一种热管式光伏光热构件制造技术

本发明专利技术公开了一种热管式光伏光热构件，包括玻璃盖板、串并联成排的太阳能电池片、封装材料TPT、用于吸收太阳光谱红外波段的太阳光谱选择性吸收涂层、管板式吸热板、保温层和型材外框，玻璃盖板、太阳能电池片、封装材料TPT和太阳光谱选择性吸收涂层从上至下依次层压贴合；管板式吸热板主要由板体和设置在板体下板面上的集热管组成，集热管的横截面为向下凸出的弧形；板体的上板面固定在太阳光谱选择性吸收涂层的下表面上从而构成一结实板状体；保温层包覆在管板式吸热板的下板面上并由底板承托，与结实板状体共同固定在型材外框中。本发明专利技术减小空气夹层，提高了热转换效率；集热管道为弧形，可增加接触面积并增强承压，保证构件长期稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种热管式光伏光热构件
本专利技术属于太阳能利用
，尤其涉及一种热管式光伏光热构件。
技术介绍
太阳能的开发利用是节约化石能源和保护环境的重要途径，其中太阳能热利用和太阳能光伏发电技术已得到快速发展。在太阳能热利用中，多以中低温利用为主，以达到加热、干燥和热水等目的。太阳能光伏发电技术是将太阳光直接转换成电能，在目前光伏市场上以晶体硅太阳电池为主，其技术亦趋于成熟。晶体硅太阳电池作为主流光伏发电产品，但是受制于Si的材料特性，晶体硅太阳电池的吸收截止波长在IlOOnm左右，只能利用太阳光谱中20%左右的能量，其余能量将转换为热能使电池温度升高。随着电池温度升高，晶体硅太阳电池随温度变化的负效应明显，这在一定程度上进一步降低了晶体硅太阳电池的光电转换效率。同时，复杂的晶体硅太阳电池生产工艺使得光伏系统成本远高于太阳能热水系统。因此，为了降低光伏系统的成本和提高太阳电池转换效率，在20世纪70年代提出了光伏光热一体化的概念，这种光伏光热一体化结构多是太阳电池和太阳能热水系统相结合，整个光伏光热一体化系统在提高光电转换效率的同时又可以充分利用其余太阳光的能量实现中低温热利用，从而提高整个系统对太阳能的综合利用率，具有非常重要的实际价值。中国授权专利技术专利《一体式太阳能光伏光热板》(ZL201010264858.0)，公开了一种光伏光热一体化结构，该结构存在以下缺陷:光伏组件上部和玻璃盖板相结合，其下部与太阳能吸热板间留有一定厚度的空气层，因空气的导热系数很低，因此空气层很大程度上阻碍了热量的传递，使整个系统的热转换效率降低。中国授权专利技术专利《太阳能热电一体化电站屋顶》(ZL200910234712.9)和《太阳能光伏电池高效散热装置及热电联供系统》(ZL200910260246.1)公开的光伏光热一体化结构，太阳能电池板与太阳能吸热板的结合采用了直接或间接粘合，避免了因空气夹层这一主要热阻造成的热量损失。但是，这两种光伏光热一体化结构所存在的共同缺点是:由于受到太阳能吸热板材质的限制，使得这两种结构的光伏光热系统只能吸收部分波段的太阳光谱，并不能实现对太阳光的充分利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可完全吸收太阳光谱、能够增强热转换效率、实现对太阳光的充分利用、保证构件长期稳定运行的热管式光伏光热构件。本专利技术的目的通过以下的技术措施来实现:一种热管式光伏光热构件，其特征在于:包括玻璃盖板、串并联成排的太阳能电池片、封装材料TPT、用于吸收太阳光谱红外波段的太阳光谱选择性吸收涂层、管板式吸热板、保温层和型材外框，其中，所述玻璃盖板、太阳能电池片、封装材料TPT和太阳光谱选择性吸收涂层从上至下依次层压贴合；所述管板式吸热板主要由板体和设置在板体下板面上的集热管组成，所述集热管的横截面为向下凸出的弧形，与板体共同形成用于冷却介质流动的通道，所述板体的上板面固定在太阳光谱选择性吸收涂层的下表面上从而构成一结实板状体；所述保温层包覆在管板式吸热板的下板面上并由底板承托，与所述结实板状体共同固定在所述型材外框中。本专利技术太阳光谱选择性吸收涂层对太阳辐射波长(0.3-2.5 μ m)具有高的吸收率(0.90-0.94)，而其本身的热辐射发射率(0.08-0.10)低，可实现太阳光谱中红外波段的完全吸收，因此与晶体硅太阳电池(该电池对太阳光谱的截止吸收波长为1.1ym)结合可以实现对太阳光谱的完全吸收。而且将太阳能电池片和太阳光谱选择性吸收涂层材料以及热管式吸热板组合使用，减小空气夹层，提高了热转换效率；集热管道的横截面为弧形，在增加接触面积的同时增强了构件的承压，可以保证构件长期稳定运行。作为本专利技术的一种实施方式，所述集热管成组设置，每组中的集热管并列排布并对应位于一排太阳能电池片的下方，且该组集热管沿着该排太阳能电池片的延伸方向设置。本专利技术所述每组中的集热管的数量为I?3个，优选为2个。本专利技术所述集热管对应的圆心角范围为180?360°。本专利技术所述板体和集热管为一体挤压成型制成。作为本专利技术的一种改进，在所述管板式吸热板的板体的下板面上设有压条，所述压条的两端固定在所述型材边框上，且所述压条沿着每排太阳能电池片的延伸方向设置将管板式吸热板紧压在所述太阳光谱选择性吸收涂层上。作为本专利技术的一种实施方式，所述太阳光谱选择性吸收涂层主要由铜板芯、依次沉积在铜板芯上的高金属含量层吸收层、低金属含量层吸收层和减反射层组成，其中，所述铜板芯的上表面作为红外反射层。作为本专利技术的一种优选方式，所述太阳光谱选择性吸收涂层是以NiCr合金为靶材，采用磁控溅射法，在铜板芯上依次沉积所述高金属含量层吸收层、低金属含量层吸收层和减反射层，形成具备光谱选择性的NiCr涂层。本专利技术所述的玻璃盖板、太阳能电池板、封装材料TPT和太阳光谱选择性吸收涂层各相邻层之间分别通过导热胶粘合。太阳能电池片和太阳光谱选择性吸收涂层之间采用封装材料TPT和导热胶，达到绝缘导热作用。导热胶可以采用EVA或者PVB等太阳能电池片常用材料。本专利技术所述热管式吸热板采用铜材料制成，即所述板体为铜板，所述集热管为铜管；所述冷却介质是防冻高效吸热冷却介质。与现有技术相比，本专利技术具有如下显著的效果:⑴本专利技术太阳光谱选择性吸收涂层对太阳辐射波长(0.3-2.5 μ m)具有高的吸收率(0.90-0.94)，而其本身的热辐射发射率(0.08-0.10)低，可实现太阳光谱中红外波段的完全吸收，因此与晶体硅太阳电池(该电池对太阳光谱的截止吸收波长为1.1ym)结合可以实现对太阳光谱的完全吸收。而且将太阳能电池片和太阳光谱选择性吸收涂层材料以及热管式吸热板组合使用，减小空气夹层，提高了热转换效率；集热管道的横截面为弧形，在增加接触面积的同时增强了构件的承压，可以保证构件长期稳定运行。⑵太阳能电池片和太阳光谱选择性吸收涂层之间采用封装材料TPT和导热胶，达到绝缘导热作用。⑶本专利技术集热管内采用防冻高效吸热冷却介质，克服冬天结冻问题，适应各种环境。⑷本专利技术可安装于屋顶或墙面上，安装在屋顶上时可采用覆盖式或嵌入式，安装在外墙上时，可采用壁挂式。因此本专利技术可适应于多种安装场合。(5)本专利技术以太阳能的综合利用为准，构件通过NiCr涂层材料对红外的吸收可以降低电池组件的温度系数，从而提高组件功率输出，最终在保证发电效率的同时提高热效率，并将建筑一体化的思想融入设计中，可实现屋顶的大规模集成安装。【附图说明】下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。图1是本专利技术的局部剖视图；图2是本专利技术的俯视图；图3是本专利技术的横截面示意图；图4是图3中A局部放大示意图。【具体实施方式】如图1?4所示，是本专利技术一种热管式光伏光热构件，它包括玻璃盖板1、串并联成排的太阳能电池片2、封装材料TPT3、用于吸收太阳光谱红外波段的太阳光谱选择性吸收涂层4、管板式吸热板5、保温层12和型材外框10，其中，太阳能电池片2是单晶硅串并联组成的太阳能电池片。玻璃盖板1、太阳能电池片2、封装材料TPT3和太阳光谱选择性吸收涂层4从上至下依次层压贴合；管板式吸热板5主要由板体51和设置在板体51下板面上的集热管6组成，集热管6的横截面为向下凸出的弧形，与板体51共同形成用于冷却介质流动的通道再经由汇流管外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热管式光伏光热构件，其特征在于：包括玻璃盖板、串并联成排的太阳能电池片、封装材料TPT、用于吸收太阳光谱红外波段的太阳光谱选择性吸收涂层、管板式吸热板、保温层和型材外框，其中，所述玻璃盖板、太阳能电池片、封装材料TPT和太阳光谱选择性吸收涂层从上至下依次层压贴合；所述管板式吸热板主要由板体和设置在板体下板面上的集热管组成，所述集热管的横截面为向下凸出的弧形，与板体共同形成用于冷却介质流动的通道，所述板体的上板面固定在太阳光谱选择性吸收涂层的下表面上从而构成一结实板状体；所述保温层包覆在管板式吸热板的下板面上并由底板承托，与所述结实板状体共同固定在所述型材外框中。

【技术特征摘要】
1.一种热管式光伏光热构件，其特征在于:包括玻璃盖板、串并联成排的太阳能电池片、封装材料TPT、用于吸收太阳光谱红外波段的太阳光谱选择性吸收涂层、管板式吸热板、保温层和型材外框，其中，所述玻璃盖板、太阳能电池片、封装材料TPT和太阳光谱选择性吸收涂层从上至下依次层压贴合；所述管板式吸热板主要由板体和设置在板体下板面上的集热管组成，所述集热管的横截面为向下凸出的弧形，与板体共同形成用于冷却介质流动的通道，所述板体的上板面固定在太阳光谱选择性吸收涂层的下表面上从而构成一结实板状体；所述保温层包覆在管板式吸热板的下板面上并由底板承托，与所述结实板状体共同固定在所述型材外框中。2.根据权利要求1所述的热管式光伏光热构件，其特征在于:所述集热管成组设置，每组中的集热管并列排布并对应位于一排太阳能电池片的下方，且该组集热管沿着该排太阳能电池片的延伸方向设置。3.根据权利要求2所述的热管式光伏光热构件，其特征在于:所述每组中的集热管的数量为I?3个。4.根据权利要求3所述的热管式光伏光热构件，其特征在于:所述集热管对应的圆心角范围为180?360°。5.根据权利要求4所述的热管式光伏光热构件,其特征在于:所述板体和集...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁宗存，郑庆琳，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：