[发明专利]一种新型太阳能光伏光热一体化装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能开发利用领域，尤其是一种新型太阳能光伏光热一体化装置。

背景技术

近年来，随着科技的进步和对能源需求的日益提高，人们对太阳能的利用技术的发展提出了更高的要求。目前，对太阳能的开发利用主要集中于光伏发电、太阳能集热以及两者的综合利用方面，其中，太阳能光伏光热技术备受瞩目。

太阳能光伏光热(Photovoltaic-thermal,简称PV/T)技术是可以同时产生高品质电能和低品质热能的技术，既可以达到提高光伏电池发电效率的效果，又能将电池冷却过程中流体所带走的热量加以有效利用。

太阳能光伏光热一体化装置主要由光电模块和与之紧密接触的集热器构成，光电模块通过聚光装置实现光电转换，以供电厂或者家庭使用；集热器通过媒介将光电池进行光电转换时所产生的热量及时带走，降低太阳能电池的工作温度避免过热引起光电转换效率下降，不仅能够满足居民用电和用热水的需求，还可以提高太阳能的综合利用效率。

聚光装置和集热器作为PV/T装置的核心部件，其性能不仅影响到整个装置的工作效率同时关乎着整个系统经济成本。所以，近几年来，为改善工作性能，研究人员针对其工作原理设计出了多种优化的内部结构型式。例如，专利申请号201120070039.2，专利名称为“高倍聚光太阳能光伏光热复合发电系统”、专利申请号201210359867.7，专利名称为“太阳能光伏光热一体化装置”、专利申请号201210090573.9，专利名称为“太阳能光伏光热复合热管真空管”所公开的各种结构中，均是通过使用高倍太阳能聚光器和热管技术，提高对光热的吸收效率，同时对所得到的电能、热水及热空气进行分配利用，在一定程度上改善了系统的性能。

但是，鉴于该装置的工作特性，如果直接把传统的光伏光热组件结合在一起,不仅成本昂贵，无法发挥各自的优势，而且会造成装置所吸收的部分太阳能的浪费。因此，如何对电池热量以及不能被电池进行光电转化的部分波长的太阳光的进一步充分利用，应该引起足够的考虑和重视。

发明内容

为了更好地解决太阳能电池板温度过高的问题，并在保证光电转换高效率的同时，实现光热利用的充分程度；本发明提供了一种新型太阳能光伏光热一体化装置。

本发明的技术方案如下：

一种新型太阳能光伏光热一体化装置，包括外框保温层、底座保温层、玻璃盖板，以及位于由所述外框保温层、底座保温层、玻璃盖板构成的密封空间内的太阳能电池片、水冷通道、空气通道以及集热板；集热板固定在外框保温层上，所述太阳能电池片固定在集热板上，所述水冷通道位于相邻的两个太阳能电池片之间、且设在集热板上，所述空气通道位于所述集热板下部；所述水冷通道为截面呈三角形的通道，所述水冷通道的两个侧壁喷涂有光线选择性吸收涂层。

优选地，所述空气通道为相连通的两层，且所述空气通道内设有翅片，所述翅片上设有百叶窗结构。

优选地，所述光线选择性吸收涂层为多层渐变铝氮铝Al-N/Al。

优选地，所述集热板与太阳能电池片、水冷通道、空气通道及百叶窗翅片之间均通过绝缘透明导热聚合物EVA热压紧密连接。

优选地，所述翅片上的百叶窗结构的开窗角度为27°。

本发明所述的太阳能光伏光热一体化装置，在工作时，太阳光线透过玻璃盖板后，其中一部分直接照射到电池片上，另一部分则照射到水冷通道的外壁面上；由于水冷通道的两个侧面上有光线选择性吸收涂层，在投射到外壁面上的太阳光中，不能被反射的光线则被水冷通道所吸收，能够被反射到太阳能电池片上的光线用于光伏发电。因此，太阳能电池片接收的太阳能由经玻璃盖板直接照射到其上的太阳光和经水冷通道侧壁反射的太阳光两部分构成，而太阳能电池片通过光生伏特效应将其中一部分转化为电能，剩余的则被其吸收转化为热量，热量进一步向太阳能电池片下部的集热板进行热量传递；集热板所吸收的热量以及水冷通道壁面所吸收的热量被水冷通道内的冷却水以及空气通道中的空气吸收，从而产出热水和热空气，通过相关的收集装置以供家庭生活或者温室花房等场所使用。

本发明的的技术创新在于：

(1)将反射面设置成平面，并利用反射面构成截面为三角形的水冷通道，并在两个反射面镀上光线选择性吸收涂层，使结构得到优化，不仅提高了对太阳光的吸收率，使不能被反射到太阳能电池片上的光线加以吸收利用，而且还能吸收太阳能电池片自身产生的热量，降低太阳能电池片工作温度，提高光电转换效率。