同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管的製作方法

2023-06-22 21:26:36 3

專利名稱：同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用的真空玻璃管，尤其是ー種新型的太陽能光熱綜合利用的新型真空玻璃管的結構。屬於太陽能利用技術領域。
背景技術：
真空玻璃圓管以其在太陽能利用領域良好的隔熱、保溫性 能得到全世界的重視，在建築行業正逐步取代傳統的有機玻璃管及中空玻璃管類太陽能產品。經過幾十年的研究發展，國內外的研究者越來越多。目前對太陽能光熱轉換的研究主要集中在光熱轉換效率低，玻璃管易受惡劣環境破壞的問題上；對光電轉換的研究來說光電池只能進行光電轉化，不僅不能進行光熱轉換利用，反而其光電轉換效率受高溫的影響大，降溫一直是一大難題。創新性設計ー種將真空玻璃與光電薄膜結合的新型的同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管實現光電與光熱的綜合利用，充分的利用太陽能，一直是人們長期致力解決的問題。

實用新型內容本實用新型的目的就是為了解決上述問題，提供ー種同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，將光熱及光電轉換結合起來，使太陽光的能量進行充分利用。本實用新型的目的是這樣實現的，同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，包括內、夕卜玻璃管以及內、外玻璃管端設置的支架和密封焊料構成的真空腔，其特徵在於，所述外玻璃管的內、外壁上設有增透膜，所述內玻璃管置於所述真空腔內的外壁上設有光電轉化層，光電轉化層設有向外輸出電能的電極電路，內玻璃管內壁上依次設有光熱轉化層和導熱層，光熱轉化層被導熱層包裹在內玻璃管與導熱層之間，太陽光線通過外玻璃管照射光電轉化層和光熱轉化層，光電轉化層將太陽光轉換為電能，光熱轉化層將太陽光轉換為熱能。所述的光電轉化層為透明材質的薄膜光電池或矽電池或化合物電池，採用真空鍍膜的エ藝鍍在內玻璃管外表面。所述的光熱轉化層為光熱轉換鎳鉻集熱膜或者在銅鋁金屬表面鍍高效的光熱轉換複合材料構成，光熱轉化層採用真空層鍍膜或膠粘合的エ藝與內玻璃管內壁表面結合成ー個整體。所述的導熱層為金屬薄膜或者熱傳導弾性絕緣材料，包裹在光熱轉化層上。所述的內、外玻璃管為鋼化或半鋼化處理的高熱阻鈉鈣玻璃管，管壁厚4mm。所述的真空層厚度為3 5mm。所述的密封焊料的焊接採用雷射焊或微波焊。本實用新型將光熱及光電轉換結合起來，使太陽光的能量進行充分利用，並為光伏發電中最難解決的溫度及光照強度的問題提供了一種新的解決思路，當溫度及光照強度過高時可通入冷卻水將光電池的吸收的熱量帶走並儲存起來，當溫度及光照強度過低時光電池沒法正常發電時可使用這部分能量繼續提供給所需的設備。[0013]內、外玻璃管構成的真空玻璃管，為兩端開ロ的直通管，真空腔體的形狀為圓形或者其他有效傳遞熱量的形狀，真空玻璃管的有效真空層無支撐物的支撐。增透膜鍍在外玻璃管壁的兩側，有效的將太陽光折射、投射等方式透過玻璃層，將光線的反射降到現有技術水平的最低。在真空玻璃管的真空層內設置一層光電轉化層，可將太陽能轉化為電能。採用真空鍍膜的エ藝鍍在內玻璃管外表面，材料可選取薄膜光電池、矽電池、化合物電池等透明材質的光電池，製作過程中需保證光電轉化層完全位於真空室內。將光電池進行密封后，其所處的環境為真空狀態或近真空狀態，光電池的氧化與破環會大大降低，提高其壽命。光熱轉化層採用真空層鍍膜或膠粘合的エ藝與內玻璃板內表面結合形成ー個整體，其外側由導熱層包裹與流體介質隔絕；光熱轉化層為光熱轉換鎳鉻集熱膜或者在銅鋁等金屬表面鍍高效的光熱轉換複合材料等。導熱層採用層鍍膜エ藝與光熱轉化層緊密結合，導熱層為金屬薄膜或者熱傳導弾性絕緣材料，根據流體介質選取。太陽光線通過外玻璃管照射光電轉化層和光熱轉化層，光電轉化層將太陽光轉換為電能，光熱轉化層將太陽光轉換為熱能。產生的電能可集中統ー供電也可以為本設備 的正常使用提供能量(如管內流體介質的從低向高處的流動等)，這樣減少系統對電能的需求，真正做到節能環保。直通管中的介質流體可以為液體、氣體、固液混合物、氣液混合物、氣液固混合物中的ー種或多種，可根據傳遞熱效率及地區環境的差異選擇。管內流體介質將光電池的吸收的熱量帶走並儲存起來供使用。當溫度及光照強度過低時光電池沒法正常發電時可使用這部分能量繼續提供給所需的設備。本實用新型結構合理簡單，生產製造容易，成本低。通過整體的設計，使得光電轉化層可直接被鍍在真空玻璃管內玻璃管的外側，增透膜鍍在外玻璃管的兩層，通過直接封裝後進行使用，從而降低了相對生產成本。通過一體化的設計可以實現光電和光熱的綜合利用，提高了太陽能的利用效率，相應的可以進一歩的太陽能應用的成本。同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管與一般產品外形相似，能直接更換後使用，加快推廣速度。相比一般的光伏發電器件，本實用新型能更高效的產生電能，有效的避免溫度過高對光電轉換效率的影響，並為光電轉換系統解決高溫帶來的影響提供了一種新的思路。採用鋼化或半鋼化玻璃，管內鍍有光熱轉化層與導熱層保護，降低了對管內流體的要求。

圖I為本實用新型的縱斷面結構示意圖。圖2為本實用新型的橫斷面結構示意圖。圖中1增透膜、2外玻璃管、3增透膜、4支撐架、5焊料、6內玻璃管、7電極；8光電轉化層、9光熱轉化層、10導熱層、11流體介質管道、12吸氣劑、13真空腔。
具體實施方式
同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，由包括外玻璃管I、內玻璃管6、兩層增透膜I與3、光電轉化層8、光熱轉化層9、導熱層10、封ロ焊料5、支撐架4、吸氣劑12等構成。太陽光線通過外玻璃管照射光電轉化層和光熱轉化層，光電轉化層將太陽光轉換為電能，光熱轉化層將太陽光轉換為熱能。內、外玻璃管為鋼化或半鋼化處理的高熱阻鈉鈣玻璃管，管壁厚4mm。將玻璃管2與6用去離子水進行徹底的清洗置於烘乾機中進行烘乾，注意這期間不可碰到各種汙染物。等玻璃管幹燥完成後在外玻璃管的內外兩側同時鍍增透膜I與3，檢驗膜的完整性及牢固性是否達標。達標後在內玻璃管的外表面鍍光電轉化層8,光電轉化層為透明的，同樣檢驗膜的完整性及牢固性。焊接光電轉化層8的連接電極7。將環狀吸氣劑12放置於玻璃管底部後用專用的注膠機在玻璃管的封ロ處塗抹密封焊料5並用支撐架4固定，等密封焊料凝固後將玻璃雷射進行焊接密封后，加熱吸氣劑製造真空腔。真空層(腔)厚度為3 5mm。內玻璃管內壁上依次設光熱轉化層和導熱層，光熱轉化層被導熱層包裹在內玻璃管與導熱層之間，光熱轉化層為光熱轉換鎳鉻集熱膜或者在銅鋁金屬表面鍍高效的光熱轉換複合材料構成，光熱轉化層採用真空層鍍膜或膠粘合的エ藝與內玻璃管內壁表面結合成ー個整體。導熱層為金屬薄膜或者熱傳導弾性絕緣材料，包裹在光熱轉化層上。導熱層採用層鍍膜エ藝與光熱轉化層緊密結合，導熱層為金屬薄膜或者熱傳導弾性絕緣材料，根據流體介質選取。真空腔13內透明光電轉化層8將太陽光轉換為電能，光熱轉化層9將光電轉化層8透過的太陽光轉換為熱能，導熱層10將熱量迅速傳遞出去，完成光電與光熱的綜合利用。 吸氣劑12置於玻璃管底部，吸氣劑在受熱時對鍍膜的影響減到最小。封ロ焊料再最終封ロ位於真空玻璃的邊緣，封ロ面法線與同心圓管的軸線平行，並保證將電極完全固定。當同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管通過光線的照射作用，光電轉化層將光能轉換為電能，電能通過埋在密封焊料中的電極存到電池中備用或直接向外供電，實現光電的轉化與利用。光熱轉化層將光電轉化層透過的太陽光轉換為熱能，導熱層將光熱轉化層轉化的熱量通過管內流體介質傳遞出去，從而實現光熱光電轉換。這樣的設計不僅能實現光熱的迅速轉換及傳遞，更能有效的降低光電轉化層的溫度，提高光電轉換的效率。
權利要求1.同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，包括內、夕卜玻璃管以及內、夕卜玻璃管端設置的支架和密封焊料構成的真空腔，其特徵在幹，所述外玻璃管的內、外壁上設有增透膜，所述內玻璃管的外壁上設有光電轉化層，光電轉化層焊接有向外輸出電能的電極電路，內玻璃管內壁上依次設有光熱轉化層和導熱層，光熱轉化層被導熱層包裹在內玻璃管與導熱層之間，太陽光線通過外玻璃管照射光電轉化層和光熱轉化層，光電轉化層將太陽光轉換為電能，光熱轉化層將太陽光轉換為熱能。
2.根據權利要求I所述的同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，其特徵在於，所述的光電轉化層為透明材質的薄膜光電池或矽電池或化合物電池，採用真空鍍膜的エ藝鍍在內玻璃管外表面。
3.根據權利要求I所述的同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，其特徵在於，所述的光熱轉化層為光熱轉換鎳鉻集熱膜或者在銅鋁金屬表面鍍高效的光熱轉換複合材料構成，光熱轉化層採用真空層鍍膜或膠粘合的エ藝與內玻璃管內壁 表面結合成一個整體。
4.根據權利要求I所述的同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，其特徵在於，所述的導熱層為金屬薄膜或者熱傳導弾性絕緣材料，包裹在光熱轉化層上。
5.根據權利要求I所述的同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，其特徵在於，所述的內、外玻璃管為鋼化或半鋼化處理的高熱阻鈉鈣玻璃管，管壁厚4mm。
6.根據權利要求I所述的同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，其特徵在於，所述的真空層厚度為3、mm。
7.根據權利要求I所述的同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，其特徵在於，所述的焊接為雷射焊接或微波焊接。
專利摘要同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管，包括外玻璃管、內玻璃管、兩層增透膜、光電轉化層、光熱轉化層、導熱層、封口焊料、支架、吸氣劑等。真空腔內透明光電轉化層將太陽光轉換為電能，光熱轉化層將光電轉化層透過的太陽光轉換為熱能，導熱層將熱量迅速傳遞出去，完成光電與光熱的綜合利用；吸氣劑置於玻璃管底部，吸氣劑在受熱時對鍍膜的影響減到最小。封口焊料再最終封口位於真空玻璃的邊緣，封口面法線與同心圓管的軸線平行，並保證將電極完全固定。本實用新型專利的結構簡單合理，生產製造容易，成本低，光熱光電轉換效率高，易於推廣使用。同心圓式真空光熱光電轉換玻璃管外形與普通的太陽能玻璃管相似，在運輸儲存過程中可有效的避免各種損傷和損壞。
文檔編號C03B23/207GK202454567SQ20122002796
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月21日 優先權日2012年1月21日
發明者張瑞宏, 王洪亮, 繆宏 申請人:揚州大學