[發明專利]太陽能光伏光熱復合熱管真空管

有效

• 申請號: 201210090573.9
• 申請日: 2012-03-30
• 公開（公告）號: CN102607206A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 趙軍;王甫;葛明慧;陳嘉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F24J2/46
• 分類號: F24J2/46;H02N6/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種太陽能光伏光熱復合熱管真空管。

背景技術

太陽能作為一種可再生的清潔能源，其開發利用潛力十分巨大。在目前太陽能的成熟利用方式中主要有熱水利用和光伏發電利用；太陽能熱水的利用率較高，達到60％-85％左右，而光伏利用的效率卻比較低，僅有6％-18％轉化為電能，超過80％的太陽能均以熱能的形式散失掉了，并且對于晶硅光伏電池來說，其發電效率與溫度呈現負線性關系，隨著電池溫度的升高，發電效率降低，若能將光伏與光熱結合起來，充分發揮兩者的優勢，將光伏一次轉化后產生的大部分熱進行熱回收，不僅可以提高光伏電池的效率，降低成本，而且還可以獲得生活熱水，實現熱電聯產。

目前，對光伏電池的冷卻仍在研究之中，傳統的對光伏電池板的冷卻有自然風冷、強制風冷和加散熱片等，采用強制風冷不僅要消耗風機的電能，也會增加風機的成本；加散熱片的冷卻方式由于自然對流較弱，冷卻效果不是很理想。近幾年來也發展有采用熱電聯供的水冷卻系統的冷卻方式，在光伏電池板的背面布置管道冷卻，雖然效果有改善，但系統增加了泵等動力裝置，控制也比較復雜，成本明顯增加，綜合效果不一定會有明顯的提高。

熱管有“熱超導體”之稱，通過熱管內的相變流體在蒸發段吸收熱量后傳到冷凝端后放出相變潛熱，相變流體在重力作用下又重新回到蒸發段，無需外部驅動力，具有啟動速度快，集熱效率高，熱損失下等優勢，若能將熱管真空管與光伏組件結合起來，采用熱管對光伏組件進行冷卻，將具有良好的光電與光熱雙重效果，一方面，熱管是非動力部件，無需消耗電能來驅動其傳熱，另一方面，熱管具有高導熱特性，能夠迅速地將熱量導出，降低電池板的溫度。

公告號為201758374U，其公告日為2011年3月9日，名稱為《一種一體式太陽能光伏光熱板》的中國發明專利，其技術方案是將光伏組件與平板集熱器結合，光伏與玻璃層壓貼合，并且電池組件未與吸熱板接觸，吸熱板對組件的冷卻效果較差，并且由于光伏組件對太陽光線的遮擋，直接入射到吸熱板上的太陽光線也較少，光熱效果比較差。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種太陽能光伏光熱復合熱管真空管，是一種能將太陽能轉化成電能的同時，有效合理地利用產生的熱量，實現熱電聯供的光伏光熱熱管真空管。本發明利用光伏電池吸收太陽能產生電能，同時通過熱管的高效導熱及流動回收太陽能電池產生的熱量用于熱水供應，在同一熱管內實現熱電集成的高效利用。

為了解決上述技術問題，本發明太陽能光伏光熱復合熱管真空管予以實現的一個技術方案是：包括玻璃管、光伏組件和吸熱板，所述吸熱板為平板，還包括一彎折狀或曲面銅板，所述吸熱板的寬度大于所述銅板寬度上的投影，所述吸熱板與所述銅板的凹面端焊接后形成一熱管；所述吸熱板焊接有銅板的表面上通過磁控濺射工藝噴涂有選擇性太陽吸收涂層Al-N/Al，所述光伏組件分布在所述吸熱板的另一表面，每片光伏電池片與所述吸熱板之間均通過一層絕緣透明聚合物EVA層壓后緊密聯接；所述熱管和所述光伏組件均設置在所述玻璃管內，所述熱管通過彈性支撐片及其連接件與所述玻璃管固定；所述玻璃管的一端封閉，其另一端與所述熱管的冷凝端采用金屬封接，所述熱管的冷凝端從封接處伸出玻璃管，所述玻璃管與所述熱管之間為真空腔；所述熱管的工作介質選擇沸點為50-70℃、凝固點＜0℃的物質。

本發明太陽能光伏光熱復合熱管真空管，其中，所述光伏組件的各光伏電池片之間的空隙處噴涂有選擇性太陽吸收涂層Al-N/Al。

光伏組件中的光伏電池片之間為串聯，所述光伏組件的正負極導出線采用能耐受100℃以上的高溫絕緣材料包裹，并從金屬封接處伸出玻璃管。

所述熱管的橫截面形狀為半圓形、矩形和方形中的一種。

所述熱管的工作介質選用汽化潛熱盡量大的物質，優選為丙酮、甲醇和乙醇中的一種，最優選為丙酮。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)太陽能光伏光熱復合熱管真空管將光伏發電與高效熱管相結合，實現了能量的合理利用，提高了太陽能的綜合利用效率。

(2)復合熱管中光伏電池片與吸收板通過一層絕緣透明聚合物EVA層壓成形，結合緊密，有效地降低了電池與吸熱板之間的傳熱熱阻。