專利名稱：真空管光伏光熱復合拋物面聚光器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于太陽能利用技術領域，確切地說涉及真空管型復合深槽拋物面低倍聚焦下的光伏光熱集熱器。
背景技術：
首先，自從上世紀70年代復合拋物面型聚光器CPC出現(xiàn)以后，很多學者對其進行了研究。它是一種依據邊緣光線原理設計的低聚光比非成像聚光器，可將接受半角范圍內的入射光線按理想聚光比收集到吸收體上。尤其是在低倍聚光比的情況下，復合拋物面型聚光器不需要任何追蹤太陽軌跡，即可接受較大角度范圍內的入射光，具有很好的實際應用價值。R5nnelid M. and Karlsson B的研究表明,在低諱度地區(qū),一個固定安裝的接受半角為35°的CPC，即幾何聚光比為I. 75的CPC，可以接受每年太陽輻照的85%。而對于高緯度地區(qū)而言，一個接受半角為23. 5°的固定安裝的CPC，即幾何聚光比為2. 5的CPC， 可接受到每年太陽輻照的75%。該聚光器不僅在保證一定效率的前提下可以提高系統(tǒng)的出口溫度或者降低電池用量，而且不需要跟蹤裝置，可以大大節(jié)約系統(tǒng)的初投入和運動部件的維修費用。由此，低倍聚光的復合拋物面聚光器可廣泛應用于建筑采光、熱水、供暖、太陽能光催化廢水處理、太陽能光伏發(fā)電等領域。其次，光伏光熱綜合利用是現(xiàn)在太陽能利用的一個大趨勢。單一的光伏發(fā)電效率一般在15%左右，而光熱光伏綜合利用的效率可以達到50%以上，大大提高了太陽能的利用效率。尤其是在低倍聚光條件下，不僅可以保證一定的太陽能光伏光熱轉換效率，而且可以得到溫度較高的熱水，可以滿足更多應用領域的要求。再次，真空管集熱器在中國的市場占有量占世界的90%，普遍應用于太陽能熱水、 采暖等領域。其優(yōu)點在于減少了熱損，提高了熱效率，同時對于高緯度地區(qū)而言，可以防止集熱器出現(xiàn)結冰問題。尤其是太陽能熱發(fā)電的興起，太陽能中高溫真空集熱管的技術得到了很大的提高。但是將真空管與光伏光熱集成化還很少見，尤其是再集合CPC聚光技術，更是市場上沒有出現(xiàn)的。目前大部分的光伏光熱一體化應用，基本都是以平板的形式出現(xiàn)。香港城市大學的周天泰教授對當今的PV/T技術做了綜述性的歸納。但是無論哪一種PV/T應用和改進，都是基本基于平板型進行，并且都需要相應的保溫材料和裝置。然而真空管集熱器由于真空的原因，可以大量減少熱損，提高了集熱器的效率，尤其是在聚光的情況下，可以保證一定效率的前提下，提高集熱器的出口溫度，具有明顯的優(yōu)勢。

發(fā)明內容
為了進一步提高現(xiàn)階段PVT的效率，減少熱損以及降低電池用量，本發(fā)明提供了一種新結構的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器。本發(fā)明的具體技術方案如下
真空管光伏光熱復合拋物面聚光器包括真空管，所述真空管的管體內沿軸向設有薄鋁板，薄鋁板的底面焊接連接著冷卻管；所述薄鋁板的頂面沿軸向串聯(lián)或并聯(lián)均布設有光伏電池，所述光伏電池對稱位于冷卻管兩側；所述真空管的管體外部沿軸向兩側分別設有拋物面聚光鏡，每塊拋物面聚光鏡的底邊與薄鋁板平行，兩片拋物面聚光鏡相對應，兩片拋物面聚光鏡和真空管的橫截面呈U形；所述真空管的管體兩端分別連接著波紋管，每端波紋管的外端連接著法蘭盤，所述光伏電池的導線延伸至法蘭盤外。所述真空管的管體為單層玻璃管。所述每塊光伏電池的頂面和底面分別設有透明復合氟塑料膜，底面的復合氟塑料膜與薄鋁板之間由粘貼材料層壓連接。所述薄鋁板頂面未被光伏電池覆蓋的部分設有選擇性吸收涂層。所述光伏電池的導線上套設有套管，且通過套管引至法蘭盤外。所述粘貼材料為聚乙烯-醋酸乙烯酯。所述選擇性吸收涂層的材料為太陽能熱利用中常見的高吸收率低反射率材料。與真空管的管體兩端對應的冷卻管兩端分別套裝有支撐架8。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益技術效果體現(xiàn)在以下方面
1.采用一種帶有復合拋物面聚光鏡與光伏光熱相結合的方式，低倍聚焦，不需要任何跟蹤裝置，可節(jié)約大量的跟蹤費用和后續(xù)運動部件的維護成本；
2.采用的是真空管光伏光熱一體化技術，與現(xiàn)在的平板光伏光熱利用完全不同。它是將真空管與光伏光熱集成在同一個模塊上，結構上具有很大的創(chuàng)新；
3.由于真空管的真空技術，光伏光熱周圍都是真空環(huán)境，大大減少了熱損，提聞了系統(tǒng)效率，并且由于不需要任何保溫裝置，進一步節(jié)約了材料成本；
4.光伏電池采用串并聯(lián)形式，最終的導線進出口聚在真空管的一側，采取絕緣材料與金屬套管封裝技術通過一側的法蘭引出；
5.真空管為單層玻璃，與目前較多的雙層真空管相比而言，光線透過率更高。


圖I為本發(fā)明整體結構示意圖。圖2為圖IA-A面的截面圖。圖3為真空管光伏光熱吸收體的側視圖。圖4為真空管光伏光熱吸收體的俯視圖。上圖中序號拋物面聚光鏡I、真空管2、薄鋁板3、冷卻管4、光伏電池5、法蘭盤6、 波紋管7、支撐架8、導線9。
具體實施例方式下面結合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進一步地描述。實施例
參見圖I和圖2，真空管光伏光熱復合拋物面聚光器包括真空管2。真空管2的管體為單層玻璃管，增加了光線的透過率。真空管2的管體內沿軸向設有薄鋁板3，薄鋁板3的底面焊接連接著冷卻管4。薄鋁板3的頂面沿軸向串聯(lián)或并聯(lián)均布設有兩塊光伏電池5，兩塊光伏電池5對稱位于冷卻管4的兩側；每塊光伏電池5的頂面和底面分別設有透明復合氟塑料膜，底面的復合氟塑料膜與薄鋁板3之間由粘貼材料通過真空壓機層壓連接；粘貼材料為聚乙烯-醋酸乙烯酯(Ethyl Vinyl Acetate)。薄招板3頂面未被光伏電池5覆蓋的部分設有選擇性吸收涂層，選擇性吸收涂層的材料為太陽能熱利用中常見的高吸收率低反射率材料。真空管2的管體外部沿軸向兩側分別固定安裝有拋物面聚光鏡1，每片拋物面聚光鏡I的底邊與薄鋁板3的平行，兩片拋物面聚光鏡相對應，兩片拋物面聚光鏡I和真空管 2的橫截面呈U形，兩片拋物面聚光鏡I與真空管2形成聚光形態(tài)。參見圖3和圖4，真空管2的管體兩端分別連接著波紋管7，每端波紋管7的外端連接著法蘭盤6，光伏電池的導線9上套設有套管，通過套管將導線9引至法蘭盤6外，且采用絕緣密封材料封裝。與真空管2的管體兩端對應的冷卻管4兩端分別套裝有支撐架8，作用在于保持真空管2和冷卻管 4之間定位。本發(fā)明的工作原理是這樣的，太陽光經過拋物面聚光鏡I反射，大部分透過真空管2的管體玻璃被光伏電池5吸收，而剩余的部分被選擇性吸收涂層吸收轉化成熱能，合并由光伏電池產生的熱能一起，通過薄鋁板3傳遞給冷卻管4，在得到電力的同時得到相應的熱水。本發(fā)明中由于真空管2內是真空狀態(tài)，所以整個裝置不需要保溫材料，同時還可以大大減少熱損失，達到真正的高效，環(huán)保和易安裝的目的。
權利要求
1.真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，包括真空管，所述真空管的管體內沿軸向設有薄鋁板，薄鋁板的底面焊接連接著冷卻管，其特征在于所述薄鋁板的頂面沿軸向串聯(lián)或并聯(lián)均布設有光伏電池，所述光伏電池對稱位于冷卻管兩側；所述真空管的管體外部沿軸向兩側分別設有拋物面聚光鏡，每塊拋物面聚光鏡的底邊與薄鋁板平行，兩片拋物面聚光鏡相對應，兩片拋物面聚光鏡和真空管的橫截面呈U形；所述真空管的管體兩端分別連接著波紋管，每端波紋管的外端連接著法蘭盤，所述光伏電池的導線延伸至法蘭盤外。
2..根據權利要求I所述的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，其特征在于所述真空管的管體為單層玻璃管。
3.根據權利要求I所述的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，其特征在于所述每塊光伏電池的頂面和底面分別設有透明復合氟塑料膜，底面的復合氟塑料膜與薄鋁板之間由粘貼材料層壓連接。
4.根據權利要求I所述的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，其特征在于所述薄鋁板頂面未被光伏電池覆蓋的部分設有選擇性吸收涂層。
5.根據權利要求I所述的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，其特征在于所述光伏電池的導線上套設有套管，且通過套管引至法蘭盤外。
6.根據權利要求3所述的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，其特征在于所述粘貼材料為聚乙烯-醋酸乙烯酯。
7.根據權利要求4所述的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，其特征在于所述選擇性吸收涂層的材料為太陽能熱利用中常見的高吸收率低反射率材料。
8.根據權利要求I所述的真空管光伏光熱復合拋物面聚光器，其特征在于與真空管的管體兩端對應的冷卻管兩端分別套裝有支撐架8。
全文摘要
本發(fā)明涉及真空管光伏光熱復合拋物面聚光器。該聚光器包括真空管，所述真空管的管體內沿軸向設有薄鋁板，薄鋁板的底面焊接連接著冷卻管；薄鋁板的頂面沿軸向串聯(lián)或并聯(lián)均布設有兩塊以上的光伏電池，且對稱位于冷卻管兩側；所述真空管的管體外部沿軸向兩側分別設有拋物面聚光鏡，每塊拋物面聚光鏡的底邊與薄鋁板的平行，兩片拋物面聚光鏡相對應，兩片拋物面聚光鏡和真空管的橫截面呈U形；所述真空管的管體兩端分別連接著波紋管，每端波紋管的外端連接著法蘭盤，光伏電池的導線延伸至法蘭盤外。在同等聚光條件下，本發(fā)明進一步提高了光伏光熱綜合利用的效率；本發(fā)明能同時產生電力和熱水，不需要跟蹤，充分達到節(jié)能、高效和易于安裝和使用的目的。
文檔編號H01L31/052GK102589159SQ20121005837
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權日2012年3月8日
發(fā)明者季杰, 李桂強, 裴剛 申請人:中國科學技術大學