CN211953291U - 一种平板型光伏热水组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种平板型光伏热水组件。该平板型光伏热水组件包括框架；框架的下表面设置有保温背板；框架的上表面由上到下依次层叠设置有玻璃盖板、第一光伏电池层压用胶、光伏电池片、第二光伏电池层压用胶、透明背板、第三光伏电池层压用胶和吸热部件；保温背板与吸热部件之间形成保温空腔。本实用新型使平板型光伏热水组件的生产效率更高，吸热部件与光伏电池片之间黏结效果更好、热传导更优，从而使平板型光伏热水组件的光电光热综合性能更好且更稳定，增强平板型光伏热水组件的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及太阳能光电光热综合利用领域，特别是涉及一种平板型光伏热水组件。
背景技术
太阳能光伏和太阳能光热是目前太阳能大规模应用的两种主要方式。太阳能热水应用因为其节能、特别是对用户经济适用的优势，在中国已经得到了较普遍的应用。得益于国家对可再生能源发电的政策支持，我国太阳能光伏行业在近十几年的时间里发展迅猛。然而，太阳能光伏发电依然存在发电效率低、成本高且产品基本是比较单一的光伏组件类型的瓶颈，导致中国光伏行业尽管发展迅猛，但存在突出的产品同质化扩张和依赖国家政策补贴支持的发展现状。
PV/T(Solarphotovoltaic/thermaltechnology，太阳能光伏光热综合利用)技术的概念是：通过对光伏电池的风冷或者水冷设计，达到降低光伏电池工作温度以提高光电效率，同时得到热水或者热空气，实现太阳能光电光热综合利用的目的，其核心即是在太阳能光伏发电的同时回收更大部分的太阳热能并加以利用。理论上PV/T技术系统具有较高的能量转换效率和很好的市场应用前景，因此，PV/T技术是近年来太阳能利用研究中最热门的研究领域之一，而且成为太阳能产业界备受关注的方向。
太阳能光伏光热综合利用(PV/T)技术是将经济适用的太阳能光热技术与太阳能光伏技术有机结合，具有提升光伏产品经济性水平、改变太阳能光伏行业基本单一的光伏组件产品类型等优势。但经调研，尽管国内外已有许多研究机构对此类技术进行了研究，研究提出了各种特色类型的太阳能光伏光热综合利用系统，但目前即使是平板型光伏热水(Flat-PlateWater-HeatingPV/T，平板型PV/T热水)组件这种最典型的PV/T组件仍未能全面解决寿命、稳定性、光电效率受损和维护等问题，国内目前也尚无成熟的产品商业化。这主要是因为受限于结构设计和工艺设计方法的原因，平板型光伏热水组件目前采用的主要工艺方法：一是将光伏电池利用导热硅胶与管板吸热板粘结。但因材料热膨胀系数的不同，金属吸热板与光伏电池之间的粘结难以长期稳定保持，导致这种工艺的光伏热水组件的光电和光热性能易衰减甚至失效，因此，存在寿命和稳定性问题；而且粘导热胶工艺与现有光伏组件生产采用的流水作业的层压工艺差异大，当前该工艺一般采用人工涂胶完成，因此该工艺的生产效率比较低，产品稳定性也不足。二是借鉴光伏电池已有成熟层压工艺，先将光伏电池与平面的吸热金属板进行一体层压，然后在层压后的吸热板的背面焊接铜管，从而最终形成管板吸热板与光伏电池的一体结构。但因光伏电池层压温度一般低于200℃，而铜管焊接的温度远高于这个温度范围，高温易破坏光伏电池层压用的EVA和TPT材料层，因而这种工艺的光伏热水组件也易失效，同样存在稳定性和寿命问题。
因此，如何设计一种光电光热综合性能更好、更稳定且使用寿命更长的热水组件，成为本领域当前要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种平板型光伏热水组件，解决了当前平板型PV/T热水组件的性能稳定性不足导致存在使用寿命的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
一种平板型光伏热水组件，包括框架；
所述框架的下表面设置有保温背板；
所述框架的上表面由上到下依次层叠设置有玻璃盖板、第一光伏电池层压用胶、光伏电池片、第二光伏电池层压用胶、透明背板、第三光伏电池层压用胶和吸热部件；
所述保温背板与所述吸热部件之间形成保温空腔。
可选的，所述透明背板为双面改性透明TPT。
可选的，所述吸热部件包括吸热金属板，在所述吸热金属板的下表面焊接有由金属小管和金属集管组成的冷却管路。
可选的，所述第一光伏电池层压用胶、所述第二光伏电池层压用胶和所述第三光伏电池层压用胶均为POE胶膜。
根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
(1)本实用新型提出的将吸热部件与光伏电池片一起整体层压的平板型光伏热水组件，区别于一般太阳能光伏集热模块常采取的利用导热硅胶将光伏电池组件和吸热板胶粘成一体的方法，本实用新型选择弹性、韧性、抗冲击、耐候性、耐用性和柔软性方面更好的POE胶膜代替导热硅胶，双面改性设计的透明背板代替单面改性设计的透明背板，同时采用二次层压工艺设计，使平板型光伏热水组件的生产效率更高，吸热部件与光伏电池之间黏结效果更好、热传导更优，从而使平板型光伏热水组件的光电光热综合性能更好且更稳定，增强了平板型光伏热水组件的使用寿命。
(2)本实用新型的平板型光伏热水组件加工工艺流程简洁紧凑，操作简单，易实现工业化自动流水作业。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的平板型光伏热水组件的剖面图；
图2为本实用新型实施例提供的平板型光伏热水组件的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的平板型光伏热水组件的层压模具的主视图；
图4为图3的A-A方向的截面图；
图5为图4中D区域的局部放大图；
图6为图3的B-B方向的截面图；
图7为图6中C区域的局部放大图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型的目的是提供一种平板型光伏热水组件，区别于一般太阳能光伏集热模块常采取的利用导热硅胶将光伏电池组件和吸热板胶粘成一体的方法，本实用新型选择弹性、韧性、抗冲击、耐候性、耐用性和柔软性方面更好的POE胶膜代替导热硅胶，双面改性设计的透明背板代替单面改性设计的透明背板，同时采用二次层压工艺设计，使平板型光伏热水组件的生产效率更高，吸热部件与光伏电池之间黏结效果更好、热传导更优，从而使平板型光伏热水组件的光电光热综合性能更好且更稳定，增强了平板型光伏热水组件的使用寿命。
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，所述平板型光伏热水组件包括为保温背板1、保温空腔2、金属小管3、吸热金属板4、第三光伏电池层压用胶5、透明背板6、第二光伏电池层压用胶7、光伏电池片8、第一光伏电池层压用胶9、玻璃盖板10、吸热部件11、框架12。
所述框架12的下表面设置有保温背板1；
所述框架12的上表面由上到下依次层叠设置有玻璃盖板10、第一光伏电池层压用胶9、光伏电池片8、第二光伏电池层压用胶7、透明背板6、第三光伏电池层压用胶5和吸热部件11；
所述保温背板1与所述吸热部件11之间形成保温空腔2。
所述吸热部件11包括吸热金属板4，在所述吸热金属板4的下表面焊接有由金属小管3和金属集管组成的冷却管路。
所述透明背板6为双面改性透明TPT。区别于一般PV组件的是，本实用新型的透明TPT材料层是特殊的双面改性设计以满足材料两面都与胶膜良好粘结的需要，而一般PV组件是采用单面改性的TPT材料。
所述第一光伏电池层压用胶9、所述第二光伏电池层压用胶7和所述第三光伏电池层压用胶5均为POE胶膜。针对PV/T热水组件实际使用中比一般PV组件需经受冷热冲击更大的问题，本实用新型设计的胶膜为弹性、韧性、抗冲击、耐候性、耐用性和柔软性方面更好的POE胶膜替代一般方法中常采用的EVA胶，同时胶膜也比普通光伏组件多一层结构。
上述平板型光伏热水组件的生产工艺方法可以包括以下步骤：
S1：制作预模块：由下至上依次放置透明背板6、第二光伏电池层压用胶7、光伏电池片8、第一光伏电池层压用胶9和玻璃盖板10，并放入层压机进行第一次层压，制成预模块；
S2：制作吸热部件11，并将所述吸热部件11的冷却管路嵌入到层压模具中；
S3：在所述吸热部件11的上表面依次层叠放置第三光伏电池层压用胶5和所述预模块，且所述预模块的透明背板6与所述第三光伏电池层压用胶5贴合，形成所述层压模具、所述吸热部件11、所述第三光伏电池层压用胶5和所述预模块的叠层，再将所述叠层放入层压机进行第二次层压，形成一体层压结构。
在这种二次层压工艺中，第一次层压时下表面认为柔性材料层，气泡和胶联度等参数控制也易参照普通层压工艺完成，光伏电池片在此次层压后会与各材料层结合成较为紧密和稳定的结构，而在第二次层压时收到柔性保护，从而避免直接将整体结构一次层压而面临的层压上下面均为刚性材料时易出现光伏电池片碎裂、气泡或者胶联度不达标等情况。通过二次层压工艺，整体上也最终能实现吸热部件和光伏电池片等各个结构层的一体层压效果。
如图3-图7所示，所述层压模具的长为1360mm，宽为1200mm，高为35mm；在所述层压模具的横向均匀设置有容纳金属小管3的金属小管凹槽13，所述金属小管凹槽13的长为1152mm，宽为12mm，高为12mm，所述金属小管凹槽13之间的距离为135mm；在所述层压模具的纵向设置有两个容纳金属集管的金属集管凹槽14，所述金属集管凹槽14的长为1200mm，宽为30mm，高为30mm；且所述金属小管凹槽13的两端与两个金属集管凹槽14相交且连通。该层压模具的结构尺寸只是配合吸热部件11样品的结构尺寸而设计，但本实用新型的层压模具设计尺寸不限于该图及本文中所述的尺寸。
层压模具的作用是将吸热部件11的金属小管3和金属集管嵌入其中并作为吸热部件11在层压时的平面支撑。同时能够防止层压时吸热部件的移位。
当然，该层压模具还可以是其他能够放置且用于固定支撑吸热部件的其他结构，如中部凹陷的板槽，中部凹陷位置容纳冷却管路，边缘用于支撑吸热部件，凹陷边缘与冷却管路的边缘相适配也能起到固定吸热部件，防止层压时吸热部件的移位的作用。
作为一种可选的实施方式，在所述金属小管凹槽13与金属集管凹槽14的交汇处，可以设置具有一定倾斜角度的槽边，且该槽边的最高点低于金属集管凹槽14的槽边高度，如图7所示的横截面为上底12mm，下底20mm，高为30mm的梯形，这样更有利于将金属小管3嵌入到层压模具中。
需要说明的是，在上述生产工艺方法制备完一体层压结构之后，还需要将该一体层压结构、保温背板和框架进行组装，形成完整的光伏热水组件。
本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
Claims (4)
1.一种平板型光伏热水组件，其特征在于，包括框架；
所述框架的下表面设置有保温背板；
所述框架的上表面由上到下依次层叠设置有玻璃盖板、第一光伏电池层压用胶、光伏电池片、第二光伏电池层压用胶、透明背板、第三光伏电池层压用胶和吸热部件；
所述保温背板与所述吸热部件之间形成保温空腔。
2.根据权利要求1所述的平板型光伏热水组件，其特征在于，所述透明背板为双面改性透明TPT。
3.根据权利要求1所述的平板型光伏热水组件，其特征在于，所述吸热部件包括吸热金属板，在所述吸热金属板的下表面焊接有由金属小管和金属集管组成的冷却管路。
4.根据权利要求1所述的平板型光伏热水组件，其特征在于，所述第一光伏电池层压用胶、所述第二光伏电池层压用胶和所述第三光伏电池层压用胶均为POE胶膜。
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