專利名稱：太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種能源技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器。
背景技術(shù)：
當(dāng)前能源日益緊張和環(huán)保問題日益突出，太陽能作為可再生清潔能源的開發(fā)與利用已經(jīng)被全球性地提上了工業(yè)化的議程。隨著材料科學(xué)與基礎(chǔ)工業(yè)的進(jìn)步，如何有效利用太陽能的理論研究和實(shí)用技術(shù)開發(fā)均有了長足的發(fā)展，但是就當(dāng)前的技術(shù)現(xiàn)狀來看，仍然存在著阻礙太陽能高效轉(zhuǎn)換與利用的技術(shù)瓶頸。
經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，“太陽能建材技術(shù)的研究與開發(fā)(I)——光伏屋頂熱性能的調(diào)查”(趙春江、崔容強(qiáng)，太陽能學(xué)報(bào)，2003年第24卷第13期)，從如何開發(fā)太陽能屋頂一體化技術(shù)出發(fā)，根據(jù)在大規(guī)模應(yīng)用中節(jié)省建材和施工費(fèi)及追求建筑美觀的意圖出發(fā)，對(duì)電池組件作為建筑模塊使用時(shí)其背面溫度的上升規(guī)律及對(duì)太陽電池性能的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，經(jīng)實(shí)際測(cè)定并討論了太陽電池背面溫度與太陽輻照度、環(huán)境溫度的關(guān)系，提出在推行光伏屋頂一體化技術(shù)中有兩種類型可以采用一種是光伏建材一體型，一種是光伏建材型。所謂光伏建材一體型太陽電池是生產(chǎn)廠預(yù)先把太陽電池安裝在普通屋頂建材上，然后同普通屋頂建材施工一樣安裝在住宅上；光伏建材型太陽電池是讓鋼化玻璃和鋁合金框架構(gòu)成的太陽電池組件本身具有建材的功能，要求防水性能良好，能直接代替建材使用，認(rèn)為，從發(fā)展趨勢(shì)看，光伏建材型將會(huì)成為主流。文章最后得出結(jié)論1、硅太陽電池的背面溫度不僅隨環(huán)境溫度而上升，來自太陽輻射的影響更大；2、當(dāng)環(huán)境溫度達(dá)到40℃并且太陽輻照度達(dá)到1000W/m2的時(shí)候，太陽電池背面溫度最高將達(dá)到55℃，輸出電壓將下降13％；3、太陽電池方陣背面溫度上升造成輸出電壓下降后，輸出功率將同等程度地下降，在設(shè)計(jì)類似的光伏系統(tǒng)供電能力時(shí)必須考慮這一點(diǎn)。
但是，上述文獻(xiàn)經(jīng)研究得知，太陽輻射所產(chǎn)生的熱能對(duì)光伏電池所產(chǎn)生的不可忽視的影響時(shí)，尚未從節(jié)能與利用的角度進(jìn)一步提出，如何開發(fā)與利用由于太陽輻射光伏電池所形成的寄生熱能的問題。
在進(jìn)一步的檢索中，尚未發(fā)現(xiàn)與本發(fā)明主題相同或者類似的文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，乃至尚未予以考慮的問題，提出一種太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明針對(duì)太陽能發(fā)電系統(tǒng)的關(guān)鍵器件——光伏電池存在光電轉(zhuǎn)換效率低下(10～20％)，能夠從能量轉(zhuǎn)換與利用的技術(shù)層面上最高程度地提高了能量轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換效率。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器包括光伏電池板、輔助薄型水箱體。所述的光伏電池板是由光生伏特傳感小晶片組合于導(dǎo)熱薄膜上構(gòu)成的板狀體；所述輔助薄型水箱體，是一長方體水箱，該水箱的上表面是鋁板材做成，與光伏電池板的導(dǎo)熱薄膜緊密結(jié)合，底面與四個(gè)側(cè)面為不銹鋼箱體，在不銹鋼箱體的兩個(gè)對(duì)稱側(cè)面的對(duì)角位置上設(shè)有進(jìn)/出水接口。
所述光伏電池板，由光生伏特傳感小晶片根據(jù)用戶的要求(包括光伏電池板額定輸出電壓值、光伏電池板面積尺寸與形狀等)平整地組合于導(dǎo)熱薄膜上。其中，光生伏特傳感小晶片均有兩根電極絲，相互間通過串/并接組合，即可構(gòu)成具有一定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的光伏電池板，每個(gè)光伏電池板均帶有兩個(gè)正負(fù)電壓輸出的光伏電池板電極，每個(gè)光伏電池板再根據(jù)實(shí)際技術(shù)要求通過電氣上的串/并接而組合成光伏電池板陣列。
所述輔助薄型水箱體，其兩個(gè)對(duì)稱的不銹鋼箱體側(cè)面各設(shè)有兩個(gè)進(jìn)/出水接口，共有四個(gè)進(jìn)/出水接口，供每個(gè)太陽能光電熱能量轉(zhuǎn)換器進(jìn)/出水接口的相互連接串通。
所述進(jìn)/出水接口，安裝有兩種進(jìn)/出水接口管接頭，一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)進(jìn)/出水接口管接頭羅紋順時(shí)針方向，另一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)進(jìn)/出水接口管接頭羅紋逆時(shí)針方向，在處于系統(tǒng)組裝前的非工作狀態(tài)時(shí)，每個(gè)進(jìn)/出水接口處于封堵狀態(tài)，一旦進(jìn)行系統(tǒng)安裝，只要打開絲堵，通過雙向并進(jìn)管接加防漏水橡皮圈即可將本發(fā)明的進(jìn)/出水接口兩兩相連通。
當(dāng)太陽能輻射至光伏電池板上時(shí)，通過光生伏特傳感小晶片的光電轉(zhuǎn)換，將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換成電能，因此在光伏電池板陣列的輸出端的兩根電極間具有相應(yīng)的電功率輸出。
在光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的同時(shí)也產(chǎn)生了寄生熱能，其背面溫度急速上升。此時(shí)，通過本發(fā)明的輔助薄型水箱體將光伏電池板所產(chǎn)生的熱量實(shí)時(shí)地進(jìn)行吸收變成輔助薄型水箱體中水的熱能，水的熱能通過循環(huán)系統(tǒng)的水流通道進(jìn)行熱量傳遞，將再轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，或者直接加以利用，成為終端用戶的熱能源。
隨著光伏電池板背面的熱量持續(xù)不斷地被取走，光伏電池的溫升實(shí)時(shí)地得到冷卻，因此，光伏電池半導(dǎo)體特性(如躍遷電子數(shù)、導(dǎo)/禁帶寬度、輸出伏安特性等)得到了穩(wěn)定的控制，使得光伏電池始終保持著良好的恒流源特性，并維持光伏電池的輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率均達(dá)到了最優(yōu)效果，同時(shí)延長光伏電池使用壽命的效果，加之寄生熱能的二次利用，使太陽能的開發(fā)與利用達(dá)到了最佳的程度。經(jīng)技術(shù)測(cè)定，本發(fā)明可以使得現(xiàn)有的任何一種光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率在原有基礎(chǔ)上提高近50％，并將太陽能總能量轉(zhuǎn)換率達(dá)到55％以上。


圖1本發(fā)明太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意2本發(fā)明進(jìn)/出水接口結(jié)構(gòu)示意中光伏電池板1、電極2、輔助薄型水箱體3、不銹鋼箱體4、鋁板材5、導(dǎo)熱薄膜6、進(jìn)/出水接口7、兩種進(jìn)/出水接口管接頭8和9、雙向并進(jìn)管接10、兩個(gè)羅紋11和12、防漏水橡皮圈13。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器包括光伏電池板1、輔助薄型水箱體3。
所述光伏電池板1，由光生伏特傳感小晶片根據(jù)用戶的要求(包括光伏電池板額定輸出電壓值、光伏電池板面積尺寸與形狀等)平整地組合于導(dǎo)熱薄膜6上。其中，光生伏特傳感小晶片均有兩根電極絲，相互間通過串/并接組合，即可構(gòu)成具有一定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的光伏電池板，每個(gè)光伏電池板1均帶有兩個(gè)正負(fù)電壓輸出的電極2，每個(gè)光伏電池板1再根據(jù)實(shí)際技術(shù)要求組合成光伏電池板陣列。
所述輔助薄型水箱體3，是一種呈現(xiàn)薄板形狀的長方體水箱，該水箱的上表面是由導(dǎo)熱性能良好的鋁板材5做成，與光伏電池板1的導(dǎo)熱薄膜6緊密結(jié)合，底面與四個(gè)側(cè)面為不銹鋼箱體4，在不銹鋼箱體4的兩個(gè)對(duì)稱側(cè)面的對(duì)角位置上安裝有進(jìn)/出水接口7，一個(gè)側(cè)面開兩個(gè)進(jìn)/出水接口7，兩個(gè)對(duì)稱側(cè)面共有四個(gè)進(jìn)/出水接口7，以供每個(gè)太陽能光電熱能量轉(zhuǎn)換器進(jìn)/出水接口的相互連接串通。
所述進(jìn)/出水接口7，安裝有兩種進(jìn)/出水接口管接頭，一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)進(jìn)/出水接口管接頭8羅紋順時(shí)針方向，另一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)進(jìn)/出水接口管接頭9羅紋逆時(shí)針方向，在處于系統(tǒng)組裝前的非工作狀態(tài)時(shí)，每個(gè)進(jìn)/出水接口7處于封堵狀態(tài)，一旦進(jìn)行系統(tǒng)安裝，只要打開絲堵，利用雙向并進(jìn)管接10和防漏水橡皮圈13通過管接內(nèi)面與進(jìn)/出水接口管接頭8、9羅紋對(duì)應(yīng)的兩個(gè)陰羅紋11與12即可將本發(fā)明的進(jìn)/出水接口兩兩相連通。
所述輔助薄型水箱體3，除了進(jìn)/出水接口7供水流進(jìn)出外，其余部分均為密封體防止水流滲漏。
當(dāng)太陽能輻射至光伏電池板1上時(shí)，通過光生伏特傳感小晶片的光電轉(zhuǎn)換，將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換成電能，因此在光伏電池板1陣列的輸出端的兩根光伏電池板電極2之間具有相應(yīng)的電功率輸出。
在光伏電池板1將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的同時(shí)也產(chǎn)生了寄生熱能，其背面溫度急速上升。此時(shí)，通過本發(fā)明的輔助薄型水箱體3將光伏電池板1所產(chǎn)生的熱量實(shí)時(shí)地進(jìn)行吸收變成輔助薄型水箱體3中水的熱能，水的熱能通過循環(huán)系統(tǒng)的水流通道進(jìn)行熱量傳遞，將再轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，或者直接加以利用，成為終端用戶的熱能源。
隨著光伏電池板1背面的熱量持續(xù)不斷地被取走，光伏電池板1的溫升實(shí)時(shí)地得到冷卻，因此，光伏電池半導(dǎo)體特性(如躍遷電子數(shù)、導(dǎo)/禁帶寬度、輸出伏安特性等)得到了穩(wěn)定的控制，使得光伏電池板1始終保持著良好的恒流源特性，并維持光伏電池板1的輸出功率和能量轉(zhuǎn)換效率均達(dá)到了最優(yōu)效果，同時(shí)延長光伏電池板1使用壽命的效果，加之寄生熱能的二次利用，使太陽能的開發(fā)與利用達(dá)到了最佳的程度。
權(quán)利要求
1.一種太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器，包括光伏電池板(1)與輔助薄型水箱體(3)，其特征在于所述的光伏電池板(1)是由光生伏特傳感小晶片組合于導(dǎo)熱薄膜(6)上構(gòu)成的板狀體；所述輔助薄型水箱體(3)，是一長方體水箱，該水箱的上表面是鋁板材(5)做成，與光伏電池板(1)的導(dǎo)熱薄膜(6)緊密結(jié)合，底面與四個(gè)側(cè)面為不銹鋼箱體(4)，在不銹鋼箱體(4)的兩個(gè)對(duì)稱側(cè)面的對(duì)角位置上設(shè)有進(jìn)/出水接口(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器，其特征是所述輔助薄型水箱體(3)，其兩個(gè)對(duì)稱的不銹鋼箱體(4)側(cè)面各設(shè)有兩個(gè)進(jìn)/出水接口(7)，共有四個(gè)進(jìn)/出水接口(7)，供每個(gè)太陽能光電熱能量轉(zhuǎn)換器進(jìn)/出水接口的相互連接串通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器，其特征是所述進(jìn)/出水接口(7)，安裝有兩種進(jìn)/出水接口管接頭，一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)進(jìn)/出水接口管接頭(8)羅紋順時(shí)針方向，另一個(gè)側(cè)面的兩個(gè)進(jìn)/出水接口管接頭(9)羅紋逆時(shí)針方向，四個(gè)進(jìn)/出水接口(7)利用雙向并進(jìn)管接(10)和防漏水橡皮圈(13)，通過雙向并進(jìn)管接(10)內(nèi)面與兩種進(jìn)/出水接口管接頭(8、9)羅紋對(duì)應(yīng)的兩個(gè)陰羅紋(11、12)兩兩相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器，其特征是所述光伏電池板(1)，其光生伏特傳感小晶片均有兩根電極絲，相互間通過串/并接組合構(gòu)成具有設(shè)定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的光伏電池板(1)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或者4所述的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器，其特征是所述光伏電池板(1)，設(shè)有兩個(gè)正負(fù)電壓輸出的電極(2)。
全文摘要
一種能源技術(shù)領(lǐng)域的太陽光電熱能量轉(zhuǎn)換器。本發(fā)明包括光伏電池板與輔助薄型水箱體，所述的光伏電池板是由光生伏特傳感小晶片組合于導(dǎo)熱薄膜上構(gòu)成具有設(shè)定幾何形狀、面積與電氣輸出參數(shù)的板狀體；所述輔助薄型水箱體，是一長方體水箱，該水箱的上表面是鋁板材做成，與光伏電池板的導(dǎo)熱薄膜緊密結(jié)合，底面與四個(gè)側(cè)面為不銹鋼箱體，在不銹鋼箱體的兩個(gè)對(duì)稱側(cè)面的對(duì)角位置上設(shè)有進(jìn)/出水接口。鋁板材表面與光伏電池板的導(dǎo)熱薄膜緊密結(jié)合將光伏電池的寄生熱能轉(zhuǎn)換成水的熱能，使其成為光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的熱能源，因此達(dá)到了光伏電池光電轉(zhuǎn)換效率的提高和太陽能利用的最佳效果。
文檔編號(hào)F24J2/04GK1913330SQ20061002987
公開日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者曾國輝, 張秀彬, 計(jì)長安, 應(yīng)俊豪 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)