CN201616447U - 太阳能电热一体化组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了太阳能电热一体化组件，包括依次设置的背板、保温层、循环管道、金属薄板、TPT材料层、EVA材料层、电池片、EVA材料层、超白钢化玻璃，通过四周的边框固定；TPT材料层、EVA材料层、电池片、EVA材料层、超白钢化玻璃加热固化成型，TPT材料层与金属薄板通过吸热的硅脂层粘接；循环管道包括顶部的主循环管和垂直于主循环管连通的热管，金属薄板的背面与热管粘接或者焊接，金属薄板、热管和背板之间的空腔填充设置有保温层；本实用新型通过传热效果良好的金属薄板，将电池片产生的废热迅速传出，同时通过循环管道进行热交换，热交换后将热能送至储热器，提高了废热利用率和太阳能的整体利用率。

Description

太阳能电热一体化组件

技术领域

本实用新型涉及太阳能电热一体化组件，特别是电热一体化综合运用的电池组件。

背景技术

晶体硅太阳能电池发电时，背面温度高于表面温度和环境气温，随太阳辐照度增大，发电功率上升，电池背面温升很大，说明了晶体硅太阳能电池具有光电光热两种效应，其中光热效应将导致转换效率降低。

对于普通的晶体硅太阳能组件，一般由EVA材料层、电池片、EVA材料层、超白钢化玻璃固化形成。当这种晶体硅太阳能电池受太阳光照射进行光电转换时，在投射光高于禁带宽度的低能以及光生载流子(电子和空穴)复合时，均释放出能量，其中绝大部分约80％转换成热能，使电池温度升高(夏天可以达到60℃以上)，温度上升将使载流子的扩散系数增大，本征载流子急剧增加，从而引发反向饱和电流呈几何级增长，导致开路电压大幅度下降，其下降平均值约为2.1～2.3V(℃·片)，虽然短路电流也会随温度上升也有所增加，但其增加甚微，可以忽略不计，填充因子也会变差，输出功率、光电转换效率也会随之下降。在长期的光伏发电的应用中得出结论，太阳能电池的负温度效应给电池性能和发电系统的正常工作带来很不利的影响。

因此，需要对现有的组件加以更新和改造，使其达到既可以有效地提高太阳能电池的转换效率，又能有效地利用废热为生活所用。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新型的晶体硅太阳能电热一体化组件，可以将光电光热效应利用起来，保持晶体硅太阳能电池在最佳的光电转换效率下工作，并带走其产生的热量，同时该组件能与市电并网，实现供电供热两种效用。

本实用新型是这样实现的：

太阳能电热一体化组件，包括依次设置的TPT材料层、EVA材料层、电池片、EVA材料层、超白钢化玻璃，EVA材料层内设置有若干电池片，TPT材料层、EVA材料层、电池片、EVA材料层、超白钢化玻璃加热固化成型，其特征在于：在TPT材料层的背面还依次设置有金属薄板、循环管道、背板，TPT材料层与金属薄板通过吸热的硅脂层粘接，所述循环管道包括顶部的主循环管和垂直于主循环管连通的热管，金属薄板的背面与热管粘接或者焊接，金属薄板、热管和背板之间填充设置有保温层，所述背板、保温层、循环管道、金属薄板、TPT材料层、EVA材料层、电池片、EVA材料层、超白钢化玻璃通过四周的边框固定。

所述金属薄板为铜合金薄板，或者铝镁合金薄板。

所述金属薄板与保温层接触的面为防锈面。

所述循环管道设置有多根平行的均匀分布的热管(如铜管)，在热管中装有热交换介质，热交换介质可以是水、乙二醇、或者是水的混合物等。

热管分为低温热管(20度--300度)、中温热管(300度-900度)、高温热管(600度-1200度)，本组件采用低温热管，通过热管内介质汽化将电池组件背面的热量带出，在主循环管内热交换后，变成液体流回热管，如此不断的循环，将热量带出。

所述保温层为发泡泡沫，或者保温棉。

所述背板、保温层上留有安装接线盒的开口，接线盒固定于金属薄板上。

本实用新型的有益效果如下：

通过增加设置的传热效果很好的金属薄板，将电池片产生的废热迅速传出，并通过热管内介质的汽化，汽化介质气上升，将热量带至主循环管，热交换后，主循环管内介质的强制循环将热能送至储热器(如热水箱)。

附图说明

图1为本实用新型的剖面结构示意图

图2为本实用新型的背面导热结构示意图

图3为本实用新型的背面导热主循环管的快速接头示意图

图4为本实用新型的背板安装有接线盒的结构示意图

图5为本实用新型图5的B-B结构示意图

附图标记为：1边框，2金属薄板，3TPT材料层，4超白钢化玻璃，5EVA材料层，6电池片，7保温层，8热管，9背板，10主循环管，11接线盒。

具体实现方式

太阳能电热一体化组件，包括依次设置的TPT材料层3、EVA材料层5、电池片6EVA材料层5、超白钢化玻璃4，EVA材料层5内设置有若干电池片6，TPT材料层3、EVA材料层5、电池片6、EVA材料层5、超白钢化玻璃4加热固化成型，在TPT材料层3的背面还依次设置有金属薄板2、循环管道、背板9，TPT材料层3与金属薄板2通过吸热的硅脂层粘接，所述循环管道包括顶部的主循环管10和垂直于主循环管10连通的热管8，金属薄板2的背面与热管8粘接或者焊接，金属薄板2、热管8和背板9之间的空腔填充设置有保温层7，所述背板9、保温层7、循环管道、金属薄板2、TPT材料层3、EVA材料层5、电池片6、EVA材料层5、超白钢化玻璃4通过四周的边框1固定。

所述金属薄板2为铜合金薄板，或者铝镁合金薄板，厚度为0.2～1.5mm之间，具有很好的导热性，其导热性能是普通的TPT材料的20倍以上。所述金属薄板2面作防锈处理(如钝化和镀防锈膜)，以满足在保温层7的保护下的20年使用寿命。

所述金属薄板2与保温层7接触的面为防锈面。

所述循环管道设置有多根平行的均匀分布的热管8(如铜管)，在热管8中装有热交换介质，热交换介质可以是水、乙二醇、或者是水的混合物等。

热管分为低温热管(20--300度)、中温热管(300-900度)、高温热管(600-1200度)，本实用新型采用低温热管，通过热管8内介质汽化将电池组件背面的热量带出，在主循环管10内热交换后，变成液体流回热管8，如此不断的循环，将热量带出。

所述保温层7为发泡泡沫，或者保温棉。

所述背板9、保温层7上留有安装接线盒11的开口，接线盒11固定于金属薄板2上。

如图1-5所示，该电池组件的安装为：在电池组件边框1的靠近四个角的位置设置4个圆孔，冷却介质进口接头穿过圆孔与主循环管10在组件内实现连接，主循环管10靠近边框1的内侧，组件内主循环管10上均匀分布有多根热管8，热管8与主循环管10垂直连接，热管8通过焊接或者导热硅胶粘结在金属薄板2上，金属薄板2与保温层7的接触面做防锈处理(如钝化或者电镀)。按照原始安装接线盒11的位置不变，将背板9、保温层7予以空出接线盒11的位置，自然裸露空气散热中。主循环管10的接头采用快速接头，铆接在在边框1上，可以承受安装过程中来自螺纹的扭力。对接管中央设置有胶圈槽，胶圈槽安装有胶圈。扭紧螺母，使主循环管10的接头和对接管的端面压合在一起，由胶圈实现端面密封；对接管的一头接一个螺母套，螺母套通过。

本实用新型的工作过程是：太阳光照射在晶体硅太阳能组件的电池片6上时，产生光电效应，具有一定电压的直流电流经接线盒11中的正极、负极导线输出至光伏系统，同时它的工作温度上升，产生光热效应放出热量，热量通过金属薄板2传到热管8，被管内的介质吸收汽化，汽化介质气体上升，将热量带至主循环管10，热交换后，主循环管10内介质的强制循环将热能送至储热器(如热水箱)。

本实用新型也适用于其它太阳能电池，如晶体硅聚焦太阳能电池、薄膜太阳电池、染料太阳电池、塑料太阳电池等。

Claims (7)

1.太阳能电热一体化组件，包括依次设置的TPT材料层(3)、EVA材料层(5)、超白钢化玻璃(4)，EVA材料层(5)内设置有若干电池片(6)，TPT材料层(3)、EVA材料层(5)、电池片(6)、EVA材料层(5)、超白钢化玻璃(4)加热固化成型，其特征在于：在TPT材料层(3)的背面还依次设置有金属薄板(2)、循环管道、背板(9)，TPT材料层(3)与金属薄板(2)通过吸热的硅脂层粘接，所述循环管道包括顶部的主循环管(10)和垂直于主循环管(10)连通的热管(8)，金属薄板(2)的背面与热管(8)粘接或者焊接，金属薄板(2)、热管(8)和背板(9)之间的空腔填充设置有保温层(7)，所述背板(9)、保温层(7)、循环管道、金属薄板(2)、TPT材料层(3)、EVA材料层(5)、电池片(6)、EVA材料层(5)、超白钢化玻璃(4)通过四周的边框(1)固定。

2.根据权利要求1所述的太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述金属薄板(2)为铜合金薄板，或者铝镁合金薄板。

3.根据权利要求1或2所述的太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述金属薄板(2)与保温层(7)接触的面为防锈面。

4.根据权利要求1所述的太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述保温层(7)为发泡泡沫，或者保温棉。

5.根据权利要求1所述的太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述循环管道设置有多根平行的均匀分布的热管(8)。

6.根据权利要求1或5所述的太阳能电热一体化组件，其特征在于：热管(8)为低温热管。

7.根据权利要求1所述的太阳能电热一体化组件，其特征在于：所述背板(9)、保温层(7)上留有安装接线盒(11)的开口，接线盒(11)固定于金属薄板(2)上。

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