專利名稱：陽光瓦片的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及建筑領域，特別地，涉及ー種對瓦片的改迸，更特別地，涉及ー種同時具有光伏發(fā)電和光熱處理功能的瓦片。
背景技術：
瓦片是重要的屋面防水材料，一般用泥土燒成，也有用水泥等材料制成的，形狀有拱形的、平的或半個圓筒形的等。在現(xiàn)代化社會中，人們對舒適的建筑熱環(huán)境的追求越來越高，導致建筑采暖和空調的能耗日益增長。在發(fā)達國家，建筑用能已占全國總能耗的30% _40%，對經(jīng)濟發(fā)展形成了一定的制約作用。因此人們希望將太陽能技術應用于建筑物中，以降低建筑用能。瓦片通常被鋪設在建筑物的頂部，具有良好的采光性能，所以從上世紀70年代開始，人們就嘗試將太陽能電池板安裝在瓦片表面，以使瓦片在具有防水功能的·同時也具有光伏發(fā)電能力。這種安裝在固有建筑物上的光伏發(fā)電系統(tǒng)稱簡稱為BAPV(Building AttachedPhotovoltaic)，其通常用于對現(xiàn)有建筑物的二次改造，也是光伏建筑領域較早的實施方式。然而，BAPV技術在實施的時候往往需要単獨用于支撐太陽能電池板的支撐裝置，這既增加了成本又給安裝帶來了麻煩。例如，如果要將太陽能電池板安裝在瓦片上時，需要在瓦片上先安裝用于支撐太陽能電池板的支撐部件，再將太陽能電池板鋪設在該支撐部件上。通常情況下，該支撐部件的重量會遠大于太陽能電池板，這就對瓦片本身的承重性能提出了很高的要求。另外，由于要在瓦片上安裝支撐部件，所以還需要瓦片本身具有能夠固定所述支撐部件的連接點。上述情況限制了 BAPV技術的發(fā)展。針對上述BAPV技術的缺點，人們提出將光伏發(fā)電系統(tǒng)作為建筑物外部維護結構的一部分，且與建筑物同時設計、施工和安裝，這就是太陽能光伏建筑一體化(BIPV，Building Integrated Photovoltaic)技術。BIPV使得建筑物本身具有構件和材料功能外同時具有光電換轉的功能。舉例來說，不同于BAPV技術，運用BIPV技術的瓦片其本身就集成有太陽能光伏電池，瓦片本身起到支撐的作用因而無需額外的支撐部件，這種BIPV瓦片的安裝鋪設方式基本與普通瓦片相同，只是其同時兼具防水性能和光伏發(fā)電的功能。BIPV是現(xiàn)代光伏建筑的主要形式，廣泛用于各種民用建筑、公共建筑、エ業(yè)建筑等一切可以承載光伏發(fā)電系統(tǒng)的建筑物。由于太陽能電池板與建筑的結合不占用額外的地面空間，是光伏發(fā)電系統(tǒng)在城市中廣泛應用的最佳安裝方式。在現(xiàn)在的BIPV應用中，人們已經(jīng)看到了其具有下列優(yōu)越性I)可原地發(fā)電、原地使用，減少電流傳輸過程的費用和能耗；2)避免了光伏組件陣列占用額外的空間，省去了單獨為光電設備提供的支撐結構；3)使用新型建筑維護材料，節(jié)約了昂貴的外裝飾材料，減少建筑物的整體造價，并使建筑外觀更有美學價值；4)因日照強度與高壓電網(wǎng)用電高峰期基本同步，舒緩了電網(wǎng)在電カ高峰時的壓力，緩解電網(wǎng)峰谷供需矛盾，具有極大的社會效益；5)避免了燃料發(fā)電所帯來的空氣污染；現(xiàn)有的運用BIPV技術的瓦片往往具有一個底板和一個主層，主層依附在底板上，其包括太陽能電池片或太陽能電池組件。該底板用干與建筑物連接。通常地，在現(xiàn)有太陽能瓦片中，底板上設置有與建筑物屋頂連接的結構，或者使用粘合劑直接將太陽能瓦片粘接固化到建筑物屋頂上。由于位于建筑物的屋頂，所以主板中的太陽能電池能在合適的受光角度下較好地吸收太陽光，并且在吸收太陽光后將光能轉換為電能并通過設置在主層或底板中的電輸出部件并入到家庭的電網(wǎng)系統(tǒng)中，以為家庭提供生活用電，或著直接連上電網(wǎng)傳輸送電。目前市場上的太陽能電池多為多晶硅電池和單晶硅電池，這種硅電池在溫度25攝氏度的情況下光電轉換效率為13% _16%，這些無法轉換成電能的太陽光被電池吸收后會造成電池表面溫度的上升。另外，為了能夠更好地吸收太陽光，太陽能瓦片的太陽能電池片在工作中是直接暴露在太陽光下，陽光的熱輻射也會造成整個太陽能瓦片溫度很高，由 于熱傳導的作用，太陽能瓦片自身的高溫也會影響到其太陽能電池片。然而，過高的溫度會對多晶硅電池或單晶硅電池的工作效率帶來副作用。經(jīng)試驗證明，當電池的工作溫度超過其最佳工作溫度后，每升高I攝氏度，開路電壓約下降2. OmV-2. 2mV，而峰值功率損失率約為0.35% 0.45%，另外太陽能電池短路電流會隨溫度的升高而升高。由此可見，太陽能電池過高的溫度會影響到其轉換效率，同時加快其衰減速度，減少其使用壽命。針對上述缺點，有人設計出了ー種新型太陽能瓦片，其由底板和兩塊主層構成，第ー主層包括太陽能電池或電池組，第二主層則設置有帶有載熱體的薄貯存器。其中，第一主層設置在所述底板的上方，第二主層設置在底板的下方，這樣第一主層中的太陽能電池通過吸收陽光來產(chǎn)生電能，第二主層則通過其薄貯存器中的載熱體吸收陽光瓦片框架由于直接吸收太陽熱輻射所產(chǎn)生的熱量，通過熱交換部件供應并預熱住宅自來水管中的熱水。上述方式雖然能夠帶走陽光瓦框架中由于太陽熱輻射所產(chǎn)生的熱量，但卻無法消除太陽能電池片上所產(chǎn)生的熱量，包括太陽能熱輻射在電池片的熱量和光電轉換過程中產(chǎn)生的熱量。實際上，除了太陽光直接照射電池片產(chǎn)生的輻射熱外，由于太陽能電池片的光電轉換效率僅有13% _16%，所以有大約80%的太陽光的光輻射在光電轉換過程中直接轉化為熱量，這種光電轉換過程中產(chǎn)生的熱也會使其表面溫度升高，進而影響到其轉換效率。

發(fā)明內容
因此，提供ー種可利用太陽能發(fā)電，同時在工作時可ー并對陽光瓦片和太陽能轉換單元進行冷卻的陽光瓦片是有利的。根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，本發(fā)明提供ー種陽光瓦片，其包括瓦體；太陽能轉換單元，其設置在瓦片表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將太陽能轉換為電能；冷卻単元，其由瓦體支撐并設置在太陽能轉換單元的相反于受光面的背光面一側以同時對瓦體和太陽能轉換單元進行降溫；絕緣導熱層，其設置在太陽能轉換單元和冷卻単元之間，絕緣導熱層使太陽能轉換單元相對冷卻單元絕緣并將太陽能轉換單元的熱量轉移到冷卻單元中。由于本發(fā)明的陽光瓦片的冷卻単元能夠同時對瓦體和太陽能轉換單元進行降溫，所以當陽光瓦片工作時，使得陽光瓦片的瓦體的溫度和太陽能轉換單元的溫度都不會過度上升，從而使太陽能轉換單元能維持在一個較佳的工作溫度中，光伏發(fā)電效率能夠得到保證。在本發(fā)明ー個優(yōu)選實施方式中，絕緣導熱層包括使太陽能轉換單元相對冷卻單元絕緣的陶瓷膜層和將陶瓷膜層與太陽能轉換單元的背光面無縫隙接合的金屬導熱結合層。在該實施方式中，陶瓷膜層使太陽能轉換單元相對冷卻単元絕緣以避免電能損失，同吋，由于金屬導熱結合層使得陶瓷膜層與太陽能轉換單元的背光面無縫隙地接合，所以能夠確保絕緣導熱層有效地將光電轉換過程中產(chǎn)生的轉移到冷卻単元。在本發(fā)明的另ー優(yōu)選實施方式中，太陽能轉換單元包括至少ー個硅晶電池片，每個硅晶電池片的背光面敷貼在ー金屬導熱結合層上。在該實施方式中，金屬導熱結合層相比于現(xiàn)有技術的光柵焊接方式提高了導電系數(shù)，能更好地將電池片的熱能傳導出去。 在本發(fā)明的再ー個優(yōu)選實施方式中，瓦體由耐火阻燃的不飽和改性合成工程塑料形成。在該實施方式中，由于瓦體利用耐火阻燃的不飽和改性合成工程塑料材料形成，所以能夠耐受高溫天氣和阻燃的特性，同時具有比重小強度高的特性。在本發(fā)明的又ー個優(yōu)選實施方式中，冷卻単元包括至少一條冷媒通道，冷媒通道平行于絕緣導熱層延伸以吸收經(jīng)由絕緣導熱層從太陽能轉換單元轉移來的熱量并且冷媒通道延伸進入瓦體的圍壁以吸收瓦體在陽光照射下所產(chǎn)生的熱量。冷媒的介質可以是水、風、油、冰或氣體。在該實施方式中，冷媒通道和瓦體以及太陽能轉換單元充分接觸，從而容易利用冷媒對二者進行降溫。在本發(fā)明的另ー個方面，提供ー種可利用太陽能發(fā)電，同時在工作時ー并吸收來自太陽能轉換單元的輻射熱和光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量以及瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量的陽光瓦片也是有利的。根據(jù)本發(fā)明的另ー個方面，本發(fā)明提供ー種陽光瓦片，其包括瓦體；太陽能轉換単元，其設置在瓦體表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將太陽能轉換為電能；吸熱組件，其由瓦體支撐并設置在太陽能轉換單元的相反于受光面的背光面ー側；絕緣導熱層，其設置在太陽能轉換單元和吸熱組件之間，絕緣導熱層使太陽能轉換單元相對吸熱組件絕緣，并將太陽能轉換單元上由太陽光熱輻射形成的熱量和由光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量同時轉移到吸熱組件中；其中，吸熱組件同時吸收由絕緣導熱層從太陽能轉換單元轉移出的熱量以及瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量。由于本發(fā)明的陽光瓦片的吸熱組件能夠同時吸收瓦體和太陽能轉換單元由太陽光熱輻射所形成的熱量以及太陽能轉換單元由光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量，這樣一方面對瓦體和太陽能轉換單元能夠進行降溫，另ー方面，其不僅能吸收太陽能熱輻射所產(chǎn)生的熱量，還能吸收光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量。在ー種優(yōu)選實施方式中，吸熱組件包括一體成型的具有導熱性能的槽板，在槽板內設置有迂回的槽道，槽道內的熱吸收介質為油。在該實施方式中，由于槽板使用導熱材料、并有迂回槽道結構且使用油介質，能有效吸收太陽能轉換單元和瓦體的熱量。在另ー優(yōu)選實施方式中，槽道具有寬截面部和用于放慢熱吸收介質的流速的窄截面部，其中窄截面部的截面積是寬截面部截面積的1/3。由于這種結構設置，槽道內的熱吸收介質流到窄截面部時會放慢流速，從而更好地從太陽能轉換單元和瓦體吸收熱量。在本發(fā)明的再ー個方面，提供ー種可利用太陽能發(fā)電，同時在工作時將來自太陽能轉換單元的輻射熱和光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量以及瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量一并帶走利用的光電光熱陽光瓦片也是有利的。根據(jù)本發(fā)明的該再ー個方面，提供一種光電光熱陽光瓦片，其包括瓦體；太陽能轉換組件，其由瓦體支撐，太陽能轉換組件包括光伏發(fā)電單元、熱吸收単元以及設置在光伏發(fā)電單元和熱吸收単元之間的絕緣導熱層，光伏發(fā)電單元設置在瓦體表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將光能轉換為電能，熱吸收単元由瓦體支撐并設置在光伏發(fā)電單兀的相反于受光面的背光面一側用于同時吸收瓦體由太陽光熱福射所形成的熱量和光伏發(fā)電單元光電轉換過程中所產(chǎn)生的熱量，絕緣導熱層設置在光伏發(fā)電單元和熱吸收單元之間，絕緣導熱層使光伏發(fā)電單元相對熱吸收單元絕緣，并將光伏發(fā)電單元上由太陽光熱輻射所產(chǎn)生的熱量和光伏發(fā)電單元由光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量同時轉移到熱吸收單元中，其中，熱吸收單元同時吸收由絕緣導熱層從光伏發(fā)電單元轉移出的熱量以及瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量；電輸出単元，其與光伏發(fā)電單元電連接用于從光伏發(fā)電單元接收電能并以電流形式輸出到陽光瓦片外部；熱轉移單元，其與熱吸收単元流體連通，用于向熱吸收單元提供熱吸收介質，并將熱吸收単元中已經(jīng)吸收了熱量的介質輸出到陽光瓦片外部。 在該再ー個方面中，太陽能轉換組件能夠將太陽能轉換為電能，并利用電輸出單元將電能以電流的形式帶走，同時能夠將太陽能轉換單元的光輻射熱和光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱以及瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱ー并帶走完成熱轉移，從而將太陽能的光輻射和熱輻射進行了最大利用。在ー個優(yōu)選實施方式中，光伏發(fā)電單元包括多個硅晶電池片，硅晶電池片的受光面為負極，背光面為正極，在每ー硅晶電池片的受光面上設有導電銅絲并延伸連接另ー硅晶電池片的背光面，從而使硅晶電池片之間形成串聯(lián)。在該實施方式中，通過這種串聯(lián)的方式，能夠最大效率地產(chǎn)生電能，從而提高光電轉換率。在另ー優(yōu)選實施方式中，太陽能轉換單元包括多個硅晶電池片，每個硅晶電池片的背光面敷貼在ー金屬導熱結合層上。在該實施方式中，金屬導熱結合層相比于現(xiàn)有技術的光柵焊接方式提高了導電系數(shù)，能更好地將電池片的熱能傳導出去。在又一優(yōu)選實施方式中，光伏發(fā)電單兀的受光面具有透光疏水膜層。這樣ー種膜層的設置即可保證太陽光的利用又能避免光伏發(fā)電單元受光面上有水停留影響光電光熱轉換。在再ー個優(yōu)選實施方式中，熱吸收単元包括通道、通道出口和通道入口，熱轉移單元包括與熱吸收単元的通道出口連通的介質入口和與熱吸收単元的通道入口連通的介質出口，吸收了熱量后的熱吸收介質經(jīng)熱吸收單元的通道出口進入熱轉移單元的介質入口進而輸出到陽光瓦片外部進行再次熱交換，并且當這些介質再次熱交換完成熱轉移后，其再通過熱轉移單元的介質出ロ以及熱吸收單元的通道入口流回熱吸收單元。在該實施方式中，由于熱吸收單元和熱轉移単元流體連通，因而可實時將太陽能轉換組件和瓦體上的熱量通過介質從熱吸收單元輸出到熱轉移單元來完成熱轉移，有效地提聞了熱能利用率。在又ー個優(yōu)選實施方式中，熱吸收単元的通道入口位于瓦體的下端，熱吸收単元的通道出ロ位于陽光瓦的上端。在該實施方式中，利用通道入口在下而通道出口在上,可以使冷的介質例如油從陽光瓦的下端自主流動到陽光瓦的上端，形成冷油的負壓。在再ー個優(yōu)選實施方式中，陽光瓦片上還設置有通訊模塊。該通訊模塊的設置可以用來實時采集硅晶片的信息并將該信息發(fā)送出去進行外部通訊。信息可以是硅晶片的轉換電量例如所產(chǎn)生的電流、表面溫度等。例如，當陽光瓦片上的某個硅晶片或瓦片局部被污染物覆蓋時，由于其透光性減弱或消失，所以該硅晶片的光電轉換發(fā)電量會明顯下降，此時人們根據(jù)該硅晶片的通訊模塊所發(fā)出的實時電量轉換信息就可以很快地定位到該問題硅晶片并進行相應地處理。在本發(fā)明的又ー個方面，提供ー種可利用太陽能發(fā)電，同時在工作時將來自姆ー陽光瓦片的太陽能轉換單元的輻射熱和光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量以及瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量ー并帶走利用的光電光熱陽光瓦片組也是有利的。根據(jù)本發(fā)明的這個方面，提供ー種由多個上述光電光熱陽光瓦片連接而成的光電光熱陽光瓦片組，姆ー個陽光瓦片的電輸出單兀與另一陽光瓦片的電輸出單兀相串聯(lián)后再連接到陽光瓦片外部的電輸出干路進行，同吋，每ー陽光瓦片的熱轉移單元與另ー陽光瓦片的熱轉移單元相并聯(lián)后再連接到陽光瓦片外部的熱交換干路。在該方面中，光電光熱陽光瓦片可以成組生產(chǎn)或由多個瓦片組裝成瓦片組，從而它們的電能輸出和熱能輸出可以集中輸出，提高了生產(chǎn)和組裝效率。在ー個優(yōu)選實施方式中，姆ー陽光瓦片的熱轉移單兀的介質入口相連到陽光瓦片組外的入口干道，而每ー陽光瓦片的熱轉移單元的介質出口相連到陽光瓦片組外的出口干道。在該實施方式中，由于瓦片組的每個瓦片的熱轉移単元都有其介質入口和介質出ロ，同時又設有將它們集中在一起的統(tǒng)ー的入口干道和出口干道，從而方便了和其他瓦片組的組裝(如果需要組裝)，提高了生產(chǎn)和組裝效率。在另ー個優(yōu)選實施方式中，其中一個陽光瓦片的凸起和/或凹槽能夠與相鄰瓦片的凹槽和/或凸起互為相嵌接合，以此瓦片與相鄰瓦片連接在一起。在該實施方式中，由于這種凹槽和凸起的互為相嵌的接合方式，使得陽光瓦片可以一片挨著一片的組成成瓦片組，而且彼此相嵌的接合方式比較牢固。在又ー個優(yōu)選實施方式中，在瓦片之間的凹槽和凸起的互為相嵌的企合槽表面上設置有防水粘固膠層。在該實施方式中，防水粘固膠層的設置更加固了瓦片之間的連接，且能消減瓦片連接處的應力，從而在瓦片受到較大外力例如強風和龍卷風的作用時，瓦片連接處不會因風壓抬升應力作用而受損。通過參考下面所描述的實施方式，本發(fā)明的這些方面和其他方面將會得到清晰地闡述。


本發(fā)明的結構和操作方式以及進一歩的目的和優(yōu)點將通過下面結合附圖的描述得到清晰地理解，其中，相同的參考標記標識相同的元件圖I是根據(jù)本發(fā)明的第一實施方式的陽光瓦片的剖視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實施方式的陽光瓦片的剖視圖；圖3是圖2中所示陽光瓦片中的油槽板的示意圖
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第三實施方式的陽光瓦片的剖視圖；圖5是圖4中所示陽光瓦片從上方看下去的示意性立體圖，為了清楚起見未顯示硅晶片的布置；圖6是圖4中所示陽光瓦片的示意性俯視圖；圖7是圖4中所示陽光瓦片上的硅晶片連接示意圖，其示出每個串行中的硅晶片相串聯(lián)，同時娃晶片串行與串行之間也為串聯(lián)；圖8是本發(fā)明陽光瓦片組的實施方式的示意圖，其示出四片ー組的瓦片組結構。
具體實施例方式根據(jù)要求，這里將披露本發(fā)明的具體實施例；然而，應當理解的是，這里所披露的實施例僅僅是本發(fā)明的典型例子而已，其可體現(xiàn)為各種形式。因此，這里披露的具體細節(jié)不被認為是限制性的，而僅僅是作為權利要求的基礎以及作為用于教導本領域技術人員以實際中任何恰當?shù)姆绞讲煌貞帽景l(fā)明的代表性的基礎，包括采用這里所披露的各種特征并結合這里可能沒有明確披露的特征。大體上講，本發(fā)明提供ー種陽光瓦片，其能夠將太陽能轉換為電能，同時該陽光瓦片會產(chǎn)生熱量，該熱量包括光電轉換過程中產(chǎn)生的熱量以及太陽能轉換單元或光電轉換單元上和瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量。因而，根據(jù)本發(fā)明的ー個方面，在陽光瓦片內提供冷卻単元，用來對太陽能轉換單元或光電轉換單元以及瓦體進行降溫，從而保證光電轉換效率；根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在陽光瓦片內提供吸熱組件，用來吸收太陽能轉換單元或光電轉換單元以及瓦體上的熱量從而使它們降溫；根據(jù)本發(fā)明的第三方面，不僅提供熱吸收單元還提供熱轉移單元，從而在將太陽能轉換單元或光電轉換單元以及瓦體上的熱量吸收以使它們降溫的同時，還能夠將熱量帶走去交換利用。圖I示出了本發(fā)明的陽光瓦片的第一實施方式，該陽光瓦片100包括太陽能轉換單元101、冷卻單元102、絕緣導熱層104以及瓦體103。瓦體103可為一體成型，并且其可由耐火阻燃的不飽和改性合成工程塑料模制而成。如圖I所示，太陽能轉換單元101設置在瓦片表面，其可以是單個硅晶電池片或是由多個硅晶電池片1011組成的陣列，并且在所述太陽能轉換單元101的受光面可以具有透光疏水膜層(未不出)。
絕緣導熱層104包括陶瓷膜層1041和金屬導熱結合層1042，所述金屬導熱結合層1042可由導電銀漿形成。每個硅晶電池片1011的背光面敷貼在絲網(wǎng)印刷的一金屬導熱結合層1042上，從而所述金屬導熱結合層1042能與所述太陽能轉換單元101之間無縫隙地接合。并且，每個金屬導熱結合層1042的面積不大于其上敷貼的硅晶電池片1011背光面的面積。
冷卻單元102由所述瓦體103支撐并設置在太能轉換單元101的背光面ー側。該冷卻單元102包括至少一條冷媒通道1021，該冷媒通道1021平行于絕緣導熱層104延伸。這些冷媒通道1021 —方面與所述太陽能轉換單元的底部1012接觸，另ー方面也與所述瓦體103的圍壁1031和底部1032接觸。在一種實施方式中，冷媒通道1021中流有冷水，這樣當所述陽光瓦片100工作時，冷媒通道1021 —方面通過其內流通的冷水對所述瓦片瓦體103降溫，另ー方面，所述太陽能轉換單元的熱量首先被絕緣導熱層轉移到了所述冷媒通道1021中，而冷媒通道1021則通過冷水將轉入的熱量降溫。在此種實施方式中，所述冷媒通道可以蛇形布置。在本發(fā)明的另ー個實施方式中，所述冷媒通道1021也可以與ー個風冷系統(tǒng)(未示出)連接，這樣從風冷系統(tǒng)中吹出的冷風可以快速地在冷媒通道1021中流通，吹散瓦體103和太陽能轉換單元101上的熱量。在本發(fā)明的另ー個實施方式中，可以在所述冷媒通道1021中放置能夠釋放冷氣的固體介質，例如干冰，這些固體介質中分別放置在冷媒通道1021與絕緣導熱曾104以及瓦體圍壁1031和底部1032的接觸位置處，以同時對瓦體103和太陽能轉換單元降溫。如圖2所示，在本發(fā)明的第二實施例中，所述陽光瓦片200包括太陽能轉換單元201、吸熱組件202、絕緣導熱層204以及瓦體203。第二實施例中的陽光瓦片結構大致與第一實施例相同，只是吸熱組件202取代了第一實施例中的冷卻単元102。該吸熱組件202由瓦體203支撐并設置在太陽能轉換單元201的背光面。如圖2所示，吸熱組件202可以是一體成型的槽板2021，該槽板2021可為鋁基板，因此具有良好的導熱性能。在本發(fā)明的一個實施方式中，所述槽板2021也可以是整體呈凹形的橫向通槽，該通槽的厚度遠小于其長度，在通槽中流有油或水。由于所述槽板2021與所述絕緣導熱層204以及瓦體203都充分接觸，所以其能夠同時吸收由所述絕緣導熱層轉移出的熱量以及所述瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量。在本發(fā)明的另ー實施方式中，如圖2或圖3所示，在槽板2021中可設置有迂回的槽道2022，該槽道2022可為蛇形布置。槽道2022內流有防氧化防凍導熱油。為了使槽道2022內的防氧化防凍導熱油能夠充分吸收熱量，槽道2022的窄截面部的截面積是寬截面部截面積的1/3。如圖4-6所示，在本發(fā)明的第三實施例中，所述陽光瓦片300包括瓦體301，太陽能轉換組件302、電輸出單元303和熱轉移單元304。如圖4所示，所述太陽能轉換組件302由瓦體301支撐，其包括光伏發(fā)電單元3021、絕緣導熱層3022和熱吸收單元3023。如圖5和7所示，光伏發(fā)電單元3021設置在所述瓦體301的表面，其受光面可具有透光疏水膜層(未示出)，光伏發(fā)電單元3021包括多個硅晶電池片3021a，該硅晶電池片3021a受光面為負極，背光面為正極。多個硅晶電池片3021a之間串聯(lián)在一起。例如，如圖7所示，在ー個4列6行的硅晶片電池片陣列中，每一列中的多個硅晶電池片先串聯(lián)在一起，接著第I行第I列的硅晶電池片與第I行第2列的硅晶電池片電連接，第I行第3列的硅晶電池片與第I行第4列的硅晶電池片電連接，第6行第I列的硅晶電池片負極與電輸出單元303的正極連接，第6行第4列的硅晶電池片的正極與電輸出單元303的負極連接，第6行第2列的硅晶電池片與第6行第3列的硅晶電池片通過一個ニ極管被電連接在一起。硅晶電池片3021a間的串聯(lián)連接通過其受光面上設有的導電銅絲來實現(xiàn)，該導電銅絲從硅晶電池片受光面上延伸至另ー硅晶電池片的背光面。絕緣導熱層3022包括陶瓷膜層3022a和金屬導熱結合層3022b，所述金屬導熱結合層3022b由導電銀漿形成。每個硅晶電池片3021a的背光面敷貼在絲網(wǎng)印刷的一金屬導熱結合層3022b上，從而所述金屬導熱結合層3022b與所述光伏發(fā)電單元3021之間無縫隙地接合。并且，每個金屬導熱結合層3022b的面積不大于其上敷貼的硅晶電池片3021a背光面的面積。
如圖3所示，熱轉移單元304與所述熱吸收單元3023連接，其用于向所述熱吸收単元3023提供熱吸收介質，并將該熱吸收單元3023中已經(jīng)吸收了熱量的介質輸出到陽光瓦片外部。熱吸收單元3023包括通道、通道出ロ 3023b和通道入ロ 3023c。所述熱轉移單元304的介質入ロ 3041與所述通道入ロ 3023c連通，所述熱轉移單元304的介質出ロ 3042與所述通道出ロ 3023b連通。所述熱吸收介質通過所述通道入口 3023c流入所述通道3023b，待吸收完熱量后從所述通道出ロ 3023b流出并經(jīng)所述熱轉移単元304輸出到陽光瓦的外部。另外，為了能使所述熱交換介質在所述通道中能形成自循環(huán)，如圖6所示，所述通道入ロ 3023c以及介質入口 3041可位于所述陽光瓦片的下端，所述通道出口 3023b和介質出口3042都可位于所述陽光瓦片的上端。在本發(fā)明的一個實施例中，所述吸收了熱量后的熱吸收介質經(jīng)所述熱轉移単元304輸出到外部的熱交換通道進行再次熱交換以完成熱轉移。當這些介質再次熱交換完成后，其再通過所述熱轉移単元304的介質入口 3041以及所述熱吸收單元3023的通道入口3023c流入所述熱吸收單元3023。所述熱吸收單元3023可以采用第二實施例中的槽板，該槽板3023d為鋁基板，在所述槽板3023d上設置有迂回的槽道3023a作為熱吸收單元3023的通道，該迂回的槽道3022a呈蛇形布置。所述槽道3023a的窄截面部的截面積是其寬截面部截面積的1/3。在槽道3023a中流有防氧化防凍導熱油。此外，本發(fā)明陽光瓦片300上還設置有通訊模塊，該通訊模塊可以實時采集其所對應的硅晶片的信息并將該信息發(fā)送。所述信息可以是硅晶片的表面溫度、轉換電量等。例如，當陽光瓦片上的某個硅晶片被污染物覆蓋時，由于其透光性減弱，所以該硅晶片的轉換電量會明顯下降，此時人們根據(jù)該硅晶片的通訊模塊所發(fā)出的實時電量轉換信息就可以很快地定位到該問題硅晶片并進行相應地處理。本發(fā)明的陽光瓦片300即可以単獨使用并安裝在屋頂，也可以是將多片瓦片300連接在一起成組使用和安裝。例如，可以將4片或8片瓦片300連接在一起組成ー個瓦片組400，然后將這些瓦片組再安裝在屋頂上。在本發(fā)明陽光瓦片組400的實施例中，所述陽光瓦片組包括多個陽光瓦片300，每一個陽光瓦片300的電輸出單兀303與另一所述陽光瓦片300的電輸出單兀303相串聯(lián)后再連接到陽光瓦片外部的電輸出干路，同時，每一所述陽光瓦片的所述熱轉移単元304與另一所述陽光瓦片的所述熱轉移単元304相并聯(lián)后再連接到陽光瓦片外部的熱交換干路。如圖6所示，每一所述陽光瓦片3的所述熱轉移単元304的所述介質入口 3041相連到所述陽光瓦片組外的入口干道，而每一所述陽光瓦片的所述熱轉移単元304的介質出ロ相連到所述陽光瓦片組外的出ロ干道。在本發(fā)明的實施例中，可以在陽光瓦片的四周可設有螺孔，并通過螺栓將這些陽光瓦片300連接在一起?；蛘?，可以以傳統(tǒng)瓦片的方式，將這些陽光瓦片300堆疊在一起，并通過粘合劑以增強每片瓦片300間的連接強度。如圖5-6所示的實施例中，在陽光瓦片300在瓦體301的下側和右側設置有凸起3013，上側和左側設置有凹槽3014。所述陽光瓦片下側的凸起3013能與下方瓦片的上側凹槽3014接合，其右側凸起3013能與其右側瓦片的左側凹槽3014接合，以此類推，所述瓦片能與其四周相鄰瓦片都互為相嵌接合。另外，在所述凹槽3014和凸起3013互為相嵌的企 合槽表面上設置有防水粘固膠層。本發(fā)明的瓦片可以是任何形狀，例如長方形、正方形或拱形。另外，雖然本發(fā)明的實施方式涉及的是光電光熱瓦片，但應該理解的是任何屋頂結構都可以使用本發(fā)明。例如，可以將本發(fā)明的瓦片直接架設在房屋頂梁上，使其成為房屋的屋頂，或者如同BAPV技木，將瓦片安裝在屋頂瓦片之上。另外，本發(fā)明雖然在實施方式中只提到瓦片，但是本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明的掲示應該可以了解到其可以應用到BIPV領域中的各種建筑材料，例如秦墻。本發(fā)明的技術內容及技術特點已掲示如上，然而可以理解，在本發(fā)明的創(chuàng)作思想下，本領域的技術人員可以對上述結構作各種變化和改進，包括這里單獨披露或要求保護的技術特征的組合，明顯地包括這些特征的其它組合，太陽能轉換單元或光伏發(fā)電單元的可替換的其他類型。同樣，材料和結構也存在許多可能的變形。這些變形和/或組合均落入本發(fā)明所涉及的技術領域內，并落入本發(fā)明權利要求的保護范圍。需要注意的是，按照慣例，權利要求中使用單個元件意在包括一個或多個這樣的元件。
權利要求
1.ー種陽光瓦片，其特征在于，包括 瓦體； 太陽能轉換單元，其設置在所述瓦片表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將太陽能轉換為電能； 冷卻単元，其由所述瓦體支撐并設置在所述太陽能轉換單元的相反于所述受光面的背光面一側以同時對所述瓦體和太陽能轉換單元進行降溫； 絕緣導熱層，其設置在所述太陽能轉換單元和所述冷卻単元之間，所述絕緣導熱層使所述太陽能轉換單元相對所述冷卻單元絕緣并將所述太陽能轉換單元的熱量轉移到所述冷卻單元中。
2.如權利要求I所述的陽光瓦片，其特征在于，所述絕緣導熱層包括使所述太陽能轉換單元相對所述冷卻単元絕緣的陶瓷膜層和將所述陶瓷膜層與所述太陽能轉換單元的背光面無縫隙接合的金屬導熱結合層。
3.如權利要求I或2所述的陽光瓦片，其特征在于，所述太陽能轉換單元包括至少ー個娃晶電池片。
4.如權利要求3所述的陽光瓦片，其特征在于，每個所述硅晶電池片的背光面敷貼在一所述金屬導熱結合層上。
5.如權利要求3或4所述的陽光瓦片，其特征在于，每個所述硅晶電池片的背光面敷貼在絲網(wǎng)印刷的金屬導熱結合層上。
6.如權利要求5所述的陽光瓦片，其特征在于，每個所述金屬導熱結合層的面積不大于其上敷貼的所述硅晶電池片背光面的面積。
7.如權利要求2-6中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述金屬導熱結合層由導電銀漿形成。
8.如權利要求1-7中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述瓦體由耐火阻燃的不飽和改性合成工程塑料形成。
9.如權利要求1-8中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述瓦體為一體成型。
10.如權利要求1-9中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述冷卻単元包括至少ー條冷媒通道，所述冷媒通道平行于所述絕緣導熱層延伸以吸收經(jīng)由所述絕緣導熱層從所述太陽能轉換單元轉移來的熱量并且所述冷媒通道延伸進入所述瓦體的圍壁以吸收所述瓦體在陽光照射下所產(chǎn)生的熱量。
11.如權利要求10所述的陽光瓦片，其特征在于，所述冷卻単元包括蛇形冷媒通道。
12.如權利要求1-11任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述太陽能轉換單元的所述受光面具有透光疏水膜層。
13.—種陽光瓦片，其特征在于，包括 瓦體； 太陽能轉換單元，其設置在所述瓦體表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將太陽能轉換為電能； 吸熱組件，其由所述瓦體支撐并設置在所述太陽能轉換單元的相反于所述受光面的背光面ー側； 絕緣導熱層，其設置在所述太陽能轉換單元和吸熱組件之間，所述絕緣導熱層使所述太陽能轉換單元相對所述吸熱組件絕緣，并將所述太陽能轉換單元上由太陽光熱輻射形成的熱量和由光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量同時轉移到所述吸熱組件中； 其中，所述吸熱組件同時吸收由所述絕緣導熱層從所述太陽能轉換單元轉移出的熱量以及所述瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量。
14.如權利要求13所述的陽光瓦片，其特征是，所述太陽能轉換單元的所述受光面具有透光疏水膜層。
15.如權利要求13或14所述的陽光瓦片，其特征在于，所述絕緣導熱層包括使所述太陽能轉換單元相對所述吸熱組件絕緣的陶瓷膜層和將所述陶瓷膜層與所述太陽能轉換單元的背光面無縫隙接合的金屬導熱結合層。
16.如權利要求13-15任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述太陽能轉換單元包括至少ー個硅晶電池片，每個所述硅晶電池片的背光面敷貼在一所述金屬導熱結合層上。
17.如權利要求16所述的陽光瓦片，其特征在于，每個所述硅晶電池片的背光面敷貼在絲網(wǎng)印刷的所述金屬導熱結合層上。
18.如權利要求16或17所述的陽光瓦片，其特征在于，每個所述金屬導熱結合層的面積不大于其上所敷貼的所述硅晶電池片背光面的面積。
19.如權利要求15-18中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述金屬導熱結合層由導電銀漿構成。
20.如權利要求15-19中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述吸熱組件包括一體成型的槽板，所述槽板內有熱吸收介質。
21.如權利要求20所述的陽光瓦片，其特征在于，所述槽板是具有導熱性能的金屬槽板。
22.如權利要求20-21中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述槽板為鋁基板。
23.如權利要求20-22中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，在所述槽板內設置有迂回的槽道，所述熱吸收介質位于所述槽道內。
24.如權利要求23中所述的陽光瓦片，其特征在于，所述槽道為蛇形布置。
25.如權利要求23或24所述的陽光瓦片，其特征在于，所述槽道具有寬截面部和用于放慢所述熱吸收介質的流速的窄截面部。
26.如權利要求25所述的陽光瓦片，其特征在于，所述窄截面部的截面積是所述寬截面部截面積的1/3。
27.如權利要求20-26中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述熱吸收介質為油。
28.如權利要求27所述的陽光瓦片，其特征在于，所述油為防氧化防凍導熱油。
29.如權利要求13-28中任ー項所述的陽光瓦片，其特征在于，所述瓦體由耐火阻燃的不飽和改性合成工程塑料模制形成。
30.一種光電光熱陽光瓦片,其包括 瓦體； 太陽能轉換組件，其由所述瓦體支撐，所述太陽能轉換組件包括 光伏發(fā)電單元，所述光伏發(fā)電單元設置在所述瓦體表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將光能轉換為電能； 熱吸收単元，所述熱吸收單元由所述瓦體支撐并設置在所述光伏發(fā)電單元的相反于所述受光面的背光面一側用于同時吸收所述瓦體由太陽光熱輻射所形成的熱量和所述光伏發(fā)電單元光電轉換過程中所產(chǎn)生的熱量； 絕緣導熱層，其設置在所述光伏發(fā)電單元和所述熱吸收單元之間，所述絕緣導熱層使所述光伏發(fā)電單元相對所述熱吸收単元絕緣，并將所述光伏發(fā)電單元上由太陽光熱輻射所產(chǎn)生的熱量和光伏發(fā)電單元由光伏發(fā)電所產(chǎn)生的熱量同時轉移到所述熱吸收單元中； 其中，所述熱吸收單元同時吸收由所述絕緣導熱層從所述光伏發(fā)電單元轉移出的熱量以及所述瓦體上由太陽光熱輻射所形成的熱量； 電輸出単元，其與所述光伏發(fā)電單元電連接用于從所述光伏發(fā)電單元接收電能并以電流形式輸出到所述陽光瓦片外部； 熱轉移単元，其與所述熱吸收單元流體連通，用于向所述熱吸收單元提供熱吸收介質，并將所述熱吸收單元中已經(jīng)吸收了熱量的介質輸出到陽光瓦片外部。
31.如權利要求30所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述絕緣導熱層包括使所述光伏發(fā)電單元相對所述熱吸收単元絕緣的陶瓷膜層和將所述陶瓷膜層與所述光伏發(fā)電単元的背光面無縫隙接合的金屬導熱結合層。
32.如權利要求30或31所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述光伏發(fā)電單元包括至少ー個硅晶電池片，所述硅晶電池片的所述受光面為負極，所述背光面為正扱。
33.如權利要求32所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述太陽能轉換單元包括多個硅晶電池片，所述多個硅晶電池片之間串聯(lián)。
34.如權利要求32或33所述的光電光熱陽光瓦片,其特征在于,在姆一所述娃晶電池片的所述受光面上設有導電銅絲并延伸連接另一硅晶電池片的所述背光面，從而使硅晶電池片之間形成串聯(lián)。
35.如權利要求32-34中任一項所述的光電光熱陽光瓦片,其特征在于,姆個所述娃晶電池片的所述背光面救貼在一所述金屬導熱結合層上。
36.如權利要求34或35所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，每個所述硅晶電池片的背光面敷貼在絲網(wǎng)印刷的一所述金屬導熱結合層上。
37.如權利要求36所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，每個所述金屬導熱結合層的面積不大于其上敷貼的所述硅晶電池片背光面的面積。
38.如權利要求31-37中任一項所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述金屬導熱結合層由導電銀漿形成。
39.如權利要求30-38任一項所述的光電光熱陽光瓦片，其特征是，所述光伏發(fā)電單元的所述受光面具有透光疏水膜層。
40.如權利要求30-39任一所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述熱吸收單元包括通道、通道出口和通道入口，所述熱轉移単元包括與所述熱吸收單元的所述通道出口連通的介質入口和與所述熱吸收單元的所述通道入口連通的介質出口。
41.如權利要求40所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述吸收了熱量后的熱吸收介質經(jīng)所述熱吸收単元的所述通道出口進入所述熱轉移単元的所述介質入口進而輸出到陽光瓦片外部進行再次熱交換，并且當這些介質再次熱交換完成熱轉移后，其再通過所述熱轉移単元的所述介質出口以及所述熱吸收單元的所述通道入口流回所述熱吸收單元。
42.如權利要求40或41所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述熱吸收單元是ー整體成型的槽板，在所述槽板內設置有迂回的槽道以便于熱交換介質流經(jīng)過程中從所述光伏發(fā)電單元和所述瓦體上吸收熱能。
43.如權利要求42中所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述槽板是具有導熱性能的金屬板。
44.如權利要求43所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述槽板是鋁基板。
45.如權利要求42-44中任一項所述的光電光熱陽光瓦片,其特征在于,所述迂回的槽道為蛇形布置。
46.如權利要求42-45中任一項所述的光電光熱陽光瓦片,其特征在于,所述槽道具有寬截面部和用于放慢所述熱吸收介質的流速的窄截面部。
47.如權利要求46所述的光電光熱陽光瓦片，其特征在于，所述窄截面部的截面積是所述寬截面部的截面積的1/3。
48.如權利要求30-47中任一所述的光電光熱陽光瓦片，其中所述熱吸收介質是油。
49.如權利要求48所述的光電光熱陽光瓦片，其中所述油是防氧化防凍導熱油。
50.如權利要求40-49中任一項所述的光電光熱陽光瓦片，其中所述熱吸收單元的所述通道入口位于所述瓦體的下端，所述熱吸收單元的所述通道出口位于所述陽光瓦的上端。
51.如權利要求30-50中任一項所述的光電光熱陽光瓦片,其中所述瓦體由耐火阻燃的不飽和的改性合成工程塑料模制而成。
52.如權利要求30-51中任一項所述的光電光熱陽光瓦片,還包括通訊模塊。
53.—種由如權利要求30-52中任一項所述的光電光熱陽光瓦片連接而成的光電光熱陽光瓦片組，每一所述陽光瓦片的所述電輸出単元與另一所述陽光瓦片的所述電輸出単元相串聯(lián)后再連接到陽光瓦片外部的電輸出干路，同時，每一所述陽光瓦片的所述熱轉移單元與另一所述陽光瓦片的所述熱轉移単元相并聯(lián)后再連接到陽光瓦片外部的熱交換干路。
54.如權利要求53所述的光電光熱陽光瓦片組,其中姆一所述陽光瓦片的所述熱轉移単元的所述介質入口相連到所述陽光瓦片組外的入口干道，而每一所述陽光瓦片的所述熱轉移單元的所述介質出ロ相連到所述陽光瓦片組外的出ロ干道。
55.如權利要求53或54所述的光電光熱陽光瓦片組,其特征是,所述一個陽光瓦片的凸起和/或凹槽能夠與相鄰所述瓦片的凹槽和/或凸起互為相嵌接合，以此所述瓦片與相鄰瓦片連接在一起。
56.如權利要求55所述的陽光瓦片組，其特征是，在所述凹槽和凸起的互為相嵌的企合槽表面上設置有防水粘固膠層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電光熱陽光瓦片，其在具有普通瓦片防水性能的同時還能進行光電和光熱的轉換，該陽光瓦片包括一太陽能轉換組件，該太陽能轉換組件將太陽能的光輻射轉換成了電能和熱能，將太陽光的熱輻射轉換成了熱能，所以太陽能使用效率被大大提高，轉換損耗率降低到最小，轉換利用率提升到最大。
文檔編號H01L31/052GK102787700SQ20111012752
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權日2011年5月17日
發(fā)明者徐征遠 申請人:上海天啟新能源科技股份有限公司