本發(fā)明涉及太陽能光伏發(fā)電技術(shù)和太陽能光熱利用技術(shù)，涉尤其及一種光伏光熱一體化組件。

背景技術(shù)：

光伏光熱一體化組件是一個(gè)可以同時(shí)輸出電能和熱能的雙生能組件，通常是根據(jù)半導(dǎo)體制成的太陽能電池與太陽能吸熱板對(duì)太陽光譜波長(zhǎng)不同的吸收范圍，利用二者相結(jié)合的方法，使得太陽光譜在整個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)可以得到最大程度的吸收，并通過能量回收裝置來有效地利用太陽能。

在傳統(tǒng)的光伏光熱一體化組件結(jié)構(gòu)中，因?yàn)樘柲茈姵仄械臒崮苤饕a(chǎn)生于背面，同時(shí)出于充分利用能量的目的，一般將吸熱板和換熱管都布置與太陽能電池片的背側(cè)，在正面不加布置或通過安裝雙層玻璃等手段提供一定的保溫功能。然而，這樣不但會(huì)有一部分熱能從光伏光熱一體化組件的正面逸散到空氣中，并且使太陽能電池片的溫度升高很多，致使發(fā)電效率下降超過10%，阻礙組件整體綜合利用效率的提升。

聚光型的光伏光熱一體化組件是利用聚光的方式來減小太陽能電池的工作面積，進(jìn)而降低了系統(tǒng)的成本。但是，不論槽式聚光方式、復(fù)合拋物面聚光方式、平面鏡反射聚光方式還是菲涅爾透鏡聚光方式，結(jié)構(gòu)都較為復(fù)雜，附加耗材多而價(jià)格昂貴，尤其是透鏡部分，在一定程度上限制了其應(yīng)用前景。

為了解決現(xiàn)有光伏光熱一體化組件中正面的熱耗散和聚光組件的價(jià)格昂貴問題，有必要對(duì)現(xiàn)有光伏光熱一體化組件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)以提升其綜合利用效率和促進(jìn)其推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種光伏光熱一體化組件通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)以提升組件在實(shí)際工作條件下的綜合能量利用率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種光伏光熱一體化組件，包括：水透鏡結(jié)構(gòu)、透明蓋板、太陽能電池片、密封層、基板、換熱管和保溫層；所述太陽能電池片，置于所述密封層中；所述密封層上方緊貼所述透明蓋板，所述透明蓋板上方是所述水透鏡結(jié)構(gòu)；所述密封層下方緊貼所述基板，所述基板下方緊貼所述換熱管；所述保溫層包覆所述基板背面和所述換熱管。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述水透鏡結(jié)構(gòu)由具有支撐保護(hù)作用的透明外殼和位于所述透明外殼內(nèi)的具有聚光與吸熱作用的工質(zhì)通路組成，采用具有聚光作用的形狀，聚光范圍大于所述太陽能電池片邊長(zhǎng)且小于所述太陽能電池片邊長(zhǎng)的2倍。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述水透鏡結(jié)構(gòu)的透明外殼截面呈透鏡狀或半圓形狀。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，，所述水透鏡結(jié)構(gòu)的透明外殼采用透光率大于0.85的材料，厚度在3mm~20mm之間。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述水透鏡結(jié)構(gòu)的工質(zhì)層流流動(dòng)，采用透光率大于0.9的流體。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述光伏光熱一體化組件包括多片所述太陽能電池片和多個(gè)所述水透鏡結(jié)構(gòu)，多片所述太陽能電池片陣列排布，每個(gè)所述水透鏡結(jié)構(gòu)位于每片所述太陽能電池片上；所述水透鏡結(jié)構(gòu)各行或各列通路的中軸線與下方所述太陽能電池片各行或各列的中軸線位于同一豎直面內(nèi)。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，多片所述太陽能電池片串聯(lián)連接，且多片所述太陽能電池片電池片的列與列之間或行與行之間并聯(lián)有二極管。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述密封層由上下兩層密封膠膜組成，所述兩層密封膠膜分別緊貼所述太陽能電池片的上下兩面。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述基板包括背板和/或吸熱板。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述換熱管的排布方式為直通路或蛇形。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明提出的光伏光熱一體化組件在傳統(tǒng)平板式水冷光伏光熱一體化組件的基礎(chǔ)上添加水透鏡結(jié)構(gòu)，一方面通過水透鏡結(jié)構(gòu)的聚光作用，提升太陽能電池表面入射輻射的強(qiáng)度，有利于太陽能電池片光電轉(zhuǎn)換效率的提升；另一方面截面為空心半圓形的水透鏡結(jié)構(gòu)中間通有層流流動(dòng)的換熱工質(zhì)水，將太陽能電池片上表面的部分熱量帶走，既可以在一定程度上降低太陽能電池溫度而利于提高太陽能電池片光電轉(zhuǎn)換效率和延長(zhǎng)太陽能電池片使用壽命，又可以將一部分會(huì)逸散到環(huán)境中的熱能收集帶走，提高了組件整體的能量綜合利用率。本發(fā)明中采用的水透鏡結(jié)構(gòu)與其它聚光型光伏光熱一體化組件中的附加耗材相比結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，造價(jià)相對(duì)低廉，有利于組件的市場(chǎng)推廣。

附圖說明

圖1是本發(fā)明光伏光熱一體化組件結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖。

圖2是實(shí)施例一中光伏光熱一體化組件結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖3是實(shí)施例二中光伏光熱一體化組件結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明具體實(shí)施案例提供的組件中包括：水透鏡結(jié)構(gòu)103、太陽能電池片102、透明蓋板101、密封層107、基板108、換熱管106和保溫層104，以及設(shè)置在周圍的邊框105。

密封層107由上下兩層密封膠膜組成，兩層膠膜材質(zhì)可以相同也可以不同，緊貼太陽能電池片，支持和保護(hù)太陽能電池片102。

基板108包括背板1081和吸熱板1082。背板1081由聚氟乙烯等傳統(tǒng)光伏組件中背板的材質(zhì)制成。吸熱板1082由紫銅-藍(lán)鈦等傳統(tǒng)光熱組件中吸熱板的材質(zhì)制成。吸熱板1082可以起到背板保護(hù)太陽能電池片102的作用，在實(shí)際應(yīng)用中可以省去背板1081。

換熱管106緊貼于基板108背面，可以是圓形或方形等截面形狀，由紫銅等傳統(tǒng)光熱組件中換熱管的材質(zhì)制成。其中的換熱工質(zhì)可以與水透鏡結(jié)構(gòu)103中的工質(zhì)相同也可以不同。

保溫層104包覆基板108背面和換熱管106，由聚氨酯硬泡等傳統(tǒng)光熱組件中保溫層的材料制成。

太陽能電池片102為單晶硅、多晶硅或非晶硅太陽能電池片。

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制。

實(shí)施例一

水透鏡結(jié)構(gòu)103外層起支撐保護(hù)作用的玻璃管路采用石英玻璃管，厚度為3.4mm，內(nèi)徑為205mm，截面為半圓，中軸線與太陽能電池片102各列中軸線重合，如附圖2所示。

常規(guī)的太陽能電池組件通常由60（6×10）或72（6×12）片的125mm×125mm或156mm×156mm電池組成，本實(shí)例分析采用的是156mm×156mm多晶硅電池組成的6×10片組件，其中相鄰列間距52mm，同一列中相鄰太陽能電池片間距2mm。密封層107包括上層eva（polyethylenevinylacetate，聚乙烯-聚醋酸乙烯酯共聚物）膠膜1071和下層eva膠膜1072。透明蓋板101采用單層鋼化玻璃，厚度5mm。上層eva膠膜1071和下層eva膠膜1072是熱熔粘接膠膜。背板1081是由多層高分子薄膜經(jīng)碾壓粘合起來的復(fù)合膜。本實(shí)例分析中吸熱板1082由紫銅-藍(lán)鈦制成。本實(shí)例分析中換熱管106位于各列太陽能電池片102正下方直通路排布，緊貼吸熱板1082背面。因?yàn)樽香~的耐腐蝕性和導(dǎo)熱性都遠(yuǎn)優(yōu)于鋁，目前的太陽能集熱器中也大多都使用紫銅管，所以在本實(shí)例分析中的換熱管106采用紫銅圓管，紫銅圓管內(nèi)徑有15mm、20mm、25mm和32mm四種公稱尺寸，這里采用25mm作為附圖2中紫銅圓管的內(nèi)徑，管壁厚度1mm。保溫層104采用聚氨酯硬泡將組件背面與環(huán)境絕熱。

在實(shí)際工作條件下，本發(fā)明光伏光熱一體化組件由光跟蹤器控制運(yùn)動(dòng)，太陽能電池片102上方的水透鏡結(jié)構(gòu)103中與下方的換熱管106中均通有層流流動(dòng)的換熱介質(zhì)水。輸出的熱水可以用于生活用熱水。

需要說明的是，本實(shí)例分析中提及的結(jié)構(gòu)和優(yōu)選材料以及太陽能電池片102的數(shù)量?jī)H作為示例性說明，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)結(jié)構(gòu)和材料的選用以及太陽能電池片102的數(shù)量應(yīng)不僅限于此。

作為優(yōu)選方案，所述多片太陽能電池片102可采用串并聯(lián)連接。進(jìn)一步優(yōu)選的，在所述多片太陽能電池片102的列與列之間可以并聯(lián)二極管，用以抵抗多片太陽能電池片102的非均勻性。

實(shí)施例二

水透鏡203外層起支撐保護(hù)作用的玻璃管路采用鋼化玻璃管，厚度為5mm，內(nèi)徑為275mm，截面為半圓，中軸線與太陽能電池片202各行中軸線重合，如附圖3所示。

密封層207包括上層eva膠膜2071和下層eva膠膜2072?；?08包括背板2081和吸熱板2082。透明蓋板201采用單層鋼化玻璃，厚度5mm。上層eva膠膜2071和下層eva膠膜2072是熱熔粘接膠膜。背板2081是由多層高分子薄膜經(jīng)碾壓粘合起來的復(fù)合膜。本實(shí)例分析中吸熱板2082由紫銅-藍(lán)鈦制成。本實(shí)例分析中換熱管206位于各行太陽能電池片202正下方直通路排布，緊貼吸熱板2082背面。換熱管206采用紫銅圓管，這里采用25mm作為附圖2中紫銅圓管的內(nèi)徑，管壁厚度1mm。保溫層204采用聚氨酯硬泡將組件背面與環(huán)境絕熱。

在實(shí)際工作條件下，本發(fā)明光伏光熱一體化組件由光跟蹤器控制運(yùn)動(dòng)，太陽能電池片202上方的水透鏡結(jié)構(gòu)203中與下方的換熱管206中均通有層流流動(dòng)的換熱介質(zhì)水。輸出的熱水可以用于生活用熱水。

需要說明的是，本實(shí)例分析中提及的密封層207和優(yōu)選材料以及太陽能電池片202的數(shù)量?jī)H作為示例性說明，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)密封層207和材料的選用以及太陽能電池片202的數(shù)量應(yīng)不僅限于此。

作為優(yōu)選方案，所述多片太陽能電池片202可采用串并聯(lián)連接。進(jìn)一步優(yōu)選的，在所述多片太陽能電池片202的列與列之間可以并聯(lián)二極管，用以抵抗多片太陽能電池片202的非均勻性。

上述實(shí)施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。