[發明專利]一種太陽能電熱集成一體化裝置

在審

• 申請號: 201410605098.3
• 申請日: 2014-11-03
• 公開（公告）號: CN104467661A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 周震;張雨菲
• 申請（專利權）人: 山東希格斯新能源有限責任公司
• 主分類號: H02S40/44
• 分類號: H02S40/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及到太陽能光電轉換和光熱轉換集成綜合利用領域，特別涉及一種太陽能電熱集成一體化裝置。

背景技術

太陽能作為一種儲能巨大，分布廣泛，清潔安全能源，已經在世界范圍內廣泛應用，太陽輻射達到地面的能量高達4x10¹⁵MW，是全球能耗的2000倍。目前，太陽能被利用方式主要是：太陽能光伏發電、太陽能熱發電、太陽能制氫、太陽能制冷、太陽能熱水器等。這些方面的應用雖然已經廣泛成熟，但是，對于太陽能光伏發電成本較高，約為火力發電成本的10倍，并且太陽能光伏發電轉換效率較低的問題亟待解決。對于光熱技術，大多為太陽能熱水器的形式，只能利用低能品的熱能，總體技術發展不平衡。

太陽能光伏范圍是300nm-2400nm，相對太陽能的利用來說，光伏發電只是利用了太陽光譜范圍的400nm-1200nm?，光熱只是利用了1200nm-2400nm。光熱技術的只是利用了太陽輻射其表面的40%，光電技術最高利用了太陽能輻射能的20%，光熱發電技術利用了15%，光電和光熱技術均沒有很好全面有效利用太陽能，造成太陽能能源的浪費，由此可見，不同的太陽能利用產品對其吸收波段內能量利用甚少，絕大部分的太陽能是浪費了。同時，此被浪費的太陽能對太陽能電池組件會造成一定的影響，當太陽輻射能入射在太陽電能電池板上時工程應用中僅有不足5%-20%，而將近60%-70%的太陽能轉換為熱能或者其他能量，這些能量不被利用而舍棄，舍棄的能量對太陽能電池光伏發電會造成以下幾方面嚴重影響：1）?導致太陽能電池板溫度升高影響發電效率。由于大部分光能不被吸收轉換為電能，而轉換為熱能，熱能的積累使太陽能電池板溫度逐漸升高，導致發電單元電子和空穴移動和增加其內阻，嚴重影響發電轉換效率。2）嚴重影響使用壽命。其他能量和熱能的積累，會影響太陽電池P-N結老化，出現缺陷，從而縮短了太陽電池組件的使用壽命。

由以上問題的提出，國內外也開展了相應的光熱和光電綜合利用技術的研究。從近年的研究中可以發現，太陽能的熱電聯用系統的各類技術尚未完善成熟，特別是由于光伏效率收到溫度限制等因素的影響。國內，目前只是針對BIPV進行部分研究，但是均沒有形成一個規模化的方案技術，處于一個研發完善階段。因此，本項目采取陷光薄膜、導電電極石墨烯和遺棄光能收集轉換熱能和余熱收集裝置，降低太陽電池光熱溫升，終提高太陽電池轉換效率，最終使太陽能的光電與光熱能量的最大限度的利用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有的光電光熱綜合利用技術的不足，提供一種太陽能電熱集成一體化裝置，其特征在于，太陽能電熱集成一體化裝置包括：光伏發電單元、光熱收集單元，其中，光伏發電單元由雙層玻璃封裝光電轉換薄膜組成，光電轉換薄膜從上到下包括陷光薄膜、光電轉換薄膜、導電電極；光熱收集單元由集熱液流模塊和集熱收集模塊組成；所述光伏發電單元通過陷光薄膜最大限度透過太陽光能，使其達到光電轉換薄膜轉換為電能，再通過導電電極將電能由接線盒輸出，所述的光熱收集單元安裝在光伏發電單元背面，其結構是光伏發電單元背面和集熱收集模塊之間粘合集熱液流模，最終將光伏發電單元產生的熱能和光電遺棄的光能轉換熱能收集，該技術實現降低了太陽能組件發電時的溫度，使其維持在一個低溫狀態運行，讓銅銦鎵硒太陽能組件的發電薄膜單元得到更好的發揮，從而維持穩定的高效光伏轉換效率。此外，還實現了其余太陽光能轉換為熱能被利用。

所述的一種太陽能熱電集成一體化裝置，其特征在于，所述的太陽能熱電集成一體化裝置結構是：光伏發電單元玻璃背面與光熱收集單元的熱液流模塊采用硅膠粘合，光熱收集單元與光伏發電單元周邊采用密封膠密封，并封裝鋁合金C型外邊框。

所述的一種太陽能熱電集成一體化裝置，其特征在于，所述的光伏發電單元為銅銦鎵硒薄膜太陽能電池。

所述的一種太陽能熱電集成一體化裝置，其特征在于，所述的光伏發電單元結構是：在基本玻璃上面依次沉積導電電極，光電轉換薄膜，陷光薄膜，并通過EVA粘合蓋板玻璃將其封裝，其電能輸出接線盒設置基板玻璃背面，組成光伏發電單元，其中，導電電極為石墨烯薄膜，光電轉換薄膜為CIGS和CdS薄膜，陷光薄膜為表面改性TCO薄膜。