CN213905373U - 一种光电、光热一体化组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏背板制造领域，具体涉及一种光电、光热一体化组件，该组件包括钢化玻璃、透明EVA、光伏发电主体、吸热背板，以及用于固定的外边框；所述吸热背板内设有工质流道，用以通过工质流道内的工作介质对所述光伏发电主体吸热降温并与外界进行热交换；通过将光伏发电和光热能量回收集中于一个组件内，在吸热背板内设置工质流道，利用工质对光伏发电主体进行降温，以提高其光伏发电效率，由于通过吸热背板内工质的降温，使光伏发电主体处于温度较低的工况下工作，从而延长其使用寿命。

Description

一种光电、光热一体化组件

技术领域

本实用新型涉及光伏背板制造领域，具体涉及一种光电、光热一体化组件。

背景技术

现有的太阳能光伏板在发电的过程中，其表面的温度随日照变化而发生同步变化。在正午过后的一段时间，阳光最为强烈，光伏板表面的温度也最高，在此时，由于过高的温度已经超出了光伏板(内部电子元器件)的最佳工况范围，其发电效率会降低，因此需要对光伏板进行降温，使其处于最佳的工况温度范围之内，以提高发电效率。

为此，出现了专利号为203026542的中国专利，该专利公示了一种光伏发电组件降温系统，包括光伏发电组件，所述的光伏发电组件一侧设置一吸热板，所述的吸热板内设有工质通道，所述的吸热板与一压缩机和热交换装置通过工质导管相互连通形成回路。

现有光伏发电组件采用单玻组件或双玻组件，单玻组件背板层使用塑料，双玻组件背板层使用玻璃，仅起支撑作用，而材料本体散热较差。在温度较高的时候，对光伏板和吸热板之间的热传导具有阻碍作用，因为现有方案中光伏板和吸热板之间是一种耦合关系，在吸热板吸热过程中，中间留有空间(或材料)使得降温作用不能发挥出最优效果；在吸热板不吸热过程中，散热空间相较不设置吸热板时减小，散热速率不足够，因此使得吸热板对光伏板的降温效果有限，进而影响光伏板组件在工况好时的发电量，同时光伏板组件由于长期处于较高温度的工况下，其使用寿命会缩短。

因此，急需研制一种降温效果好，工作稳定，且使用寿命长的光电、光热一体化组件。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷，提供一种降温效果好，工作稳定，且使用寿命长的光电、光热一体化组件。

为实现上述目的，本实用新型第一方面通过以下技术方案得以实现：一种光电、光热一体化组件，包括钢化玻璃、透明EVA、光伏发电主体、吸热背板，以及用于固定的外边框；所述吸热背板内设有工质流道，用以通过工质流道内的工作介质对所述光伏发电主体吸热降温并与外界进行热交换。

本实用新型进一步优选方案为：所述工质流道于所述吸热背板内纵横交错并形成蒸发区，蒸发区上设有工质进口、工质出口及回油管；所述工质进口和工质出口分别位于所述蒸发区顶部的两侧，所述回油管位于蒸发区的底部。

本实用新型进一步优选方案为：所述回油管上设有两道限流缩口，用以防止系统因吸力过大而将液态工质吸出，导致压缩机受到液体的冲击。

本实用新型进一步优选方案为：在所述工质进口与所述蒸发区之间还设有用于对进液进行分流的进液分流区，所述进液分流区由网格状的工质流道构成。

本实用新型进一步优选方案为：在所述工质出口与所述蒸发区之间还设有用于将气态工质引导至所述工质出口的气态联通区，所述气态联通区由网格状的工质流道构成且气态联通区由上至下贯穿所述蒸发区。

本实用新型进一步优选方案为：所述工质出口连有回气主流道，所述回气主流道的末端与所述回油管的末端相交汇。

本实用新型进一步优选方案为：所述蒸发区内设有用于在水平方向上输送液态工质的延流部，延流部位于所述工质进口的下方，并由工质进口侧向工质出口侧延伸形成延流区。

本实用新型进一步优选方案为：所述延流区由上至下设有多层，相邻的两层延流区之间设有方便液态工质均匀扩散的均流部。

本实用新型进一步优选方案为：所述吸热背板水平向的长度大于或等于竖直向的长度；所述蒸发区内的工质流道包括横流道和纵流道，所述横流道与纵流道相交汇且交汇处呈T形。

本实用新型进一步优选方案为：所述吸热背板水平向的长度小于或等于竖直向的长度；所述蒸发区内的工质流道包括横流道和纵流道，所述横流道与纵流道相交汇且交汇处呈“十”字形。

本实用新型进一步优选方案为：所述蒸发区内还设有用于防止工质流道内的液态工质以较短路径直接进入工质出口的防短流部；所述防短流部沿竖直方向设置。

本实用新型进一步优选方案为：所述吸热背板采用铝合金材质，在所述吸热背板的表面涂有吸热防腐绝缘涂层。

本实用新型进一步优选方案为：所述吸热背板采用吹胀工艺或挤压工艺制备而成。

本实用新型进一步优选方案为：所述吸热背板一侧为平面并与所述光伏发电主体紧密压制成整体，所述吸热背板的另一侧在吹胀或挤压后形成了所述工质流道；所述吸热背板上设有工质流道的一侧暴露于空气中。

本实用新型在第二方面提供了一种光电、光热一体化系统，采用了在第一方面所述的光电、光热一体化组件，所述光电、光热一体化系统包括光伏发电系统和光热能量回收系统；所述光伏发电系统通过所述光伏发电主体将光能转化成电能，所述光热能量回收系统通过所述吸热背板吸收热量并对所述光伏发电主体进行降温。

本实用新型进一步优选方案为：所述光热能量回收系统包括与所述吸热背板相连的压缩装置、热交换装置、节流构件，形成光热循环回路。

本实用新型进一步优选方案为：所述热交换装置内设有冷凝管；所述压缩装置的一端与所述吸热背板的工质出口管路相连，另一端与所述冷凝管管路相连，用以将压缩后的工质输送至冷凝管进行热交换。

本实用新型进一步优选方案为：所述冷凝管与所述吸热背板的工质进口管路相连且在两者之间的管路上设有用于调节流量的节流构件。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：通过将光伏发电和光热能量回收集中于一个组件内，在吸热背板内设置工质流道，利用工质对光伏发电主体进行降温，以提高其光伏发电效率，由于通过吸热背板内工质吸热降温，使光伏发电主体处于温度较低的工况下工作，从而延长其使用寿命。经实测，改进后的光电、光热一体化组件，在正午后光照充足的环境下工作，能够提高10％的光电转换率；同时吸热背板的工质流道采用上进上出下回油的设计，通过在蒸发区顶部设置一个工质出口，将气态联通区内的气态工质及时导出，以便均匀充分地蒸发，同时在蒸发区底部的回油管设置限流缩口，防止液态工质吸出，确保系统回油顺畅，为光热能量回收系统提供充足的热量基础，提高系统能效比。在一体化组件上实现对光电和光热资源的双重利用，大幅提高了太阳能的综合利用率，增益显著。

附图说明

图1是实施例1中所述光电、光热一体化系统的结构示意图(光电部分未示出)。

图2是实施例1中所述光电、光热一体化组件的分解图，图中外边框未示出。

图3是实施例1中所述吸热背板的正视图，示出了工质流道的结构。

图4是图3中A处的放大图。

图5是实施例2中所述吸热背板的正视图，示出了另一种实施方式的工质流道。

其中：

100、光电、光热一体化组件；110、钢化玻璃；120、透明EVA；130、光伏发电主体；140、吸热背板；1、工质进口；2、进液分离区；3、气态联通区；4、回气主流道；5、回油管；6、气油汇合管；7、工质出口；71、工质第二出口；8、防短流部；9、延流部；10、均流部；11、限流缩口；200、压缩装置；300、热交换装置；310、冷凝管；320、水箱；330、节流构件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

本实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

实施例1：

如图1所示，本实施例示出了一种光电、光热一体化系统，该系统采用了如图2所示的光电、光热一体化组件，光电、光热一体化组件包括钢化玻璃110、透明EVA120、光伏发电主体130、吸热背板140，以及用于固定的外边框。所述吸热背板140内设有工质流道，用以通过工质流道内的工作介质对所述光伏发电主体130吸热降温，在工作状态下吸热背板温度一般情况比环境温度低10℃左右，改变了光伏发电时板面温度远高于环境温度的状态，提高光电转换率。

本实施例中，所述光电、光热一体化系统包括光伏发电系统和光热能量回收系统。所述光伏发电系统通过所述光伏发电主体130将光能转化成电能，所述光热能量回收系统通过所述吸热背板140吸收热量并对所述光伏发电主体130进行降温。光伏发电系统为现有技术此处不再详述。

所述光热能量回收系统包括与所述吸热背板140相连的压缩装置200、热交换装置300、节流构件330，形成光热循环回路。

所述热交换装置300可以为水箱、管式换热器、风冷式换热器等形式冷凝换热，以水箱换热为例，所述热交换装置300包括设置于水箱320内的冷凝管310。所述压缩装置200用以将吸热背板140吸热后的第一状态压缩至第二状态气态工质，而后连接水箱320中的冷凝管310，同时通过冷凝管310与水箱320内的水进行热交换，冷凝放热后使气态工质液化为液态或气液混合态，再通过节流构件330将工质进一步降压，根据系统确保适量液态工质回到吸热背板140内充分吸热，往复循环、周而复始。

为了方便控制工质的流量，所述冷凝管310与所述吸热背板140的工质进口管路相连且在两者之间的管路上设有用于调节流量的节流构件330，节流构件多为电子膨胀阀或毛细管。

本实用新型主要通过将光伏发电和光热能量回收集中于一个组件内，在吸热背板140内设置工质流道，利用工质对光伏发电主体130进行降温，以提高其光伏发电效率，由于通过吸热背板140内工质的降温，使光伏发电主体130处于温度较低的工况下工作，从而延长其使用寿命。经实测，改进后的光电、光热一体化组件，在正午后光照充足的环境下工作，能够提高10％光电转换率。

本实施例中，钢化玻璃110、透明EVA120、光伏发电主体130和吸热背板140为层压件。钢化玻璃110、透明EVA120和光伏发电主体130，均采用现有工艺，光伏发电主体130为晶体硅太阳电池片(或着薄膜太阳能电池片)。本实用新型的第二点改进之处在于吸热背板140，具体实施方式如下：

如图3所示，所述吸热背板140在水平向的长度大于在竖直向的长度(钢化玻璃110、透明EVA120、光伏发电主体130与吸热背板140同大小)。所述工质流道于所述吸热背板140内纵横交错并形成蒸发区，保证工质有足够的蒸发面积且均匀蒸发，蒸发区上设有工质进口、工质出口及回油管。所述工质进口和工质出口分别位于所述蒸发区顶部的两侧，所述回油管位于蒸发区的底部。所述回油管上设有用于防止系统因吸力过大而将液态工质吸出的限流缩口11(详见图4)。

由于该面板在水平向的长度大于在竖直向的长度，因此需要延缓液体工质向下流动速率，防止液态工质还未沿水平方向延流到工质出口7侧就直灌到回油管5里。具体地，蒸发区的工质流道包括水平向的横流道和竖直向的纵流道，竖直向的纵流道错位相接并在横流道上下侧分别形成错位的分叉，以使得所述横流道与纵流道相交汇且交汇处呈T形，从而相对增加液态工质在水平方向上流动路程，进而延长其液态工质停留在蒸发区的时间，也尽可能的使其在停留时间内充分吸热，提高其转化成气态工质的转化率。

在所述工质进口1与所述蒸发区之间还设有用于对进液进行分流的进液分流区，所述进液分流区由网格状的工质流道构成。进液分流区内网格状的工质流道一侧连通工质进口1，另一侧与蒸发区内的工质流道连通。

在所述工质出口7与所述蒸发区之间还设有用于将气态工质引导至所述工质出口7的气态联通区3，所述气态联通区3由网格状的工质流道构成且气态联通区3由上至下贯穿所述蒸发区。

为了使回气更加通畅，所述工质出口7连有回气主流道4，所述回气主流道4的末端与所述回油管5的末端相交汇。本实施例中，回气主流道4采用纵横双流道设计，保证有足够流道面积供气体流动且压力均衡，回气主流道4的末端与回油管5末端交汇后，与一气油汇合管6相连，使得气态工质和润滑油在气油汇合管汇聚后一起回到吸热背板140所在工作系统的压缩机中。

所述蒸发区内设有用于在水平方向上输送液态工质的延流部9，延流部9位于所述工质进口1的下方，并由工质进口1侧向工质出口7侧延伸形成延流区。或者说，延流区内纵流道的密度小于蒸发区内纵流道的密度。

所述延流区由上至下设有多层，相邻的两层延流区之间设有方便液态工质均匀扩散的均流部10。本实施例中，均流部10四周的横流道和纵流道长度相等，即均流部10为方形。

实施例2：

如图5所示，示出了另一种实施方式的工质流道。实施例2中的吸热背板140与实施例1中的吸热背板140的主要区别在于，本实施例中的吸热背板140，其水平向的长度小于竖直向的长度；所述蒸发区内的工质流道包括横流道和纵流道，所述横流道与纵流道相交汇且交汇处呈“十”字形。即横流道与纵流道相交，将蒸发区划分成若干个等面积的小方格。

所述蒸发区内还设有用于阻碍工质流道内的液态工质直接进入气态联通区3的防短流部8；所述防短流部8沿竖直方向设置。本实施例中，防短流部8为长方形，长方形沿竖直方向设置。防短流部8设有多个，多个防短流部8并列设置且其高度逐次递减或递增，连续的多个防短流部8形成高低差的阶梯。此外，在某一阶梯内的防短流部8的下方也设有延流部9，让沿着防短流部8流下来的液态工质能够沿水平方向上流动，同时起到缓冲的作用，避免直接灌入下方的工质流道内，在管程流道内充分完成蒸发。

为了使回气更加通畅，在蒸发区一侧位于中间位置设置工质第二出口71且工质第二出口71与回气主流道4连通，使下部蒸发区的气态工质能够尽快进入回气主流道4，所述回气主流道4的末端与所述回油管5的末端相交汇。本实施例中，回气主流道4采用纵向流道设计，使系统在吸出气态工质时减少流道阻力做功。

其余结构与特征均与实施例1相同，此处不再详述。

本实施例中，吸热背板采用铝合金材质，而且在吸热背板的表面涂有吸热防腐绝缘涂层。吸热背板是通过吹胀式或挤出式的工艺制备而成。以吹胀式工艺为例对吸热背板进行说明。吸热背板由两块基板轧合为复合板，两块基板之间印刷有阻轧剂，向复合板的工艺孔中通入高压气体，以使印刷有阻轧剂的部分被胀开，从而使两基板之间形成工质流道。

本实施例中，其中一块基板在印刷有阻轧剂的部分被胀开形成工质流道，另一块基板则仍为平面。具体制备过程为本领域技术人员常规技术，此处不再详述。最后，将吸热背板为平面的一侧与所述光伏发电主体紧密压制成整体，将吸热背板形成工质流道的另一侧暴露于空气中，由于在形成工质流道后，该部分被胀起，凸出于基板表面，增加了与空气的接触面积，便于热交换。

Claims (10)

1.一种光电、光热一体化组件，其特征在于，包括钢化玻璃、透明EVA、光伏发电主体、吸热背板，以及用于固定的外边框；所述吸热背板内设有工质流道，用以通过工质流道内的工作介质对所述光伏发电主体吸热降温并与外界进行热交换。

2.根据权利要求1所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，所述工质流道于所述吸热背板内纵横交错并形成蒸发区，蒸发区上设有工质进口、工质出口及回油管；所述工质进口和工质出口分别位于所述蒸发区顶部的两侧，所述回油管位于蒸发区的底部。

3.根据权利要求2所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，在所述工质进口与所述蒸发区之间还设有用于对进液进行分流的进液分流区，所述进液分流区由网格状的工质流道构成。

4.根据权利要求2所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，在所述工质出口与所述蒸发区之间还设有用于将气态工质引导至所述工质出口的气态联通区，所述气态联通区由网格状的工质流道构成且气态联通区由上至下贯穿所述蒸发区。

5.根据权利要求2所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，所述蒸发区内设有用于在水平方向上输送液态工质的延流部，延流部位于所述工质进口的下方，并由工质进口侧向工质出口侧延伸形成延流区。

6.根据权利要求5所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，所述延流区由上至下设有多层，相邻的两层延流区之间设有方便液态工质均匀扩散的均流部。

7.根据权利要求2所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，所述吸热背板水平向的长度大于或等于竖直向的长度；所述蒸发区内的工质流道包括横流道和纵流道，所述横流道与纵流道相交汇且交汇处呈T形；或者，

所述吸热背板水平向的长度小于或等于竖直向的长度；所述蒸发区内的工质流道包括横流道和纵流道，所述横流道与纵流道相交汇且交汇处呈“十”字形。

8.根据权利要求2所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，所述吸热背板采用铝合金材质，在所述吸热背板的表面涂有吸热防腐绝缘涂层。

9.根据权利要求2所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，所述吸热背板采用吹胀工艺或挤压工艺制备而成。

10.根据权利要求9所述的光电、光热一体化组件，其特征在于，所述吸热背板一侧为平面并与所述光伏发电主体紧密压制成整体，所述吸热背板的另一侧在吹胀或挤压后形成了所述工质流道；所述吸热背板上设有工质流道的一侧暴露于空气中。

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