一种基于HTJ电池组件的高效光伏发电装置

技术领域

本发明涉及光伏组件技术领域，尤其是涉及一种基于HTJ电池组件的高效光伏发电装置。

背景技术

光伏建筑一体化（即BIPV，Building Intergrated PV,PV 即 Photoboltaic）是一种将太阳能发电（光伏）产品集成到建筑上的技术，其是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外来提供电力，如光伏建筑屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。目前市场上的光伏建筑屋顶主要是彩钢瓦和光伏组件的结构，为了使彩钢瓦达到承重的要求，通常将彩钢瓦和光伏组件的接触面做成水平紧贴的结构，但此种设置方式会使得彩钢瓦与光伏组件之间无法形成散热空间，造成光伏组件发电时，温度逐渐升高，热量无法散开，时间长久后将会影响光伏组件的发电效率。

为此，公告号为CN216587369U的中国实用新型专利公开了一种光伏建筑屋顶，该光伏建筑屋顶，包括彩钢瓦和光伏组件，彩钢瓦包括瓦本体，瓦本体上设有支撑平面和散热空间，支撑平面用于支撑光伏组件，散热空间内设有散热装置，通过散热装置可以对光伏组件与彩钢瓦之间的热量进行加速扩散，降低光伏组件与彩钢瓦之间的温度，从而提高光伏组件的光伏效率。

但是上述光伏建筑屋顶中，散热装置采用水冷管道时，需要在散热空间（散热空间由彩钢瓦的瓦本体以及瓦本体下方的支撑平面组成）内沿散热空间的长度铺设，即需要额外进行管道的铺设，造成安装过程繁琐，增加工人装配工作负担，且管道铺设后，在换热时，热量需要通过瓦本体以及管道的管壁进行传递，即需要通过两层介质传递热量，导致降温效率低下，进而影响了光伏组件的发电效率，不仅如此，管道与瓦本体的接触面积小，进一步降低了降温效率。

因此，有必要对现有技术中的彩钢瓦与光伏组件结合形成的光伏发电装置进行改进。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种提高降温效率以改善光伏发电效果、简化装配工序以减轻工人装配负担的基于HTJ电池组件的高效光伏发电装置。

为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种基于HTJ电池组件的高效光伏发电装置，包括：

底板和固定于所述底板上方的彩钢瓦，所述彩钢瓦与所述底板围合形成并排分布的换热通道；

光伏机构，所述光伏机构包括沿所述彩钢瓦宽度方向分布且依次密封连接的光伏组件，所述光伏组件铺设于所述换热通道的上方，所述光伏组件其中相对的两侧边与所述换热通道的两端齐平；

两个换流壳，两个所述换流壳分别抵接于所述彩钢瓦的两端，两个所述换流壳内均设置有沿所述彩钢瓦宽度方向间隔分布的换流腔，两个所述换流壳与所述换热通道相邻的一端均沿所述彩钢瓦宽度方向间隔设置有换流口，相邻的换热通道通过所述换流口和所述换流腔相互连通以组合形成蛇形的换热流道，两个所述换流壳上设置有连通于所述换热流道两端的进流口和出流口；

锁紧机构，所述锁紧机构用于将两个所述换流壳分别锁紧于所述彩钢瓦的两端。

优选的，为了方便装配换流壳，使换流壳的换流腔与换热通道连通，形成蛇形的换热流道，两个所述换流壳均包括与底板相贴合且顶部敞口的壳体，所述壳体的长度方向与所述彩钢瓦的宽度方向一致，所述壳体上盖设有壳盖，所述壳体与所述壳盖之间设置有沿所述壳体长度方向间隔分布的阀块，所述壳体、所述壳盖与所述阀块围合形成换流腔，所述换流口设置于所述壳体上。

优选的，为了保证换热壳与彩钢瓦的精准对接，所述换流口固定连接有与所述换热通道相适配对接管，所述对接管的周向外缘与所述换热通道的周向内壁相贴合。

优选的，为了保证壳体与壳盖的精准对接，所述壳盖与所述壳体相邻的一侧设置有定位凸条，所述定位凸条的周向外缘与所述壳体的周向内壁相贴合。

优选的，为了方便固定阀块的位置，所述阀块包括可拆卸连接的下密封块和设置于所述下密封块上方的上密封块，所述上密封块密封夹设于所述壳体的两个内侧壁和所述壳盖之间，所述下密封块夹设于所述壳体的内底壁和两个内侧壁之间，所述壳体内设置有阀杆，所述阀杆的两端与所述壳体两端的内壁密封贴合，所述阀杆上沿其轴向间隔分布有若干限位组件，所述限位组件包括设置于所述阀杆周向外缘的两个限位凸环，所述上密封块和所述下密封块夹设于两个所述限位凸环之间，所述上密封块上设置有上凹口，所述下密封块上设置有下凹口，所述上凹口与所述下凹口围合形成与所述阀杆周向外缘密封贴合的通孔。

优选的，为了将光伏组件锁紧于彩钢瓦上，所述壳盖的顶部设置有翻边，所述光伏组件夹设于所述翻边和所述彩钢瓦之间。

优选的，为了方便向换热流道内通入冷却液和排出冷却液，对光伏组件进行降温，两个所述换流壳的壳体上均设置有与其内腔连通且分设于两端的两个管道，四个管道中，其中两个管道可拆卸连接有密封塞，另外两个管道分别形成所述进流口和所述出流口。

优选的，为了锁紧换热壳的位置，所述锁紧机构包括分设于所述彩钢瓦两端的夹杆，所述夹杆的两端均螺纹连接有螺套，所述夹杆两端的螺套相互配合以将两个所述换流壳锁分别锁紧于所述彩钢瓦的两端。

优选的，为了同时锁紧光伏机构的位置，所述壳体的两端设置有第一穿孔，所述定位凸块的两端设置有第二穿孔，所述第一穿孔和所述第二穿孔均沿平行于所述壳体的长度方向延伸，所述第一穿孔和所述第二穿孔供所述夹杆穿设，所述光伏机构夹设于所述彩钢瓦两端的夹杆之间。

优选的，为了保证密封性，同时方便锁紧光伏机构中各光伏组件的位置，所述光伏机构还包括沿所述彩钢瓦长度方向分布的若干边框型材，所述边框型材的两端与所述彩钢瓦的两端齐平，所述光伏组件设置于相邻两个边框型材之间，所述边框型材的横截面具有背对设置的两个夹口，相邻的两个光伏组件分别与两个所述夹口的内壁密封连接，两个所述夹杆分别抵接于其中两个边框型材向外的夹口内底壁上。

综上所述，本发明基于HTJ电池组件的高效光伏发电装置与现有技术相比，通过换流壳内的换热腔与彩钢瓦和底板形成的换热通道连通，形成蛇形的换热流道，以便对光伏组件降温提高光伏发电效率，无需安装换热管道，装配方便，减轻工人负担，且冷却液通过彩钢瓦吸收光伏组件热量，提高了换热效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的爆炸示意图；

图3是图1的正视图；

图4是图3的A-A向剖面图；

图5是图1省略光伏机构的结构示意图；

图6是图1省略其中一个换流壳壳体的结构示意图；

图7是图6的A部放大图；

图8是图1省略其中一个换流壳的结构示意图；

图9是图8的B部放大图；

图10是本发明光伏机构的结构示意图；

图11是图10的爆炸示意图；

图12是本发明边框型材的结构示意图；

图13是图5省略彩钢瓦的结构示意图；

图14是本发明换流壳的结构示意图；

图15是图14的爆炸示意图；

图16是图15的正视图；

图17是本发明光伏组件的结构示意图；

图中：100、底板；200、彩钢瓦；300、光伏组件；301、盖板；302、上胶膜层；303、电池片层；304、下胶膜层；305、背板；400、壳体；401、换流口；402、第一穿孔；500、壳盖；501、位凸条；502、翻边；503、第二穿孔；600、阀块；700、对接管；800、下密封块；801、下凹口；900、上密封块；901、上凹口；110、阀杆；111、限位凸环；120、管道；130、密封塞；140、夹杆；150、螺套；160、边框型材；170、第一密封条；180、第二密封条。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1-图17所示，本发明的基于HTJ电池组件的高效光伏发电装置，包括：

底板100和固定于底板100上方的彩钢瓦200，彩钢瓦200与底板100阀块600包括可拆卸连接的下密封块800和设置于下密封块800上方的上密封块900，上密封块900密封夹设于壳体400的两个内侧壁和壳盖500之间，下密封块800夹设于壳体400的内底壁和两个内侧壁之间，壳体400内设置有阀杆110，阀杆110的两端与壳体400两端的内壁密封贴合，阀杆110上沿其轴向间隔分布有若干限位组件，限位组件包括设置于阀杆110周向外缘的两个限位凸环111，上密封块900和下密封块800夹设于两个限位凸环111之间，上密封块900上设置有上凹口901，下密封块800上设置有下凹口801，上凹口901与下凹口801围合形成与阀杆110周向外缘密封贴合的通孔围合形成并排分布的换热通道；

光伏机构，光伏机构包括沿彩钢瓦200宽度方向分布且依次密封连接的光伏组件300，光伏组件300铺设于换热通道的上方，光伏组件300其中相对的两侧边与换热通道的两端齐平；

两个换流壳，两个换流壳分别抵接于彩钢瓦200的两端，两个换流壳内均设置有沿彩钢瓦200宽度方向间隔分布的换流腔，两个换流壳与换热通道相邻的一端均沿彩钢瓦200宽度方向间隔设置有换流口401，相邻的换热通道通过换流口401和换流腔相互连通以组合形成蛇形的换热流道，两个换流壳上设置有连通于换热流道两端的进流口和出流口；

锁紧机构，锁紧机构用于将两个换流壳分别锁紧于彩钢瓦200的两端。

该发明的光伏发电装置中，底板100安装于建筑物屋顶，彩钢瓦200优选采用焊接的方式固定于底板100的正上方，彩钢瓦200用于承载光伏组件300，并且彩钢瓦200与底板100之间围合形成并排分布的多个换热通道；将光伏组件300铺设于彩钢瓦200的上方，而后将两个换流壳放置于彩钢瓦200的两端，通过锁紧机构将两个换流壳分布锁紧于彩钢瓦200的两端，由于彩钢瓦200的两端与光伏组件300的其中两条相对的侧边齐平，因此，在将换流壳锁紧于彩钢瓦200两端的同时，光伏组件300夹紧于两个换流壳之间，如此，通过锁紧机构一次性能够锁紧并固定光伏组件300以及换流壳的位置，简化了装配工序，降低了工人的装配工作负担，从而提高了安装效率；不仅如此，在换流壳上还设置有与换热通道连通的换流口401，而换流壳的内腔包括间隔分布的换流腔，因此，相邻的换热流道能够通过换流口401和换热腔保持连通的状态，使得各个换热通道、换热腔组合形成蛇形的换热流道，而在两个换热口上设置进流口和出流口，分别用于向换热流道提供冷却液和供冷却液排出，冷却液在换热流道中流动时，吸收光伏组件300产生的热量，从而达到对光伏组件300降温的效果，提高了光伏发电效率；相比于铺设管路进行换热，本发明中，冷却液通过彩钢瓦200即可与光伏组件300进行换热，因此减少了换热介质，提高了换热效率，进而提高了光伏发电效果。

本发明中所使用的冷却液，通常使用水，当然也可以是其他换热介质；另外，需要说明的是，进流口和出流口设置于两个换流壳上，所包含的有两种情况，其一为其中一个换流壳上设置进流口，另一个换流壳上设置有出流口，其二为仅在其中一个换流壳上设置进流口和出流口，另外一个换流壳上不设进流口和出流口，具体情况根据蛇形的换热流道中冷却液流动方向的改变次数而定。

本发明中，光伏机构中光伏组件300数量为三个，沿彩钢瓦200宽度方向依次密封连接，缩小了相邻光伏组件300的间距，从而有利于节省铺设空间。实际装配过程中，光伏组件300的分布数量、分布间距可根据彩钢瓦200的具体尺寸而定，不受本发明上述说明的限制。

在一较佳实施方式中，两个换流壳均包括与底板100相贴合且顶部敞口的壳体400，壳体400的长度方向与彩钢瓦200的宽度方向一致，壳体400上盖设有壳盖500，壳体400与壳盖500之间设置有沿壳体400长度方向间隔分布的阀块600，壳体400、壳盖500与阀块600围合形成换流腔，换流口401设置于壳体400上。

具体的，如图4-图9所示，换流壳整体为长条状，其长度方向与彩钢瓦200的宽度方向一致，换流壳主要有壳体400、壳盖500和阀块600所组成，壳体400的底面与底板100相密封贴合，壳体400的侧壁上开设换流口401，使得壳体400靠近彩钢瓦200后，换流口401与换热通道连通，壳体400与壳盖500围合形成换流壳的空腔，于壳体400和壳盖500之间设置沿换流壳长度方向间隔分布的多个阀块600，利用阀块600将换流壳的内腔分隔形成多个换流腔，换热腔的两端分别与相邻的两个换流口401连通，使得相邻的换热通道通过换流腔连通，如图4所示，当冷却液按图4中的实心箭头流动时，冷却液首先通过进流口进入其中一个换热壳壳体400的换流腔，顺着换热通道流动后，进入另一个换热可壳体400的换热腔，通过该换热腔再进入下一换热通道，如此，使得冷却液沿着蛇形的换热流道流动，最终从出流口排出，冷却液在流动过程中，通过彩钢瓦200吸收上方的光伏组件300热量，从而达到对光伏组件300降温的效果，以提高光伏组件300的发电效率。

在一较佳实施方式中，换流口401固定连接有与换热通道相适配的对接管700，对接管700的周向外缘与换热流道的周向内壁相贴合。

如图2、图4、图13-图15所示，通过在壳体400与彩钢瓦200相邻的一侧固定（优选采用焊接方式）对接管700，对接管700与换热通道相适配，从而方便换流壳沿着彩钢瓦200的长度方向与换热通道插接配合，使得对接管700的周向外缘与换热通道的周向内壁（具体为彩钢瓦200的背面以及底板100的顶面）密封贴合，采用上述方式后，一方面，能够方便换流壳与彩钢瓦200的精准对接，防止二者发生相对位移，同时有利于保证换流壳的换流腔与换热通道保持连通的状态，而另一方面，对接管700能够起到承载并支撑彩钢瓦200的效果，增加彩钢瓦200的载荷强度，防止彩钢瓦200受到上方光伏机构的压力而发生变形。

在一较佳实施方式中，壳盖500与壳体400相邻的一侧设置有定位凸条501，定位凸条501的周向外缘与换热壳的周向内壁相贴合。具体的，如图7、图15和图16所示，定位凸条501的长度方向与壳体400的长度方向一致，定位凸条501的周向外缘与壳体400的周向外缘密封贴合，方便壳盖500与壳体400的精准对接，保证密封效果，避免壳盖500偏移后造成漏水。

在一较佳实施方式中，阀块600包括可拆卸连接的下密封块800和设置于下密封块800上方的上密封块900，上密封块900密封夹设于壳体400的两个内侧壁和壳盖500之间，下密封块800夹设于壳体400的内底壁和两个内侧壁之间，壳体400内设置有阀杆110，阀杆110的两端与壳体400两端的内壁密封贴合，阀杆110上沿其轴向间隔分布有若干限位组件，限位组件包括设置于阀杆110周向外缘的两个限位凸环111，上密封块900和下密封块800夹设于两个限位凸环111之间，上密封块900上设置有上凹口901，下密封块800上设置有下凹口801，上凹口901与下凹口801围合形成与阀杆110周向外缘密封贴合的通孔。

具体的，如图6-图9、图15和图16所示，阀杆110为圆轴状，上凹口901和下凹口801为半圆弧形的通槽，在装配换热壳时，首先在壳体400内的底部放置下密封块800（本发明中下密封块800的数量为八个，根据换热通道的数量而定，下密封块800的数量始终少于换热通道的数量一个），各下密封块800位于相邻换流口401之后，而后放置阀杆110，使得阀杆110的两端与壳体400两端的内壁相贴合，同时阀杆110的周向外缘下部与下密封块800上下凹口801的内壁贴合，并且各下密封块800位于相邻两个限位凸环111之间，防止下密封块800沿阀杆110的长度方向发生偏移，而后根据蛇形的换热流道的形状，选择在相应的下密封块800上放置上密封块900，使得上密封块900上上凹口901的内壁与阀杆110周向外缘的上部向密封贴合，同时上密封块900位于两个限位凸环111之间，防止上密封块900沿阀杆110轴向偏移，此时上密封块900与其正下方的下密封块800组合形成阀块600，而上方未铺设上密封块900的下密封块800位置部分未形成阀块600，盖上壳盖500后，在相邻两个阀块600之间（也即上方未铺设上密封块900的下密封块800位置部分）形成换流腔，用于将相邻的两个换热通道连通。采用上述结构，方便根据各换热通道内冷却液的流向，选择是否在下密封块800上方放置上密封块900以形成阀块600，通过相邻阀块600形成换流腔以连通相邻两个换热通道，操作装配方便。

在一较佳实施方式中，壳盖500的顶部设置有翻边502，光伏组件300夹设于翻边502和彩钢瓦200之间。具体的，如图1、图6、图8、图14-图16所示，翻边502一体成型于壳盖500顶部的周向外缘，通过翻边502，在固定壳盖500时，翻边502同时将光伏组件300锁紧于彩钢瓦200上，以方便实现对光伏组件300的固定，而另一方面使得光伏组件300紧贴彩钢瓦200以保证换热的正常顺利进行，因此，通过翻边502简化了装配工序，减轻了工人负担，在达到固定光伏组件300效果的基础上，实现了光伏组件300与彩钢瓦200的良好接触，方便进行换热，以实现对光伏组件300的降温，提高光伏组件300的光伏发电效率。

在一较佳实施方式中，两个换流壳的壳体400上均设置有与其内腔连通且分设于两端的两个管道120，四个管道120中，其中两个管道120可拆卸连接有密封塞130，另外两个管道120分别形成进流口和出流口。

具体的，如图2、图13-图16，通过在两个换热壳的壳体400上均设置两个管道120，四个管道120的形状结构相同，在装配时，能够根据实际具体情况，选择将其中两个管道120通过密封塞130堵住，管道120与密封塞130螺纹连接，当然也可以选择其他可拆卸连接的方式，而剩余的两个管道120分别能够形成进流口和出流口，通过进流口向换热流道内通入冷却液，通过出流口方便冷却液排出，本实施方式中，换热通道数量为九，因此分别在两个壳体400的管道120上旋入密封塞130，当换热通道数量为其他奇数时，同样如此，而当换热通道数量为偶数时，则需要在一个壳体400的两个管道120上均旋入固定密封塞130，而另外一个壳体400的两个管道120分别用作进流口和出流口。

在一较佳实施方式中，锁紧机构包括分设于彩钢瓦200两端的夹杆140，夹杆140的两端均螺纹连接有螺套150，夹杆140两端的螺套150相互配合以将两个换流壳锁分别锁紧于彩钢瓦200的两端；壳体400的两端设置有第一穿孔402，定位凸块的两端设置有第二穿孔503，第一穿孔402和第二穿孔503均沿平行于壳体400的长度方向延伸，第一穿孔402和第二穿孔503供夹杆140穿设，光伏机构夹设于彩钢瓦200两端的夹杆140之间。

具体的，如图1-图3、图9、图13和图16所示，夹杆140贯穿两个换热壳的壳体400以及壳盖500的定位凸条501，贯穿位置位于换热壳的端部，第一穿孔402和第二穿孔503均为腰圆孔，宽度与夹杆140的外径相同，采用上述结构后，在进行固定操作时，将两个夹杆140分别穿过换热壳的两端，同时两个夹杆140沿着第一穿孔402的长度方向相互靠近，两个夹杆140夹设光伏机构后，在夹杆140的端部旋紧螺套150，固定夹杆140的位置，当夹杆140固定后，不仅能够实现壳体400与壳盖500的固定连接，还能完成将两个换热壳分别锁紧于彩钢瓦200的两端，此外，由于壳盖500上设置有翻边502，还能够将光伏组件300锁紧于彩钢瓦200上，并且光伏机构被两个夹杆140夹设，使得各光伏组件300依次紧邻设置，即，通过在两个夹杆140的端部旋紧螺套150、完成了壳体400、壳盖500、光伏组件300与彩钢瓦200之间的固定连接，大幅度简化固定装配步骤，减轻工人工作量。

在一较佳实施方式中，光伏机构还包括沿彩钢瓦200长度方向分布的若干边框型材160，边框型材160的两端与彩钢瓦200的两端齐平，光伏组件300设置于相邻两个边框型材160之间，边框型材160的横截面具有背对设置的两个夹口，相邻的两个光伏组件300分别与两个夹口的内壁密封连接，两个夹杆140分别抵接于其中两个边框型材160向外的夹口内底壁上，具体的，如图1、图2、图6、图8、图10-图12所示，边框型材160与彩钢瓦200等长，使得边框型材160的两端与彩钢瓦200的两端齐平，并且边框型材160的横截面为工字形，以使其横截面具有两个相背对的夹口，为了保证光伏组件300与夹口的密封连接，夹口与光伏组件300相连的部分固定有第一密封条170，第一密封条170的横截面为U形。采用上述结构后，通过两个夹杆140锁紧光伏机构时，两个夹杆140作用于端部位置的边框型材160上，并且夹杆140的周向外缘与边框型材160朝外的夹口（也即背对光伏组件300的夹口）内底壁上，从而使得四个边框型材160和三个光伏组件300依次密封固定连接。

为了改善壳盖500的翻边502将光伏组件300锁紧于彩钢瓦200上的效果，光伏组件300的受光面与换热壳相邻的两端均固定有第二密封条180，第二密封条180夹设于相邻的两个边框型材160之间，当夹杆140位置锁紧固定后，壳盖500的翻边502作用于第二密封条180和第二密封条180两端的边框型材160上，从而能够将光伏组件300牢固地锁紧于彩钢瓦200上，防止光伏组件300位置松动。第一密封条170和第二密封条180选用弹性的橡胶条。

如图17所示，本发明的光伏组件300的具体结构包括层叠连接的盖板301、上胶膜层302、电池片层303、下胶膜层304和背板305，盖板301和背板305均为玻璃板，盖板301用于接收太阳光并与翻边502连接，上胶膜层302和下胶膜层304均为POE胶膜，以提升防水性，避免水汽伸入电池片层303，电池片层303选用采用HTJ工艺制成的光伏电池片，光伏电池片的长度和宽度均为210mm。当然，根据使用环境的需要，盖板301、上胶膜层302、电池片层303、下胶膜层304和背板305也可以进行相应的调整。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。