[发明专利]一种太阳能电热集成一体化装置

说明书

技术领域

本发明涉及到太阳能光电转换和光热转换集成综合利用领域，特别涉及一种太阳能电热集成一体化装置。

背景技术

太阳能作为一种储能巨大，分布广泛，清洁安全能源，已经在世界范围内广泛应用，太阳辐射达到地面的能量高达4x10¹⁵MW，是全球能耗的2000倍。目前，太阳能被利用方式主要是：太阳能光伏发电、太阳能热发电、太阳能制氢、太阳能制冷、太阳能热水器等。这些方面的应用虽然已经广泛成熟，但是，对于太阳能光伏发电成本较高，约为火力发电成本的10倍，并且太阳能光伏发电转换效率较低的问题亟待解决。对于光热技术，大多为太阳能热水器的形式，只能利用低能品的热能，总体技术发展不平衡。

太阳能光伏范围是300nm-2400nm，相对太阳能的利用来说，光伏发电只是利用了太阳光谱范围的400nm-1200nm ，光热只是利用了1200nm-2400nm。光热技术的只是利用了太阳辐射其表面的40%，光电技术最高利用了太阳能辐射能的20%，光热发电技术利用了15%，光电和光热技术均没有很好全面有效利用太阳能，造成太阳能能源的浪费，由此可见，不同的太阳能利用产品对其吸收波段内能量利用甚少，绝大部分的太阳能是浪费了。同时，此被浪费的太阳能对太阳能电池组件会造成一定的影响，当太阳辐射能入射在太阳电能电池板上时工程应用中仅有不足5%-20%，而将近60%-70%的太阳能转换为热能或者其他能量，这些能量不被利用而舍弃，舍弃的能量对太阳能电池光伏发电会造成以下几方面严重影响：1） 导致太阳能电池板温度升高影响发电效率。由于大部分光能不被吸收转换为电能，而转换为热能，热能的积累使太阳能电池板温度逐渐升高，导致发电单元电子和空穴移动和增加其内阻，严重影响发电转换效率。2）严重影响使用寿命。其他能量和热能的积累，会影响太阳电池P-N结老化，出现缺陷，从而缩短了太阳电池组件的使用寿命。

由以上问题的提出，国内外也开展了相应的光热和光电综合利用技术的研究。从近年的研究中可以发现，太阳能的热电联用系统的各类技术尚未完善成熟，特别是由于光伏效率收到温度限制等因素的影响。国内，目前只是针对BIPV进行部分研究，但是均没有形成一个规模化的方案技术，处于一个研发完善阶段。因此，本项目采取陷光薄膜、导电电极石墨烯和遗弃光能收集转换热能和余热收集装置，降低太阳电池光热温升，终提高太阳电池转换效率，最终使太阳能的光电与光热能量的最大限度的利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的光电光热综合利用技术的不足，提供一种太阳能电热集成一体化装置，其特征在于，太阳能电热集成一体化装置包括：光伏发电单元、光热收集单元，其中，光伏发电单元由双层玻璃封装光电转换薄膜组成，光电转换薄膜从上到下包括陷光薄膜、光电转换薄膜、导电电极；光热收集单元由集热液流模块和集热收集模块组成；所述光伏发电单元通过陷光薄膜最大限度透过太阳光能，使其达到光电转换薄膜转换为电能，再通过导电电极将电能由接线盒输出，所述的光热收集单元安装在光伏发电单元背面，其结构是光伏发电单元背面和集热收集模块之间粘合集热液流模，最终将光伏发电单元产生的热能和光电遗弃的光能转换热能收集，该技术实现降低了太阳能组件发电时的温度，使其维持在一个低温状态运行，让铜铟镓硒太阳能组件的发电薄膜单元得到更好的发挥，从而维持稳定的高效光伏转换效率。此外，还实现了其余太阳光能转换为热能被利用。

所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的太阳能热电集成一体化装置结构是：光伏发电单元玻璃背面与光热收集单元的热液流模块采用硅胶粘合，光热收集单元与光伏发电单元周边采用密封胶密封，并封装铝合金C型外边框。

所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光伏发电单元为铜铟镓硒薄膜太阳能电池。

所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光伏发电单元结构是：在基本玻璃上面依次沉积导电电极，光电转换薄膜，陷光薄膜，并通过EVA粘合盖板玻璃将其封装，其电能输出接线盒设置基板玻璃背面，组成光伏发电单元，其中，导电电极为石墨烯薄膜，光电转换薄膜为CIGS和CdS薄膜，陷光薄膜为表面改性TCO薄膜。