一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦的製作方法

2023-05-06 05:56:46 3

專利名稱：一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聚光太陽能瓦，具體涉及一種低倍聚光發電供熱的太陽能 瓦。
背景技術：
目前現有的用太陽能供熱和發電系統是分開的，太陽能熱水器技術已經很成熟， 但太陽能熱水器的安裝和利用效率還不高，特別是太陽能熱水器的安裝，放置在建築物頂 部，安裝不便，且不能於建築物很好配合，影響建築物整體形象；太陽能光伏發電技術也已 經逐漸得到應用，但由於太陽能發電效率較低，成本高，太陽能電池板安裝複雜，佔地面積 較大，目前也有太陽能瓦的技術，如公開號CN201581563U，該太陽能瓦片包括太陽能光伏瓦 片單片、瓦材B，多個太陽能光伏瓦片單片通過瓦材B連接，所述的太陽能光伏瓦片單片由 瓦材A及瓦材A上依次疊放背板、電池片、夾膠膠片和超白鋼化玻璃組成。該技術只是簡單 的把太陽能光伏組件，直接累加在瓦型結構上，沒有實現聚光效果。也出現聚光太陽能光 伏應用，有的是太陽能光伏跟蹤系統，製造複雜，聚光效果差，價格昂貴，使用維護成本高， 難於推廣；有的是免跟蹤聚光太陽能應用，製造工藝複雜，在屋頂安裝非常不便，且由於採 用了高倍聚光技術，太陽能電池組件上的熱量難以移除，使光伏組件發熱較高，影響光伏組 件的發電效率和整個組件的使用壽命，以上太陽能的光熱和光電應用存在諸多問題亟待解 決。
發明內容為了提高太陽能光熱和光伏發電的利用效率，解決上述太陽能光熱和光伏獨立系 統存在的問題，以及充分利用太陽能與建築物相結合的優勢，便於安裝和維護，本實用新型 提供一種低倍聚光的發電供熱太陽能瓦。本實用新型為實現其目的所採取的技術方案太 陽能光熱和光伏技術集中在一塊太陽能瓦上，太陽能瓦採用聚光技術和集熱技術，充分利 用太陽能，同時太陽能瓦的形狀與傳統瓦的形狀相似，低倍聚光的發電供熱太陽能瓦包括 柱面透鏡聚光器，太陽能矽晶片，真空集熱管，熱水匯集筒，太陽能瓦基板，凸起，電池板輸 出端子，鋁合金外邊框，進水管，出水管。首先柱面透鏡聚光器覆蓋在太陽能瓦的最上層，材 料為高透光率超白玻璃，聚光器聚光器上部多個拱形的半圓柱狀連接在一起，構成聚光器 的上部，拱形半圓柱體的下部柱壁厚，上面柱壁薄，由厚到薄實現平滑過度，聚光器的下部， 由水平玻璃處的邊緣，向下傾斜延伸，在一個拱形內形成兩個互相對立矩形玻璃平面，該玻 璃平面的外側被鍍鋁和塗層保護，形成一個平面鏡，組成兩個相互對面的平面鏡，每兩個拱 形之間由水平玻璃面連接，構成一個統一的整體。在柱面透鏡聚光器的兩個拱形柱面連接 的水平玻璃下面，設置有真空集熱管，水平玻璃下面設有卡槽，真空集熱管穩穩地卡在該卡 槽中，冷水由最下層太陽能瓦的真空集熱管的給水管進入，在太陽能瓦的上部有熱水匯集 筒，被真空集熱管加熱的熱水匯集在熱水匯集筒中，下層瓦的熱水經熱水出水管，直接流入 上層太陽能瓦的真空集熱管之中，進一步加熱熱水，這樣逐級上推，最終熱水都匯集在最上層的太陽能瓦的熱水筒中，由最上層太陽能瓦的熱水匯集筒的出水管直接入戶，進行熱水 供應。當太陽光穿過透鏡時，太陽光線經過下厚上薄的玻璃壁時，發生一定的折射，使折射 的太陽能光線落在柱面透鏡正下方的太陽能晶矽片上，如果太陽能光經折射後沒能正好落 在太陽能晶矽片上，而是落在邊沿的平面鏡上，經平面鏡反射後，該光線依然落在下面的太 陽能晶矽片上，在兩個拱形連接處的水平玻璃上的太陽能光無法進入聚光器內，該部分太 陽能光入射平面玻璃後，直接加熱真空集熱管，進行太陽能的熱利用。太陽能電池片在聚光 器的正下部，太陽能晶矽片固定在下面的基板上，矽片上面覆蓋玻璃板，主要固定矽片，各 個矽片逐級有電路連接，構成太陽能電池板，每一塊太陽能瓦有電力輸出端子，使各個太陽 能瓦進行電路串並聯連接，根據要求將電力儲存到蓄電池中或經過逆變後併入電網。太陽 能瓦的基板下面有凸起，凸起部分可以安裝在建築物的表面，以固定太陽能瓦。太陽能瓦的 邊緣有鋁合金邊框，有鋁合金邊框把整個太陽能瓦進行密封、固定，構成一片完整的太陽能 瓦。這樣太陽能瓦即可以利用太陽能供熱，又可以進行光伏發電。本實用新型的有益效果1、由於採用了低倍太陽能聚光技術，提高了太陽能電池板的發電效率，同時熱效 應不明顯，無需進散熱處理，大大簡化了製作工藝，經地了成本。2、由於採用了太陽能光伏和光熱一體化組合，把太陽能的兩種應用技術進行優勢 互補，提高了太陽能的利用率。3、由於採用了太陽能瓦片機構模式，與建築物結合成一體，即方便安裝又美觀。由於採用了上述技術方案，從而使本實用新型實解決了聚光太陽能光伏發電的制 約條件，實現了真正的太陽能與建築物有機結合，同時也實現了太陽能水電一體化的實際 應用，利於推廣應用。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型一種低倍聚光發電供熱太陽能瓦半剖面結構示意
圖1、柱面透鏡聚光器，2、太陽能矽晶片，3、真空集熱管，4、熱水匯集筒，5、太陽能瓦 基板，6、凸起，7、電池板輸出端子，8、鋁合金外邊框，9、進水管，10出水管，11、拱形柱面透 鏡，12、水平玻璃面，13、平面鏡。
具體實施方式
參見
圖1，本實用新型包括1、柱面透鏡聚光器，2、太陽能矽晶片，3、真空集熱管， 4、熱水匯集筒，5、太陽能瓦基板，6、凸起，7、電池板輸出端子，8、鋁合金外邊框，9、進水管， 10出水管，11、拱形柱面透鏡，12、水平玻璃面，13、平面鏡。實施時柱面透鏡聚光器1經過鑄 造、冷卻處理後，確定整個聚光器的外形，然後對拱形柱面透鏡11的邊沿的矩形玻璃的外 側進行鍍鋁和塗層，形成平面鏡13，平面鏡13與水平面有一定的傾角，使入射在平面鏡13 上的光線經反射後，落在下面的太陽能組件上。把太陽能矽晶片2固定在太陽能瓦的基板 5上，對太陽能矽晶片2進行一定的電路連接，形成太陽能光伏組件，在太陽能光伏組件的 上方覆蓋一薄層玻璃，以固定太陽能矽晶片2，在每一條矽晶片2旁邊均設置有真空集熱管 3，使真空集熱管3與太陽能矽晶片2間隔放置，把一體化的透鏡柱面聚光器1直接罩在太陽能瓦基板5上，使太陽能矽晶片2落入柱面聚光器1的拱形柱面透鏡11和平面鏡13包 圍的空間的正下方，一體化的透鏡柱面聚光器1的兩個拱形柱面透鏡11之間的水平玻璃面 12下有卡槽，水平玻璃面12下的卡槽正好穩穩卡住真空集熱管3，真空集熱管3的管口直 接安裝在太陽能瓦上部的熱水匯集筒4中，太陽能瓦基板的下面有凸起6，凸起6可以固定 在建築物頂部，每一片太陽能瓦的下端有太陽能電池板的電力輸出端子7，太陽能瓦的上部 有真空集熱管的進水管9和熱水匯集筒4的出水管10。把太陽能瓦的柱面透鏡聚光器1， 太陽能矽晶片2，真空集熱管3，熱水匯集筒4，及太陽能瓦基板5由鋁合金邊框8組合固定 在一起，這樣一片太陽能瓦就製作完成。 當天氣晴朗時，太陽光從柱面透鏡聚光器1的拱形柱面透鏡11的一側入射，由於 拱形柱面透鏡11的立壁下厚上薄，入射的太陽能光經折射後匯集在下面的太陽能矽晶片2 上，隨著太陽光入射角度的變化，一部分太陽能光經過拱形柱面透鏡11折射後，不能直接 落在下面的太陽能矽晶片2上而落在拱形柱面透鏡11邊沿的平面鏡13上，該光線經平面 鏡13反射後依然落在下面的太陽能矽晶片2上，這樣經過柱面透鏡聚光器1的聚光作用， 大大提高了太陽能光伏組件的發電效率。由於太陽能瓦的柱面透鏡聚光器1的每個拱形聚 光器之間均有一段水平玻璃面12過度，入射在該面上的光線不能進入聚光器的內部，也即 不能進行光伏發電，這時該光線可以經過水瓶玻璃面直接入射到下面的真空集熱管3上， 進行太陽能的熱利用，真空集熱3的熱水逐漸匯集在上部的熱水匯集筒4中，冷水由最下層 的太陽能瓦的真空集熱管3的進水管9進入，下層太陽能瓦的熱水由熱水匯集筒4的出水 管10流出，進入上層太陽能瓦的真空集熱4筒中，這樣熱水逐級上推，並且被逐級加熱，最 終熱水匯集在最上層太陽能瓦的熱水匯集筒中，熱水由最上層太陽能瓦的熱水匯集筒4的 出水管10流出，進入各用戶家中，供應熱水。每片太陽能瓦的下端的太陽能光伏電力輸出 端子7，由導線連接直接輸入蓄電池或經過逆變器逆變後送入電網，這樣完成電流迴路。把 太陽能瓦基板9上的凸起6固定在建築物頂部，完成整個太陽能瓦的安裝，下層太陽能瓦的 上部伸出的玻璃面埋入上層太陽能瓦的玻璃面下，這樣逐層太陽能瓦就互相咬合，不會出 現漏雨現象。這樣即充分利用了太陽能又與建築物完美結合，是太陽能應用技術的聚光、光 伏、光熱及與建築一體化的集成，便於推廣和實施。
權利要求1.一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦包括柱面透鏡聚光器，太陽能矽晶片，真空集 熱管，熱水匯集筒，太陽能瓦基板，凸起，電池板輸出端子，鋁合金外邊框，進水管，出水管， 其特徵在於柱面透鏡聚光器覆蓋在太陽能瓦的最上層，使太陽光的焦帶正好落在下面的太 陽能電池板上，聚光器的下面的兩側，分別有平面鏡，當光線照在平面鏡上，被反射依然匯 聚到太陽能電池板上，每兩個拱形柱面透鏡之間有真空集熱管，不能入射到電池板上的太 陽光線被照射在真空集熱管上進行加熱水，太陽能瓦的四周由鋁合金外邊框固定，太陽能 瓦的下端有太陽能電池輸出端子，上端有進、出水管，太陽能電力被輸送到蓄電池中或經過 逆變器後併入電網，構成整個電流迴路。
2.根據權利要求1所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的柱面 透鏡聚光器的形狀為多片連在一起的拱形柱面，材料為高透光率超白玻璃，每兩拱形柱面 之間有一段水平玻璃面，每個拱形柱壁的下邊沿有連在一起的平面鏡。
3.根據權利要求1或2所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的 柱面透鏡聚光器的立壁為下厚上薄的玻璃壁，下部的厚度為4-8mm，上部的厚度為2_4mm， 由厚到薄為均勻平滑過度。
4.根據權利要求1或2所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的 柱面透鏡聚光器的拱形弧度為圓弧、橢圓弧或拋物線弧度。
5.根據權利要求1或2所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的 每兩拱形柱面之間的一段水平玻璃面下面有卡槽，正好卡住下面的真空集熱管。
6.根據權利要求1或2所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的 拱形半圓柱壁的下邊沿有連在一起的平面鏡，柱面透鏡與平面鏡構成一個整體，該平面鏡 的長與太陽能晶矽片的排列的長度相等，寬度為3-18cm。
7.根據權利要求1或2所述的一種低倍聚光的發電供熱太陽能瓦，其特徵在於所述的 拱形半圓柱壁的下邊沿有連在一起的平面鏡，該平面鏡與水平面的夾角為45° —75°。
8.根據權利要求1所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的真空 集熱管為一端封閉的圓柱管，真空集熱管的開口端位於太陽能瓦上端的熱水匯集筒中。
9.根據權利要求1或2所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的 下片太陽能瓦的熱水匯集筒的出水管直接與上片太陽能瓦的熱水匯集筒相連。
10.根據權利要求1所述的一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦，其特徵在於所述的太 陽能晶矽片為單晶矽或多晶矽電池片，太陽能晶矽片被固定在太陽能瓦下部的基板上，太 陽能瓦的下端有太陽能電池電力輸出端子。
專利摘要一種低倍聚光發電供熱的太陽能瓦包括柱面透鏡聚光器，太陽能矽晶片，真空集熱管，熱水匯集筒，太陽能瓦基板，凸起，電池板輸出端子，鋁合金外邊框，進水管，出水管，首先柱面透鏡聚光器覆蓋在太陽能瓦的最上層，使太陽光的焦帶正好落在下面的太陽能電池板上，聚光器的下面的兩側，分別有平面鏡，當光線照在平面鏡上，被反射依然匯聚到太陽能電池板上，每兩個弧形柱面透鏡之間有真空集熱管，不能入射到電池板上的太陽光線被照射在真空集熱管中，加熱水，太陽能瓦的下端有太陽能電池輸出端子，太陽能電力被輸送到蓄電池中或經過逆變器後併入電網，構成整個電流迴路。
文檔編號F24J2/24GK201817988SQ201020559839
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月11日 優先權日2010年10月11日
發明者王幹 申請人:王幹