專利名稱：具有灑水余熱回收裝置的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型 涉及一種太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，尤其是一種具有灑水余熱回收裝置的太陽 能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
為解決現(xiàn)在的能源有限及環(huán)境污染問題，使用再生能源作為替代能源已經(jīng)成為目 前趨勢的主流，因此利用太陽能板吸收太陽能并轉(zhuǎn)換為再生能源已成為今日焦點。太陽能板之主要結(jié)構(gòu)是硅晶制成的太陽能電池，其受光面在接收光能時，不僅會 因為部分透光或太陽能電池間隙的透光，讓部分光能滲透至其下方，也會同時產(chǎn)生不必要 的余熱，且因太陽能電池在較高溫的環(huán)境下，能量轉(zhuǎn)換效率會有不良影響，何況，現(xiàn)階段太 陽能電池轉(zhuǎn)換出電能時所附帶產(chǎn)生的廢熱，大都直接與環(huán)境空氣對流，除造成環(huán)境溫度升 高外，并無妥善利用。如聯(lián)合國(UN)于哥本哈根召開氣候變遷高峰會時所提出，2050年全 球變暖的程度將極為嚴重，所以任何相關(guān)熱排放，必需被重視與控制。如圖1所示，中國臺灣新型專利M366054公開了一種聚光型太陽能發(fā)電及加熱裝 置，將太陽能電池12配置于電路板11上，并以菲涅透鏡16配置于太陽能電池12上，供聚 焦太陽光15至太陽能電池12。且于太陽能電池12后方由導熱板13承載電路板11，并將 導熱管14埋設于導熱板13中，使得太陽能電池12所產(chǎn)生的熱可透過導熱板13加熱流動 于導熱管14中的流體，并透過流體的流動將熱導離使溫度降低。如圖2所示，中國臺灣新型專利M362966公開了一種太陽透光集熱結(jié)構(gòu)，于太陽能 板受光面之另一端設置有一加熱盒21，且該加熱盒21系由盒體24、導熱板25、隔熱層26及 透光板27所組成，且該導熱板25開設形成有供管體22與反應袋23放置之凹槽28，在使用 具透光性之太陽能板使得光線透過透光板27照射于盒體24內(nèi)，并由隔熱層26使熱不易散 出，再由導熱板25將熱導放置于凹槽28的管體22與反應袋23，該反應袋23內(nèi)裝有石灰 石，會受到太陽光產(chǎn)生的熱能而產(chǎn)生二氧化碳，令加熱盒21形成溫室，而該管體22內(nèi)供冷 水通過并將加熱盒21內(nèi)的熱導離出，除了達到散熱目的亦可將散熱后產(chǎn)生的熱水收集并 供使用。如圖3所示，中國臺灣新型專利M2362972公開了一種太陽集熱板自然加壓結(jié)構(gòu)， 進一步在上述中國臺灣新型專利M362966之加熱盒外，于加熱盒31搭配設置一加壓裝置 32，由進氣端322連通至集中室321，并于進氣端322設置有一閥體323，且該閥體323依據(jù) 集中室321的溫度高低進而控制大氣流進進氣端322之流量，并于進中室321另連通一導 入管324，而該導入管324之另一端連通至加溫室34，并于集中室321與加溫室34間設置 有一閥體325，且該閥體325依據(jù)加溫室34的溫度高低進而控制由集中室321之氣體流入 導入管324之流量，以控制加溫室34之溫度及壓力，并于加溫室34另連通一泄壓管36，于 該泄壓管36之另一端則暴露于空氣中，并于泄壓管36與加溫室34之間設置有一閥體361， 且該閥體361依據(jù)加溫室34的溫度高低進而控制加溫室34排出氣體之流量，透過上述控 制氣體流進與排出方式，使該加熱盒31形成溫室，令管體35內(nèi)的水可在導離溫度的同時達到加溫的效果。然而，上述所有導熱方式都為空氣流動方式導離熱度，但是透過空氣的接觸方式 所能夠?qū)щx的溫度有限，不僅無法有效率的將溫度降低，所回收的水也因為沒有完整的導 離熱度，無法提供所需的熱水。因此，更需要一個將熱度完整導離的導熱結(jié)構(gòu)。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種可將太陽能板所產(chǎn)生的余熱回收再 利用，并可保持太陽能電池于理想溫度環(huán)境運作，使太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率更佳，且可確 保太陽能電池環(huán)境溫度不致過高，以延長太陽能電池使用壽命之具有灑水余熱回收裝置的 太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供的具有灑水余熱回收裝置的太陽能轉(zhuǎn)換 系統(tǒng)，包含至少一片太陽能電池、中空殼體和灑水余熱回收裝置，該至少一片太陽能電池具有一個受光面及一個相反于該受光面的背光面；該中空殼體供將該至少一片太陽能電池以受光面暴露方式且以該背光面設置其 上，并具有一個容納有預定氣體的內(nèi)部空間及一個傾斜底壁，該至少一片太陽能電池的背 光面面向該中空殼體內(nèi)部空間；該灑水余熱回收裝置設置于該中空殼體中，供朝向該中空殼體內(nèi)部空間噴灑水霧 而與該內(nèi)部空間中之預定氣體進行熱交換。優(yōu)選地，本實用新型上述太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，該灑水余熱回收裝置包括至少一組 灑水噴頭及一組對應該傾斜底面的集水槽；且該灑水余熱回收裝置進一步包括對應該至少 一組噴水頭的霧化器。優(yōu)選地，本實用新型上述太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，該傾斜底壁具有一個朝向該至少一 片太陽能電池的吸熱面。優(yōu)選地，本實用新型上述太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，該傾斜底壁包括一個形成有復數(shù)流 道的金屬基層和包覆在該金屬基層外且導熱系數(shù)低于該金屬基層的絕熱層。優(yōu)選地，本實用新型上述太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，該中空殼體具有一個供該至少一片 太陽能電池設置的透光頂面，且該灑水余熱回收裝置將該水霧噴灑接觸至該透光頂面。優(yōu)選地，本實用新型上述太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，進一步包含一組度量該至少一片太 陽能電池溫度而決定是否啟動該灑水余熱回收裝置的溫度感測控制裝置；該溫度感測控制 裝置依照度量所得該至少一片太陽能電池溫度決定該水霧噴灑密度。相對于現(xiàn)有技術(shù)，由于本實用新型透過噴灑水霧的方式于內(nèi)部空間中，使內(nèi)部空 間所容納高溫氣體與所噴灑水霧間進行熱交換，使熱度被水霧所導離，并再將水霧集結(jié)回 收利用，由于水霧與高溫氣體間接觸面積大，不僅使得散熱效率更佳，藉以保持太陽能電池 的操作環(huán)境溫度不致過高，從而提升太陽能電池之能量轉(zhuǎn)換效率，并減少太陽能電池受熱 老化的問題，延長其使用壽命，尤其可以回收更多熱能以供使用，將未能轉(zhuǎn)換為電能的大多 數(shù)太陽能再回收部分使用，符合環(huán)保潮流，從而解決了本實用新型所要解決的技術(shù)問題。

圖1為常見的聚光型太陽能發(fā)電及加熱裝置之示意圖；[0020]圖2為常見的太陽透光集熱結(jié)構(gòu)之示意圖；圖3為常見的太陽集熱板自然加壓結(jié)構(gòu)之示意圖； 圖4為本實用新型第一較佳實施例之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)架設于房子屋頂之示意圖；圖5為圖4所示之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之正面剖視圖；圖6為圖4所示之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)之側(cè)面剖視圖；圖7為本實用新型第二較佳實施例之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設有透光頂面及霧化器之 正面剖視圖；圖8為本實用新型第三較佳實施例之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設置有溫度感測控制裝置 之方塊圖；圖9為本實用新型第四較佳實施例之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的灑水噴頭設置于殼體壁 面之示意圖；圖10為本實用新型第五較佳實施例之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)于太陽能電池與呈封閉殼 體之接觸面設置導熱膠之示意圖。其中12、51、51，、51”、51”，、51””為太陽能電池；11為電路板；16為菲涅透鏡；15 為太陽光；13、25為導熱板；14為導熱管；21、31為加熱盒；24為盒體；26為隔熱層；27為 透光板；22、35為管體；23為反應袋；28為凹槽；32為加壓裝置；322為進氣端；321為集中 室；323、325、361為閥體；324為導入管；34為加溫室；36為泄壓管；5為太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)； 6為房子；61為屋頂;53、53，、53”，、53””為中空殼體；55、55”為灑水余熱回收裝置；511為 受光面；512為背光面；531為內(nèi)部空間；551、551”’為灑水噴頭；553、553’、553”’為水霧； 533,533'為流道；534為集水槽；535，為透光頂面；536””為封閉頂部；551，為霧化器；532、 532’為傾斜底壁；514’為吸熱面；52”為溫度感測控制裝置；55”’為框架；56””為導熱膠。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例，進一步闡述本實用新型。這些實施例應理解為僅用 于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的保護范圍。在閱讀了本實用新型記載的內(nèi)容 之后，本領域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等效變化和修飾同樣落 入本實用新型權(quán)利要求所限定的范圍。如圖4所示，本實用新型之第一較佳實施例提供的具有灑水余熱回收裝置的太陽 能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5呈一傾斜角度架設于日照充足的房子6屋頂61上，為便 于說明起見，以下將可觀察到系統(tǒng)傾斜擺放設置的方向稱為側(cè)面，而面向該系統(tǒng)受光面的 方向稱為正面。如圖5-6所示，該太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5包含太陽能電池51、中空殼體53、及灑水余熱 回收裝置55。且在此將太陽能電池51供接收太陽光照射的表面稱為受光面511，相反受光 面511則稱為為背光面512，太陽能電池51便以暴露出受光面511的方式，以背光面512迭 放于上述的中空殼體53上。由于本實施例之太陽能電池采用多晶硅太陽能電池，其結(jié)構(gòu)系 以一片一片以邊緣相鄰方式設置于一層基板上，故本實施例之中空殼體53可不需頂面，僅 需將太陽能電池之模塊架設于殼體53的側(cè)緣并加以固定即可。由于中空殼體53具有一個內(nèi)部空間531，因此，當太陽能電池51將太陽所輻射而 來的光能轉(zhuǎn)換為電能過程中，剩余的部分能量，不僅會在相鄰太陽能電池51間留有間隙，或太陽能電池51本身仍可稍容許部分太陽光穿透時，進一步入射至該內(nèi)部空間531，亦可 能轉(zhuǎn)換為熱能，從而加熱太陽能電池51本身以及藉由與附近的空氣熱交換而加熱鄰近的 空氣。使得當正午時分實際測量時，發(fā)現(xiàn)太陽能電池51可以被加熱至約攝氏五十度左右， 而且當環(huán)境溫度由例如一般常溫的二十五攝氏度上升至五十攝氏度時，太陽能電池51的 光電轉(zhuǎn)換效能將大幅降低。在該中空殼體53內(nèi)設置有一灑水余熱回收裝置55，在本實施例中系例示為一組 灑水噴頭551，藉以朝向該中空殼體53內(nèi)部空間531噴灑水霧553，由于水霧狀分布的水， 較聚合在一起或水滴狀分布的水具有更大的接觸面積，且具有如同上述的室溫二十五攝氏 度狀態(tài)被送入，從而與內(nèi)部空間531中受熱而增溫之空氣(攝氏五十度)進行較大面積的 熱交換，將熱導離；因重力而下落的水霧，將在該中空殼體53的傾斜底壁532集結(jié)成水滴， 最后流入至傾斜底壁532上的流道533。由于本實施例之太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5沿著屋頂61傾斜架設，中空殼體53的傾斜底 壁532因而與水平面亦呈一角度傾斜，在傾斜底壁532下緣更形成有一道集水槽534，藉以 收集由傾斜底壁532及各溝槽匯流而來的溫水，并將所集中的呈一定溫度的水再利用于其 它地方如洗澡用水。當然，如本領域的技術(shù)人員所能輕易理解，許多操作條件均可采用其它類似設計 而非局限于上述實施例之敘述，如圖7所示，本實用新型第二較佳實施例提供的具有灑水 余熱回收裝置的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，該中空殼體頂面不再透空，而是被設計為一個封閉殼 體，并具有一個例如為玻璃或塑料材質(zhì)的透光頂面535’，由此，當?shù)妆跒榻饘贅?gòu)成時，亦可 在該中空殼體53’的內(nèi)部空間中填充其它例如惰性氣體或氮氣等預定氣體，使得系統(tǒng)內(nèi)所 使用的金屬材質(zhì)不易氧化；此外，本實施例之太陽能電池51’為軟質(zhì)可撓曲者，故可順應使 用者之需求而改變整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本實施例之灑水噴頭亦可使用其它裝置所取代，其中該灑水噴頭可另設置成至少 一組具有噴水頭之霧化器551’，使得產(chǎn)生的水霧553’更細，停留在空氣中的時間更久，霧 化器551，更將部分水霧553，直接噴灑接觸至透光頂面535，，藉以直接清洗透光頂面535， 并進行熱交換。再者，本實施例之傾斜底壁532’除包括一層金屬材質(zhì)的傳熱層，讓金屬傳 熱層亦可分擔一部份與內(nèi)部氣體熱交換之工作，且其朝向太陽能電池51’方向系經(jīng)過表面 處理，使其表面形成一層黑色的吸熱面514’，更易于吸收由上方透光頂面535’滲漏而下的 余光，而進一步加熱在該傳熱層與流道533’上匯流的溫水；并可額外在該傳熱層外部覆蓋 一層導熱系數(shù)低于該金屬基層之絕熱層，例如橡膠，使得系統(tǒng)內(nèi)部吸收轉(zhuǎn)換為熱能的太陽 能不至于輕易逸散。由于灑水本身即需耗費能量，即使不是隨時藉由電力馬達加壓，亦需預先將水加 壓至設置于較高處之水塔，藉由重力噴灑，在當初將水加壓至水塔過程中仍有能源消耗，仍 需珍惜使用，以免節(jié)約耗能反而變成額外消耗能源而增加總排碳量。如圖8所示，本實用新 型第三較佳實施例提供的具有灑水余熱回收裝置的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，設置一組溫度感測 控制裝置52”，供感測太陽能電池51”或中空殼體內(nèi)部空間之溫度，決定是否啟動該灑水余 熱回收裝置55”，或是藉其感測太陽能電池51”等之溫度而決定該水霧噴灑密度，使用水量 及噴灑時的用電量可依區(qū)段而有所降低。再者，水霧之形成方式并非局限于上述實施例，亦可采用例如水柱直接沖激而使水霧四散，為確保熱交換時之水霧與被加熱之氣體接觸面積，并保持太陽能板不致直接受水流之沖激。如圖9所示，本實用新型之第四較佳實施例提供的具有灑水余熱回收裝置的 太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，將灑水噴頭551”’設置于殼體53”’之直立壁面處，由兩側(cè)向殼體53”’中 央沖水，并經(jīng)由撞擊而產(chǎn)生水霧553”’，尤其于殼體53”’承載太陽能電池5”’處設置一組 開放性的框架55”’，該框架55”’系以方格狀格柵構(gòu)成的穿透框體，不僅可支撐太陽能電池 51”’，并且可以在圖式之上下方向增加水霧553”’沖激太陽能電池51”’前之縱向距離，從 而減少直接沖激之可能性。為確保太陽能板結(jié)構(gòu)安全，必須由例如玻璃表面作為保護與支撐，玻璃的表面看 似平坦，但在制做時難免會有些許的高低落差。而空氣的導熱系數(shù)為0. 03ff/m. k，相形之下， 鋁的導熱系數(shù)237W/m. k，亦即在整體導熱結(jié)構(gòu)中，即使僅存在有極其狹小的空氣間隙，所構(gòu) 成的熱阻都相當龐大。因此，若將上述實施例之殼體以金屬打造成一個封閉殼體，并將太陽 能板設置其上，則其間不免產(chǎn)生些許狹縫而容納有空氣。為提供更佳之導熱效果，如圖10所示，本實用新型第五較佳實施例提供的具有灑 水余熱回收裝置的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，以例如鋁材等金屬制成一個封閉的中空殼體53””，并 將太陽電池51””藉由一層導熱撓性材質(zhì)例如導熱膠56””，貼合于該殼體53””的封閉頂部 536””，填補空隙并確保全部面積均可良好接觸，則可進一步確保太陽能電池51””與殼體 53””之間的良好導熱，使導熱效率有所提升，并于殼體53””中制造如前述實施例之水霧，達 成良好之熱交換。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型透過于內(nèi)部空間中噴灑水霧的方式，提升內(nèi)部空間 所容納高溫氣體與所噴灑水霧間之接觸面積，達到極佳的熱交換效率，藉此由降低模塊溫 度維持最大功率，有效提升受高熱影響的太陽能電池發(fā)電效率，再將水霧集結(jié)成的水滴由 傾斜底壁之流道導引至集水槽，且導流過程中，更可藉由底壁形成之吸熱層而進一步將熱 能交付予水流攜走，并以回收再利用，使廢熱可轉(zhuǎn)換成熱能，應用為產(chǎn)生熱水功能或提供炎 夏所需的非電空調(diào)熱水能源，不僅使得散熱效率更佳，確保太陽能電池在適當工作溫度，提 升能量轉(zhuǎn)換效率，并且延長其使用壽命，更可將太陽能電池制造電力能源時所產(chǎn)生出的廢 熱回收再應用，進而避免無謂提升全球變暖的程度，同時也增加太陽能電池的整體轉(zhuǎn)換效 率。
權(quán)利要求一種具有灑水余熱回收裝置的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，其包含至少一片太陽能電池、中空殼體和灑水余熱回收裝置，該至少一片太陽能電池具有一個受光面及一個相反于該受光面的背光面；該中空殼體供將該至少一片太陽能電池以受光面暴露方式且以該背光面設置其上，并具有一個容納有預定氣體的內(nèi)部空間及一個傾斜底壁，該至少一片太陽能電池的背光面面向該中空殼體內(nèi)部空間；該灑水余熱回收裝置設置于該中空殼體中，供朝向該中空殼體內(nèi)部空間噴灑水霧而與該內(nèi)部空間中之預定氣體進行熱交換。
2.如權(quán)利要求1所述的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，該灑水余熱回收裝置包括至少一 組灑水噴頭及一組對應該傾斜底面的集水槽。
3.如權(quán)利要求2所述的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，該灑水余熱回收裝置進一步包括 對應該至少一組噴水頭的霧化器。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，該傾斜底壁具有一個朝向 該至少一片太陽能電池的吸熱面。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，該傾斜底壁包括一個形成 有復數(shù)流道的金屬基層和包覆在該金屬基層外且導熱系數(shù)低于該金屬基層的絕熱層。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，該中空殼體具有一個供該 至少一片太陽能電池設置的透光頂面，且該灑水余熱回收裝置將該水霧噴灑接觸至該透光 頂面。
7.如權(quán)利要求1或2或3所述的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，進一步包含一組度量該至 少一片太陽能電池溫度而決定是否啟動該灑水余熱回收裝置的溫度感測控制裝置。
8.如權(quán)利要求7所述的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其特征是，該溫度感測控制裝置依照度量所 得該至少一片太陽能電池溫度決定該水霧噴灑密度。
專利摘要本實用新型公開了一種具有灑水余熱回收裝置的太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其包含至少一片太陽能電池、中空殼體和灑水余熱回收裝置，該至少一片太陽能電池具有一個受光面及一個相反于該受光面的背光面；該中空殼體供將該至少一片太陽能電池以受光面暴露方式且以該背光面設置其上，并具有一個容納有預定氣體的內(nèi)部空間及一個傾斜底壁，該至少一片太陽能電池的背光面面向該中空殼體內(nèi)部空間；該灑水余熱回收裝置設置于該中空殼體中，供朝向該中空殼體內(nèi)部空間噴灑水霧而與該內(nèi)部空間中之預定氣體進行熱交換。本實用新型可將太陽能板所產(chǎn)生的余熱回收再利用，并可保持太陽能電池于理想溫度環(huán)境運作，使太陽能電池能量轉(zhuǎn)換效率更佳。
文檔編號H01L31/058GK201638833SQ201020113239
公開日2010年11月17日 申請日期2010年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月25日
發(fā)明者朱裕麟 申請人:光裕應用能源科技有限公司