[发明专利]一种基于金属型材基底的复合型光伏光热一体化构件

说明书

一种基于金属型材基底的复合型光伏光热一体化构件，该构件包括保温层、金属型材基底层、缓冲层、由多个光伏电池单元构成的光伏组件层、透明覆盖层和金属边框；所述的保温层处于最下方，所述的金属型材基底层位于保温层上方，所述的缓冲层位于金属型材基底层的上方，所述的光伏组件层位于缓冲层之间，所述的透明覆盖层包括两层且均位于缓冲层上方，所述的金属边框设置于各层的外部；所述的金属型材基底层上层与缓冲层相贴合，下层与保温层相贴合，所述的金属基底层为横截面翅鳍状的板层，由多个供散热介质流通的流道组成。能将金属型材基本特性以及内置中空流道结构特性相结合，实现对光伏光热一体化构件有效降温，且可以与建筑相结合。

技术领域

本发明属于太阳能发电设备领域，具体涉及到光伏光热一体化构件，特别指一种基于金属型材基底的复合型光伏光热一体化构件。该设计同时具有光伏组件发电和集热器收集热能的双重功能，既可以利用流体给光伏组件高效散热，又可以将热量储存至流体中。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性和不可再生性，以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益严重，以可再生能源为主体的新能源成为世界各国争相研究、开发和应用的对象。太阳能成为最引人注目，开展研究工作最多，应用最广的可再生能源，得益于地球上丰富的太阳能储量，约为17万亿千瓦。因此，推广和普及太阳能利用技术有望解决能源枯竭和环境污染的问题。

现代人类生产生活中，太阳能利用包括太阳能光伏发电、太阳能热发电，以及太阳能热水器和太阳房、太阳能空调等利用方式。其中，太阳能光伏发电是太阳能利用的主力军。目前市场上所售的光伏组件主要以硅基光伏组件、砷化镓光伏组件和铜铟镓硒光伏组件为主。而硅基光伏组件以其高效率且低成本成为光伏发电应用的主流。但是，在其使用过程中，研究统计也发现随着光伏电池温度每升高1度，光电转换效率会下降0.45％—0.5％左右。也就是说，光伏组件在工作过程中随着工作温度的升高输出功率逐渐减小，为了抑制光伏组件的工作温度升高增加输出功率，光伏光热一体化构件应运而生。它主要通过利用流体循环的冷却方式，实现光伏组件的降温处理，从而在同等工作时间内有效增加电能输出。综合太阳能电利用和太阳能热利用原理，光伏光热一体化构件采用胶黏技术将金属型材构件与光伏组件直接封装在一起，不仅可以有效降低组件的工作温度、确保其光电转换效率，而且可收集部分热能存储在流体介质中，从而实现高效率且低成本地利用太阳能。此外，该构件还可以有效控制光伏电池及其组件的工作温度，尽量避免过热现象导致的性能下降或失效问题，从而延长其使用寿命。

采用金属型材构件作为光伏电池及其组件的散热基底具有重要的意义。金属型材采用模铸法一次成型，替代了传统的铣焊、冲压和粘接技术，不仅加工方便，而且节约成本，是商业化推广应用的首选。此外，采用金属型材作为光伏组件的基底，替代市场所售光伏组件的高分子基底和玻璃基底，利用金属良好的导热能力，既可以增加光伏组件的散热，还可以加强光伏组件的抗压强度。同时，金属型材表面喷涂或者沉积致密的保护膜，可起到良好的电绝缘和防腐蚀作用，增强光伏组件的耐候性。因此，金属型材已经在航空、建筑、汽车等重要工业领域得到普遍应用。伴随着绿色建筑理念的发展和相关国家政策的激励，基于金属型材基底的复合型光伏光热一体化构件可作为一种新的绿色建筑构件，与绿色建筑相结合，更容易实现光伏建筑一体化构想，便于推进低能耗建筑的发展。

近年来，国外的Nanosolar公司已有采用铝质材料作为基底用于制备光伏薄膜电池的工作，进而发展出部分光伏电池产品。发明CN204334437、CN204707076和CN204696135已经涉及铝型材或铝合金作为光伏组件的基底，进而形成光伏建筑一体化构件。但是，该构件的铝制散热通道内只存在一种流体介质，且不可满足全季节使用(流体为空气时，无法解决夏季过热问题；流体为水时，无法解决冬季结冻问题)。而本发明所采用金属型材与光伏电池构成复合型光伏光热一体化构件，可通过温度反馈控制空气和水两种介质的不同季节使用，可实现新型光伏构件的全季节正常使用，目前尚未见报道。

发明内容