本发明专利技术公布了一种太阳能电热集成一体化装置，其特征在于，太阳能电热集成一体化装置包括：光伏发电单元、光热收集单元，其中，光伏发电单元由双层玻璃封装光电转换薄膜组成，光电转换薄膜从上到下包括改性TCO陷光薄膜、光电转换薄膜CIGS、导电电极石墨烯；光热收集单元由集热液流模块和集热收集模块组成；所述光伏发电单元通过陷光薄膜最大限度透过太阳光能，使其达到光电转换薄膜转换为电能，再通过导电电极将电能由接线盒输出，所述的光热收集单元安装在光伏发电单元背面，其结构是光伏发电单元背面和集热收集模块之间粘合集热液流模，实现低温光伏组件高效光电转换效率和遗弃太阳光能的光热转换的综合利用。
【技术实现步骤摘要】
一种太阳能电热集成一体化装置
本专利技术涉及到太阳能光电转换和光热转换集成综合利用领域，特别涉及一种太阳能电热集成一体化装置。
技术介绍
太阳能作为一种储能巨大，分布广泛，清洁安全能源，已经在世界范围内广泛应用，太阳辐射达到地面的能量高达4x1015MW，是全球能耗的2000倍。目前，太阳能被利用方式主要是:太阳能光伏发电、太阳能热发电、太阳能制氢、太阳能制冷、太阳能热水器等。这些方面的应用虽然已经广泛成熟，但是，对于太阳能光伏发电成本较高，约为火力发电成本的10倍，并且太阳能光伏发电转换效率较低的问题亟待解决。对于光热技术，大多为太阳能热水器的形式，只能利用低能品的热能，总体技术发展不平衡。 太阳能光伏范围是300nm-2400nm，相对太阳能的利用来说，光伏发电只是利用了太阳光谱范围的400nm-1200nm，光热只是利用了 1200nm-2400nm。光热技术的只是利用了太阳辐射其表面的40%，光电技术最高利用了太阳能辐射能的20%，光热发电技术利用了15%，光电和光热技术均没有很好全面有效利用太阳能，造成太阳能能源的浪费，由此可见，不同的太阳能利用产品对其吸收波段内能量利用甚少，绝大部分的太阳能是浪费了。同时，此被浪费的太阳能对太阳能电池组件会造成一定的影响，当太阳福射能入射在太阳电能电池板上时工程应用中仅有不足5%-20%，而将近60%-70%的太阳能转换为热能或者其他能量，这些能量不被利用而舍弃，舍弃的能量对太阳能电池光伏发电会造成以下几方面严重影响:1)导致太阳能电池板温度升高影响发电效率。由于大部分光能不被吸收转换为电能，而转换为热能，热能的积累使太阳能电池板温度逐渐升高，导致发电单元电子和空穴移动和增加其内阻，严重影响发电转换效率。2)严重影响使用寿命。其他能量和热能的积累，会影响太阳电池P-N结老化，出现缺陷，从而缩短了太阳电池组件的使用寿命。 由以上问题的提出，国内外也开展了相应的光热和光电综合利用技术的研宄。从近年的研宄中可以发现，太阳能的热电联用系统的各类技术尚未完善成熟，特别是由于光伏效率收到温度限制等因素的影响。国内，目前只是针对BIPV进行部分研宄，但是均没有形成一个规模化的方案技术，处于一个研发完善阶段。因此，本项目采取陷光薄膜、导电电极石墨烯和遗弃光能收集转换热能和余热收集装置，降低太阳电池光热温升，终提高太阳电池转换效率，最终使太阳能的光电与光热能量的最大限度的利用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的光电光热综合利用技术的不足，提供一种太阳能电热集成一体化装置，其特征在于，太阳能电热集成一体化装置包括:光伏发电单元、光热收集单元，其中，光伏发电单元由双层玻璃封装光电转换薄膜组成，光电转换薄膜从上到下包括陷光薄膜、光电转换薄膜、导电电极；光热收集单元由集热液流模块和集热收集模块组成；所述光伏发电单元通过陷光薄膜最大限度透过太阳光能，使其达到光电转换薄膜转换为电能，再通过导电电极将电能由接线盒输出，所述的光热收集单元安装在光伏发电单元背面，其结构是光伏发电单元背面和集热收集模块之间粘合集热液流模，最终将光伏发电单元产生的热能和光电遗弃的光能转换热能收集，该技术实现降低了太阳能组件发电时的温度，使其维持在一个低温状态运行，让铜铟镓砸太阳能组件的发电薄膜单元得到更好的发挥，从而维持稳定的高效光伏转换效率。此外，还实现了其余太阳光能转换为热能被利用。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的太阳能热电集成一体化装置结构是:光伏发电单元玻璃背面与光热收集单元的热液流模块采用硅胶粘合，光热收集单元与光伏发电单元周边采用密封胶密封，并封装铝合金C型外边框。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光伏发电单元为铜铟镓砸薄膜太阳能电池。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光伏发电单元结构是:在基本玻璃上面依次沉积导电电极，光电转换薄膜，陷光薄膜，并通过EVA粘合盖板玻璃将其封装，其电能输出接线盒设置基板玻璃背面，组成光伏发电单元，其中，导电电极为石墨烯薄膜，光电转换薄膜为CIGS和CdS薄膜，陷光薄膜为表面改性TCO薄膜。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的导电电极石墨烯薄膜采用化学气相沉积方法制备，在高真空度为1.0xl0-3Pa环境中，充入纯度为5N的CH4、C2H2气体，基板玻璃温度加热为150 °C -200 °C之间，工作压力调节至5.0xl0-2Pa-l.0xlO-1Pa之间，沉积为三维导电石墨烯网络结构，其厚度为500nm-800nm之间。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光电转换薄膜由CIGS吸收层薄膜和CdS缓冲层薄膜组成，制备工艺为，在沉积有石墨烯的基板玻璃上，采用磁控派射真空镀膜方法派射CuGa和In薄膜，再次采用热蒸发方法涂布Se薄膜与CuGa和In薄膜上，将其进行高温退火，使Cu、Ga、In、Se四种元素在高温状态下生长结晶，形成吸收层CIGS，再次将基板上面通过化学水浴沉积方式沉积CdS，其中CIGS的厚度为800nm-1200nm之间，CdS厚度为40-60nm之间。 所述一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的陷光薄膜为改性TCO薄膜，其制备方法为:在沉积有光电转换薄膜的基板上，采用磁控溅射的方法依次沉积1-ZnO和AZO薄膜，再次将此薄膜进行物理等离子偏转选择轰击刻蚀，改变AZO薄膜的表面粗糙度、光通道结构，微观结构，使其形成对太阳光谱的全范围的透过，降低太阳光光照的反射率，其中1-ZnO薄膜为50nm-100nm之间，AZO薄膜为600nm-800nm之间。 所述的陷光薄膜，其特征在于:所述的改性AZO薄膜在真空为 1.0xl0-2Pa-5xl0-2Pa的真空度下，基本温度为_10°C，采用Ar等离子体物理轰击刻蚀工艺，将其AZO刻蚀为表面纳米结构特征尺寸在300-600nm，并且尖锥形纳米结构，其方块电阻低于10 Ω / □ O 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光热收集单元的集热液流模块由盘绕的铜管和铜管内部的导热油组成，其中铜管的热油是由导入口和导出口流入和留出形成循环。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光热收集单元的盘绕的铜管为U字型形状盘绕，铜管的内径为1cm，其壁厚为5_，导热油为高热容的硅油，用于将收集的热量传递出去，供给水加热使用。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的光热收集单元的集热收集模块由基板玻璃上面沉积蓝钛薄膜，用于收集反射透过光伏发电单元的太阳光和将光转换为热传递给集热液流模。 所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述蓝钛薄膜沉积工艺为磁控溅射沉积，采用钛靶，在溅射气压为l_3Pa之间，反应气体为N2、02、Ar，其02:N2为 0.5%-2%之间，其中N2和02总流量与Ar的比例为5%，基板玻璃温度为100°C _150°C之间，蓝钛薄膜的厚度为I μπι -1.5 μπι。 所述的一种太阳能电热集成一体化装置，其特征在于，所述的光伏发电单元与光热收集单元采用硅胶封装，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能电热集成一体化装置，其特征在于，太阳能电热集成一体化装置包括：光伏发电单元、光热收集单元，其中，光伏发电单元由双层玻璃封装光电转换薄膜组成，光电转换薄膜从上到下包括改性AZO陷光薄膜、光电转换薄膜、导电电极石墨烯；光热收集单元由集热液流模块和集热收集模块组成；所述光伏发电单元通过陷光薄膜最大限度透过太阳光能，使其达到光电转换薄膜转换为电能，再通过导电电极将电能由接线盒输出，所述的光热收集单元安装在光伏发电单元背面，其结构是光伏发电单元背面和集热收集模块之间粘合集热液流模，最终将光伏发电单元产生的热能和光电遗弃的光能转换热能收集，实现低温光伏组件高效光电转换效率和遗弃太阳光能的光热转换的综合利用。
【技术特征摘要】
1.一种太阳能电热集成一体化装置，其特征在于，太阳能电热集成一体化装置包括:光伏发电单元、光热收集单元，其中，光伏发电单元由双层玻璃封装光电转换薄膜组成，光电转换薄膜从上到下包括改性AZO陷光薄膜、光电转换薄膜、导电电极石墨烯；光热收集单元由集热液流模块和集热收集模块组成；所述光伏发电单元通过陷光薄膜最大限度透过太阳光能，使其达到光电转换薄膜转换为电能，再通过导电电极将电能由接线盒输出，所述的光热收集单元安装在光伏发电单元背面，其结构是光伏发电单元背面和集热收集模块之间粘合集热液流模，最终将光伏发电单元产生的热能和光电遗弃的光能转换热能收集，实现低温光伏组件高效光电转换效率和遗弃太阳光能的光热转换的综合利用。2.如权利要求1所述的一种太阳能热电集成一体化装置，其特征在于，所述的太阳能热电集成一体化装置结构是:光伏发电单元玻璃背面与光热收集单元的热液流模块采用硅胶粘...
【专利技术属性】
技术研发人员：周震，张雨菲，
申请(专利权)人：山东希格斯新能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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