[发明专利]用于太阳能吸收器的层系统

说明书

本发明涉及一种太阳能吸收器、一种包括该太阳能吸收器的太阳能集热器，还涉及一种制造该太阳能吸收器的方法。

近年来，尽可能高效的太阳能热利用促进了该领域已经增加的开发活动。在此期间，已经形成了许多如何利用基本热能原理使太阳能为人类事业所利用的构思。除了当前要么仍然处于科学试验阶段、要么不能在大规模试验中得到证实的许多开发成果，已经证明真空管集热器、平板型集热器以及槽式集热器在家庭以及工业中的应用尤其合算。所有这些方法适用于通过专门的吸收器表面将太阳能电磁光谱的某些部分转换成热能，同时用这些热能加热热流体。在太阳能热系统中加热的热流体能够接着提供给换热器，比如通过循环泵提供给换热器，保存在所述热流体中的热能通过所述换热器被释放并在后来的步骤中被利用。

这种太阳能热系统的效率除了由一系列几何因素所决定外，也由基本的热力学参数或材料参数所决定。这种建立在家庭以及工业应用中的热能太阳系统所获得的效率通常在50％到90％之间。然而，相比之下由所述太阳能热系统接收到的50％到10％的太阳能仍然未被利用并再次被当做废热排出或放出。

为了提高热能太阳系统的效率，已经提出了许多对吸收器表面的改进，图5a、5b、5c、6a和6b中详细地示出了这种改进中的一部分。这里，主要致力于以特定选择性的方法形成用于接收太阳辐射的吸收器表面，以便降低从吸收器表面散发的热损失。例如，使用高选择性吸收器表面，所述高选择性吸收器表面用石英玻璃，氮化钛(TiN)、氧化钛(TiO)和二氧化钛(TiO2)的混合物，碳化钛在金属的吸收器基板上形成多个涂层。用这种方法可使热损失降低到仅仅10％。

为了进一步提高太阳能系统的总效率，即，为了使接收到的可用太阳辐射达到一个较高的比例，也提出了另外的技术成果，所述技术成果使得太阳辐射的热和光伏的同时利用的组合成为可能。

作为这种组合系统的代表，参看DE 39 23 821 A1，它提出了将集热器和光电收集器组合在一个收集单元中。它所描述的收集器提供一种传送换热器媒介流的热流体系统，所述热流体系统是嵌入在隔热的气凝胶中的所述集热器的一部件。当太阳辐射入射到所述集热器时，具有较短波长的太阳辐射部分通常不能被吸收，并且红色或红外部分只有在转换成热能后才能够被利用。所述光电收集器相对于太阳辐射的入射方向连接在所述集热器之后，所述光电收集器使得太阳辐射的余下的光谱，即，可见光和紫外光，可被用来通过光伏效应产生电流。所述集热器和所述光电收集器通过一个厚的隔热气凝胶层相互隔开。

由于所述集热器的结构性配置以及所述集热器相对于所述光电收集器的几何排列，DE 39 23 821 A1中的集热器和光电收集器的组合具有许多缺点。一方面，在所述隔热气凝胶中含有的空气会对入射到所述组合收集器上的太阳光产生强烈的散射，因此，大部分太阳辐射尤其是大部分红外辐射散失。此外，由于所述集热器提供了所述热流体系统的管道的一种布置，也增大了散射截面。相对于太阳辐射的入射方向，所述热流体系统连接在所述光电收集器之前，并且在所述光电收集器上形成阴影。因此，太阳辐射的一部分被所述换热器的管道反射和折射，以致这部分辐射不再能够用来产生光伏电流。光伏电流产生的效率因此大大降低。另外，也将提到组合收集器的结构复杂性，这一方面不但导致生产成本昂贵，也显著提高了这种系统中的故障敏感度和维护的必要性。

在将集热器和光电收集器组合在一个单元中的方面，也已进行了另外的结构方面的努力，例如由Solarhybrid AG.公司所进行的结构方面的努力。由Solarhybrid AG生产的组合集热器包括单晶型或多晶型太阳能电池，所述单晶型或多晶型太阳能电池组合在由玻璃制成的太阳能集热器盖板的下面。然而，由于这种构造，在辐射的入射下工作时，所述太阳能电池非常热，并且导致光伏效率的大大降低。此外，另外增加的太阳能电池还可以不利地影响用于热能生成的光的入射，例如，由于遮蔽。

因此，本发明的目的是避免上述的来自现有技术的缺点。特别地，本发明的目的是提供一种太阳能吸收器，与现有技术中的太阳能吸收器相比，其具有高的总效率，同时具有降低的制造成本。

本发明的目的是通过根据权利要求1的太阳能吸收器、根据权利要求16[13]的太阳能集热器和根据权利要求19[15]的用于制造这样一种太阳能吸收器的方法来实现的。