陽光瓦片制造技術

本發明專利技術涉及一種光電光熱陽光瓦片，其在具有普通瓦片防水性能的同時還能進行光電和光熱的轉換，該陽光瓦片包括一太陽能轉換組件，該太陽能轉換組件將太陽能的光輻射轉換成了電能和熱能，將太陽光的熱輻射轉換成了熱能，所以太陽能使用效率被大大提高，轉換損耗率降低到最小，轉換利用率提升到最大。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及建筑領域，特別地，涉及ー種對瓦片的改迸，更特別地，涉及ー種同時具有光伏發電和光熱處理功能的瓦片。
技術介紹
瓦片是重要的屋面防水材料，一般用泥土燒成，也有用水泥等材料制成的，形狀有拱形的、平的或半個圓筒形的等。在現代化社會中，人們對舒適的建筑熱環境的追求越來越高，導致建筑采暖和空調的能耗日益增長。在發達國家，建筑用能已占全國總能耗的30% _40%，對經濟發展形成了一定的制約作用。因此人們希望將太陽能技術應用于建筑物中，以降低建筑用能。瓦片通常被鋪設在建筑物的頂部，具有良好的采光性能，所以從上世紀70年代開始，人們就嘗試將太陽能電池板安裝在瓦片表面，以使瓦片在具有防水功能的·同時也具有光伏發電能力。這種安裝在固有建筑物上的光伏發電系統稱簡稱為BAPV(Building AttachedPhotovoltaic)，其通常用于對現有建筑物的二次改造，也是光伏建筑領域較早的實施方式。然而，BAPV技術在實施的時候往往需要単獨用于支撐太陽能電池板的支撐裝置，這既增加了成本又給安裝帶來了麻煩。例如，如果要將太陽能電池板安裝在瓦片上時，需要在瓦片上先安裝用于支撐太陽能電池板的支撐部件，再將太陽能電池板鋪設在該支撐部件上。通常情況下，該支撐部件的重量會遠大于太陽能電池板，這就對瓦片本身的承重性能提出了很高的要求。另外，由于要在瓦片上安裝支撐部件，所以還需要瓦片本身具有能夠固定所述支撐部件的連接點。上述情況限制了 BAPV技術的發展。針對上述BAPV技術的缺點，人們提出將光伏發電系統作為建筑物外部維護結構的一部分，且與建筑物同時設計、施工和安裝，這就是太陽能光伏建筑一體化(BIPV，Building Integrated Photovoltaic)技術。BIPV使得建筑物本身具有構件和材料功能外同時具有光電換轉的功能。舉例來說，不同于BAPV技術，運用BIPV技術的瓦片其本身就集成有太陽能光伏電池，瓦片本身起到支撐的作用因而無需額外的支撐部件，這種BIPV瓦片的安裝鋪設方式基本與普通瓦片相同，只是其同時兼具防水性能和光伏發電的功能。BIPV是現代光伏建筑的主要形式，廣泛用于各種民用建筑、公共建筑、エ業建筑等一切可以承載光伏發電系統的建筑物。由于太陽能電池板與建筑的結合不占用額外的地面空間，是光伏發電系統在城市中廣泛應用的最佳安裝方式。在現在的BIPV應用中，人們已經看到了其具有下列優越性I)可原地發電、原地使用，減少電流傳輸過程的費用和能耗；2)避免了光伏組件陣列占用額外的空間，省去了單獨為光電設備提供的支撐結構；3)使用新型建筑維護材料，節約了昂貴的外裝飾材料，減少建筑物的整體造價，并使建筑外觀更有美學價值；4)因日照強度與高壓電網用電高峰期基本同步，舒緩了電網在電カ高峰時的壓力，緩解電網峰谷供需矛盾，具有極大的社會效益；5)避免了燃料發電所帯來的空氣污染；現有的運用BIPV技術的瓦片往往具有一個底板和一個主層，主層依附在底板上，其包括太陽能電池片或太陽能電池組件。該底板用干與建筑物連接。通常地，在現有太陽能瓦片中，底板上設置有與建筑物屋頂連接的結構，或者使用粘合劑直接將太陽能瓦片粘接固化到建筑物屋頂上。由于位于建筑物的屋頂，所以主板中的太陽能電池能在合適的受光角度下較好地吸收太陽光，并且在吸收太陽光后將光能轉換為電能并通過設置在主層或底板中的電輸出部件并入到家庭的電網系統中，以為家庭提供生活用電，或著直接連上電網傳輸送電。目前市場上的太陽能電池多為多晶硅電池和單晶硅電池，這種硅電池在溫度25攝氏度的情況下光電轉換效率為13% _16%，這些無法轉換成電能的太陽光被電池吸收后會造成電池表面溫度的上升。另外，為了能夠更好地吸收太陽光，太陽能瓦片的太陽能電池片在工作中是直接暴露在太陽光下，陽光的熱輻射也會造成整個太陽能瓦片溫度很高，由 于熱傳導的作用，太陽能瓦片自身的高溫也會影響到其太陽能電池片。然而，過高的溫度會對多晶硅電池或單晶硅電池的工作效率帶來副作用。經試驗證明，當電池的工作溫度超過其最佳工作溫度后，每升高I攝氏度，開路電壓約下降2. OmV-2. 2mV，而峰值功率損失率約為0.35% 0.45%，另外太陽能電池短路電流會隨溫度的升高而升高。由此可見，太陽能電池過高的溫度會影響到其轉換效率，同時加快其衰減速度，減少其使用壽命。針對上述缺點，有人設計出了ー種新型太陽能瓦片，其由底板和兩塊主層構成，第ー主層包括太陽能電池或電池組，第二主層則設置有帶有載熱體的薄貯存器。其中，第一主層設置在所述底板的上方，第二主層設置在底板的下方，這樣第一主層中的太陽能電池通過吸收陽光來產生電能，第二主層則通過其薄貯存器中的載熱體吸收陽光瓦片框架由于直接吸收太陽熱輻射所產生的熱量，通過熱交換部件供應并預熱住宅自來水管中的熱水。上述方式雖然能夠帶走陽光瓦框架中由于太陽熱輻射所產生的熱量，但卻無法消除太陽能電池片上所產生的熱量，包括太陽能熱輻射在電池片的熱量和光電轉換過程中產生的熱量。實際上，除了太陽光直接照射電池片產生的輻射熱外，由于太陽能電池片的光電轉換效率僅有13% _16%，所以有大約80%的太陽光的光輻射在光電轉換過程中直接轉化為熱量，這種光電轉換過程中產生的熱也會使其表面溫度升高，進而影響到其轉換效率。
技術實現思路
因此，提供ー種可利用太陽能發電，同時在工作時可ー并對陽光瓦片和太陽能轉換單元進行冷卻的陽光瓦片是有利的。根據本專利技術的ー個方面，本專利技術提供ー種陽光瓦片，其包括瓦體；太陽能轉換單元，其設置在瓦片表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將太陽能轉換為電能；冷卻単元，其由瓦體支撐并設置在太陽能轉換單元的相反于受光面的背光面一側以同時對瓦體和太陽能轉換單元進行降溫；絕緣導熱層，其設置在太陽能轉換單元和冷卻単元之間，絕緣導熱層使太陽能轉換單元相對冷卻單元絕緣并將太陽能轉換單元的熱量轉移到冷卻單元中。由于本專利技術的陽光瓦片的冷卻単元能夠同時對瓦體和太陽能轉換單元進行降溫，所以當陽光瓦片工作時，使得陽光瓦片的瓦體的溫度和太陽能轉換單元的溫度都不會過度上升，從而使太陽能轉換單元能維持在一個較佳的工作溫度中，光伏發電效率能夠得到保證。在本專利技術ー個優選實施方式中，絕緣導熱層包括使太陽能轉換單元相對冷卻單元絕緣的陶瓷膜層和將陶瓷膜層與太陽能轉換單元的背光面無縫隙接合的金屬導熱結合層。在該實施方式中，陶瓷膜層使太陽能轉換單元相對冷卻単元絕緣以避免電能損失，同吋，由于金屬導熱結合層使得陶瓷膜層與太陽能轉換單元的背光面無縫隙地接合，所以能夠確保絕緣導熱層有效地將光電轉換過程中產生的轉移到冷卻単元。在本專利技術的另ー優選實施方式中，太陽能轉換單元包括至少ー個硅晶電池片，每個硅晶電池片的背光面敷貼在ー金屬導熱結合層上。在該實施方式中，金屬導熱結合層相比于現有技術的光柵焊接方式提高了導電系數，能更好地將電池片的熱能傳導出去。 在本專利技術的再ー個優選實施方式中，瓦體由耐火阻燃的不飽和改性合成工程塑料形成。在該實施方式中，由于瓦體利用耐火阻燃的不飽和改性合成工程塑料材料形成，所以能夠耐受高溫天氣和阻燃的特性，同時具有比重小強度高的特性。在本專利技術的又ー個優選實施方式中，冷卻単元包括至少一條冷媒通道，冷媒通道平行于絕緣導熱層延伸以吸收本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種陽光瓦片，其特征在于，包括：瓦體；太陽能轉換單元，其設置在所述瓦片表面并定向為其受光面可接受陽光從而利用自身特性將太陽能轉換為電能；冷卻單元，其由所述瓦體支撐并設置在所述太陽能轉換單元的相反于所述受光面的背光面一側以同時對所述瓦體和太陽能轉換單元進行降溫；絕緣導熱層，其設置在所述太陽能轉換單元和所述冷卻單元之間，所述絕緣導熱層使所述太陽能轉換單元相對所述冷卻單元絕緣并將所述太陽能轉換單元的熱量轉移到所述冷卻單元中。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐征遠，
申請(專利權)人：上海天啟新能源科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：