CN114725233B - 一种均流的太阳能光伏光热组件及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种均流的太阳能光伏光热组件及其制作方法，均流的太阳能光伏光热组件包括光伏模块、光热模块和粘胶；光伏模块为多层结构；光热模块为单面吹胀式换热板；光热模块的平面侧通过粘胶与光伏模块的背板的背面侧粘连。本发明的有益效果是：本发明使得工质在整个组件面板得到合理的分布，使得流动均匀，工质吸热均匀，组件整体温度均匀，有利于提高光伏组件整体发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及太阳能光伏光热综合利用领域，更确切地说，它涉及一种均流的太阳能光伏光热组件及其制作方法。
背景技术
太阳能光伏和光热利用是目前太阳能最主要的利用形式。太阳能光伏组件的光电转换效率一般为20％左右，超过60％的入射太阳光照被转换为热能，导致光伏组件温度升高，组件温度升高导致组件发电效率降低、组件加速老化。在光伏组件背部增加换热装置用来加热水、空气、制冷剂等，既可以降低光伏组件温度，提高发电效率，又可以利用组件废热，输出热能，提高了太阳能综合利用效率。
近年来，太阳能光伏光热联用技术得到了越来越多的研究和发展。相比于传统的水工质和空气工质光伏光热利用系统，以制冷剂为工质的光伏光热组件联合热泵系统由于其更高的热利用效率、更稳定的热水输出，正成为建筑节能、热水系统的首选，光伏光热组件为该系统的关键部件。制冷剂工质在光伏光热组件内由液态加热为气态，工质存在液态、气液混合态、气态等几种不同的状态，同时由于光伏光热组件面积较大，存在流动不均匀、温度不均匀、集热效率低的问题，另外，在采用传统层压技术生产光伏光热组件时，由于光伏组件和光热模块的热膨胀系数不同，导致在高温层压完成并冷却为常温后，光伏光热组件出现弯曲变形，影响光伏光热组件质量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供了一种均流的太阳能光伏光热组件及其制作方法，所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种均流的太阳能光伏光热组件，包括：光伏模块、光热模块和粘胶；
其中，所述光伏模块为多层结构，自上至下分别为透明盖板、第一封装胶膜、光伏电池片、第二封装胶膜和背板；所述光热模块为单面吹胀式换热板，所述光热模块包括：工质入口、工质出口、工质流道和折边；所述光热模块的平面侧通过所述粘胶与所述光伏模块的背板的背面侧粘连。
作为优选，所述工质流道包括：入口均流区流道、主工作区流道和出口均流区流道；出口均流区流道的水力直径大于主工作区流道的水力直径，主工作区流道的水力直径大于入口均流区流道的水力直径，主工作区流道的水力直径随着工质流动方向逐渐增大。
作为优选，主工作区流道上设置有两个长条形间隔，将主工作区流道分为三个区域；所述长条形间隔垂直于光热模块上沿。
作为优选，主工作区流道上还设置有主工作区间隔，所述主工作区间隔为正方形；入口均流区流道上设置有入口均流区间隔，所述入口均流区间隔为圆形；出口均流区流道上设置有出口均流区间隔，所述出口均流区间隔为圆形。
作为优选，所述工质入口设置在光热模块下沿与光热模块侧沿交界的侧沿侧；所述工质出口设置在光热模块上沿与另外一边的光热模块侧沿交界的侧沿侧，工质入口和工质出口呈对角布置；工质出口宽度为工质入口宽度的1.5～2.5倍。
作为优选，所述入口均流区流道靠近光热模块下沿的流道壁面与光热模块下沿夹角为1～5°；出口均流区流道靠近光热模块上沿的流道壁面与光热模块上沿夹角为1～5°。
作为优选，光热模块与光伏模块宽度相等，光热模块长度比光伏模块长度小30～60mm。
作为优选，光伏模块的接线盒位置设置于背板顶部，并位于光热模块上沿上方，接线盒位置中心距离光伏模块上沿的尺寸为15～30mm，接线盒位置中心距离光热模块上沿的尺寸为15～30mm。
第二方面，提供了一种均流的太阳能光伏光热组件的制作方法，用于制作第一方面任一所述的均流的太阳能光伏光热组件，包括：
步骤1、由下至上依次放置背板、第二封装胶膜、光伏电池片、第一封装胶膜和透明盖板，放入层压机进行层压，制成光伏模块；
步骤2、制作光热模块；
步骤3、将背板朝上放置在平面上，将涂胶模具放置在光伏背板上，涂刷粘胶，通过涂胶模具控制整个胶膜的厚度保持一致，胶膜厚度可取0.3～2mm。涂胶后取下涂胶模具，将光热模块的平面侧放置在粘胶上，将光伏模块和光热模块粘接为光伏光热组件。
作为优选，步骤2包括：
步骤2.1、准备铝合金铝板和纯铝铝板；按照工质入口、工质出口、工质流道的图案在所述铝合金铝板上印刷阻轧剂；
步骤2.2、将铝合金铝板和纯铝铝板贴合，并进行固定；然后将两块铝板进行热轧和冷轧，使两块铝板紧密贴合；
步骤2.3、在工质入口处挑一个吹胀口，通入10～15MPa高压气体，对贴合后的铝合金铝板和纯铝铝板进行吹胀，形成单面吹胀式换热板；
步骤2.4、单面吹胀式换热板进行退火处理，退火温度为400～500℃，时间为12～24小时；
步骤2.5、退火后的单面吹胀式换热板按照一定尺寸进行剪裁，剪裁后单面吹胀式换热板进行四面折边，形成光热模块。
本发明的有益效果是：
(1)本发明提出的光伏光热组件在出口、入口区域设置均流区，使得工质分流均匀，并在主流区设置合理的间隔，防止工质由入口直接冲向出口，采用圆形间隔和正方形间隔，使得工质在整个组件面板得到合理的分布，使得流动均匀，工质吸热均匀，组件整体温度均匀，有利于提高光伏组件整体发电效率；
(2)本发明提出的光伏光热组件考虑到工质由液态变为气态，且存在气液混合态，流道水力直径随流动方向不断变大，可以使得工质流动阻力更小，降低推动工质流动所需的功率；
(3)本发明提出的太阳能光伏光热组件制作方法采用层压技术和粘胶工艺结合的方法，解决传统层压技术产生的光伏光热组件变形问题，且使用涂胶模具，使得涂胶均匀，整个涂胶厚度保持一致，减少粘胶时产生的气泡，减少气泡导致的接触热阻引起的换热不均匀和温度不均匀。
附图说明
图1为本申请提供的均流的太阳能光伏光热组件剖面示意图；
图2为本申请提供的光热模块流道结构示意图；
图3为本申请提供的太阳能光伏光热组件背面俯视图；
图4为本申请提供的涂胶模具俯视图；
图5为本申请提供的图4的A-A方向的剖面图；
附图标记说明：光伏模块1、透明盖板11、第一封装胶膜12、光伏电池片13、第二封装胶膜14、背板15、光伏模块上沿16、光热模块2、单面吹胀式换热板21、折边22、工质流道23、工质入口24、工质出口25、入口均流区流道26、入口均流区间隔27、主工作区流道28、主工作区间隔29、长条形间隔210、出口均流区流道211、出口均流区间隔212、光热模块上沿213、光热模块下沿214、光热模块侧沿215、粘胶3、接线盒位置4、涂胶模具5。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
实施例1：
一种均流的太阳能光伏光热组件，如图1所示，包括：光伏模块1、光热模块2和粘胶3；
其中，光伏模块1为多层结构，自上至下分别为透明盖板11、第一封装胶膜12、光伏电池片13、第二封装胶膜14和背板15；光热模块2为单面吹胀式换热板21，如图2所示，光热模块2包括：工质入口24、工质出口25、工质流道23和折边22；光热模块2的平面侧通过粘胶3与光伏模块1的背板15的背面侧粘连。
工质流道23包括：入口均流区流道26、主工作区流道28和出口均流区流道211；出口均流区流道211的水力直径大于主工作区流道28的水力直径，主工作区流道28的水力直径大于入口均流区流道26的水力直径，主工作区流道28的水力直径随着工质流动方向逐渐增大。由于本申请采用圆形和正方形间隔，以及变流道水力直径，因此工质在整个光热模块内流动均匀，可以提高组件发电效率和发电量。
主工作区流道28上设置有两个长条形间隔210，将主工作区流道28分为三个区域；长条形间隔210垂直于光热模块上沿213。
主工作区流道28上还设置有主工作区间隔29，主工作区间隔29为正方形；入口均流区流道26上设置有入口均流区间隔27，入口均流区间隔27为圆形；出口均流区流道211上设置有出口均流区间隔212，出口均流区间隔212为圆形。
如图3所示，5工质入口24设置在光热模块下沿214与光热模块侧沿215交界的侧沿侧；工质出口25设置在光热模块上沿213与另外一边的光热模块侧沿215交界的侧沿侧，工质入口24和工质出口25呈对角布置；工质出口25宽度为工质入口24宽度的1.5～2.5倍。
入口均流区流道26靠近光热模块下沿214的流道壁面与光热模块下沿214夹角为1～5°；出口均流区流道211靠近光热模块上沿213的流道壁面与光热模块上沿213夹角为1～5°。
光热模块2与光伏模块1宽度相等，光热模块2长度比光伏模块1长度小30～60mm。
光伏模块1的接线盒位置4设置于背板15顶部，并位于光热模块上沿213上方，接线盒位置4中心距离光伏模块上沿16的尺寸为15～30mm，接线盒位置4中心距离光热模块上沿213的尺寸为15～30mm。由于本申请将光伏组件接线盒设置在光热模块区域外，因此可以杜绝接线盒对光热模块流道的影响。
实施例2：
一种均流的太阳能光伏光热组件的制作方法，包括：
步骤1、由下至上依次放置背板15、封装胶膜14、光伏电池片13、封装胶膜12和透明盖板11，放入层压机进行层压，制成光伏模块1；
步骤2、制作光热模块2；
步骤3、将背板15朝上放置在平面上，将涂胶模具5放置在光伏背板15上，涂刷粘胶3，通过涂胶模具5控制整个胶膜的厚度保持一致，胶膜厚度可取0.3～2mm。涂胶后取下涂胶模具5，将光热模块2的平面侧放置在粘胶3上，将光伏模块1和光热模块2粘接为光伏光热组件。
本申请采用传统层压方法和粘胶方法相结合的光伏光热组件制作方法，解决之前存在的组件变形问题，升组件质量，延长使用寿命。
步骤2包括：
步骤2.1、准备铝合金铝板和纯铝铝板；按照工质入口24、工质出口25、工质流道23的图案在铝合金铝板上印刷阻轧剂；
在步骤2.1中，铝合金铝板的材质为3003或3004，纯铝铝板的材质为1050或1060。
步骤2.2、将铝合金铝板和纯铝铝板贴合，并进行固定；然后将两块铝板进行热轧和冷轧，使两块铝板紧密贴合；
步骤2.3、在工质入口24处挑一个吹胀口，通入10～15MPa高压气体，对贴合后的铝合金铝板和纯铝铝板进行吹胀，形成单面吹胀式换热板21；
步骤2.4、单面吹胀式换热板21进行退火处理，退火温度为400～500℃，时间为12～24小时；
步骤2.5、退火后的单面吹胀式换热板21按照一定尺寸进行剪裁，剪裁后单面吹胀式换热板21进行四面折边，形成光热模块2。
Claims (7)
1.一种均流的太阳能光伏光热组件，其特征在于，包括：光伏模块（1）、光热模块（2）和粘胶（3）；
其中，所述光伏模块（1）为多层结构，自上至下分别为透明盖板（11）、第一封装胶膜（12）、光伏电池片（13）、第二封装胶膜（14）和背板（15）；所述光热模块（2）为单面吹胀式换热板（21），所述光热模块（2）包括：工质入口（24）、工质出口（25）、工质流道（23）和折边（22）；所述光热模块（2）的平面侧通过所述粘胶（3）与所述光伏模块（1）的背板（15）的背面侧粘连；
所述工质流道（23）包括：入口均流区流道（26）、主工作区流道（28）和出口均流区流道（211）；出口均流区流道（211）的水力直径大于主工作区流道（28）的水力直径，主工作区流道（28）的水力直径大于入口均流区流道（26）的水力直径，主工作区流道（28）的水力直径随着工质流动方向逐渐增大；
主工作区流道（28）上设置有两个长条形间隔（210），将主工作区流道（28）分为三个区域；所述长条形间隔（210）垂直于光热模块上沿（213）；
主工作区流道（28）上还设置有主工作区间隔（29），所述主工作区间隔（29）为正方形；入口均流区流道（26）上设置有入口均流区间隔（27），所述入口均流区间隔（27）为圆形；出口均流区流道（211）上设置有出口均流区间隔（212），所述出口均流区间隔（212）为圆形。
2.根据权利要求1所述的均流的太阳能光伏光热组件，其特征在于，所述工质入口（24）设置在光热模块下沿（214）与光热模块侧沿（215）交界的侧沿侧；所述工质出口（25）设置在光热模块上沿（213）与另外一边的光热模块侧沿（215）交界的侧沿侧，工质入口（24）和工质出口（25）呈对角布置；工质出口（25）宽度为工质入口（24）宽度的1.5～2.5倍。
3.根据权利要求1所述的均流的太阳能光伏光热组件，其特征在于，所述入口均流区流道（26）靠近光热模块下沿（214）的流道壁面与光热模块下沿（214）夹角为1～5°；出口均流区流道（211）靠近光热模块上沿（213）的流道壁面与光热模块上沿（213）夹角为1～5°。
4.根据权利要求1所述的均流的太阳能光伏光热组件，其特征在于，光热模块（2）与光伏模块（1）宽度相等，光热模块（2）长度比光伏模块（1）长度小30～60mm。
5.根据权利要求1所述的均流的太阳能光伏光热组件，其特征在于，光伏模块（1）的接线盒位置（4）设置于背板（15）顶部，并位于光热模块上沿（213）上方，接线盒位置（4）中心距离光伏模块上沿（16）的尺寸为15～30mm，接线盒位置（4）中心距离光热模块上沿（213）的尺寸为15～30mm。
6.一种均流的太阳能光伏光热组件的制作方法，用于制作权利要求1至5任一所述的均流的太阳能光伏光热组件，包括：
步骤1、由下至上依次放置背板（15）、第二封装胶膜（14）、光伏电池片（13）、第一封装胶膜（12）和透明盖板（11），放入层压机进行层压，制成光伏模块（1）；
步骤2、制作光热模块（2）；
步骤3、将背板（15）朝上放置在平面上，将涂胶模具（5）放置在背板（15）上，涂刷粘胶（3），通过涂胶模具（5）控制整个胶膜的厚度保持一致，胶膜厚度为0.3～2mm；涂胶后取下涂胶模具（5），将光热模块（2）的平面侧放置在粘胶（3）上，将光伏模块（1）和光热模块（2）粘接为光伏光热组件。
7.根据权利要求6所述的均流的太阳能光伏光热组件的制作方法，其特征在于，步骤2包括：
步骤2.1、准备铝合金铝板和纯铝铝板；按照工质入口（24）、工质出口（25）、工质流道（23）的图案在所述铝合金铝板上印刷阻轧剂；
步骤2.2、将铝合金铝板和纯铝铝板贴合，并进行固定；然后将两块铝板进行热轧和冷轧，使两块铝板紧密贴合；
步骤2.3、在工质入口（24）处挑一个吹胀口，通入10～15MPa高压气体，对贴合后的铝合金铝板和纯铝铝板进行吹胀，形成单面吹胀式换热板（21）；
步骤2.4、单面吹胀式换热板（21）进行退火处理，退火温度为400～500℃，时间为12～24小时；
步骤2.5、退火后的单面吹胀式换热板（21）进行剪裁，剪裁后单面吹胀式换热板（21）进行四面折边，形成光热模块（2）。
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| 基于动态分布参数模型的光伏太阳能热泵系统的数值模拟;何汉峰 等;太阳能学报;第29卷(第12期);第1504-1509页 * |
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