根据本发明专利技术的混合式太阳能接收器包括光电池(2)和热管(3)，所述光电池(2)用于将所述电池上聚集的太阳射线转化成电，所述热管(3)具有排热区(3a)和耗散区(3c)，所述排热区(3a)起到用于排出所述光电池(2)上积累的热量的蒸发器的作用，所述耗散区(3c)用于耗散其吸收的热量，所述光电池(2)的整个所述后表面(S2)通过分界层(4)被置于所述热管(3)的排热区(3a)之上且与所述热管(3)的排热区(3a)接触，以立刻将所述光电池(2)上积累的热量传输给所述热管的载热液体，所述分界层(4)将所述光电池(2)与所述热管(3)电气隔离。所述光电池(2)的除了所述后表面(S2)以外的整个表面覆有产品封装层(5)，所述产品封装层(5)上设置有透明板(9)。使用这样的接收器和线性聚集器形成最优化地家用的发电和发热的聚集式太阳能系统。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光电热混合式太阳能接收器，其用于通过优化所使用的光电池的表面来同时发电和发热，该太阳能接收器特别适合于家用。
技术介绍
在世界范围内，随着能源领域的发展，伴随着需求的增加，但是资源日益稀少，同时还要面对温室效应气体排放所引起的气候变化的威胁。所采用的技术的变化、常规资源转变为新兴能源显然取决于所生产的千瓦时的价格。伴随着不断的改进，如今光电太阳能板的效率大约为15%。该效率显然仍然较低且发电的价格仍然高于通过传统途径发电的价格，这常常导致光电太阳能项目只能通过补贴生存。为了降低光电太阳能技术的成本和回收利用耗散的部分热量，目前存在着混合式太阳能接收器。专利FR2727790涉及一种光电热混合式太阳能模块。采用光电板发电，同时对该光电板通风以使其冷却。被由此加热的气体通过循环穿过交换器而让出其热量。这种接收器的优点在于其允许提取和回收利用光电板上积累的那部分热量，而通风机由该光电板所产生的一部分电来供电。然而，其缺点在于提取的气流不能迅速和充分地排出光电板上积累的热量，因此总效率不高，从而限制其应用。专利W02006/038508描述一种电热共发的混合式太阳能系统，其使用热管的蒸发器来回收利用光电太阳能板上积累的热量。该热管具有双层的结构，在该结构中布置有弯曲的管道，冷却流体在该管道中循环。该系统的优点在于热管所传递的高的热流量允许将光电板维持在低温度。然而，该系统产生常规光电板与热管叠置由于用乙烯-醋酸乙烯基共聚物(下文称为EVA)层与市售的商标为“TEDLAR”的聚对苯二甲酸乙二醇酉旨(polyethylAnede telephtalate)禾口聚氣乙;I；希胆胺(colaminede fluorure de polyvinyle)层制成的光电板的背面的高热阻，所以光电板的散热并不是最优。此外，设计热管的弯曲管道以用于增大交换表面，但这种构造限制了载热流体在热管中的循环。因为当阳光强度高时，弯曲的管道阻挡了载热流体向冷凝器流动，最终热管将不能正常运行，所以这样的系统只能在低阳光强度下运行。最后，采用具有弯曲管道的双层结构，热管的热交换表面会独立于光电池的表面，从而存在光电池表面上的温度不一致的风险。目前，电热共发的混合式太阳能接收器的问题在于在光电池的有效平均温度与热接收器的有效平均温度之间存在冲突。事实上，大部分光电池在其温度在环境温度附近时运行得比较好，但是对于良好的热效率而言，常常需要更高的温度。由于相对较低的光线强度和约为15%的光电池效率的低水平，如果为了可以回收利用具有高温度的热能而提高光电池的平均温度，则光电池的峰值功率将大幅度下降(0. 4% /0C )且生产效率还会更差。因此，为了避免光电池过热的问题，最为人熟知的解决方案是通过设置在光电板下方的自然或人工通风来冷却该光电池，从而因此热量并未被回收利用且被弃于环境之中。总而言之，上述电热共发式光电太阳能接收器仅仅是并列布置，这完全不允许对基于阳光辐射同时地发电和发热进行优化。另外，对太阳能产品和所应用的技术而言，其它经济方面也起着重要作用。在传统光电太阳能板中，光电池占了太阳能板总成本的大约70%。更好地使用光电池的硅有助于降低太阳能板的总成本。太阳能聚集技术是减小所需的光电池表面、从而减少所需的硅材料的量的一种方法。然而，在阳光辐射的85%以热量形式耗散从而电池效率仅仅约为15% 的情况下，这种聚集会导致光电池温度大幅度升高。此外，如上文所述，光电池在其温度在环境温度附近时运行得比较好(非晶硅制成的电池除外)。因此，必须耗散热量以保持光电池的温度并且避免该温度升高到其效率下降的值。为了解决非聚集的混合式太阳能系统中的可能过热的问题，解决方案常常是直接在光电板下粘贴热交换器。然而，光电板中的光电池下方的层是由热阻非常高的材料(比如EVA和TELDAR )构成的。这些层是常规光电太阳能板的主要元件且无法去除。考虑到阳光照射的强度相对地低，要耗散的热量不是很大，从而常规光电板下的通风足以调节可能的过热。反之，在聚集式光电太阳能系统中，光电池过热的问题至关重要常规采用的解决方案是结合交换表面比光电池的表面大得多的热交换器。该热交换器与在内部循环的载热流体一起位于光电池下方。热交换器的表面非常大且其每单位表面积的热交换能力并不高，因此载热流体的温度仍然相当低。专利102004/04 涉及这样一种聚集式光电系统的冷却系统，该冷却系统通过在室温下的空气进行冷却。在该系统中，通过导热粘性层、金属中间层和弹性层或者通过导热粘性层、金属中间层、导热粘性层(或钎料层)和弹性层来将光电池与形状特别的热管附接。这样的系统缺点很多首先，光电池不能抵御空气和潮湿因此易受腐蚀；其次，通过聚集阳光辐射，生产的电流很高，而且因为中间层全是金属导热层(导电)所以在电池和热管之间存在导电的风险；接着，通过弹性层将中间层与热管机械地附接，这对光电池提出了机械难题，因为存在由不一致的温度产生的不同的力将光电池压坏的风险；最后，该系统不利于通过大的热交换表面用空气来冷却电池，且不能产生热的载热液体。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种创新方案，该创新方案用于解决聚集式光电太阳能系统中的光电池的温度与效率的对立难题，其在特别高效地同时发电和发热的光电热混合式太阳能接收器中使光电材料(硅)的表面最小化，且同时允许产生温度可直接用于生产家用热水的热量。根据本专利技术，用于聚集式太阳能系统的混合式太阳能接收器被用来同时发电和发热，所述类型的接收器包括光电池和热管，所述光电池将在所述光电池上聚集的太阳射线转化成电，所述热管用于通过载热液体来排出所述光电池上积累的热量，所述接收器的特征在于-所述光电池具有用于接受所聚集的太阳射线的前表面(Si)和在所述表面(Si) 的背面的后表面(S2)；-所述热管具有排热区和耗散区，所述排热区起到用于排出所述光电池上积累的热量的蒸发器的作用，所述耗散区耗散其吸收的热量，所述光电池的整个后表面通过具有双重功能分界层与所述热管的排热区接触，以瞬时将积累在光电池上的热量传递至所述热管的载热液体，所述双重功能分界层将所述光电池与热管电气隔离；-除了所述后表面(S》以外，所述光电池的整个表面覆有封装层；-所述封装层上设置有透明板；-由所述光电池的所述透明板、所述封装层和所述分界层构成的组件被固定在所述热管上。因此，本专利技术在用热管排出存在于光电池处的热量的方面尤其具有优势。热管是在小的温度梯度下运输大量热通量的装置。可例如采取毛细泵热管为例，该毛细泵热管的毛细结构包括在金属壁中加工而成的槽。热管呈现为包封载热液体的密封的封闭件的形状。热管被分成三个区域位于供热处的排热区(也常常被称作“蒸发区”或“蒸发器”)； 绝热区(也被称作“中性区”)——该绝热区由于不是一直都必要因此在某些情况下可以略去；以及位于冷源处的耗散区(也常常被称作“冷凝部分”)。在利用相变的潜热在这些不同的区域中循环时，液体遵循封闭的热力学循环。该循环包括四个阶段。当热管的蒸发器与热源(即工作中的光电池)接触时，位于毛细结构中的液体通过吸收与状态变化等量的潜热而蒸发。该相变化引起蒸气相中的压强增大，从而导致蒸气向冷凝区流动。该蒸气冷凝，且其因此释放在蒸发过程中吸收全部热能本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：林青龙，安德烈斯·马尼菲卡，
申请(专利权)人：原子能与替代能源委员会，
类型：发明
国别省市：
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