ГИБРИДНЫЙ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ Российский патент 2015 года по МПК H02S10/00 H01L31/42 

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям с концентраторами для получения электричества и тепла.

Известен плоский фотоэлектрический тепловой коллектор, в котором приемником излучения является теплопоглощающая пластина с фотоэлементами, снизу пластины находятся трубки с циркулирующим теплоносителем (Adnan Ibrahim, Mohd Yusof Othman, Mohd Hafidz Ruslan, Sohif Mat, Kamaruzzaman Sopian. Recent advaneces in flat plate photovoltaic/thermal (PV/T) solar collectors [Текст] / Adnan Ibrahim, Mohd Yusof Othman, Mohd Hafidz Ruslan, Sohif Mat, Kamaruzzaman Sopian //Renewable and Sustainable Energy Reviews 15 (2011) 352-365).

Недостатком известного технического устройства является низкая эффективность преобразования солнечной энергии.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является фотоэлектрический тепловой модуль, в котором фотоприемник механически прижат к тепловому коллектору без помощи какого-либо монтажного клея (Swaphil Dubey and Andrew A.O. Tay. Experimental study of the performance of two different types of photovoltaic thermal (PVT) modules under Singapore climatic conditions [Текст] / Swaphil Dubey and Andrew A.O. Tay// Ashdin Publishing Journal of Renewable Energy and Applications Vol.2 (2012), Article IDR120313, 6 Pages).

Известное техническое решение (прототип) по сравнению с известным аналогом обеспечивает лучший тепловой контакт между фотоприемником и теплообменником.

Недостатками известных установок являются низкий коэффициент полезного действия, большая материалоемкость.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности преобразования солнечной энергии в гибридном фотоэлектрическом модуле, снижение удельных затрат на получение электроэнергии и тепла.

В результате использования предлагаемого изобретения используется весь спектр солнечного излучения для когенерации электрической энергии и теплоты, увеличивается отвод тепла от солнечных элементов за счет обеспечения лучшего теплового контакта солнечных элементов с каналами теплообменника, увеличивается среднегодовая выработка электроэнергии и снижается ее себестоимость.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в гибридном фотоэлектрическом модуле, содержащем защитное стеклянное покрытие, соединенные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5-5 мм, защитное стеклянное покрытие выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол с вакуумным зазором 0,1-0,2 мм с вакуумом 10^-3-10^-5 мм рт.ст., теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с патрубками для циркуляции теплоносителя, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника.

В гибридном фотоэлектрическом модуле цепочки из последовательно соединенных солнечных элементов соединены электрически параллельно при помощи коммутационных шин.

Сущность изобретения поясняется фиг.1 и 2.

На фиг.1 показано поперечное сечение гибридного фотоэлектрического модуля.

На фиг.2 представлена электрическая схема фотоприемника гибридного фотоэлектрического модуля.

Гибридный фотоэлектрический модуль (фиг.1) состоит из защитного стеклянного покрытия 1, последовательно соединенных электроизолированных солнечных элементов 2, размещенных в одном корпусе с теплообменником 3 и соединенных с защитным стеклянным покрытием 1 и теплообменником с помощью слоя силоксанового геля 4 толщиной 0,5-5 мм, теплообменника 5. Защитное стеклянное покрытие 1 выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол с вакуумным зазором 0,1-0,2 мм с вакуумом 10^-3-10^-5 мм рт.ст.

В гибридном фотоэлектрическом модуле цепочки из последовательно соединенных солнечных элементов 6 соединены электрически параллельно с помощью коммутационных шин 7 (фиг.2).

Гибридный фотоэлектрический модуль работает следующим образом.

Последовательно соединенные электроизолированные фотоэлектрические элементы 2 в цепочки 6 при помощи коммутационных шин 7 (фиг. 1, 2) расположены непосредственно на поверхности теплообменника 3 таким образом, что, поглощая ту часть солнечного спектра, которая необходима им для фотоэлектрического преобразования и выработки электроэнергии, они, в свою очередь, отдают тепловую энергию для нагрева теплоносителя 5 в каналах теплообменника 3. Теплоноситель 5, циркулируя по каналам теплообменника 3, охлаждает солнечные элементы, за счет чего растет эффективность их работы, увеличивается общий кпд гелиоустановки, увеличивается суммарная выработка электроэнергии, а нагретый теплоноситель используется потребителем.

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным энергетическим модулям для получения электричества и тепла. Техническим результатом является повышение эффективности преобразования солнечной энергии, снижение удельных затрат на получение электроэнергии и тепла. В гибридном фотоэлектрическом модуле, содержащем защитное стеклянное покрытие, соединенные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5-5 мм, защитное стеклянное покрытие выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол с вакуумным зазором 0,1-0,2 мм с вакуумом 10^-3-10^-5 мм рт.ст. Теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с патрубками для циркуляции теплоносителя, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника. В гибридном фотоэлектрическом модуле цепочки из последовательно соединенных солнечных элементов могут быть соединены электрически параллельно при помощи коммутационных шин. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гибридный фотоэлектрический модуль, содержащий защитное стеклянное покрытие, соединенные солнечные элементы, размещенные между стеклом и корпусом с теплообменником, отличающийся тем, что солнечные элементы электроизолированы от теплообменника, пространство между солнечными элементами и теплообменником, а также между стеклянным покрытием и теплообменником заполнено слоем силоксанового геля толщиной 0,5-5 мм, защитное стеклянное покрытие выполнено в виде вакуумированного стеклопакета из двух стекол с вакуумным зазором 0,1-0,2 мм с вакуумом 10^-3-10^-5 мм рт.ст., теплообменник выполнен в виде герметичной камеры с патрубками для циркуляции теплоносителя, а общая площадь соединенных солнечных элементов соизмерима с площадью верхнего основания корпуса теплообменника.

2. Гибридный фотоэлектрический модуль по п.1, отличающийся тем, что цепочки из последовательно соединенных солнечных элементов соединены электрически параллельно при помощи коммутационных шин.