[发明专利]太阳能光伏光热复合热管真空管

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏光热复合热管真空管。

背景技术

太阳能作为一种可再生的清洁能源，其开发利用潜力十分巨大。在目前太阳能的成熟利用方式中主要有热水利用和光伏发电利用；太阳能热水的利用率较高，达到60％-85％左右，而光伏利用的效率却比较低，仅有6％-18％转化为电能，超过80％的太阳能均以热能的形式散失掉了，并且对于晶硅光伏电池来说，其发电效率与温度呈现负线性关系，随着电池温度的升高，发电效率降低，若能将光伏与光热结合起来，充分发挥两者的优势，将光伏一次转化后产生的大部分热进行热回收，不仅可以提高光伏电池的效率，降低成本，而且还可以获得生活热水，实现热电联产。

目前，对光伏电池的冷却仍在研究之中，传统的对光伏电池板的冷却有自然风冷、强制风冷和加散热片等，采用强制风冷不仅要消耗风机的电能，也会增加风机的成本；加散热片的冷却方式由于自然对流较弱，冷却效果不是很理想。近几年来也发展有采用热电联供的水冷却系统的冷却方式，在光伏电池板的背面布置管道冷却，虽然效果有改善，但系统增加了泵等动力装置，控制也比较复杂，成本明显增加，综合效果不一定会有明显的提高。

热管有“热超导体”之称，通过热管内的相变流体在蒸发段吸收热量后传到冷凝端后放出相变潜热，相变流体在重力作用下又重新回到蒸发段，无需外部驱动力，具有启动速度快，集热效率高，热损失下等优势，若能将热管真空管与光伏组件结合起来，采用热管对光伏组件进行冷却，将具有良好的光电与光热双重效果，一方面，热管是非动力部件，无需消耗电能来驱动其传热，另一方面，热管具有高导热特性，能够迅速地将热量导出，降低电池板的温度。

公告号为201758374U，其公告日为2011年3月9日，名称为《一种一体式太阳能光伏光热板》的中国发明专利，其技术方案是将光伏组件与平板集热器结合，光伏与玻璃层压贴合，并且电池组件未与吸热板接触，吸热板对组件的冷却效果较差，并且由于光伏组件对太阳光线的遮挡，直接入射到吸热板上的太阳光线也较少，光热效果比较差。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种太阳能光伏光热复合热管真空管，是一种能将太阳能转化成电能的同时，有效合理地利用产生的热量，实现热电联供的光伏光热热管真空管。本发明利用光伏电池吸收太阳能产生电能，同时通过热管的高效导热及流动回收太阳能电池产生的热量用于热水供应，在同一热管内实现热电集成的高效利用。

为了解决上述技术问题，本发明太阳能光伏光热复合热管真空管予以实现的一个技术方案是：包括玻璃管、光伏组件和吸热板，所述吸热板为平板，还包括一弯折状或曲面铜板，所述吸热板的宽度大于所述铜板宽度上的投影，所述吸热板与所述铜板的凹面端焊接后形成一热管；所述吸热板焊接有铜板的表面上通过磁控溅射工艺喷涂有选择性太阳吸收涂层Al-N/Al，所述光伏组件分布在所述吸热板的另一表面，每片光伏电池片与所述吸热板之间均通过一层绝缘透明聚合物EVA层压后紧密联接；所述热管和所述光伏组件均设置在所述玻璃管内，所述热管通过弹性支撑片及其连接件与所述玻璃管固定；所述玻璃管的一端封闭，其另一端与所述热管的冷凝端采用金属封接，所述热管的冷凝端从封接处伸出玻璃管，所述玻璃管与所述热管之间为真空腔；所述热管的工作介质选择沸点为50-70℃、凝固点＜0℃的物质。

本发明太阳能光伏光热复合热管真空管，其中，所述光伏组件的各光伏电池片之间的空隙处喷涂有选择性太阳吸收涂层Al-N/Al。

光伏组件中的光伏电池片之间为串联，所述光伏组件的正负极导出线采用能耐受100℃以上的高温绝缘材料包裹，并从金属封接处伸出玻璃管。

所述热管的横截面形状为半圆形、矩形和方形中的一种。

所述热管的工作介质选用汽化潜热尽量大的物质，优选为丙酮、甲醇和乙醇中的一种，最优选为丙酮。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)太阳能光伏光热复合热管真空管将光伏发电与高效热管相结合，实现了能量的合理利用，提高了太阳能的综合利用效率。

(2)复合热管中光伏电池片与吸收板通过一层绝缘透明聚合物EVA层压成形，结合紧密，有效地降低了电池与吸热板之间的传热热阻。