專利名稱：太陽能轉(zhuǎn)換裝置及空氣循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種包括帶太陽能電池的集熱板的太陽能轉(zhuǎn)換裝置以及使用該裝置的房間空氣循環(huán)系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種控制光電轉(zhuǎn)換器溫度的方法。
所謂的Staebler-Wronski效應(yīng)作為一種現(xiàn)象在已有技術(shù)中是已知的，這種現(xiàn)象即當(dāng)在陽光下時(shí)，像利用非單晶半導(dǎo)體那樣的太陽能電池的光電傳感器會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率隨時(shí)間的下降。對(duì)于其控制來說，有效地保存裝置的熱或有效地加熱也是已知的。
本發(fā)明者做了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，獲得了如

圖10所示的結(jié)果。圖10示出了當(dāng)太陽能電池分別保持在0℃、20℃、50℃和80℃時(shí)，轉(zhuǎn)換效率是如何隨時(shí)間變化的。如從中所看到的那樣，隨著以較高的溫度不斷加熱太陽能電池并且加熱較長(zhǎng)的時(shí)間，則轉(zhuǎn)換效率有些下降。
除了這些數(shù)據(jù)外，日本專利公開第7-58799號(hào)公開了能夠防止由于暴露在陽光下而產(chǎn)生性能下降的光電傳感器，它們是通過用熱絕緣材料將光電傳感器密封起來以便于使裝置的操作環(huán)境溫度能夠高于室外溫度。
日本專利申請(qǐng)公開第7-120811號(hào)公開了一種保護(hù)膜，這種加入了黑色素的膜位于由非晶體硅形成的太陽能電池的背面上，這樣裝置能夠保持較高的溫度避免其性能下降。
然而，僅僅只依靠熱絕緣材料來長(zhǎng)時(shí)間地保持一個(gè)高于室外溫度的溫度使得熱絕緣材料的成本非常高。此外，盡管夜間地面輻射熱量，但此熱量不能用于保持裝置的熱。本發(fā)明人測(cè)試了利用熱絕緣材料保持熱量的結(jié)構(gòu)的效果并得出了如表1所示的結(jié)果。一個(gè)裝置用作為熱絕緣材料的50mm厚的聚苯乙烯片密封起來，另一個(gè)裝置不用熱絕緣材料密封，然后對(duì)這兩種裝置一天內(nèi)的溫度變化進(jìn)行測(cè)試。如所看到的結(jié)果，即使在用熱絕緣材料密封該裝置的情況下溫度仍然在黎明變得比室外溫度更低。這可能是由于裝置在夜間不能接收來自地面的輻射熱。要想保持日間的高溫需要大量的熱絕緣材料。
即使使用加入了黑色素的保護(hù)膜，該裝置也不能保持在很高的溫度。
此外，日本專利公開第3-48299號(hào)公開了一種″無源太陽能系統(tǒng)房屋″，其中被太陽的熱加熱的空氣從屋頂與天花板之間的空間抽出，經(jīng)一個(gè)管道進(jìn)入房間，并且此熱量貯存在位于底下的混凝土塊中，以便房間能夠有效地保持溫暖。
由于利用了回收的能量，適當(dāng)?shù)匦纬闪诉@種空氣循環(huán)系統(tǒng)，但是用于循環(huán)空氣的風(fēng)扇需要外部供給的能量。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種太陽能轉(zhuǎn)換裝置，該裝置包括一個(gè)含有非單晶半導(dǎo)體的光電傳感器和用于通過一種流動(dòng)的加熱介質(zhì)來向光電傳感器提供熱量的裝置。這樣構(gòu)成的裝置易于確保光電傳感器的溫度控制。特別是它能夠避免傳感器的溫度下降，并且也能夠避免光引起的性能下降。
本發(fā)明還提供了一種空氣循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個(gè)帶有室外空氣入口的集熱板、一個(gè)室內(nèi)空氣入口、一個(gè)可以轉(zhuǎn)向室外空氣入口又可以轉(zhuǎn)向室內(nèi)空氣入口的閥、一個(gè)空氣流動(dòng)通道、一個(gè)空氣出口、一個(gè)太陽能電池、一個(gè)將從空氣出口抽出的空氣導(dǎo)入室內(nèi)的第一管道、一個(gè)將從空氣出口抽出的空氣排出室外的第二管道、一個(gè)既可轉(zhuǎn)向第一管道又可轉(zhuǎn)向第二管道的閥和一個(gè)使從空氣出口抽出的空氣流動(dòng)的風(fēng)扇，其中風(fēng)扇的電能由太陽能電池提供。這樣，可以提供自行驅(qū)動(dòng)空氣循環(huán)系統(tǒng)。該空氣循環(huán)系統(tǒng)能夠避免太陽能電池的光電性能的下降，并能夠利用陽光的熱能。
本發(fā)明另外還提供了一種控制光電傳感器的溫度的方法，該方法包括使空氣沿著位于含有非單晶半導(dǎo)體的光電傳感器背面的空氣流動(dòng)通道流動(dòng)，以此來控制光電傳感器的溫度。
圖1表示本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)。
圖2A和2B分別示出了沿圖1中2A-2A和2B-2B剖開的截面圖。
圖3A表示夏季日間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖3B表示夏季夜間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖4A表示冬季日間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖4B表示冬季夜間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖5表示本發(fā)明的一種自動(dòng)控制空氣循環(huán)系統(tǒng)。
圖6A和6B分別是一個(gè)透視圖和一個(gè)剖面圖，它們表示出本發(fā)明的集熱板。
圖7A表示冬季日間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖7B表示冬季夜間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖8A表示夏季日間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖8B表示夏季夜間本發(fā)明的空氣循環(huán)系統(tǒng)是如何進(jìn)行空氣循環(huán)的。
圖9A是本發(fā)明樹脂密封的太陽能電池的剖面圖。
圖9B是本發(fā)明光電傳感器的剖面圖。
圖10是溫度與光電轉(zhuǎn)換器由于光的作用而使其性能下降之間的關(guān)系曲線圖。
本發(fā)明的這種裝置基本上包括下述(a)和(b)。
(a)一個(gè)作為屋頂材料使用的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，該裝置被制造成在戶外空氣中具有較高的耐熱性，并且插在傳統(tǒng)所應(yīng)用的屋頂材料和位于屋頂材料與房屋內(nèi)部材料中間的形成熱絕緣結(jié)構(gòu)的熱絕緣材料之間。更確切地說，熱絕緣材料一般應(yīng)用在屋頂材料的背部，這里只要使光電傳感器在它的光入射側(cè)具有較高的耐熱性就能夠具有熱絕緣性能。以此方法構(gòu)成這種結(jié)構(gòu)，使得整個(gè)系統(tǒng)在制成傳統(tǒng)的熱絕緣結(jié)構(gòu)時(shí)存有爭(zhēng)議的熱絕緣材料的成本有效地降低了。
(b)一種上述太陽能轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)部件，該部件帶有一個(gè)與有較大熱容量的空間(主要是房屋)相通的可控開-關(guān)孔。晚上當(dāng)該裝置的溫度下降時(shí)，此孔是打開的，這樣，裝置受熱空間的熱的作用從而防止光電傳感器溫度下降。更確切地說，通常用作房子屋頂材料的太陽能轉(zhuǎn)換裝置使處在下面的房間具有較大的熱容量并在晚上保持溫暖，它在有熱絕緣材料時(shí)比沒有熱絕緣材料時(shí)能更多地引起溫度下降，由于受光照射導(dǎo)致性能下降加速，這是與表1所示實(shí)驗(yàn)結(jié)果中的使用熱絕緣材料的裝置在黎明和晚上溫度較低的情況一致的。在本發(fā)明中提供了一種能夠解決這個(gè)問題并使轉(zhuǎn)換裝置夜間能接受房間內(nèi)部的熱的裝置，以便使光電轉(zhuǎn)換器保持在較高的溫度，因此可以有效地防止由于受光照射而產(chǎn)生的性能下降。
下面將通過給出的特定實(shí)施例來描述本發(fā)明。
本發(fā)明的第一實(shí)施例將首先描述應(yīng)用在常用的屋頂材料中的本發(fā)明裝置的最基本的結(jié)構(gòu)。在此實(shí)施例中，裝置將被設(shè)置在屋頂中，當(dāng)然，它也可以用在墻壁中。
本實(shí)施例的完整簡(jiǎn)圖在圖1中示出，屋頂?shù)脑敿?xì)層結(jié)構(gòu)圖示在圖2A和2B中。
屋頂具有本發(fā)明太陽能轉(zhuǎn)換裝置的房屋主要由一個(gè)室外空氣入口101、一個(gè)從房間吸取空氣的室內(nèi)空氣入口102、一個(gè)空氣流通通道103、一個(gè)用于選擇將流入空氣流動(dòng)通道的空氣的閥104、一個(gè)用于產(chǎn)生空氣對(duì)流的風(fēng)扇105、一個(gè)光電轉(zhuǎn)換器106、一個(gè)用于從空氣流動(dòng)通道中流出空氣的出口107、一個(gè)相對(duì)室外空氣熱絕緣的玻璃板108、一個(gè)用于將空氣排放到室外空氣中的空氣排放出口109、一個(gè)室內(nèi)空氣吹出口110以及一個(gè)用于選擇空氣排放出口109的閥111構(gòu)成。
圖2A和2B分別示出了沿圖1中2A-2A和2B-2B的截面圖。具有本發(fā)明太陽能轉(zhuǎn)換裝置的屋頂材料主要由框架材料201、熱絕緣材料202、框架材料203、防水層204、空氣流動(dòng)通道103、光電轉(zhuǎn)換器106、隔熱空氣層207以及玻璃板108構(gòu)成。沿2B-2B剖開的剖面的圖2B中表示出了傳統(tǒng)金屬屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，這里標(biāo)號(hào)209表示由鍍鋅鐵皮或類似材料制成的傳統(tǒng)金屬屋頂，210是構(gòu)成屋頂時(shí)形成的一個(gè)空隙。
圖3A和3B表示夏季太陽光輻射量較大時(shí)本發(fā)明空氣流動(dòng)的路徑。圖3A表示日間的流動(dòng)路徑，圖3B表示夜間的流動(dòng)路徑。在夏季的日間，大量降低光電傳感器的保護(hù)作用的熱傳給了此傳感器，因此填充物和接線元件可能受到不利的影響。此外，已通過位于屋檐處的室外空氣入口101進(jìn)入的室外空氣被允許沿著在防水層204和光電傳感器106之間形成的空氣流動(dòng)通道103流向屋脊。在這個(gè)路徑中，空氣冷卻由于受光的照射而具有較高溫度的光電傳感器106，并經(jīng)過風(fēng)扇105從空氣排出口109排出。用這種方法驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)能夠在維持足以避免光作用引起的性能下降的溫度下使構(gòu)成元件受熱作用的不利影響比較小。在屋頂下流動(dòng)的空氣層還能起到一個(gè)將屋頂材料的熱量與房間隔離的熱絕緣材料的作用，因此能夠提高房間的冷卻效率。
在此期間，當(dāng)夏季陽光輻射量較小時(shí)，例如在夜間，閥104關(guān)閉轉(zhuǎn)向室內(nèi)一側(cè)，這樣房間中的空氣被允許經(jīng)空氣入口102流進(jìn)空氣流動(dòng)通道103，由此能夠避免光電傳感器106受到輻射而冷卻并且也能夠排出進(jìn)入房間的熱量。
圖4A和4B表示冬季陽光輻射量較大時(shí)本發(fā)明空氣流動(dòng)的路徑。圖4A表示日間的流動(dòng)路徑，圖4B表示夜間的流動(dòng)路徑。在冬季的日間，已通過位于屋檐處的室外空氣入口101進(jìn)入的室外空氣被允許沿著在防水層204和光電轉(zhuǎn)換器106之間的空氣流動(dòng)通道103緩慢地流向屋脊。在這個(gè)路徑中，空氣冷卻受光照射而具有較高溫度的光電傳感器106，并且空氣自身被加熱到一個(gè)較高的溫度。如此被加熱的空氣借助風(fēng)扇105經(jīng)室內(nèi)出風(fēng)口110抽進(jìn)房子內(nèi)部來使房間溫暖。
另外，通過控制閥111的節(jié)流動(dòng)作能夠調(diào)節(jié)房子內(nèi)部的溫度。
在此期間，當(dāng)冬季陽光輻射量較小時(shí)，例如在夜間，閥104切換轉(zhuǎn)向室內(nèi)入口102一側(cè)，并且閥111也完全切換轉(zhuǎn)向室內(nèi)一側(cè)，這樣從室內(nèi)出風(fēng)口110吹出的熱空氣在室內(nèi)循環(huán)，由此房間內(nèi)的熱空氣能夠用來加熱光電傳感器106，并且限定在室內(nèi)熱空氣也能夠回流有效可利用地使空氣保持溫暖。
作為本發(fā)明的第二實(shí)施例，下面將描述具有熱貯存元件的一個(gè)系統(tǒng)。本實(shí)施例是本發(fā)明應(yīng)用于無源太陽能系統(tǒng)房屋的一個(gè)例子。
本實(shí)施例的完整簡(jiǎn)示在圖7A中，集熱板的詳細(xì)結(jié)構(gòu)圖示在圖6中。
在本實(shí)施例中，作為一個(gè)太陽能集熱區(qū)的系統(tǒng)確保有一個(gè)處在屋頂材料501和熱絕緣材料202之間的空氣流動(dòng)通道103以及空間內(nèi)部的一個(gè)作為太陽能轉(zhuǎn)換裝置的集熱板502。該系統(tǒng)還包括一個(gè)位于屋檐處的作為加熱介質(zhì)的空氣的入口的室外空氣入口101、一個(gè)管道506和一個(gè)將熱空氣抽入房子內(nèi)部的風(fēng)扇105、積聚和儲(chǔ)存熱量的混凝土508、將熱空氣送入房間的室內(nèi)出風(fēng)口110以及一個(gè)用于選擇流入集熱板的空氣量的閥104。風(fēng)扇105的內(nèi)部帶有一個(gè)控制空氣流向室內(nèi)或室外的閥。
圖6A和6B分別是帶有一個(gè)非晶體光電轉(zhuǎn)換器106的集熱板502的透視圖和剖面圖。此集熱板的外部框架601有一個(gè)使外部空氣流入的外部空氣入口101′、一個(gè)從室內(nèi)流入空氣的室內(nèi)空氣入口102和一個(gè)空氣流出口107。外部框架601的一側(cè)形成一個(gè)窗口604，因此陽光605能夠從窗口射入。光電傳感器106以其能夠暴露在射入的陽光下并把由外部框架限定的空間分成兩部分的方式設(shè)置。光電轉(zhuǎn)換器106吸收陽光605來產(chǎn)生熱量，并將熱量傳送給不接收光那一側(cè)的空氣607。通過外部空氣入口101′或內(nèi)部空氣入口102進(jìn)入的流動(dòng)空氣被空氣流動(dòng)通道103′中的光電傳感器106加熱，然后從出口107流出。這里接收光一側(cè)的空氣不作為加熱介質(zhì)來利用，因?yàn)橹皇褂么翱诓牧喜荒艽_保具有足夠的加熱作用，因此光接收側(cè)的空氣被用來作為具有高隔熱性的隔熱材料。這里所使用的裝置也可具有翅片的結(jié)構(gòu)，這樣能夠使光電傳感器106背面的熱阻較低或者可使光電傳感器的背面是暗顏色的。這對(duì)改善熱傳導(dǎo)是有效的。
當(dāng)然光電傳感器106產(chǎn)生電能，并且其結(jié)構(gòu)使產(chǎn)生的電能從光電傳感器106的非接收光側(cè)取出并進(jìn)一步經(jīng)連接電纜(未示出)引到外部。該電能可用作驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇105，因此該空氣循環(huán)系統(tǒng)能夠靠自身驅(qū)動(dòng)而不需要外部電力供給。
圖7A和7B表示冬季陽光輻射量較大時(shí)無源太陽能系統(tǒng)房屋的空氣流動(dòng)路徑。圖7A表示日間的空氣流動(dòng)路徑，圖7B表示夜間的空氣流動(dòng)路徑。在冬季的日間，通過位于屋檐處的外部空氣入口101進(jìn)入的空氣被允許沿著在屋頂材料501和熱絕緣材料202之間形成的空氣流動(dòng)通道103緩慢地流向屋脊。在這個(gè)路徑中，空氣受陽光照射而具有較高溫度的屋頂材料501加熱，且空氣也變得具有較高的溫度。一般來說屋頂材料501受陽光照射達(dá)到80℃到90℃，但空氣流動(dòng)通道103中的空氣的溫度最大為60℃，因?yàn)闊嵘⑹У酵獠靠諝庵辛?。而且刮風(fēng)時(shí)，無論陽光多么強(qiáng)，熱都會(huì)大部分散失掉。此外，為了進(jìn)一步使空氣流動(dòng)通道103中的空氣升溫，集熱板502設(shè)在屋脊附近。已上升進(jìn)入正處在屋頂下的空氣流通路徑103的空氣被允許經(jīng)外部空氣入口101′流入集熱板502。在屋頂材料501下面的空氣流動(dòng)路徑103和集熱板502內(nèi)部的空氣流動(dòng)路徑103′中加熱的80℃或更高溫度的熱空氣由風(fēng)扇105抽入房間內(nèi)部，經(jīng)過管道506加熱位于地板下面的混凝土508，這樣將熱貯存起來以便在必要的時(shí)候經(jīng)室內(nèi)空氣吹出口110來利用所貯存的熱。
此時(shí)，集熱板502中的光電傳感器要達(dá)到80℃到100℃的高溫。因?yàn)榉蔷w半導(dǎo)體是有耐熱性的，光電傳感器不會(huì)引起較大的性能下降。
在這期間，當(dāng)太陽輻射量較小時(shí)，例如在夜間，閥104切換到室內(nèi)空氣入口102一側(cè)，因此從室內(nèi)空氣吹出口110吹出的熱空氣進(jìn)行循環(huán)，這樣房間能夠保持溫暖，并且也能夠防止光電轉(zhuǎn)換器受輻射而冷卻。
圖8A和8B表示當(dāng)夏季太陽輻射量較大時(shí)無源太陽能系統(tǒng)的空氣流動(dòng)路徑。圖8A表示日間的路徑，圖8B表示夜間的路徑。在夏季的日間，通過位于屋檐處的溫暖空氣入口101進(jìn)入的空氣被允許通過在屋頂材料501和絕熱材料202之間形成的空氣流動(dòng)路徑103流向屋脊。在這個(gè)路徑中，空氣被由于陽光照射而達(dá)到高溫的屋頂材料501加熱，但因?yàn)橐院芨叩霓D(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇所以空氣幾乎不上升至高溫。然后，已進(jìn)入正好處在屋頂下的空氣流動(dòng)通道103的空氣被允許經(jīng)外部空氣入口101′流入集熱板502，冷卻光電傳感器106，并經(jīng)過管道從空氣排出口109排出。
以這種方式驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)能夠控制光電傳感器的溫度過度上升。此外，在屋頂下流動(dòng)的空氣層也可起使屋頂材料的熱與房間隔開的絕熱材料的作用。
在這期間，當(dāng)太陽輻射量較小時(shí)，例如在夜間，閥104被切換到室內(nèi)空氣入口102一側(cè)以便室內(nèi)空氣可以流入，由此能夠防止光電傳感器106受輻射而冷卻，進(jìn)入房間的熱也能夠排出去。
在本實(shí)施例中，房子的空間被用來在夜間保持光電傳感器的熱量。例如，當(dāng)在夏季夜間使用房間冷卻器時(shí)，將該房間冷卻器室外單元的空氣流出口與室內(nèi)空氣入口102連接起來也是可行的，這樣空氣能夠經(jīng)位于屋頂?shù)墓怆妭鞲衅?06排出。如果利用加熱器或洗浴水的廢熱也能夠維持一個(gè)較高的溫度。
在冬季、夏季的日間和夜間控制空氣路徑的方式已在上面描述了。由于不同的地區(qū)這些季節(jié)的大氣溫度和太陽輻射量不同，因此，如系統(tǒng)即使在天氣較冷的夏季也可以按照冬季的模式來運(yùn)行。此外，也能夠通過使用溫度傳感器的自動(dòng)裝置來進(jìn)行這種控制。
下面將參照附圖5描述一種典型的使用自動(dòng)裝置進(jìn)行這種控制的方法。
在圖5中，標(biāo)號(hào)507和509表示溫度傳感器，其中傳感器507監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度，而傳感器509監(jiān)測(cè)室外溫度。室外溫度由室外溫度傳感器509來檢測(cè)，太陽輻射量是根據(jù)位于集熱板中的光電傳感器所產(chǎn)生的電能或其電壓來測(cè)得的。根據(jù)所測(cè)的結(jié)果，由控制單元510來選擇夏季的日間或夜間模式和冬季的日間或夜間模式。也可以測(cè)得房間的溫度和光電傳感器的溫度，因此能夠高效率地測(cè)出夜間轉(zhuǎn)向加熱介質(zhì)的時(shí)間。而且，也能夠在考慮了如進(jìn)行了房間的冷卻或加熱的特殊情況下執(zhí)行這種控制。
下面將參照附圖6A和6B詳細(xì)描述本發(fā)明整體型集熱板太陽能電池和空氣循環(huán)單元。
-太陽能電池組件-如圖9A所示，太陽能電池組件106包括背部加強(qiáng)件910，它的背部設(shè)有背部覆蓋膜914；用填充物912密封在其中的光電傳感器911，保護(hù)膜913覆蓋在該光電傳感器911上。
1)背部加強(qiáng)件(背板)背部加強(qiáng)件910可分別由下述材料中的一種制成各種金屬板，特別是如鍍鋅鐵板的絕緣金屬以及碳纖維、FRP(玻璃纖維增強(qiáng)塑料)、陶瓷和玻璃。
2)光電傳感器最好使用一種非晶體硅太陽能電池作為光電傳感器911，因?yàn)樗诟邷叵戮哂辛己玫奶匦?。該光電傳感器的?gòu)成可如圖9B所示。
太陽能電池911由導(dǎo)電基片901、背部反射層902、半導(dǎo)體層903、透明的導(dǎo)電層904和集電極905構(gòu)成。
導(dǎo)電基片901包括一層不銹鋼板、一層鋁板、一層銅板、一層鈦板、一層炭板、一層鍍鋅鐵板和如聚酰亞胺、聚酯、聚萘、二甲酸乙二醇酯和環(huán)氧樹酯的樹酯膜層或如玻璃板的陶瓷板，這些在基層中形成導(dǎo)電層。
背部反射層902可以使用金屬層、金屬氧化層或金屬層和金屬氧化層的復(fù)合層。其中的金屬材料可以使用鈦、鉻、鉬、鎢、鋁、銀、銅、鎳和類似物質(zhì)。金屬氧化材料可以使用氧化鋅、氧化鈦、氧化錫和類似物質(zhì)。
上述金屬層和金屬氧化層可以通過包括電阻加熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)和濺射的過工藝形成。
半導(dǎo)體層903可以具有使用如Si、SiGe或SiC的非晶物或微晶體材料的針狀結(jié)構(gòu)，并且這種結(jié)構(gòu)是通過高頻等離子體加速CVD或微波等離子體加速CVD而形成的。該層可以在許多處具有針裝結(jié)構(gòu)。
為了形成透明導(dǎo)電層904，可以使用上述氧化金屬。
集電極905可以由用導(dǎo)電性膠印刷的掩蔽屏構(gòu)成，或者通過固定一根用如碳膏這樣的導(dǎo)電性膠制成的金屬線(如銅線)而構(gòu)成。
3)保護(hù)膜最好使用如聚乙烯-四氟乙烯、聚三氟乙烯和聚氟乙烯的氟樹脂作保護(hù)膜913的材料，因?yàn)樗鼈兙哂休^好的耐氣候性。通常氟樹脂膜粘合力較差，因此該膜用于粘合的表面必須進(jìn)行電暈處理或底層涂覆。
4)背部覆蓋膜(背膜)背部覆蓋膜914對(duì)確保光電傳感器與背部加強(qiáng)件之間的絕緣是必須的，因此它需要具有絕緣性。該材料包括尼龍和聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。背部覆蓋膜也可以通過在背部加強(qiáng)件上涂覆一層絕緣材料而形成。
5)填充物可以使用如EVA(乙烯-乙酸乙烯酯共聚物)、EEA(乙烯-丙烯酸酯共聚物)、丁醛樹脂、有機(jī)硅樹脂和環(huán)氧樹脂作填充物912的材料。該填充物可以帶有一個(gè)無紡玻璃纖維板以便提高耐劃傷的能力。它也可以含有一個(gè)吸收紫外線的紫外線光吸收器。
-外部框架601-外部框架最好由具有高抗熱絕緣性能的結(jié)構(gòu)材料制成。例如，使用木材、聚苯乙烯、硅酸鈣、泡沫苯乙烯或這些物質(zhì)的任何一種合成材料。在這個(gè)實(shí)施例中，使用了至少20mm厚的結(jié)構(gòu)材料，因此外部框架能夠具有較高的絕熱功能。該外部框架可以從屋檐延伸到屋脊，或者如圖5所示形成屋頂斜面的一部分。它也可以由一些連接起來的外部框架形成。
-窗口604-窗口最好有具有較高光透過行和較高熱絕緣性的材料制成。例如，使用玻璃、聚碳酸酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、丙烯酸系樹脂、尼龍或類似材料。通過使用如橡膠粘合劑、有機(jī)硅粘合劑或丙烯酸粘合劑的粘合劑可以將窗口材料固定在外部框架601上。在本實(shí)施例中，使用3mm厚的玻璃并且至少30mm厚的熱絕緣密封空間位于玻璃和光電傳感器之間。
-外部空氣入口101、101′，內(nèi)部空氣入口102-這些是用于能夠使空氣從其流入的裝置。還可以設(shè)置一個(gè)防止灰塵或類似物質(zhì)進(jìn)入的過濾器，或者設(shè)置一個(gè)阻止空氣中的酸性物質(zhì)的化學(xué)過濾器。外部空氣入口101′和內(nèi)部空氣入口102相鄰設(shè)置，并帶有一個(gè)使空氣流出室外或流入室內(nèi)的控制閥。也可以設(shè)置一個(gè)截流閥以便可控制空氣的流量。
-空氣流出口107-這是一個(gè)使空氣或水排出的裝置。還可以設(shè)置一個(gè)防止灰塵或類似物質(zhì)進(jìn)入的過濾器，或者設(shè)置一個(gè)阻擋空氣中的酸性物質(zhì)的化學(xué)過濾器。也可以設(shè)置一個(gè)截流閥以便控制空氣的流量。
-屋頂材料501-作為具有良好耐腐蝕性和良好加工性的金屬材料，可以使用鍍鋅鐵板或類似物。這樣可以用軋輥成型機(jī)或類似裝置來使金屬材料折彎以易于使用。此外，屋頂材料也可以用如氯乙烯的塑料材料或陶瓷材料形成。
熱絕緣材料202-插在屋頂材料和房屋之間的熱絕緣材料通?？砂ú堇w維和泡沫塑料。
-管道506-管道506是一個(gè)將在集熱板502中加熱的空氣送入位于地板面下的貯熱件的管道。該管道的內(nèi)層用鍍鋅鐵板制成，而鍍鋅鐵板四周是一層高絕熱性的材料，例如，玻璃棉或泡沫塑料，以避免熱的散失。
-風(fēng)扇105-風(fēng)扇105是一個(gè)使在集熱板502中加熱的空氣釋放出去或者使該熱空氣經(jīng)過管道506流入位于地板下面的熱貯存件中的裝置。考慮到維修的備用狀態(tài)，這里使用交流電機(jī)。當(dāng)不必進(jìn)行系統(tǒng)的連接時(shí)可以使用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇。
在風(fēng)扇的后面，連接一個(gè)設(shè)定空氣循環(huán)路徑的的閥(未示出)，以便能夠與位于集熱板502中的閥104一起控制室內(nèi)空氣的循環(huán)。
-熱貯存件508-這是一種只要能夠形成貯存日間產(chǎn)生的熱并于夜間釋放此熱的任何具有較大熱容量的物質(zhì)。實(shí)際中從成本上考慮，由于混凝土的成本低，因此被廣泛使用。貯存熱的混凝土廣泛使用其固態(tài)形式。該混凝土的表面可以制成較大面積的面以便以更高的效率吸收和釋放熱。此外，也可以使用石頭、磚、水或類似物質(zhì)。
為了進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明的保溫效果，在日本的東京根據(jù)本發(fā)明上述的第一和第二實(shí)施例建造了實(shí)驗(yàn)房屋，這些房屋分別按照第一和第二實(shí)施例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。作為一個(gè)比較實(shí)施例，一個(gè)與EVA或類似物質(zhì)密封在一起并具有相似性能的非晶體光電傳感器模型被放置在地上。記錄各個(gè)系統(tǒng)中光電傳感器的溫度。
夏季和冬季隨時(shí)間的溫度變化分別在表2和表3中示出。在實(shí)施例1和實(shí)施例2中，夏季不用如房間冷卻器之類的冷卻設(shè)備。在實(shí)施例1中，冬季使用房間加熱器。在實(shí)施例2中，冬季不使用房間加熱器。在表2和表3中″*″代表日間模式。
如從表2和表3中所看到的那樣，本發(fā)明的實(shí)施例在保持溫度方面顯示了優(yōu)越性。
表1時(shí)間 外部空氣溫度 沒有熱絕緣材料 有熱絕緣材料的模型 的模型(℃) (℃) (℃)400(27) 2623800(29) 49551200(36) 64841600(35) 47652000(31) 30302400(29) 2826表2時(shí)間外部空氣溫度實(shí)施例1實(shí)施例2比較實(shí)施例(℃) (℃)(℃) (℃)400(24.1) 28.129.3 22.4800(30.3)*48.347.4 41.91200(36.3)*82.381.5 59.81600(35.9)*59.558.9 44.12000(28.8) 32.333.5 26.02400(25.4) 29.630.6 23.3
表3時(shí)間外部空氣溫度實(shí)施例1實(shí)施例2比較實(shí)施例(℃) (℃) (℃) (℃)400 (-2.4) 17.3 13.2-4.7800 (0.9) 45.6 43.8 5.31200 (9.1)*95.8 92.832.01600 (6.8)*56.1 60.511.72000 (-0.2) 18.9 17.3-4.52400 (-2.6) 18.5 14.4-6.權(quán)利要求
1.一種太陽能轉(zhuǎn)換裝置，它包括一個(gè)含有非單晶半導(dǎo)體的光電傳感器和用于通過一種流動(dòng)的加熱介質(zhì)向所述的光電傳感器提供熱量的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中通過沿著位于所述光電傳感器背面的空氣流動(dòng)通道流動(dòng)的空氣來提供熱量。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中空氣流動(dòng)通道包括一個(gè)開口，通過此開口從房屋的內(nèi)部抽入空氣。
4.如權(quán)利要求2所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中空氣流動(dòng)通道有一個(gè)將空氣從房屋的內(nèi)部或外部抽入的開口和另一個(gè)將空氣從房屋的內(nèi)部或外部排出的開口。
5.如權(quán)利要求4所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，還包括一個(gè)既可選通房屋內(nèi)部又可接通房屋外部的閥。
6.如權(quán)利要求2所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中空氣流動(dòng)通道由一個(gè)外部框架形成，并且所述的光電傳感器位于此外部框架中以便將外部框架所限定的內(nèi)部空間分成兩個(gè)部分。
7.如權(quán)利要求6所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中外部框架是由熱絕緣材料制成的。
8.如權(quán)利要求6所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中外部框架在其光入射側(cè)有一透光材料。
9.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中所述光電傳感器在加強(qiáng)件上用樹脂密封起來并覆蓋有保護(hù)膜。
10.如權(quán)利要求9所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中該加強(qiáng)件包括一塊金屬板。
11.如權(quán)利要求9所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中該加強(qiáng)件具有暗色表面。
12.如權(quán)利要求9所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中該加強(qiáng)件在其背部有輻射狀的翅片。
13.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，還包括一個(gè)使流動(dòng)加熱介質(zhì)流動(dòng)的風(fēng)扇。
14.如權(quán)利要求13所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中風(fēng)扇是由所述光電傳感器所產(chǎn)生的電能供電的。
15.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中所述的用于供熱的裝置包括一個(gè)熱貯存件。
16.如權(quán)利要求15所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，其中熱貯存件包括混凝土、石頭、磚或水。
17.如權(quán)利要求5所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，還包括一個(gè)根據(jù)太陽的輻射量切換閥的控制單元。
18.如權(quán)利要求5所述的太陽能轉(zhuǎn)換裝置，還包括一個(gè)根據(jù)房間溫度和/或所述的光電傳感器的溫度切換閥的控制單元。
19.一種控制光電傳感器的溫度的方法，它包括使空氣沿著位于含有非單晶半導(dǎo)體的光電傳感器的背面的空氣流動(dòng)通道流動(dòng)來控制所述光電傳感器的溫度的步驟。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中空氣從房屋的內(nèi)部吸入。
21.如權(quán)利要求19的方法，其中借助一個(gè)風(fēng)扇來使空氣流動(dòng)。
22.如權(quán)利要求21的方法，其中風(fēng)扇是由所述光電傳感器所產(chǎn)生的電能提供電力的。
23.如權(quán)利要求19的方法，其中熱交換器的廢熱被用來控制溫度。
24.如權(quán)利要求19的方法，其中空氣從房屋的外部吸入。
25.如權(quán)利要求19的方法，其中當(dāng)太陽的輻射量較大時(shí)從房屋的外部吸入空氣，當(dāng)太陽的輻射量較小時(shí)從房屋的內(nèi)部吸入空氣。
26.如權(quán)利要求24的方法，其中從房屋外部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后進(jìn)入房屋的內(nèi)部。
27.如權(quán)利要求24的方法，其中從房屋的外部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后達(dá)到熱貯存件。
28.如權(quán)利要求27的方法，其中熱貯存件包括混凝土、石頭、磚或水。
29.如權(quán)利要求24的方法，其中從房屋的外部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后排出房屋外。
30.如權(quán)利要求20的方法，其中從房屋的內(nèi)部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后在房屋的內(nèi)部再次循環(huán)。
31.如權(quán)利要求20的方法，其中從房屋的內(nèi)部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后排出房屋外。
32.一種空氣循環(huán)系統(tǒng)，它包括一個(gè)含有一個(gè)室外空氣入口、一個(gè)室內(nèi)空氣入口、一個(gè)既可轉(zhuǎn)向室外空氣入口又可轉(zhuǎn)向室內(nèi)空氣入口的閥、一個(gè)空氣流動(dòng)通道、一個(gè)空氣出口、和一個(gè)太陽能電池的集熱板、一個(gè)將從空氣出口排出的空氣導(dǎo)入室內(nèi)的第一管道、一個(gè)將從空氣排出口排出的空氣排出室外的第二管道，一個(gè)既可轉(zhuǎn)向第一管道又可轉(zhuǎn)向第二管道的閥和一個(gè)使從空氣排出口排出的空氣流動(dòng)的風(fēng)扇，其中風(fēng)扇是由太陽能電池產(chǎn)生的電能提供電力的。
33.如權(quán)利要求32的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中當(dāng)太陽的輻射量較大時(shí)從房屋的外部吸入空氣，當(dāng)太陽的輻射量較小時(shí)從房屋的內(nèi)部吸入空氣。
34.如權(quán)利要求32的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中從房屋的外部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后達(dá)到熱貯存件。
35.如權(quán)利要求34的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中熱貯存件包括混凝土、石頭、磚或水。
36.如權(quán)利要求32的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中從房屋的外部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后被導(dǎo)入房屋內(nèi)部。
37.如權(quán)利要求32的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中從房屋的外部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后排出房屋外。
38.如權(quán)利要求32的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中從房屋的內(nèi)部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后在房屋的內(nèi)部再次循環(huán)。
39.如權(quán)利要求32的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中從房屋的內(nèi)部吸入的空氣被允許通過空氣流動(dòng)通道，然后排出房屋外。
40.如權(quán)利要求32的空氣循環(huán)系統(tǒng)，其中所述的既可轉(zhuǎn)向第一管道又可轉(zhuǎn)向第二管道的閥是根據(jù)太陽的輻射量、所述光電傳感器的溫度、室外空氣溫度或房間的溫度來動(dòng)作的。
全文摘要
一種太陽能轉(zhuǎn)換裝置，它包括一個(gè)含有非單晶半導(dǎo)體的光電傳感器和通過一種流動(dòng)的加熱介質(zhì)向光電傳感器提供熱量的裝置。
文檔編號(hào)E04B1/74GK1163382SQ9710966
公開日1997年10月29日 申請(qǐng)日期1997年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月7日
發(fā)明者三村敏彥, 深江公俊, 森昌宏, 高田健司, 鹽見哲 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社