專利名稱：太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電光熱領(lǐng)域，涉及太陽能光熱技術(shù)、光電技術(shù)和余熱利用技術(shù)，尤其涉及一種太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的光余熱利用技術(shù)產(chǎn)品多采用水作為傳導介質(zhì)，密封、防凍和熱能散失都是致命的缺陷?，F(xiàn)有技術(shù)的集熱方式是把傳導介質(zhì)(水)直接與光伏發(fā)電組件背板接觸，極易導致電池受潮短路，冬季容易結(jié)冰，影響光伏發(fā)電組件的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在現(xiàn)有光伏發(fā)電技術(shù)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上進行余熱回收利用，從而實現(xiàn)單位面積上的太陽能充分利用，即實現(xiàn)太陽能熱能利用的同時又降低光電產(chǎn)品表面溫度，達到延長產(chǎn)品壽命，提高光電產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率目的。本發(fā)的目的是提供一種采用梳式熱能集熱、單向?qū)?、傳導介質(zhì)為超導液，能量采集、傳導、交換為獨立封閉系統(tǒng)，采集有效面積大，能量傳導交換速度塊，單向傳導杜絕能量散失，有效避免了能量散失、凍裂和光電設(shè)備是受潮的太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，包括常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件、控制器和蓄電池，常規(guī)的控制器通過導線連接到常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件的接線盒上，然后再連接到蓄電池上；其特征是在常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件的背板上連接有梳式熱能采集器；梳式熱能采集器通過導熱管連接到單向?qū)峄铋T再連接到熱能存儲器內(nèi)的熱能交換器上，梳式熱能采集器內(nèi)的熱能傳導介質(zhì)為超導液。根據(jù)所述的太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，其特征是所述的晶體硅光伏發(fā)電組件的背板上通過導熱硅膠粘連接有梳式熱能采集器；根據(jù)所述的太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，其特征是所述的熱能交換器為螺旋熱能交換器。根據(jù)所述的太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，其特征是所述的梳式熱能采集器獲得的熱能通過超導液通過導管傳遞到單向?qū)峄铋T，經(jīng)單向?qū)峄铋T傳遞到螺旋熱能交換器內(nèi)和水進行熱能交換，最后的熱能存儲到熱能存儲器中；單向?qū)峄铋T中的微處理器對來自梳式熱能采集器的熱敏信號和來自熱能存儲器的熱敏信號進行邏輯判斷，梳式熱能采集器的溫度高于熱能存儲器溫度，單向?qū)峄铋T打開進行熱能傳遞交換，反之斷開。本發(fā)明采用梳式熱能采集方式，傳導介質(zhì)(超導液)常壓密封后與光伏組件背板用導熱膠粘結(jié)，制作工藝簡單、熱能收集傳導迅速。而現(xiàn)有技術(shù)的集熱方式是把傳導介質(zhì) (水)直接與光伏發(fā)電組件背板接觸，極易導致電池受潮短路，冬季容易結(jié)冰，影響光伏發(fā)電組件的使用壽命。本發(fā)明單向熱能傳導技術(shù)能有效的控制熱能散失。單向?qū)峄铋T通過對光伏發(fā)電組件和熱能存儲器的溫度進行采集處理，控制單向活門接通或斷開。如果光伏組件的溫度高于熱能存儲器溫度，單向活門就接通進行能量傳遞，否則就斷開。傳導介質(zhì)采用公知的專利技術(shù)產(chǎn)品超導液，能實現(xiàn)熱能瞬間單向傳導，零下40°C不會結(jié)冰。本發(fā)明有益效果為1、本裝置采用常規(guī)光伏組件收集太陽能，光伏發(fā)電利用率為16%，光余熱回收 55 %，從而實現(xiàn)單位面積太陽能利用率達到71%。2、采用梳式集熱裝置，加工工藝簡單，集熱效果好，降低光電裝置表面溫度，減小因溫度升高而下降填充因子和開路電壓降低幅度，間接提高光電效率。3、采用螺旋式熱能交換裝置，熱能交換更充分。4、采用單向?qū)峄铋T和超導介質(zhì)傳遞熱能，可避免冬季結(jié)冰，控制熱能回流散失。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為熱能存儲器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的左視圖。圖4為圖2中I的局部放大圖。圖5為單向?qū)峄铋T開路狀態(tài)下的剖面圖。圖6為單向?qū)峄铋T閉合狀態(tài)下的剖面圖。圖7為圖5的左視圖。圖8梳式熱能采集器主視圖。圖9為梳式熱能采集器結(jié)構(gòu)原理圖。圖10圖9的A-A剖視圖。圖11為圖10的II的局部放大圖。圖12為本發(fā)明厚度方向剖切結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中A、熱能存儲器；B、單向?qū)峄铋T；C、梳式熱能采集器。1、出口水；2、進水口 ；3、儲熱器外殼；4、絕熱層；5、通氣口 ；6、螺旋熱能交換裝置； 7、熱敏感應(yīng)器；8、儲熱器內(nèi)膽；9、導熱管；10、微處理器；11、導熱管；12、信號線；13、家用電器電源線；14、熱能采集器保溫層；15、梳式熱能采集器；16、光伏組件邊框；17、蓄電池； 18、控制器；19、熱敏感應(yīng)器；20、接線盒；21、存儲器接頭；Bi、接口 a ；B2、六角螺帽；B3、殼體；B4、活門芯；B5、磁鐵；B6、線圈；B8、電磁鐵； B9、活門座；B10、彈簧；B11、接口 b ；B12、活門芯限動塊；Cl、安裝孔；C2、定位孔；C3、集熱器接頭；D1、鋼化玻璃；D2、上粘結(jié)層EVA ；D3、電池層；D4、下粘結(jié)層EVA ；D5、襯底TPT ；D6、紫銅管；D7、導熱介質(zhì)；D8、絕熱層。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明本裝置采用現(xiàn)有常規(guī)多晶硅或單晶硅光伏發(fā)電組件在背板上根據(jù)尺寸大小安裝梳式熱能采集器(見附圖梳式熱能采集器原理圖)，采集器獲得的熱能通過導管傳遞到單向?qū)峄铋T，經(jīng)單向活門傳遞到螺旋熱能交換器和水進行熱能交換，最后熱能存儲到熱能存儲器中，供應(yīng)熱水。單向?qū)峄铋T中的微處理器對來自梳式熱能采集器的熱敏信號和來自熱能存儲器的熱敏信號進行邏輯判斷，如果梳式熱能采集器的溫度高于儲能器溫度活門就打開進行熱能傳遞交換，反之就斷開。本裝置傳熱介質(zhì)采用熱能超導液，常壓密封傳導，介質(zhì)本身屬于環(huán)保產(chǎn)品，不會對環(huán)境造成任何污染。本裝置主要由以下幾個部件組成常規(guī)晶體硅光伏發(fā)電組件、梳式熱能采集器、單向?qū)峄铋T、螺旋熱能交換器和熱能存儲器、控制器、蓄電池。本發(fā)明如圖1所示，包括三大部分A、熱能存儲器；B、單向?qū)峄铋T；C、梳式熱能采集器。連接方法及工作原理光熱部分梳式熱能采集器用導熱硅膠粘連到常規(guī)晶體硅光伏發(fā)電組件的背板上，通過導熱管連接到單向?qū)峄铋T再連接到熱能存儲器內(nèi)的螺旋熱能交換器上；光電部分控制器通過導線連接到常規(guī)晶體硅光伏發(fā)電組件的接線盒上，然后再連接到蓄電池上。工作原理常規(guī)晶體硅光伏發(fā)電組件接收的電能通過導線傳輸?shù)娇刂破魍ㄟ^控制器處理后將電能存儲的蓄電池，然后經(jīng)控制器傳遞到用電設(shè)備。常規(guī)晶體硅光伏發(fā)電組件接收的熱能傳遞給梳式集熱器，經(jīng)導管內(nèi)的傳導介質(zhì)超導液傳遞到單向?qū)峄铋T，經(jīng)單向?qū)峄铋T傳遞到螺旋熱能交換器，由螺旋熱能交換器把能量交換給水進行儲能，熱水供用戶使用。本發(fā)明采用梳式熱能采集方式，傳導介質(zhì)(超導液)常壓密封后與光伏組件背板用導熱膠粘結(jié)，制作工藝簡單、熱能收集傳導迅速?，F(xiàn)有技術(shù)的集熱方式是把傳導介質(zhì) (水)直接與光伏發(fā)電組件背板接觸，極易導致電池受潮短路，冬季容易結(jié)冰，影響光伏發(fā)電組件的使用壽命。本發(fā)明單向熱能傳導技術(shù)能有效的控制熱能散失。單向?qū)峄铋T通過對光伏發(fā)電組件和熱能存儲器的溫度進行采集處理，控制單向活門接通或斷開。如果光伏組件的溫度高于熱能存儲器溫度，單向活門就接通進行能量傳遞，否則就斷開。傳導介質(zhì)采用公知的專利技術(shù)產(chǎn)品超導液，能實現(xiàn)熱能瞬間單向傳導，零下40°C不會結(jié)冰。本發(fā)明單位面積太陽輻射能利用率可達到71%。到達地球表面的太陽輻射能強度約為1. 1 1.2kw/m2 (在北回歸線附近夏天的中午，冬季只有一半)，常規(guī)光伏組件發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率為16%左右，也就是說每平方米的常規(guī)光伏組件發(fā)電只能有0. 160千瓦，其余的能量都到哪兒去了呢？從光譜分析可以看出“太陽光包含的電磁波是一個很寬的光譜范圍(0.25 2.5μπι)即從紅外線經(jīng)過各種顏色的可見光直到紫外線，大體分為紫外光占7%、可見光占45%和紅外光占47%左右?！本w硅太陽能電池的光譜敏感最大值沒有與太陽輻射的最值完全重合，可以利用太陽電池工作特性的模型進行解釋。為了在硅中產(chǎn)生電子-空穴對，光線具有一個確定的最小能量值是必要的。光的能量隨著波長的減少而增加，即藍光的能量大于紅光。對于硅電池來說，為了產(chǎn)生電子-空穴對形成電流，波長小于 1. 1 μ m的光，也就是靠近可見光的近紅外線和可見光才就有足夠的能量。太陽光譜中波長大于1. 1 μ m的波長部分不能夠產(chǎn)生電子-空穴對，而是轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。太陽輻射中大約有 25%的這樣的光不能產(chǎn)生電能而產(chǎn)生熱能。如光線的能量足以產(chǎn)生電子-空穴對，那么此時光能的大小就不起作用了，即不管是紅光還是藍光，在光能臨界值之上一個光量子只產(chǎn)生一個電子-空穴對，剩余的能量又被轉(zhuǎn)換為熱量。如此太陽能的30%的部分被轉(zhuǎn)換成熱能。
從溫度對光電轉(zhuǎn)換效率影響分析來看，溫度升高，效率下降。溫度每增加rc，開路電壓V。。下降它室溫值的0.002/0. 55 0.4%，轉(zhuǎn)換效率η也因而降低約同樣的百分數(shù)。綜上所述常規(guī)光伏發(fā)電單位面積上接收的太陽能有16%的轉(zhuǎn)換成電能，另外 55%以上的轉(zhuǎn)換成熱能，也就是說每平方米的常規(guī)光伏組件發(fā)電功率0. 16千瓦，產(chǎn)生熱能功率為0. 55千瓦以上。如果用水作為儲熱能介質(zhì)，1平方米的常規(guī)多晶硅(或單晶硅)光伏組件每天可以將47. 4千克的水從20°C升高到60°C。每天日照時間按4小時計算，1平方米的功率0. 55 千瓦，水的比熱1卡/克 度，1卡爾=4. 18焦。計算公式如下Q = Hic(T2-T1) Q-—能量m-—水的質(zhì)量C-—水的比熱(T2-T1)溫度差t = Q/Pt-—時間ρ-—熱功率 Q = Pt = 0. 55 X 1000 X 4 X 3600 = 7920000 焦=1894736. 8 卡m = Q/c (T2-T1) = 1894736. 8+ (60-20) = 47368 克=47. 4 千克上面所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述，并非對本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍進行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域中普通工程技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案作出的各種變型和改進，均應(yīng)落入本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，包括常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件、控制器和蓄電池，常規(guī)的控制器通過導線連接到常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件的接線盒上，然后再連接到蓄電池上；其特征是在常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件的背板上連接有梳式熱能采集器；梳式熱能采集器通過導熱管連接到單向?qū)峄铋T再連接到熱能存儲器內(nèi)的熱能交換器上，梳式熱能采集器內(nèi)的熱能傳導介質(zhì)為超導液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，其特征是所述的晶體硅光伏發(fā)電組件的背板上通過導熱硅膠粘連接有梳式熱能采集器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，其特征是所述的熱能交換器為螺旋熱能交換器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，其特征是所述的梳式熱能采集器獲得的熱能通過超導液通過導管傳遞到單向?qū)峄铋T，經(jīng)單向?qū)峄铋T傳遞到螺旋熱能交換器內(nèi)和水進行熱能交換，最后的熱能存儲到熱能存儲器中；單向?qū)峄铋T中的微處理器對來自梳式熱能采集器的熱敏信號和來自熱能存儲器的熱敏信號進行邏輯判斷，梳式熱能采集器的溫度高于熱能存儲器溫度，單向?qū)峄铋T打開進行熱能傳遞交換，反之斷開。
全文摘要
一種太陽能光伏發(fā)電余熱利用裝置，包括常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件、控制器和蓄電池，常規(guī)的控制器通過導線連接到常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件的接線盒上，然后再連接到蓄電池上；其特征是在常規(guī)的晶體硅光伏發(fā)電組件的背板上連接有梳式熱能采集器；梳式熱能采集器通過導熱管連接到單向?qū)峄铋T再連接到熱能存儲器內(nèi)的熱能交換器上，梳式熱能采集器內(nèi)的熱能傳導介質(zhì)為超導液。本發(fā)明采用梳式熱能采集方式，制作工藝簡單、熱能收集傳導迅速。本發(fā)明單向熱能傳導技術(shù)能有效的控制熱能散失。傳導介質(zhì)采用超導液，能實現(xiàn)熱能瞬間單向傳導，零下40℃不會結(jié)冰。
文檔編號F24J2/30GK102410646SQ201110308379
公開日2012年4月11日 申請日期2011年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月8日
發(fā)明者劉春生 申請人:山東博泰能源科技有限公司