[发明专利]平板热管太阳能光伏光热复合集热器及其制作工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能集热器，具体涉及一种平板热管太阳能光伏光热复合集热器，本发明还涉及该平板热管太阳能光伏光热复合集热器的制作工艺。

背景技术

目前制约太阳能产业发展的重要因素是太阳能利用效率低，成本高，因此，提高光伏电池发电效率和热利用转化效率，降低太阳能光热与光伏发电成本是当今太阳能研究的热点。由于光伏电池光电转换效率低，约80％的入射太阳能被转换成为热能而散失，有效利用光伏电池工作过程中产生的热能的光伏光热(PV/T)综合利用技术已经引起国内外的关注。太阳能光伏光热(PV/T)系统基本上都是采用空气或者水作为光伏电池的冷却介质，采用自然循环或者强制循环的模式获取热能，同时降低光伏电池温度，提高光伏电池的光电性能。因此，PV/T系统的太阳能综合利用效率远高于单独的光伏或者光热系统；并且与独立的光伏系统和光热系统相比，单位面积的PV/T系统的成本低于单位面积的光伏系统和光热系统之和，同时节约安装成本，缩短投资回收期。

采用液体作为冷却介质的PV/T综合利用技术的研发成果中，已经公布的相关专利，如CN101106167B：光伏光热(PV/T)集热器，直接以水作为光伏电池的冷却介质，热启动速度慢，热瞬时效率不高，并且高纬度寒冷地带容易出现结冰，从而影响正常使用；此外，由于水直接进入集热板内部，容易造成集热板结垢和腐蚀，从而降低传热性能和降低使用寿命；此外，该专利采用紧固板连接吸热铜管与吸热板芯，接触热阻大，热传输能力不强。

已公布的专利CN1944911A：复合光复热水建筑一体化构件及其制作工艺，直接采用水作为冷却介质进入集热板内部，存在与专利CN101106167B同样的弊端；此外，光伏组件与吸热板之间采用涂硅胶的方式连接，容易出现气泡，增大接触热阻，使光伏组件与吸热板之间的传热性能下降，从而使光伏组件的降温效果大大降低；另外，制作工艺集成度不高，不能实现模块化生产。

已公布的专利CN102052782A：一种热管式太阳能光电光热综合利用系统，光伏/热水板采用管板式结构的热管，热管的传热性能受到与之相连的导热金属板的肋效率制约；并且光伏电池的降温效果不均匀，容易造成局部热点；光伏电池片的排列间距受到严格限制，降低集热器的面积利用率；此外，管板式的热管结构，导热金属板与光伏电池之间的连接集成度不高，接触热阻大。

因此，仍然需要开发光电与光热转换效率高，光伏与光热组件容易集成，实现光伏光热复合组件模块化生产，并且容易制作和安装，生产成本低的PV/T集热器。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提出一种能大大降低光伏电池温度，并使光伏电池冷却效果更快速、均匀，输出电能的同时能输出热水，使太阳能综合利用效率大幅度增加的平板热管太阳能光伏光热复合集热器。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现该平板热管太阳能光伏光热复合集热器的模块化生产，使光伏与光热组件之间实现高度集成，降低太阳能光伏光热综合利用装置的生产成本的制作工艺。

为了解决上述第一个技术问题，本发明提供的平板热管太阳能光伏光热复合集热器，从顶层到底层依次分别为玻璃顶盖板、空气间层、光伏光热复合组件、与光伏光热复合组件粘合连接的绝热层与防护背板；光伏光热复合组件的平板热管冷凝段通过套筒与集热换热器连接，所有部件都固定在框架内，在框架侧面设有分别连接至集热换热器的循环水入口接管和循环水出口接管。

所述的光伏光热复合组件，包括光伏电池封装玻璃、光伏电池、表面阳极处理的平板热管、光伏电池封装玻璃与光伏电池之间的第一层粘接聚合物EVA、光伏电池与光伏电池背板膜TPT之间的第二层粘接聚合物EVA、光伏电池背板膜TPT与经过阳极绝缘处理的平板热管的蒸发段之间的第三层粘接聚合物EVA，各叠层采用热压层压的工艺进行粘合连接。

所述的平板热管，至少与光伏电池接触的表面需要进行阳极绝缘处理，保证良好的电绝缘性能和耐蚀性。

所述平板热管内结构为单排若干个独立的热管并列，独立热管内截面形状为矩形或者椭圆形或者标准圆形，或者其他异形，特征在于平板热管的上下外表面均为平面。热管内充注起相变传热的流动的工质。热管管材与工作介质选择特征是保证低温或常温使用要求。

所述光伏光热复合组件的平板热管冷凝段通过管套插入集热换热器，所述的套筒为一端封闭，一端开口，套筒与集热换热器加以固定，固定方式可以通过胀管、焊接等形式；光伏光热复合组件的热管冷凝段从套筒的开口端插入套筒，与套筒紧套连接。