[发明专利]太阳能电热联用气冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能的综合利用，更为具体的，本发明涉及一种太阳能电热联用气冷系统。

背景技术

目前，清洁能源技术得到了越来越多的关注。太阳能由于其分布的普遍性、总量的巨大性等优点，而成为一种重要的清洁能源。目前，研究的重点已经从利用太阳能产生低品质的热能(例如，热水等)转变为利用太阳能产生高品质的电能(例如，通过太阳能电池发电)。

但是，在目前的太阳能电池技术条件下，入射在太阳能电池上的太阳辐射，其中仅有不足5～20％转化为电能，而近60～70％转化为热能。这部分热能会导致太阳能电池温度升高。而随着温度的升高，会带来如下问题：太阳能电池的逆向饱和电流增加，开路电压下降；太阳能电池的吸收能带降低，电池所产生的短路电流增加；并且太阳能电池效率较低，温度系数可以达到-0.6～-0.2％℃^-1。

为了回收利用太阳能电池产生的热量，降低太阳能电池的工作温度，提出了太阳能电热联用(PV/T)系统，并得到了广泛的研究。PV/T系统由光伏发电单元和集热单元共同组成，其中光伏发电单元接收太阳辐射以产生电能，而集热单元主要收集由光伏发电单元产生的热量，此外也可以吸收光伏发电单元没有吸收的太阳辐射(如被光伏发电单元反射、透射的太阳辐射等)，以产生热能。

PV/T系统的常规结构是将光伏发电单元(如，太阳能电池板)粘贴在集热单元(例如，吸热表面或吸热板，一般由金属材料制成，如铜、不锈钢、铝合金、镀锌板等)表面上，从而太阳能电池板充当该PV/T系统的辐射吸收表面，且吸热板吸收太阳能电池板产生的热量。

在中国专利申请200610130512.5和200610130516.3中公开了一种太阳能光电热联用装置。其中，提供了一液体容器，该液体容器内设置有集热液体工质。热管贯穿设置在液体容器的侧壁上，热管内设置有相变工质。太阳能电池与设置在液体容器内部的热管固定连接。液体容器的下端设置有进液口，上端设置有出液口，且液体容器的下端面为透光面。液体容器的上端面外侧和侧壁外侧设置有保温材料。通过将太阳能电池浸于集热液体工质内部，同时与热管连接，可以迅速的将未转化为电的太阳热带走，同时保证太阳能电池表面温度均匀，提高太阳能电池的光电转化效率，延长使用寿命。

根据这种技术，需要提供盛装集热液体工质的液体容器，因而难以模块化，且不容易实现建筑一体化。其结构复杂，生成成本高，不易大规模生产。此外，由于存在液体，可能出现冻裂、漏水等问题，因而对施工要求也高。而且，在这种技术中，不能充分利用太阳辐射，因而能源利用率低。

发明内容

鉴于上述问题，做出了本发明。本发明的目的在于提供一种太阳能电热联用气冷系统，可以避免上述现有技术的缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种太阳能电热联用气冷系统，包括：光电单元，吸收太阳辐射，将其转换为电能，同时产生热量；集热单元，吸收光电单元所产生的热量；耦合部件，用于将光电单元固定在集热单元之上；支撑部件，用于将集热单元固定在基体上，从而在集热单元与基体之间限定闭合空腔；以及热回收系统，使外部空气进入所述空腔，吸收集热单元所收集的热量，并将携带有热量的空气送至外部。

优选地，集热单元还可以吸收未被光电单元吸收的太阳辐射。

光电单元可以包括硅基薄膜太阳能电池，特别是非晶硅薄膜太阳能电池。

集热单元可以包括孔型辐射吸收板。外部空气可以通过孔型辐射吸收板上的孔进入空腔。

耦合部件可以包括弓形耦合部件或者腰型孔耦合部件。优选地，耦合部件可调节，以调整光电单元与集热单元之间的距离。

支撑部件可以包括纵横交错的骨架。骨架可以限定集热单元的安装表面，且耦合部件可以固定在骨架上，从而在集热单元的安装表面之上限定光电单元的安装表面。

热回收系统可以包括轴流风机，以驱动空气循环。

光电单元可以设计成隐框结构。

基体可以是建筑物的墙体。基体可以包括防水层和保温层。

根据本发明，光电单元和集热单元通过耦合部件机械连接，从而可以容易地安装和拆卸。而在常规水冷式电热联用系统中，必须采用粘接的连接方式(这是由其传热性能决定的)。因而，如果某一部件发生问题，则无法单一更换，只能整体更换。另外，在本发明中使用气冷方式，避免了使用液体工质，从而不存在冻裂、漏水、二次换热风机盘管等问题。