阳光瓦片制造技术

本发明专利技术涉及一种光电光热阳光瓦片，其在具有普通瓦片防水性能的同时还能进行光电和光热的转换，该阳光瓦片包括一太阳能转换组件，该太阳能转换组件将太阳能的光辐射转换成了电能和热能，将太阳光的热辐射转换成了热能，所以太阳能使用效率被大大提高，转换损耗率降低到最小，转换利用率提升到最大。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及建筑领域，特别地，涉及ー种对瓦片的改迸，更特别地，涉及ー种同时具有光伏发电和光热处理功能的瓦片。
技术介绍
瓦片是重要的屋面防水材料，一般用泥土烧成，也有用水泥等材料制成的，形状有拱形的、平的或半个圆筒形的等。在现代化社会中，人们对舒适的建筑热环境的追求越来越高，导致建筑采暖和空调的能耗日益增长。在发达国家，建筑用能已占全国总能耗的30% _40%，对经济发展形成了一定的制约作用。因此人们希望将太阳能技术应用于建筑物中，以降低建筑用能。瓦片通常被铺设在建筑物的顶部，具有良好的采光性能，所以从上世纪70年代开始，人们就尝试将太阳能电池板安装在瓦片表面，以使瓦片在具有防水功能的·同时也具有光伏发电能力。这种安装在固有建筑物上的光伏发电系统称简称为BAPV(Building AttachedPhotovoltaic)，其通常用于对现有建筑物的二次改造，也是光伏建筑领域较早的实施方式。然而，BAPV技术在实施的时候往往需要単独用于支撑太阳能电池板的支撑装置，这既增加了成本又给安装带来了麻烦。例如，如果要将太阳能电池板安装在瓦片上时，需要在瓦片上先安装用于支撑太阳能电池板的支撑部件，再将太阳能电池板铺设在该支撑部件上。通常情况下，该支撑部件的重量会远大于太阳能电池板，这就对瓦片本身的承重性能提出了很高的要求。另外，由于要在瓦片上安装支撑部件，所以还需要瓦片本身具有能够固定所述支撑部件的连接点。上述情况限制了 BAPV技术的发展。针对上述BAPV技术的缺点，人们提出将光伏发电系统作为建筑物外部维护结构的一部分，且与建筑物同时设计、施工和安装，这就是太阳能光伏建筑一体化(BIPV，Building Integrated Photovoltaic)技术。BIPV使得建筑物本身具有构件和材料功能外同时具有光电换转的功能。举例来说，不同于BAPV技术，运用BIPV技术的瓦片其本身就集成有太阳能光伏电池，瓦片本身起到支撑的作用因而无需额外的支撑部件，这种BIPV瓦片的安装铺设方式基本与普通瓦片相同，只是其同时兼具防水性能和光伏发电的功能。BIPV是现代光伏建筑的主要形式，广泛用于各种民用建筑、公共建筑、エ业建筑等一切可以承载光伏发电系统的建筑物。由于太阳能电池板与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式。在现在的BIPV应用中，人们已经看到了其具有下列优越性I)可原地发电、原地使用，减少电流传输过程的费用和能耗；2)避免了光伏组件阵列占用额外的空间，省去了单独为光电设备提供的支撑结构；3)使用新型建筑维护材料，节约了昂贵的外装饰材料，減少建筑物的整体造价，并使建筑外观更有美学价值；4)因日照強度与高压电网用电高峰期基本同步，舒缓了电网在电カ高峰时的压力，缓解电网峰谷供需矛盾，具有极大的社会效益；5)避免了燃料发电所帯来的空气污染；现有的运用BIPV技术的瓦片往往具有一个底板和一个主层，主层依附在底板上，其包括太阳能电池片或太阳能电池组件。该底板用干与建筑物连接。通常地，在现有太阳能瓦片中，底板上设置有与建筑物屋顶连接的结构，或者使用粘合剂直接将太阳能瓦片粘接固化到建筑物屋顶上。由于位于建筑物的屋顶，所以主板中的太阳能电池能在合适的受光角度下较好地吸收太阳光，并且在吸收太阳光后将光能转换为电能并通过设置在主层或底板中的电输出部件并入到家庭的电网系统中，以为家庭提供生活用电，或着直接连上电网传输送电。目前市场上的太阳能电池多为多晶硅电池和单晶硅电池，这种硅电池在温度25摄氏度的情况下光电转换效率为13% _16%，这些无法转换成电能的太阳光被电池吸收后会造成电池表面温度的上升。另外，为了能够更好地吸收太阳光，太阳能瓦片的太阳能电池片在工作中是直接暴露在太阳光下，阳光的热辐射也会造成整个太阳能瓦片温度很高，由 于热传导的作用，太阳能瓦片自身的高温也会影响到其太阳能电池片。然而，过高的温度会对多晶硅电池或单晶硅电池的工作效率带来副作用。经试验证明，当电池的工作温度超过其最佳工作温度后，每升高I摄氏度，开路电压约下降2. OmV-2. 2mV，而峰值功率损失率约为0.35% 0.45%，另外太阳能电池短路电流会随温度的升高而升高。由此可见，太阳能电池过高的温度会影响到其转换效率，同时加快其衰减速度，减少其使用寿命。针对上述缺点，有人设计出了ー种新型太阳能瓦片，其由底板和两块主层构成，第ー主层包括太阳能电池或电池组，第二主层则设置有带有载热体的薄贮存器。其中，第一主层设置在所述底板的上方，第二主层设置在底板的下方，这样第一主层中的太阳能电池通过吸收阳光来产生电能，第二主层则通过其薄贮存器中的载热体吸收阳光瓦片框架由于直接吸收太阳热辐射所产生的热量，通过热交換部件供应并预热住宅自来水管中的热水。上述方式虽然能够带走阳光瓦框架中由于太阳热辐射所产生的热量，但却无法消除太阳能电池片上所产生的热量，包括太阳能热辐射在电池片的热量和光电转换过程中产生的热量。实际上，除了太阳光直接照射电池片产生的辐射热外，由于太阳能电池片的光电转换效率仅有13% _16%，所以有大约80%的太阳光的光辐射在光电转换过程中直接转化为热量，这种光电转换过程中产生的热也会使其表面温度升高，进而影响到其转换效率。
技术实现思路
因此，提供ー种可利用太阳能发电，同时在工作时可ー并对阳光瓦片和太阳能转换单元进行冷却的阳光瓦片是有利的。根据本专利技术的ー个方面，本专利技术提供ー种阳光瓦片，其包括瓦体；太阳能转换单元，其设置在瓦片表面并定向为其受光面可接受阳光从而利用自身特性将太阳能转换为电能；冷却単元，其由瓦体支撑并设置在太阳能转换单元的相反于受光面的背光面一侧以同时对瓦体和太阳能转换单元进行降温；绝缘导热层，其设置在太阳能转换单元和冷却単元之间，绝缘导热层使太阳能转换单元相对冷却单元绝缘并将太阳能转换单元的热量转移到冷却单元中。由于本专利技术的阳光瓦片的冷却単元能够同时对瓦体和太阳能转换单元进行降温，所以当阳光瓦片工作时，使得阳光瓦片的瓦体的温度和太阳能转换单元的温度都不会过度上升，从而使太阳能转换单元能維持在一个较佳的工作温度中，光伏发电效率能够得到保证。在本专利技术ー个优选实施方式中，绝缘导热层包括使太阳能转换单元相对冷却单元绝缘的陶瓷膜层和将陶瓷膜层与太阳能转换单元的背光面无缝隙接合的金属导热结合层。在该实施方式中，陶瓷膜层使太阳能转换单元相对冷却単元绝缘以避免电能损失，同吋，由于金属导热结合层使得陶瓷膜层与太阳能转换单元的背光面无缝隙地接合，所以能够确保绝缘导热层有效地将光电转换过程中产生的转移到冷却単元。在本专利技术的另ー优选实施方式中，太阳能转换单元包括至少ー个硅晶电池片，每个硅晶电池片的背光面敷贴在ー金属导热结合层上。在该实施方式中，金属导热结合层相比于现有技术的光栅焊接方式提高了导电系数，能更好地将电池片的热能传导出去。 在本专利技术的再ー个优选实施方式中，瓦体由耐火阻燃的不饱和改性合成工程塑料形成。在该实施方式中，由于瓦体利用耐火阻燃的不饱和改性合成工程塑料材料形成，所以能够耐受高温天气和阻燃的特性，同时具有比重小強度高的特性。在本专利技术的又ー个优选实施方式中，冷却単元包括至少一条冷媒通道，冷媒通道平行于绝缘导热层延伸以吸收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阳光瓦片，其特征在于，包括：瓦体；太阳能转换单元，其设置在所述瓦片表面并定向为其受光面可接受阳光从而利用自身特性将太阳能转换为电能；冷却单元，其由所述瓦体支撑并设置在所述太阳能转换单元的相反于所述受光面的背光面一侧以同时对所述瓦体和太阳能转换单元进行降温；绝缘导热层，其设置在所述太阳能转换单元和所述冷却单元之间，所述绝缘导热层使所述太阳能转换单元相对所述冷却单元绝缘并将所述太阳能转换单元的热量转移到所述冷却单元中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐征远，
申请(专利权)人：上海天启新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：