[发明专利]太阳能板的改进和源于太阳能能量的收集

说明书

光伏热(PVT)设备10结合了光伏板(PV)板24和太阳能空气加热器(SAH)。SAH包括具有中空内部14的主体12，该中空内部14限定了用于空气入口16和空气返回18的管道16a、18a。喷射口22提供空气以从PV板底侧传送热量。喷射口之间的空间提供排放口26，以使温暖的空气流走。流动改变器/偏转器124能够引导空气流。风扇42经由空气处理单元(AHU)50将环境空气推入入口16中。返回的温暖空气经由AHU流动以经由环境排气装置40逸出。组合式热传递和存储单元52确定来自PVT板的空气是否转移到内部空间。对于较冷的环境条件，PVT设备能够辐射热量，以将冷却的空气返回到空间中。PVT设备能够收集冷凝物、加热/冷却水池和工业过程。

技术领域

本发明涉及用于收集太阳能的设备和方法。

本发明的一个或多个特定应用涉及用于收集与太阳能板(诸如太阳能光伏(PV)板)有关的热能的设备和方法及其改进。

本发明的一个或多个特定应用涉及提高太阳能光伏(PV)板和太阳能板系统的效率。

背景技术

人类的活动已经影响了地球的气候。该平衡(equation)的一部分是对化石燃料的使用和依赖。已经认识到迫切需要过渡到利用更大比例的可再生能源的能源供应链。

来自太阳的太阳能是所有地球能源系统的主要驱动力，并且人类多年来以不断发展的方式来利用这种太阳能的潜能：诸如采用反射镜、光学透镜、太阳能加热、干燥；以及最近的太阳能空气、热水器和光伏(PV)电池/板。

近年来，太阳能的使用规模已从kW装置急剧增加到如今超过200MW的大型PV场。

足够的能量在2小时内降落到地球表面上，以满足每年的全球能量需求。然而，其是一种分散且不均匀的能量形式，无法像其他形式的可再生能量(例如风、浪和地热)那样自然地聚集。

众所周知，太阳能是能够在全球范围内广泛部署并且能够使用基本上相同的太阳能板概念将其功率从几瓦扩大到几兆瓦的资源。这由来自一些市场的证据得以验证，该证据显示保持了同比增长率，并且据报道，这种增长率超过了PV装机容量的30％的复合年增长率(CAGR)。太阳能热水系统已经能够负担得起并且能够使用更长的时间。结果，该市场更加成熟并且几乎没有增长，但仍然保持着巨大的市场份额，其中年价值超过$15B。2016年最新统计数据显示，太阳能PV的累计总装机容量为303GW，并且太阳能热的总装机容量为456GW。

由于空间的缘故，直到最近时间顶棚太阳能的增长才相对不受限制，因为存在这些系统可位于其中的充裕区域。安装装置是围绕现有顶棚结构建造的，并且许多单一用途的安装装置通常以随意改装的方式而占用了同一顶棚(即PV和SHW)，其中对性能或美观性的考虑有限。然而，随着建筑环境向零排放建筑和“智能建筑”的方向发展，并且服务和移动性变得强大，因此对电力的需求与日俱增，对提高可用太阳能资源性能的需求也在不断增加。

表面积的约束要求从每平方米顶棚空间(或太阳能场)提取的能量需要最大化。随着这些太阳能系统在各种顶棚空间中变得无处不在，与广泛采用的直接顶棚安装的方式相比，以更美观的方式应用这些装置的需求也很可能会增加。

历史上，电力已用于服务从在电阻空间/水加热中的低等级设备到高端消耗设备(诸如驱动电动马达)。随着社会向电气化迈进，归因于电力的价值将与这种需求成比例地增加。这会将电力消耗从这些低等级应用中转移出来，这些应用所需的能量必须来自本地可容易获得的热源，诸如环境空气或太阳能。这些热源中的一些可以直接使用，或者可能需要升级以满足消费者的需求。通常将热泵技术用于这些应用。与直接电阻加热相比，热泵通常消耗承担等效加热负荷所需电力的四分之一。热泵技术正越来越多地用于取代各种形式的热水加热、电、燃气/油以及在某些情况下的顶棚SHW。热泵也越来越多地用于空间加热，以代替电阻和燃气/油/木材中央锅炉系统。热泵系统的性能与更高等级的热源成比例地增加。这样能够消耗更少的电力来提供相同的加热服务。对直接加热或热泵辅助加热的依赖日益增加预计将进一步增加对太阳能资源的需求。