光伏光热热电水箱模块及工作方法

技术领域

本发明属于太阳能光伏光热综合利用技术领域，具体涉及光伏光热与半导体热电片、水箱直接结合的应用。

背景技术

太阳能光伏光热一体化技术系统可实现供电供热水双重功能。受限于光伏电池片性能，系统光电转化效率较低。现阶段多采用空气、水冷方式降低光伏电池片温度以提高其光电效率，但系统仅利用了可见光部分的能量，以光电效应发电。利用多光谱能量发电技术需扩展研究。

发明内容

针对现有光伏光热模块光电效率低、可发电光谱窄、光电光热综合效率低等问题，本发明提出了一种光伏光热热电水箱模块。系统利用双层透光板降低水箱前壁面的散热系数，提升系统光热效率并降低水箱夜间热损，同时，光伏电池片与半导体热电片耦合可分别利用光和光热发电，多能源利用提高模块光电效率。

为实现上述发明目的，本发明技术方案如下：

一种光伏光热热电水箱模块，包括储热水箱7，储热水箱7向阳侧的前壁面为斜面，前壁面上设有半导体热电层6，半导体热电层6具有热端和冷端，半导体热电层6的热端固定有电池片阵列3，半导体热电层6的冷端与前壁面表面接触并结合，前壁面的外侧平行设置倾斜的双层透光板1，双层透光板1和半导体热电层6之间的空隙为空气层2，半导体热电层6的热端表面喷涂吸热涂层5，储热水箱7的背光侧设有储热水箱冷水进口9和储热水箱热水出口8。

作为优选方式，模块还包括太阳能蓄电池11与太阳能逆控一体机12，电池片阵列3和太阳能蓄电池11通过电线连接，太阳能蓄电池11与太阳能逆控一体机12通过电线连接，太阳能逆控一体机12连接用户端。

作为优选方式，双层透光板1选自玻璃板、亚克力板、玻璃板-亚克力板、PVC板其中一种。

作为优选方式，电池片阵列3通过EVA热熔胶层4固定于半导体热电层6的热端，半导体热电层6的冷端通过EVA热熔胶层4固定于储热水箱7前壁面。

作为优选方式，模块的底部和背光侧外表面设有模块保温层10。

本发明还提供一种所述光伏光热热电水箱模块的工作方法，其为：当模块工作时，光照穿过双层透光板1和空气层2照射在电池片阵列3上和半导体热电层6热端，一部分光照被电池片阵列3吸收转化为电能；另一部分光照转化为热能并作为热源作用于半导体热电层6热端，半导体热电层6的冷端与储热水箱7接触并结合，热端和冷端通过温差驱动半导体热电层6发电；储热水箱7内的水不断吸收来半导体热电层6冷端的热量；当水达到使用要求温度后，储热水箱7通过储热水箱热水出口8为用户提供热水，而储热水箱冷水进口9及时补充冷水填满储热水箱7。

双层透光板1、空气层2和保温层10可降低模块与周围环境的传热量，减少热损。储热水箱7前壁面为斜面加大了光照直射接收面积，用于更好的接收太阳光照；双层透光板1可降低水箱前壁面的散热系数，提升系统光热效率并降低水箱夜间热损。系统利用半导体热电层6作为模块的基板，与光伏阵列层3共同利用太阳能发电，提高了模块光电效率；同时利用二者材质相似性避免因材质不同造成的热应力不均。

本发明系统的技术构思如下：

采用光伏光热与半导体热电层、储热水箱相结合，此模块可为建筑提供热水、电能。模块运行时，可见光部分利用光伏电池片通过光电效应发电，其他波段光转化成热能后驱动半导体热电片发电并可加热生活热水；同时，设置双层透光板用以降低模块热损。

相比现有技术，本发明的有益效果如下：

1、本发明以半导体热电片作为光伏电池片的基板，利用二者材质相似性避免因材质不同造成的热应力不均。

2、利用光伏电池片与半导体热电片扩展阳光发电光谱波段，提升系统光电效率。

3、储热水箱前壁面设计为斜面，加大光照直射接收面积。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种光伏光热热电水箱模块结构侧视图；

图2为本发明实施例提供一种光伏光热热电水箱模块结构主视图；

图3为本发明实施例提供一种光伏光热热电水箱模块结构俯视图；

图中，1为双层透光板，2为空气层，3为电池片阵列，4为EVA热熔胶层，5为吸热涂层，6为半导体热电层，7为储热水箱，8为储热水箱热水出口，9为储热水箱冷水进口，10为模块保温层，11为太阳能蓄电池，12为太阳能逆控一体机。

具体实施方式

如图1-3所示，一种光伏光热热电水箱模块，包括储热水箱7，储热水箱7向阳侧的前壁面为斜面，前壁面上设有半导体热电层6，半导体热电层6为半导体热电片，其为具有较大热电效应的半导体材料，亦称温差电材料。它能直接把热能转换成电能，或直接由电能产生致冷作用。半导体热电层6具有热端和冷端，半导体热电层6的热端固定有电池片阵列3，半导体热电层6的冷端与前壁面表面接触并结合，前壁面的外侧平行设置倾斜的双层透光板1，双层透光板1和半导体热电层6之间的空隙为空气层2，半导体热电层6的热端表面喷涂吸热涂层5，储热水箱7的背光侧设有储热水箱冷水进口9和储热水箱热水出口8。模块还包括太阳能蓄电池11与太阳能逆控一体机12，电池片阵列3和太阳能蓄电池11通过电线连接，太阳能蓄电池11与太阳能逆控一体机12通过电线连接，太阳能逆控一体机12连接用户端。

双层透光板1选自玻璃板、亚克力板、玻璃板-亚克力板、PVC板其中一种。

电池片阵列3通过EVA热熔胶层4固定于半导体热电层6的热端，半导体热电层6的冷端通过EVA热熔胶层4固定于储热水箱7前壁面。

模块的底部和背光侧外表面设有模块保温层10。

本实施例还提供一种所述光伏光热热电水箱模块的工作方法，其为：当模块工作时，光照穿过双层透光板1和空气层2照射在电池片阵列3上和半导体热电层6热端，一部分光照被电池片阵列3吸收转化为电能；另一部分光照转化为热能并作为热源作用于半导体热电层6热端，半导体热电层6的冷端与储热水箱7接触并结合，热端和冷端通过温差驱动半导体热电层6发电；储热水箱7内的水不断吸收来半导体热电层6冷端的热量；当水达到使用要求温度后，储热水箱7通过储热水箱热水出口8为用户提供热水，而储热水箱冷水进口9及时补充冷水填满储热水箱7。

双层透光板1、空气层2和保温层10可降低模块与周围环境的传热量，减少热损。储热水箱7前壁面为斜面加大了光照直射接收面积，用于更好的接收太阳光照；双层透光板1可降低水箱前壁面的散热系数，提升系统光热效率并降低水箱夜间热损。系统利用半导体热电层6作为模块的基板，与光伏阵列层3共同利用太阳能发电，提高了模块光电效率；同时利用二者材质相似性避免因材质不同造成的热应力不均。

以上结合附图对本发明的实施例进行了详细阐述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，不脱离本发明宗旨和权利要求所保护范围的情况下还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护。