，所述太阳能收集板为如权利要求1至6中任一项所述的太阳能收集板，所述太阳能收集板中的隔热板(1)具有与所述光接收面相异的背光面；所述恒温层(4)设在所述背光面所在的一侧，且所述恒温层(4)与所述隔热板(1)之间设有光电转化层(5)，所述光电转化层(5)位于所述隔热板(1)的第一凸透镜(11)的一倍焦距附近。

10.如权利要求9所述的太阳能电池板，其特征在于，所述光电转化层(5)通过导热层贴设到所述恒温层(4)。