[发明专利]高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块、系统、方法

权利要求书

1.高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块，包括交叉复合抛物面玻璃结构构成的聚光器、真空集热管、分光膜层、光伏电池，其特征为：所述聚光器、分光膜层和光伏电池构成整体的光伏-分光-聚光一体化部件；所述分光膜层聚光器下表面；所述光伏电池由EVA胶层夹于分光膜层下；所述真空集热管安装于交叉复合抛物面的焦点位置处，由聚光器上的支架支起，不与聚光器发生直接接触。

2.根据权利要求1所述的高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块，其特征为：所述交叉复合抛物面玻璃结构由镜像对称的曲面玻璃组成，其曲面形态为两段渐开面在接口处平滑连接；真空集热管在运行过程中与交叉复合抛物面玻璃结构的相对位置不发生变化。

3.根据权利要求1所述的高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块，其特征为：所述交叉复合抛物面玻璃结构下表面覆以分光膜层，分光膜层下表面覆以被EVA胶层相夹的光伏电池板。

4.根据权利要求1所述的高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块，其特征为：所述的光伏电池为硅晶电池或薄膜电池，由EVA胶层相夹安装在分光膜层的下表面。

5.根据权利要求1所述的高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块，其特征为：所述的分光膜层为多层介质干涉-吸收膜，反射红外光谱的太阳辐照，吸收紫外光谱的太阳辐照，透过可见光谱。

6.根据权利要求1所述的高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块，其特征为：所述真空集热管包括内外两层，其外层为玻璃管，内层为玻璃管或金属管，内层外表面镀有吸收近红外辐照的选择性涂层，将辐照转化为热能，内外层之间抽真空，内管中有传热液体工质流动吸收热量。

7.一种高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块的控制方法，包括权利要求1所述的基于交叉复合抛物面聚光器的光谱分光式光伏热模块，其特征为：交叉复合抛物面玻璃结构的聚光器由镜像对称的曲面玻璃组成，其曲面横截面曲线形态为两种渐开线的组合，这两种渐开线方程设计如下：沿吸收器外圆切线方向，从吸收器到曲线的距离ρ(θ)可分为以下两部分：渐开部分和反射部分。对于渐开区域θ_m≤|θ|≤θ_A+π/2，记ρ(θ)为

对于θ_A+π/2≤θ≤3π/2-θ_A区域，ρ(θ)可以表示为

其中点T、A和A’在同一条线上，将ρ(θ)带入后得到P(X，Y)的位置：

X＝rsinθ-ρ(θ)cosθ

Y＝-rcosθ-ρ(θ)sinθ

其中：P为曲线上的点，T为圆上切点，O为真空集热管圆心，P_m点的位置在反射器尖端，T_m是P_m对应的切向点，则θ为OP_m与OT间的夹角，P与P_m重合时θ最小值是θ_m，θ_A是光线半接受角，r是圆柱形吸收器的半径，l_G是圆柱吸收器底部与反射器尖端之间的间隙。

8.高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块控制系统，包括权利要求1所述的高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块，其特征为：所述系统包括单体追光式，所述单体分光式为：包括一个光谱分光式光伏热模块单元，所述真空集热管位于交叉复合抛物面玻璃结构中部，抛物面焦点位置；所述真空集热管下方是交叉复合抛物面玻璃结构的聚光器，交叉复合抛物面玻璃结构聚光器的内表面由分光膜层烘烤附着，在交叉复合抛物面玻璃结构聚光器外层贴附光伏电池，太阳光经过分光膜层的分光作用将紫外线吸收，将红外线反射后聚集于真空集热管，将可见光部分透射，在光伏电池处转化为电能。

9.根据权利要求8所述的高寿命光谱分光、聚光一体式光伏热模块控制系统，其特征为：所述系统还包括群体阵列式，所述群体阵列式具体结构如下：包括多个光谱分光式光伏热模块单元，所述真空集热管包括给水通道、出水通道、光伏电池板并入电路、给水箱、给水泵、温水箱；所述集热管进水处设置给水通道，出水处设置出水通道，光伏电池板并入电路，给水通道入口处有给水箱，配有给水泵，出水管道配有温水箱；运行时由给水泵把常温水从给水箱抽入给水通道，常温水从真空集热管入口处流入，太阳光中的红外线经分光折射聚光之后的照射到真空集热管上进行对水的加热，热水从真空集热管出口流入温水箱。