專利名稱：太陽能聚光電熱聯(lián)供模組的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于電熱系統(tǒng)的太陽能高效聚光電熱聯(lián)供模組。
背景技術(shù)：
溫室氣體排放的全球氣候變暖越來越受到國際社會(huì)的廣泛關(guān)注，加強(qiáng)節(jié)能減排是應(yīng)對(duì)全球氣候變化以及資源短缺和環(huán)境容量有限挑戰(zhàn)的重要手段，太陽能作為一種可再生能源，其開發(fā)利用節(jié)約常規(guī)能源、保護(hù)自然環(huán)境、減緩氣侯變化等都有著極其重大的意義。與常規(guī)能源相比，太陽能還具有總能量大、長久性、普遍性、無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)它還存在分散性、間歇性合隨機(jī)性等弱點(diǎn)，使得太陽能的利用難度大而效率低。
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傳統(tǒng)的砷化鎵聚光發(fā)電模組一般都是采用菲涅爾透鏡進(jìn)行聚焦，也有采用小型碟式鏡正對(duì)太陽聚焦，但要在玻璃蓋板下安裝二次反射鏡，把光反射到碟鏡中心圓孔處，傳統(tǒng)方式的聚光斑都在聚光鏡的中軸線下面或上面。都是要在每片鏡子中心軸部位安裝電池及散熱系統(tǒng)，安裝效率低且成本高，下部有很多散熱器突起，很不便于運(yùn)輸及安裝。菲涅爾透鏡(Fresnel lens)多是由聚烯烴材料或硅橡膠注壓而成的薄片，也有玻璃制作的，鏡片表面一面為光面，另一面刻錄了由小到大的同心圓，它的紋理是利用光透過棱鏡的折射和接收角度要求來設(shè)計(jì)的，透鏡的制作精度要求很高。菲涅爾透鏡作用有兩個(gè)一是聚焦作用；二是將探測區(qū)域內(nèi)分為若干個(gè)明區(qū)和暗區(qū)，使進(jìn)入探測區(qū)域的移動(dòng)物體能以溫度變化的形式在PIR (被動(dòng)紅外線探測器)上產(chǎn)生變化熱釋紅外信號(hào)。但是，菲涅爾透鏡的聚光效率較低(約80%或以下)，同時(shí)，菲涅爾透鏡的焦距會(huì)隨其面積增大而變得較長，使整個(gè)模組的厚度增加，從而增大了整個(gè)模組的體積，在包裝搬運(yùn)或安裝過程比較麻煩，而且也會(huì)增加成本。另外，傳統(tǒng)的砷化鎵聚光發(fā)電模組中砷化鎵電池散熱余熱并未得到利用，浪費(fèi)資源；且該模組安裝有多組砷化鎵電池，使整個(gè)模組整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜,材料的成本很高而且難以降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、聚光效果極好，且能額外利用砷化鎵電池散熱余熱的太陽能高效聚光電熱聯(lián)供模組。本發(fā)明提供的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，包括一基架，作為整個(gè)模組的承載部件，所述基架上設(shè)有可供高反射半碟鏡固定的弧狀安裝位；至少二組高反射半碟鏡，平行設(shè)置于所述基架的安裝位中；集成散熱管，設(shè)置于所述基架上，該集成散熱管兩側(cè)對(duì)應(yīng)安裝有用于聚集所述高反射半碟鏡反射的太陽光的多個(gè)聚光電池；高透強(qiáng)化玻璃板，安裝于基架上，覆蓋于所述高反射半碟鏡頂端且使所述集成散熱管封裝于該玻璃板下。
具體地，所述基架為板狀構(gòu)件，其底部軸向設(shè)有用于固定及支承所述高反射半碟鏡及所述集成散熱管的支承架。具體地，所述的集成散熱管由鋁材一體成型圍合為一帶有錐形的框型結(jié)構(gòu)，該框型結(jié)構(gòu)內(nèi)腔對(duì)稱設(shè)置有數(shù)片翅片，兩端設(shè)置有便于外接水管的水管接口。具體地，所述高透強(qiáng)化玻璃為經(jīng)鍍?cè)鐾改?qiáng)化處理的低鐵高透光浮法玻璃，其透光率至少為98%。具體地，所述高反射半碟鏡于所述基架軸線對(duì)稱設(shè)置呈碟狀，其橫截面及縱截面均為弧形，其形成的聚光光斑位于所述半碟鏡一側(cè)邊部的上方。具體地，所述的高反射半碟鏡采用玻璃彎制而成。具體地，所述的高反射半碟鏡采用玻璃鋼或金屬一體沖壓成型。
進(jìn)一步地，所述高反射半碟鏡內(nèi)表面鍍有高反射銀層及用于保護(hù)該高反射銀層的透明復(fù)合保護(hù)層。更進(jìn)一步地，所述復(fù)合保護(hù)層包括覆蓋于高反射銀層上的氧化硅或/和氧化鋁或/和氧化鈦或/和PET的復(fù)合保護(hù)層。本發(fā)明模組與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下技術(shù)效果I)本發(fā)明模組結(jié)構(gòu)緊湊、聚光效果非常好，其采用的高反射半碟鏡反射率可達(dá)到97%以上，且于高反射半碟鏡上覆蓋的高透強(qiáng)化玻璃的透光率至少達(dá)到98%，這樣，可使本發(fā)明的聚光效率為97%*98%=95%，該95%的聚光效率使得本發(fā)明的發(fā)電效率超過傳統(tǒng)采用菲涅爾透鏡的砷化鎵聚光發(fā)電模組約15%以上，其光伏發(fā)電效率非常高；2)本發(fā)明模組的整體結(jié)構(gòu)簡單，高反射半碟鏡采用對(duì)稱組合設(shè)置方式，整個(gè)模組的厚度比菲涅爾透鏡式砷化鎵聚光發(fā)電模組的厚度薄一半或以上，不僅降低了材料成本和加工成本，而且降低了整個(gè)模組的體積，在安裝或搬運(yùn)過程比較簡便，使用起來十分方便；3)本發(fā)明模組中設(shè)置單個(gè)集成散熱管配合多個(gè)砷化鎵聚光電池的配合，節(jié)省大量結(jié)構(gòu)材料，且集成散熱管內(nèi)腔對(duì)稱設(shè)置有數(shù)片翅片，同時(shí)在該集成散熱管兩端設(shè)置有便于外接水管的水管接口，使集成散熱管內(nèi)通冷卻水，得到的熱水可以作為生活或太陽能海水淡化的熱能。采用上述太陽能高倍聚光電熱聯(lián)供系統(tǒng)，能夠達(dá)成高效率的太陽能聚光熱電聯(lián)產(chǎn)目的，綜合太陽能電熱利用效率達(dá)70%以上。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明斷面示意圖；圖3是是本發(fā)明圖2中A部分局部放大示意圖；附圖標(biāo)記說明I —基架2 —聞反射半碟鏡21 —保護(hù)層3—集成散熱管 31—翅片32—水管接口33—框型結(jié)構(gòu)34—支承架4—砷化鎵聚光電池5—高透強(qiáng)化玻璃
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。參見圖1-3，本發(fā)明首先提供了一種太陽能高效聚光電熱聯(lián)供模組的實(shí)施方式，其包括基架I及安裝于基架I上的高反射半碟鏡2、集成散熱管3、聚光電池4和高透強(qiáng)化玻璃板5。所述基架I為整個(gè)模組的承載部件，同時(shí)也可作為安裝部件固定在所設(shè)定的位置。于所述基架I上，設(shè)有可供高反射半碟鏡2安裝固定的弧狀安裝位；所述高反射半碟鏡2用于聚集該鏡面上的太陽光束，并將其光束反射到聚光電池4上，其設(shè)置有至少二組，且沿基架I軸線方向成排平行設(shè)置于所述基架I的安裝位中；所述集成散熱管3設(shè)置于所述基架I上，該集成散熱管3兩側(cè)對(duì)稱安裝有用于接收所述高反射半碟鏡反射的太陽光并進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的多個(gè)砷化鎵聚光電池4，該砷化鎵聚光電池4與高反射半碟鏡2對(duì)應(yīng)裝配；高透強(qiáng)化玻璃板5安裝于基架I上，覆蓋于所述高反射半碟鏡2頂端且使所述集成散熱管3封裝于所述玻璃板5下。上述組合結(jié)構(gòu)，可使太陽光照射在高透強(qiáng)化玻璃板5上并穿過高透強(qiáng) 化玻璃板5射于各高反射半碟鏡2內(nèi)表面上，并經(jīng)高反射半碟鏡2反射后聚集到各砷化鎵聚光電池4的表面，其中一部分光能由太陽能電池轉(zhuǎn)化為電能，另一部分光能傳熱給集成散熱管3，可加熱其管內(nèi)的冷水，由于砷化鎵聚光電池4的背面貼合于集成散熱管3上，集成散熱管3可帶走部分砷化鎵聚光電池4上的熱量，使砷化鎵聚光電池4處于設(shè)定的溫度，可謂一舉兩得。這樣，集成散熱管3內(nèi)被加熱的水可作為生活或太陽能海水淡化的熱能，使太陽能得到充分利用。本發(fā)明模組中高反射半碟鏡2反射率可達(dá)到97%以上，高透強(qiáng)化玻璃5的透光率至少達(dá)到98%，這樣可使本發(fā)明具有極高的聚光效率，從而可得到較高的發(fā)電效率，同時(shí)，高反射半碟鏡2反射焦距較短，可使整個(gè)模組的厚度比菲涅爾透鏡式砷化鎵聚光發(fā)電模組的厚度減少一半或以上，不僅降低了材料成本和加工成本，而且降低了整個(gè)模組的體積，由于尺寸小，故而安裝或搬運(yùn)過程十分方便。而且，集成散熱管3配合多個(gè)砷化鎵聚光電池4的設(shè)置可額外利用砷化鎵電池4散熱余熱，使集成散熱管3內(nèi)通冷卻水，能夠達(dá)成高效率的太陽能聚光電熱聯(lián)供目的，提高了太陽能的利用率，節(jié)約能源。請(qǐng)?jiān)賲⒁妶DI、圖2，作為本發(fā)明模組優(yōu)選的實(shí)施例，所述基架I可為板狀構(gòu)件，其構(gòu)成的安裝位具有一內(nèi)腔，該內(nèi)腔底部軸向設(shè)有用于固定及支承所述高反射半碟鏡2及所述集成散熱管3的支承架34。這種結(jié)構(gòu)，有利于高反射半碟鏡2及集成散熱管3的安裝，且結(jié)構(gòu)也較為簡單。作為本發(fā)明模組優(yōu)選的實(shí)施例，所述的集成散熱管3設(shè)置于支承架34上，并穿設(shè)整個(gè)基架I中心軸線設(shè)置，可由鋁管材一體成型圍合形為一帶有向外展開的錐形的框型結(jié)構(gòu)33，該框型結(jié)構(gòu)33內(nèi)腔且于錐形部分的位置對(duì)稱設(shè)置有數(shù)片翅片31，有利于散熱；框型結(jié)構(gòu)33兩端設(shè)置有便于外接水管的水管接口 32，多個(gè)砷化鎵聚光電池4均勻分布于集成散熱管3錐形的側(cè)邊。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，既可使高反射半碟鏡2所反射的聚光焦斑正好對(duì)應(yīng)射于砷化鎵聚光電池4上，提高了光線的接收面，從而提高光電轉(zhuǎn)換率，而且，由于集成散熱管3為框型環(huán)繞結(jié)構(gòu)，既可提高集成散熱管3安裝的穩(wěn)定性，還可提高管內(nèi)通冷卻水流動(dòng)長度，以充分吸收太陽光的反射熱及砷化鎵電池的散熱余熱，進(jìn)一步提高了太陽能的利用率。進(jìn)一步地，本發(fā)明所述高反射半碟鏡2于所述基架I軸線對(duì)稱設(shè)置呈碟狀半邊部分，其橫截面及縱截面均為弧形。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可使形成的聚光焦斑位于碟式鏡一側(cè)邊部上方，聚光斑不在碟鏡的中間，而是偏向一側(cè)，便可在集成散熱管3更方便地集成安裝多個(gè)砷化鎵電池，同時(shí)利用集成散熱管給多個(gè)電池統(tǒng)一散熱和余熱集中利用，既可以達(dá)到較佳的聚光效果和較高的發(fā)電效率，又充分利用了聚光發(fā)電的余熱，很好的提高了太陽能的利用率。本發(fā)明模組之高反射半碟鏡2可采用玻璃彎制而成，也可采用玻璃鋼或金屬一體沖壓成型。上述材料成本較低，加工方式簡單，容易實(shí)現(xiàn)。進(jìn)一步地，所述高反射半碟鏡2內(nèi)表面鍍有覆蓋層21，該覆蓋層21包括高反射銀層及用于保護(hù)該高反射銀層的透明復(fù)合保護(hù)層。所述復(fù)合保護(hù)層包括覆蓋于高反射銀層上的氧化硅或/和氧化鈦或/和氧化鋁或/和PET的等無機(jī)和有機(jī)物復(fù)合保護(hù)層，亦即既可采用氧化硅、氧化鈦、氧化鋁或PET中的任意一種，也可選用其中兩種或兩種以上的組合。上述覆蓋層21的設(shè)置主要是提高反射半碟鏡2內(nèi)表面光反射強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)高反射半碟鏡2內(nèi)表面銀層進(jìn)行保護(hù)，防止外界對(duì)該內(nèi)表面的腐蝕，延長產(chǎn)品使用壽命?！け景l(fā)明模組之高透強(qiáng)化玻璃5采用經(jīng)鍍?cè)鐾改?qiáng)化處理的低鐵高透光浮法玻璃，其透光率至少為98%，可保證太陽射于高反射半碟鏡2的光強(qiáng)，提高發(fā)電效率。采用上述所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組的電熱系統(tǒng)，其余熱還可用于生活熱水或作為太陽能海水淡化的熱能系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了高效太陽能聚光熱電聯(lián)供目的。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于包括 一基架，作為整個(gè)模組的承載部件，所述基架上設(shè)有可供高反射半碟鏡固定的安裝位； 至少二組高反射半碟鏡，平行設(shè)置于所述基架的安裝位中； 集成散熱管，設(shè)置于所述基架上，該集成散熱管兩側(cè)對(duì)稱安裝有用于聚集所述高反射半碟鏡反射的太陽光的多個(gè)聚光電池； 高透強(qiáng)化玻璃板，安裝于基架上，覆蓋于所述高反射半碟鏡頂端且使所述集成散熱管封裝于該玻璃板下。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述基架為板狀構(gòu)件，其安裝位底部軸向設(shè)有用于固定及支承所述高反射半碟鏡及所述集成散熱管的支承架。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述的集成散熱管由鋁材一體成型圍合為一帶有錐形的框型結(jié)構(gòu)，該框型結(jié)構(gòu)內(nèi)腔對(duì)稱設(shè)置有數(shù)片翅片，兩端設(shè)置有便于外接水管的水管接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述高透強(qiáng)化玻璃板為經(jīng)鍍?cè)鐾改?qiáng)化處理的低鐵高透光浮法玻璃，其透光率至少為98%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述高反射半碟鏡于所述基架軸線對(duì)稱設(shè)置呈碟狀，其橫截面及縱截面均為弧形，其形成的聚光光斑位于所述半碟鏡一側(cè)邊部上方。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述的高反射半碟鏡米用玻璃彎制而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述的高反射半碟鏡米用玻璃鋼或金屬一體沖壓成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述高反射半碟鏡內(nèi)表面鍍有高反射銀層及用于保護(hù)該高反射銀層的透明復(fù)合保護(hù)層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，其特征在于所述復(fù)合保護(hù)層包括覆蓋于高反射銀層上的氧化硅或/和氧化鋁或/和氧化鈦或/和PET的復(fù)合保護(hù)層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種太陽能聚光電熱聯(lián)供模組，包括一基架，作為整個(gè)模組的承載部件，所述基架上設(shè)有可供高反射半碟鏡固定的弧狀安裝位；至少二組高反射半碟鏡，平行設(shè)置于所述基架的安裝位中；集成散熱管，設(shè)置于基架上，該集成散熱管兩側(cè)對(duì)稱安裝有用于聚集高反射半碟鏡反射的太陽光的多個(gè)聚光電池；高透強(qiáng)化玻璃，安裝于基架上，覆蓋于高反射半碟鏡頂端且使所述集成散熱管封裝于該玻璃下。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊、聚光效果極好，且能額外利用砷化鎵電池散熱余熱，另外本發(fā)明能達(dá)成高效率的太陽能聚光熱電聯(lián)供目的，綜合太陽能電熱利用效率達(dá)70%以上。
文檔編號(hào)H01L31/052GK102842631SQ201210292190
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月16日
發(fā)明者檀滿林, 何斌, 歐陽陸, 陳建軍, 張維麗, 楊建 申請(qǐng)人:深圳清華大學(xué)研究院