[发明专利]太阳能电池寄生光热再利用装置

说明书

技术领域

本发明涉及的是能源技术领域的装置，具体指一种太阳能电池寄生光热再利用装置。

背景技术

随着能源紧张、温室效应等问题日渐严重，太阳能作为一种储量大，取之不尽、用之不竭，无污染的清洁能源，其开发与利用已经被提到全球工业化议程，并随材料科学与基础工业的进步，太阳能在理论和实践等方面都有了长足的发展。

经对现有技术文献的检索发现，专利申请名称为“太阳光电热能量转换系统”，专利申请号200610029874.5专利申请中，对太阳能辐射到光伏电池板上的光能以及寄生热能都予以一定的利用，在光伏电池转换效率相同的情况下，在一定程度上的确提高了能量利用率。

但是，上述发明仅是在原有的光伏电池板底面上，设置一个长方形辅助薄型水箱体用于吸收传递光伏电池板上的寄生热能，在热能传递速度和效率上都存在不足之处。用水升温吸热蒸发来降低光伏电池板底面的温度，不但不易控制，在光照一类地区及两/三类地区夏季阳光充足的时候，由于温度太高，不仅会影响光伏电池板的能量转换效率，而且在热水使用量小的情况下，导致降温后不断产生的热水不能充分利用而浪费。

在对市场的进一步调查中发现，太阳能硅板的转换效率为18％，经过一系列的能量转换、传递后，太阳能光伏发电系统的总效率为14％左右。太阳能硅板最佳工作温度为45度，工作时，其表面以及边框聚集大量的热，过高或过低的温度影响光电转换效率。进一步检索，未发现与本发明相同或类似的文献报道。

发明内容

本发明目的是针对上述不足之处提供一种太阳能电池寄生光热再利用装置，该装置具有太阳能电池板、金属热交换器、保温层和箱体，不仅能够利用太阳能辐射到光伏电池板上的光能，同时也可以将寄生在光伏电池板的热能和透过光伏电池板的光能予以充分利用，使得太阳辐射能总利用率可以高达60％以上，在超导介质传递能量的过程中，同时对光伏电池板起到冷却的作用，使其达到最佳工作温度。

本发明是通过以下技术方案实现的：太阳能电池寄生光热再利用装置包括太阳能电池板、金属热交换器、保温层和箱体。金属热交换器包括金属热交换基板，超导介质储管、集汽管、超导介质；在金属热交换基板上设置有多凸起流体通道，多凸起流体通道上部和集汽管连接，多凸起流体通道下部和超导介质储管连接。

太阳能电池板下部与保温层之间装有金属热交换器，太阳能电池板、金属热交换器和保温层密封固定在箱体内，安装完成后，在超导介质储管内注入有超导介质。

所述的太阳能电池板，采用市售透光的结晶系薄膜式或非结晶系薄膜式太阳能电池板，由透光板、太阳能电池、热熔胶层(EVA膜)组合而成。太阳能电池板是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。主要是利用半导体材料的电子学特性，当太阳光照射在半导体P-N结上，由于P-N结势垒区产生了较强的内建静电场，因而产生在势垒区中的非平衡电子和空穴或产生在势垒区外但扩散进势垒区的非平衡电子和空穴，在内建静电场的作用下，各自向相反方向运动，离开势垒区，结果使P区电势升高，N区电势降低，从而在外电路中产生电压和电流，将光能转化成电能。也可以直接在金属热交换器上镀多元化合物薄膜，利用其发电。

所述的金属热交换器包括金属热交换基板，超导介质储管、集汽管、超导介质；在金属热交换基板上设置有多凸起流体通道，在金属热交换基板上和多凸起流体通道外部喷涂有太阳能选择性吸收涂料，其中太阳能选择性吸收涂层可以采用市售磁控溅射渐变铝-氮/铝太阳能选择性吸收涂层和双靶磁控溅射SS-C/Cu选择性复合吸收涂层，有效的提高了其聚热效率。多凸起流体通道上部和集汽管连接，多凸起流体通道下部和超导介质储管连接。在金属热交换器基板上设置的多凸起流体通道内可以设置多个散热条并深入多凸起流体通道内，用于提高热传导效率。

所述的集汽管是密封管体，集汽管与金属热交换基板上设置的多凸起流体通道相连通，在集汽管一侧设置有汽化气体出口。

所述的超导介质储管是密封管体，超导介质储管与金属热交换基板上设置的多凸起流体通道相连通，超导介质储管内储存有超导介质，超导介质储管的一侧设置有介质进口。

所述的超导介质，是市售2-2超导介质(山东潍坊市华丰新产品研究所生产)、低温导热油以及在低温35℃到50℃左右时可以汽化的导热液，在负压情况下，启动温度更低。在启动电加热的状态下，热能不断散发，使得超导介质迅速吸热升温汽化并沸腾起来，沿管流体通道内壁向上运动，速度是水的数十倍以上。

工作原理