[发明专利]一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器

说明书

本发明公开了一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，涉及太阳能光伏光热一体化应用领域，包括线性菲涅尔透镜，光伏模块和冷却模块；所述光伏模块设置于所述线性菲涅尔透镜的下方，将太阳辐射能转化成电能；所述冷却模块设置于所述光伏模块的下方，用于冷却所述光伏模块，提高光电转化效率，并进行余热利用；所述冷却模块包括吸热板和位于其下方PVC结构，所述PVC结构的上表面设置有向上开口的槽，所述向上开口的槽在所述PVC结构的上表面形成流道。本发明解决了流道与吸热板的连接问题，提高了系统的综合利用效率，具有结构简单、成本低、重量轻和冷却效果好的优点，便于制作和大规模生产。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏光热一体化应用领域，具体涉及一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器。

背景技术

太阳能高效利用是解决能源短缺与环境污染问题的有效途径之一。目前，太阳能光伏和光热利用技术已日趋成熟。然而，太阳能的辐射密度低、不稳定以及成本高等诸多问题制约着太阳能产业的后续发展，聚光技术可以使单位面积光伏电池输出更多的电量，有效的缓解了上述缺点，提高了太阳能在光照强度较弱地区的利用率。其中，线性菲涅尔透镜成本低廉、易于安装，可以满足小型家庭用户的实际需求。

商用的单晶硅电池在标准测试工况下效率可达到15％～18％，其余大部分能量被转化为热。然而，由于硅材料本身的限制，随着光伏电池温度升高，其电效率逐渐下降，聚光装置的使用使光伏电池的温升更加明显，电效率急剧下降，同时长时间高强度的辐射降低了光伏电池和整个集热装置的使用寿命。采用不同冷却介质(如水或空气)对光伏电池进行冷却，可以提高发电效率的同时又产生低品位的热量，与单独利用光热和光伏的装置相比，节省了安装费用与空间，提高了能量利用率，增加整个装置的运行寿命。而平板型结构的集热器，易于与建筑一体化，可以满足现代建筑发展的需求。

传统的光伏光热一体化太阳能集热器中吸热板与冷却流道多采用管板式结构，即铜制吸热板与圆形流道相连接的方式，这种连接多采用焊接工艺，若铜制吸热板的厚度太薄，焊接过程中易打穿变形，若厚度过厚，又影响了热量的传递和装置的重量，这种管板式结构对焊接工艺要求高，且加工困难，影响美观；另一方面，吸热板与流道的实际接触面积接近于线接触，换热面积太小，总热阻过大，影响了热量的传递，降低了整个系统的光电和光热转化效率；同时，吸热板和圆形流道都是铜制品，初期投资成本昂贵。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，采用新型的流道结构，解决流道与吸热板的连接问题，实现保温材料与流道的一体化，还具有重量轻，成本低，结构简单，加工方便和冷却效果好的优点，易于制作与大规模生产，同时提高了整个装置的光伏和光热综合利用效率、运行寿命及稳定性。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是流道与吸热板的连接问题，缓解了传统管板式结构热阻大且成本过高的不足，实现了流道与保温材质的一体化设计，其制作工艺简单，便于大规模生产，可以提高整个装置的光伏和光热综合利用效率，运行寿命及稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种聚光平板型光伏光热一体化复合太阳能集热器，包括线性菲涅尔透镜，光伏模块和冷却模块；所述光伏模块设置于所述线性菲涅尔透镜的下方，用于将所述线性菲涅尔透镜聚集到所述光伏模块表面的太阳辐射能转化成电能；所述冷却模块设置于所述光伏模块的下方，用于冷却所述光伏模块，延长光伏模块的寿命，提高光电转换效率，并进行余热利用；所述冷却模块包括吸热板和位于其下方的PVC结构，所述PVC结构的上表面设置有向上开口的槽，所述向上开口的槽在所述PVC结构的上表面形成流道；所述吸热板的上表面与所述光伏模块的底部外表面连接，所述吸热板的下表面与所述PVC结构的接触部分连接。线性菲涅尔透镜将太阳辐射以光带的形式聚集到光伏模块上，提高了太阳辐射的能流密度；在PVC结构表面设置流道实现流道和保温材质的一体化设计；冷却介质通过流道可以直接与吸热板接触，提高了冷却效果，增强了光伏电池的光电转换效率。