[发明专利]一种同步产生并输出电能和热能的太阳能利用装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用装置领域，涉及一种同步产生和输出电能和热能的太阳能利 用装置。

背景技术

太阳能利用的两大领域是太阳能光热利用和太阳能光电利用，前者利用设备应用最 为广泛的是太阳能集热器，后者利用设备应用最为广泛的是太阳能光伏电源；在太阳能 集热器中，太阳能平板集热器是一种当今广泛应用于热水、采暖、空调及干燥等领域的 太阳能利用设备，主要由透明盖板、吸热体(包括吸热金属板及传热工质通道金属管及 其内的传热工质)、保温层、壳体及热利用辅助装置，其核心组件为太阳能吸热板芯， 起着吸收太阳辐射能转换为热能、集热并传递热量的双重作用，主要由吸热金属板及配 套的传热工质通道金属管及其内的传热工质组成，吸热金属板的向阳面涂敷有选择性吸 收涂层——即吸热膜，依据传热工质通道金属管的结构型式分为常规的双端开口式(含 直管和蛇管式)，热管式，并且我国均已实现标准化、规模化生产，技术成熟、产业链 完整，其突出优点是承压性能好、寿命长、安装美观，容易与建筑物结合，但平均日效 率为45～50％，只利用了太阳能的一半，其余的太阳能均发散于环境；在太阳能光伏电 源中，应用最广泛、技术最成熟的太阳能光伏电池是以硅材料为基体的硅太阳能电池， 包括单晶硅、多晶硅及非晶硅太阳能电池，通常使用硅太阳能电池封装层压机，采用全 胶密封式封装好的硅太阳能电池组件，在紧挨电池片的上、下两侧面上具有乙烯——醋 酸乙烯酯(EVA)绝缘膜，同时上侧面上还粘贴着透明玻璃，下侧面上粘接着聚氟乙烯 (PVF)复合膜，然后，四周边密封式嵌装入铝合金外框，能满足防雹、防雨、防风、 防尘、防湿、防腐等要求，保证在户外条件下的使用寿命在20年以上，目前商品硅太 阳能电池的光电转换效率一般在15～17％，而上限理论值为33％左右，但很难达到，最 好的高效硅太阳能电池的光电转换效率为19％左右，因此其只能将辐射在它上面的太阳 能的一小部分转换为电能，其余80％以上的太阳能大多转换为热能，白白地耗散到环境 中，并且硅太阳能电池在设计和使用中都特别注意其散热，否则会影响发电效果；硅太 阳能电池组件温度升高10度，其开路电压下降0.3％，升高50度开路电压下降15mV(即 14％)，光电转换效率也相应下降。

从上述可知，无论是太阳能集热器——包括太阳能平板集热器，还是以硅材料为基 体的硅太阳能电池组成的太阳能光伏电源，均已作为成熟技术，各作为互不相干具有单 一功能的产品而广泛应用，至今没有二者兼融、合二为一、集热与发电双功能一体化的 太阳能利用装置面市，故从太阳能有效利用及低碳经济角度出发颇显缺憾。

发明内容

解决的技术问题：

将太阳能平板集热器与硅太阳能电池组成的太阳能光伏电源二者兼融、合二为一， 集热和发电双功能一体化，能克服现有技术中存在的不足，将硅太阳能电池片封装在吸 热金属板上构成太阳能发电兼集热板芯，并能与普通太阳能平板集热器中的太阳能吸热 板芯组合使用，实现一机两用，同时作为太阳能光伏电源及太阳能集热器使用，产品性 价比高，太阳能利用效率高，节约材料，降低消耗，提高生产率。

采用的技术方案：

一种同步产生并输出电能和热能的太阳能利用装置，具有太阳能平板集热器的基本 结构组成，包括透明盖板、吸热体、汇集管、隔热保温层、壳体、机架及热利用辅助装 置，还具有太阳能光伏电源的基本结构组成，包括硅太阳能电池及电极引线，其特征在 于：所述太阳能利用装置的壳体内装有太阳能发电集热板，该板由太阳能吸热板芯和太 阳能发电兼集热板芯组成，或者全部由太阳能发电兼集热板芯组成；所述太阳能发电兼 集热板芯的结构为，用硅太阳能电池封装层压机，采用全胶密封式硅太阳能电池组件封 装技术，将通过导电互连条相互规则的连接在一起的硅太阳能电池片通过粘接层紧密地 封装式贴附在吸热金属板的向阳采光面上，并有对外电极引线；所述吸热金属板为表面 经过阳极氧化处理的铝合金型材，其背阳阴面上可卸性地装有能与汇集管连接在一起的 传热工质通道金属管；壳体内具有配套的密封式隔热保温层，配套的透明盖板密封式装 在壳体上，透明盖板与硅太阳能电池片之间的有效间距h为15～25mm；壳体上装有电 源接口。

有益效果：