本發(fā)明涉及一種新型相變型高效光伏系統(tǒng)，光伏技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著全球太陽能發(fā)電技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大，太陽能將成為重要的可再生能源之一。太陽能電池，是一種將太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器材。在當(dāng)今能源短缺的情形下，太陽能電池是一種有廣闊發(fā)展前景的新型能源。

在實驗室條件下，光伏板僅有不足15-20%光能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化效率較低，其余能量除了散失都轉(zhuǎn)化為了熱能，這些熱能大部分被光伏組件自身吸收，使光伏板的工作溫度升高，甚至高達80℃。研究表明，晶體硅太陽能電池板溫度每升高一度效率將下降0.4-0.65%。過高的溫度不僅會降低太陽能電池板的工作效率，同時，也會降低太陽能電池板的使用壽命。

常規(guī)的光伏組件的結(jié)構(gòu)，從上至下依次為：玻璃板、上層封裝材料、太陽能電池片、下層封裝材料及背板。這種結(jié)構(gòu)簡單，但是無法解決散熱問題，導(dǎo)致光伏板壽命不高，效率下降。

相變材料在狀態(tài)改變時需要大量的熱交換，可作為能量存儲器。這種特性在節(jié)能，溫度控制等領(lǐng)域有著極大的意義。相變材料減少了儲熱設(shè)備體積，彌補太陽能受地理和氣候影響的缺陷。利用相變材料的這種性質(zhì)，可以進行熱能的儲存和交換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

目的：為了克服以上不足，考慮現(xiàn)實情況的需求，本發(fā)明提供了一種新型相變型高效光伏系統(tǒng)，利用相變微膠囊強化熱傳遞，通過水循環(huán)持續(xù)吸收光伏板持續(xù)散發(fā)出來的熱量，并實現(xiàn)余熱利用，同時采用監(jiān)測控制系統(tǒng)，即時冷卻光伏板，使光伏板效率最大化。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種新型相變型高效光伏系統(tǒng)，包括PV/T裝置、外管道、循環(huán)泵、水箱，所述PV/T裝置、水箱和循環(huán)泵通過外管道按順序連接形成循環(huán)，所述水箱與用水端連接；

其中，所述PV/T裝置包括前置玻璃板、光伏電池板、導(dǎo)熱粘結(jié)層、定型相變材料層、扁形流體通道、上集熱管、下集熱管、隔熱層和外殼，所述前置玻璃板和外殼將其他部件封裝在內(nèi)部，所述光伏電池板設(shè)置在前置玻璃板下方，所述導(dǎo)熱粘結(jié)層涂覆在光伏電池板背面，所述導(dǎo)熱粘結(jié)層下方設(shè)有定型相變材料層，所述扁形流體通道位于定型相變材料層下方，所述扁形流體通道與外殼之間設(shè)有隔熱層，所述上集熱管和下集熱管分別設(shè)置在扁形流體通道的兩端，且與扁形流體通道連通，所述上集熱管通過外管道與水箱的流體入口連接，所述下集熱管通過外管道與循環(huán)泵連接，所述光伏電池板與電網(wǎng)連接，將轉(zhuǎn)化后的電能傳輸至電網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述定型相變材料層包括泡沫銅和相變微膠囊，所述相變微膠囊將泡沫銅緊密包覆，且相變微膠囊深入泡沫銅空隙。

優(yōu)選地，所述相變微膠囊包括內(nèi)部囊心和外部壁材，所述外部壁材將內(nèi)部囊心完全包覆在內(nèi)部，且相變微膠囊粒徑在2-1000微米之間。

優(yōu)選地，所述內(nèi)部囊心的相變材料為結(jié)晶水合鹽、石蠟類、脂肪酸類或聚乙二醇中的任意一種或幾種，所述外部壁材的材料為高密度聚乙烯、石墨、聚丙烯或橡膠中的任意一種或幾種。

優(yōu)選地，所述扁形流體通道包括上層吸熱板、下層板和焊接線，所述上層吸熱板設(shè)置在定型相變材料層下方，所述下層板鋪設(shè)在隔熱層上方，所述焊接線設(shè)置在上層吸熱板和下層板之間，將上層吸熱板和下層板分隔出若干個通道，形成扁形流體通道。

優(yōu)選地，所述上層吸熱板和下層板由鋁合金制成，所述導(dǎo)熱粘結(jié)層采用的導(dǎo)熱材料為含銀硅脂，所述外管道為鋁塑材質(zhì)，并在外部包有泡沫塑料或石棉。

優(yōu)選地，所述水箱包括箱體、流體入口、流體出口、冷水入口、熱水出口、盤管和保溫層，所述保溫層鋪設(shè)在箱體內(nèi)壁四周，所述盤管設(shè)置在箱體內(nèi)，且盤管兩端分別設(shè)有流體入口和流體出口，所述流體入口通過外管道與上集熱管連接，所述流體出口與循環(huán)泵連接，冷水入口和熱水出口設(shè)置在水箱兩端，且水流方向與盤管內(nèi)流體流向相反。

優(yōu)選地，所述盤管呈蛇形盤曲在水箱內(nèi)。

優(yōu)選地，所述保溫層由內(nèi)至外依次為不銹鋼、保溫板和防護層，且所述不銹鋼內(nèi)層涂抹保溫涂料，所述保溫板由聚苯乙烯泡沫塑料、石棉或聚氨酯材料制成。

優(yōu)選地，所述PV/T裝置和循環(huán)泵之間設(shè)有監(jiān)測控制系統(tǒng)，包括熱電偶探頭、數(shù)據(jù)采集器和單片機控制系統(tǒng)，所述熱電偶探頭設(shè)置在光伏電池板與導(dǎo)熱粘結(jié)層之間，且熱電偶探頭的線頭從泡沫銅和導(dǎo)熱粘結(jié)層之間伸出，與數(shù)據(jù)采集器連接，所述單片機控制系統(tǒng)分別與數(shù)據(jù)采集器和循環(huán)泵連接，由單片機控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集器采集溫度信息對循環(huán)泵進行控制。

有益效果：本發(fā)明提供一種新型相變型高效光伏系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：1）本發(fā)明內(nèi)部設(shè)有兩層導(dǎo)熱層，可將光伏板的熱量有效均勻地傳遞給相變微膠囊，相變微膠囊部分嵌入疏松多孔的泡沫銅內(nèi)部，增加了導(dǎo)熱材料與相變微膠囊的接觸面積，很大程度上提高了傳遞的熱量，強化了傳熱；2）當(dāng)光伏板溫度高于NOTC時，通過單片機控制系統(tǒng)啟動循環(huán)泵，工質(zhì)在換熱換熱循環(huán)回路中流動，帶走相變微膠囊的潛熱，使熱量由光伏板通過導(dǎo)熱材料向相變材料層傳遞，光伏板的熱量不會在表面積累，從而達到使光伏板降溫的目的；3）當(dāng)熱量傳遞到相變材料層之后，相變材料發(fā)生相變，水循環(huán)將相變材料吸收的熱量帶走，從而實現(xiàn)余熱利用；4）本發(fā)明所提供的監(jiān)測系統(tǒng)，當(dāng)熱電偶的溫度顯示光伏板溫度持續(xù)上升，此時光伏板處于持續(xù)吸熱，不斷升溫的狀態(tài)，即可開啟泵促使工質(zhì)循環(huán)流動，吸收相變材料潛熱，使其能夠持續(xù)吸收光伏板的熱量。這樣可以即時冷卻光伏板，使光伏板效率最大化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理示意圖：

圖2是為PV/T裝置A-A截面圖。

圖3是為PV/T裝置B-B截面圖。

圖中：1PV/T裝置、1-1前置玻璃板、1-2光伏電池板、1-3導(dǎo)熱粘結(jié)層、1-4泡沫銅、1-5相變微膠囊、1-6上層吸熱板、1-7扁形流體通道、1-8下層板、1-9上集熱管、1-10焊接線、1-11隔熱層、1-12外殼、1-13下集熱管、2外管道、3循環(huán)泵、4-1箱體、4-2流體入口、4-3流體出口、4-4冷水入口、4-5熱水出口、4-6盤管、4-7保溫層、5電網(wǎng)、6監(jiān)測控制系統(tǒng)。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于本申請保護的范圍。

如圖1-3所示，一種新型相變型高效光伏系統(tǒng)，包括PV/T裝置1（太陽能光熱一體化裝置）、外管道2、循環(huán)泵3、水箱，所述PV/T裝置1、水箱和循環(huán)泵3通過外管道2按順序連接形成循環(huán)，所述水箱與用水端連接；其中，

所述PV/T裝置1包括前置玻璃板1-1、光伏電池板1-2、導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3、定型相變材料層、扁形流體通道1-7、上集熱管1-9、下集熱管1-13、隔熱層1-11和外殼1-12,所述前置玻璃板1-1和外殼1-12將其他部件封裝在內(nèi)部，所述光伏電池板1-2設(shè)置在前置玻璃板1-1下方，所述導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3涂覆在光伏電池板1-2背面，所述導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3下方設(shè)有定型相變材料層，所述扁形流體通道1-7位于定型相變材料層下方，所述扁形流體通道1-7與外殼1-12之間設(shè)有隔熱層1-11，所述上集熱管1-9和下集熱管1-13分別設(shè)置在扁形流體通道1-7的上下兩端，且與扁形流體通道1-7連通，所述上集熱管1-9通過外管道2與水箱的流體入口連接，所述下集熱管1-13通過外管道2與循環(huán)泵3連接，所述光伏電池板1-12與電網(wǎng)連接，將轉(zhuǎn)化后的電能傳輸至電網(wǎng)。

優(yōu)選地，所述定型相變材料層包括泡沫銅1-4和相變微膠囊1-5，所述相變微膠囊1-5與泡沫銅1-4緊密接觸，且相變微膠囊1-5深入泡沫銅1-4空隙。

優(yōu)選地，所述相變微膠囊1-5包括內(nèi)部囊心和外部壁材，所述外部壁材將內(nèi)部囊心完全包覆在內(nèi)部，且相變微膠囊粒徑在2-1000微米之間。

優(yōu)選地，所述內(nèi)部囊心的相變材料為結(jié)晶水合鹽、石蠟類、脂肪酸類或聚乙二醇中的任意一種或幾種，所述外部壁材的材料為高密度聚乙烯、石墨、聚丙烯或橡膠中的任意一種或幾種。

優(yōu)選地，所述扁形流體通道1-7包括上層吸熱板1-6、下層板1-8和焊接線1-10，所述上層吸熱板1-6設(shè)置在定型相變材料層下方，所述下層板1-8鋪設(shè)在隔熱層1-11上方，所述焊接線1-10設(shè)置在上層吸熱板1-6和下層板1-8之間，將上層吸熱板1-6和下層板1-8分隔出若干個通道，形成若干個扁形流體通道。

優(yōu)選地，所述上層吸熱板1-6和下層板1-8由鋁合金制成，所述導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3采用的導(dǎo)熱材料為含銀硅脂（含銀硅脂導(dǎo)熱耐溫性能良好，可均勻涂抹，幫助消除空氣間隙，增加熱流量，減小熱阻），所述外管道2為鋁塑材質(zhì)，并在外部包有泡沫塑料或石棉。

優(yōu)選地，所述水箱包括箱體4-1、流體入口4-2、流體出口4-3、冷水入口4-4、熱水出口4-5、盤管4-6和保溫層4-7，所述保溫層4-7鋪設(shè)在箱體4-1內(nèi)壁四周，所述盤管4-6設(shè)置在箱體4-1內(nèi)，且盤管4-6兩端分別設(shè)有流體入口4-2和流體出口4-3，所述流體入口4-2通過外管道2與上集熱管1-9連接，所述流體出口4-3與循環(huán)泵3連接，冷水入口4-4和熱水出口4-5設(shè)置在水箱兩端，且水流方向與盤管4-6內(nèi)流體流向相反。

優(yōu)選地，所述盤管4-6呈蛇形盤曲在水箱內(nèi)。

優(yōu)選地，所述保溫層4-7由內(nèi)至外依次為不銹鋼、保溫板和防護層，且所述不銹鋼內(nèi)層涂抹保溫涂料，所述保溫板由聚苯乙烯泡沫塑料、石棉或聚氨酯材料制成。

優(yōu)選地，所述PV/T裝置1和循環(huán)泵3之間設(shè)有監(jiān)測控制系統(tǒng)6，包括熱電偶探頭、數(shù)據(jù)采集器和單片機控制系統(tǒng)，所述熱電偶探頭設(shè)置在光伏電池板1-2與導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3之間，且熱電偶探頭的線頭從泡沫銅1-4和導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3之間伸出，與數(shù)據(jù)采集器連接，所述單片機控制系統(tǒng)分別與數(shù)據(jù)采集器和循環(huán)泵3連接，由單片機控制系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)采集器采集溫度信息對循環(huán)泵3進行控制。

本發(fā)明中，導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3涂抹在光伏電池板1-2的背面，由于其干燥凝固后的絕緣性能以及良好的導(dǎo)熱特性，避免了殘余空氣存在而導(dǎo)致導(dǎo)熱系數(shù)大幅下降的情況；采用泡沫銅1-4置于定型相變材料層中，一方面可以增大導(dǎo)熱系數(shù)，另一方面可以起到穩(wěn)固定型相變材料層的作用，（當(dāng)相變材料吸收熱量由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，體積會有所變化），同時，泡沫銅1-4獨特的多孔隙結(jié)構(gòu)，可以使得泡沫銅大程度的與相變微膠囊1-5接觸，增大了傳熱表面積，使傳熱更加均勻；定型相變材料層中的相變微膠囊1-5是一種固固相變材料，其內(nèi)部囊心包括結(jié)晶水合鹽，石蠟類、脂肪酸類和聚乙二醇中的任意一種或幾種；外部壁材的材料為高密度聚乙烯、石墨、聚丙烯、橡膠等，具有封裝和支撐作用。相變微膠囊比一般相變材料穩(wěn)固，緩存熱量的導(dǎo)熱能力強相變變形較小，不會因相變造成裝置損壞，其粒徑小，可以滲入泡沫銅中，與泡沫銅緊密結(jié)合，增大傳熱面積，使傳熱迅速而均勻。所述定型相變材料層的泡沫銅與相變微膠囊緊密接觸，相變微膠囊深入泡沫銅孔隙，更好的實現(xiàn)熱量交換。

其中，內(nèi)部囊心可以采用現(xiàn)有的相變材料，例如石蠟，具有較好的獲取途徑，而且溫度較為適合太陽能電池板的發(fā)熱溫度；或?qū)ο嘧儾牧喜扇?yōu)化，包括62-80%（質(zhì)量百分比）熔點在40-50℃范圍內(nèi)的石蠟和少量結(jié)晶水合鹽、脂肪酸類和聚乙二醇中的任意一種或幾種，外部壁材材料采用質(zhì)量百分比7-25%的膨脹石墨粉末和高密度聚乙烯、聚丙烯、橡膠混合物。

如圖2所示，扁形流體通道1-7的截面為扁平狀，高10-20mm，壁厚0.8-3mm,材料為鋁合金。且扁形流體通道采用并排直管形式布滿整個上層吸熱板1-6和下層板1-8之間的空間，工質(zhì)由下集熱管1-13沿著扁形流體通道1-7自下而上流動，匯集至上集熱管1-9，由外管道2輸出，送至水箱供熱。

本發(fā)明采取的水循環(huán)系統(tǒng)，可以配合監(jiān)測控制系統(tǒng)來實現(xiàn)水循環(huán)系統(tǒng)的啟停，數(shù)據(jù)采集器端連接單片機控制系統(tǒng)，用于實現(xiàn)自動控制水循環(huán)系統(tǒng)的循環(huán)泵即時啟停。具體原理如下：以NOTC（normal operating cell temperature）作為光伏電池板工作的反饋條件，當(dāng)采集的光伏板溫度低于最佳工作溫度NOTE，說明定型相變材料層在不斷吸收熱量，進行相變，此時應(yīng)控制循環(huán)泵處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)采集的光伏板溫度高于電池板最佳工作溫度NOTE，還在繼續(xù)上升，說明定型相變材料層已完全相變，需要啟動循環(huán)泵帶動工質(zhì)循環(huán)流動，此時依據(jù)采集的數(shù)據(jù)，控制開啟循環(huán)泵，工質(zhì)便會通過換熱管層參與強制換熱，吸收定型相變材料層的熱量，促使定型相變材料層釋放相變潛熱，工質(zhì)吸收的熱量流經(jīng)水箱，加熱水箱內(nèi)的水，向用戶提供生活用水。

本發(fā)明中的監(jiān)測控制系統(tǒng)中，將熱電偶探頭置于光伏電池板1-2與導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3之間，線頭從泡沫銅1-4與導(dǎo)熱粘結(jié)層1-3之間伸出，延伸至數(shù)據(jù)采集器，便可以在實驗室內(nèi)觀察到電池板的即時溫度，配合數(shù)據(jù)采集器采集的數(shù)據(jù)對相變材料的工作狀態(tài)產(chǎn)生準確判斷。

本發(fā)明中監(jiān)測控制系統(tǒng)的工作原理如下：所述數(shù)據(jù)采集器將采集的溫度信息傳輸至單片機控制系統(tǒng)，單片機控制系統(tǒng)設(shè)置一個允許工作溫度區(qū)間，所述單片機控制系統(tǒng)與循環(huán)泵3連接，由單片機控制系統(tǒng)根據(jù)采集溫度信息對循環(huán)泵進行控制，若采集溫度數(shù)據(jù)高于工作溫度區(qū)間則啟動泵，低于溫度工作區(qū)間則關(guān)閉泵。同時數(shù)據(jù)采集器可以將溫度變化數(shù)據(jù)傳輸給單片機控制系統(tǒng)。

本發(fā)明中提及的單片機控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集器以及熱電偶探頭均采用常規(guī)型號種類，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)需要進行選擇，故而未加詳述。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。