本發(fā)明涉及用于光伏熱混合太陽能收集器的層疊光伏熱(PV/T)模塊、包括這種層疊PV/T模塊的PV/T混合太陽能收集器以及用于制造這種層疊PV/T模塊的方法。

背景技術(shù)：

存在多種利用PV/T模塊將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的PV/T混合太陽能收集系統(tǒng)。太陽能電池或光伏電池的效率不斷改進(jìn)而成本持續(xù)降低，從而使太陽能成為可再生和環(huán)境友好能源的重要且可行的來源。

傳統(tǒng)的PV/T模塊通過如下制得：將非常易碎的太陽能電池封裝成層疊結(jié)構(gòu)，以防止它們?cè)馐苡捎谶B續(xù)暴露于太陽光和天氣要素而帶來的光學(xué)和機(jī)械損傷。另外，PV/T模塊包括冷卻/吸收元件，所述冷卻/吸收元件含有用于帶走太陽能電池中累積的、影響太陽能電池性能的熱量的流體。然而，為了達(dá)到PV/T混合太陽能收集器的效率，必須達(dá)到冷卻/吸收流體的某一最小溫度，而同時(shí)光伏電池的電壓輸出隨著溫度的增加而降低。這種雙重功效對(duì)PV/T模塊中所使用的材料提出了嚴(yán)格的要求。

EP 2405489、DE19809883和WO2011/146029中公開了這種PV/T模塊的實(shí)施例，這些蚊香通過引用被并入本文。這些已知的PV/T模塊通常由聚合物膜的疊層制成，所述聚合物膜例如包括乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、含氟聚合物如聚氟乙烯(PVF)或聚乙烯醇縮丁醛(PVB)和/或硅氧烷聚合物。切割并放置所述聚合物膜，使得太陽能電池夾在EVA、PVF和/或PVB的兩個(gè)聚合物層之間，隨后在真空中在適合溫度下將所述聚合物層層疊在一起。然后，層疊的太陽能電池結(jié)構(gòu)與傳熱板或熱交換器形式的冷卻/吸收元件集成，所述傳熱板或熱交換器具有供冷卻流體流通的管。

然而，由于PV/T模塊上相當(dāng)大的溫度梯度，特別是在具有利用凸緣間隔的流體通道的冷卻器中，例如DE19809883和WO2011/146029，冷卻器和太陽能電池經(jīng)歷的熱膨脹不同并且會(huì)對(duì)太陽能電池和由聚合物膜制得的疊層造成損壞(例如變形、開裂、分層、與冷卻元件分離等)，并且還限制太陽能電池的效率。

因此，需要研發(fā)改進(jìn)的PV/T模塊及其制造方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供用于PV/T混合太陽能收集器的改進(jìn)的PV/T模塊及其制造方法。

這通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于光伏熱混合太陽能收集器的層疊光伏熱(PV/T)模塊實(shí)現(xiàn)，所述PV/T模塊包括冷卻器/吸收器和光伏單元。所述冷卻器/吸收器包括具有凸起的外圍邊緣的至少一個(gè)平坦表面，并適于用作用于光伏層疊結(jié)構(gòu)的模具。所述光伏單元包括光伏層疊結(jié)構(gòu)，所述光伏層疊結(jié)構(gòu)包括：第一層疊材料的第一層，所述第一層模制在所述冷卻器/吸收器的所述平坦表面上，其中，所述第一層疊材料是電絕緣的并具有高導(dǎo)熱性；放置在層疊材料的至少部分固化的所述第一層上的多個(gè)光伏電池；以及第二層疊材料的第二層，所述第二層模制在所述光伏電池并基本上覆蓋所述光伏電池，其中，所述第二層疊材料是透明的并具有高耐熱性，優(yōu)選高達(dá)至少200℃的溫度。這兩層層疊材料可以是相同或不同的材料。

通過提供具有凸起的外圍邊緣的冷卻器/吸收器，形成功能模具(“浴盆”)，該功能模具可用于利用液態(tài)層疊材料通過灌封工藝模制光伏層疊結(jié)構(gòu)。由于由液態(tài)層疊材料形成的層可以更均勻地被施加在冷卻器/吸收器和光伏電池的表面上，并且還提供彼此更好的粘附和對(duì)光伏電池的覆蓋，因此，由此形成的層疊結(jié)構(gòu)提供了更大的保護(hù)以防止熱膨脹所引起的損壞。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，與傳統(tǒng)的PV/T模塊中單獨(dú)形成層疊結(jié)構(gòu)并隨后將其連接或附接到冷卻元件相反，光伏層疊結(jié)構(gòu)可直接形成在冷卻器/吸收器上。還發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明形成的光伏層疊結(jié)構(gòu)在潮濕條件下具有更好的防止破壞性放電的能力。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，PV/T模塊進(jìn)一步包括第二光伏層疊結(jié)構(gòu)，所述第二光伏層疊結(jié)構(gòu)模制在所述冷卻器/吸收器的相對(duì)的基本相同的平坦表面上，其中，所述第一光伏層疊結(jié)構(gòu)和所述第二光伏層疊結(jié)構(gòu)基本相同。這種雙面PV/T模塊可與太陽能反射器一起使用，以將太陽光引導(dǎo)到PV/T模塊的兩側(cè)，從而提高效率。

在替代的實(shí)施方式中，冷卻器/吸收器和第一層疊材料包括透明材料，使得光伏電池的前面和背面均能被太陽光照射。優(yōu)選地，透明材料包括聚氨酯或在100-200℃的范圍內(nèi)具有耐熱性并且耐受1000W/m²以上紫外線輻射的其它材料。由于允許太陽光從正面和背面照射光伏電池，所以與在相對(duì)兩側(cè)使用兩串光伏電池的情況相比，PV/T模塊的總體集中系數(shù)加倍。

在另一優(yōu)選的實(shí)施方式中，第一層疊材料和/或第二層疊材料包括硅氧烷或聚氨酯。

硅氧烷是具有彈性體性質(zhì)的有機(jī)硅化合物，所述有機(jī)硅化合物為光伏電池提供對(duì)沖擊或振動(dòng)的必要的機(jī)械保護(hù)，同時(shí)確保疊層之間的優(yōu)異的粘附性。一個(gè)實(shí)施例是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，液態(tài)形式的PDMS是粘彈性的，這意味著在長(zhǎng)的流動(dòng)時(shí)間內(nèi)，PDMS作為如同覆蓋表面并模制到任何表面缺陷的粘性液體。硅氧烷還具有優(yōu)異的耐熱性，高達(dá)200℃，同時(shí)還具有高導(dǎo)熱性以及電絕緣性。含有硅氧烷的化合物可制成為對(duì)光學(xué)和/或紫外輻射是透明的。此外，根據(jù)本發(fā)明的光伏層疊結(jié)構(gòu)中所使用的含硅氧烷的化合物比光伏應(yīng)用中所使用的例如EVA、PVF和PTFE等傳統(tǒng)材料更便宜且更具耐候性。在高加速應(yīng)力測(cè)試(HAST)中，與傳統(tǒng)的層疊結(jié)構(gòu)的保持30分鐘相比，根據(jù)本發(fā)明的光伏層疊結(jié)構(gòu)可保持高達(dá)300小時(shí)完好。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，含有聚氨酯(PU)的復(fù)合物也可實(shí)現(xiàn)類似的層疊特性。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，PV/T模塊進(jìn)一步包括與光伏電池連接的防水柔性外部電連接件。所述外部電連接件可被包覆在相容材料中，例如基于硅的熱收縮管，以防止水分沿所述連接件進(jìn)入疊層。這種連接件可通過柔性聯(lián)接件或例如銅編織線等的柔性線來實(shí)現(xiàn)。

在有利的實(shí)施方式中，光伏電池被布置成光伏電池串，并且PV/T模塊進(jìn)一步包括與每串的光伏電池并聯(lián)連接的旁路二極管。旁路二極管也可模制到光伏層疊結(jié)構(gòu)中。優(yōu)選地，旁路二極管進(jìn)一步包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，其也可模制到光伏層疊結(jié)構(gòu)中。在早/晚太陽低的時(shí)候，由于太陽光以低角度到達(dá)模塊，所以PV/T模塊通常被部分遮蔽，所得到的低光照強(qiáng)度使模塊中幾乎所有光伏電池喪失效果。旁路二極管將遮蔽的影響最小化，使得PV/T模塊僅失去被遮蔽的光伏電池串的功率。此外，在旁路二極管和DC/DC轉(zhuǎn)換器模制到光伏層疊結(jié)構(gòu)中的情況下，它們將受到保護(hù)并經(jīng)受與光伏電池相同水平的冷卻。

在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述串的光伏電池被串聯(lián)連接，以形成至少一個(gè)串聯(lián)電路。優(yōu)選地，所述串的光伏電池連接以形成并聯(lián)連接的至少兩個(gè)串聯(lián)電路。光伏電池串的這種并聯(lián)連接可將部分遮蔽減少到PV/T模塊孔徑表面的50％以下，即，PV/T模塊的至少50％是可工作的，從而在被遮蔽的條件下提高效率。遮蔽效應(yīng)隨著串聯(lián)和并聯(lián)電路的數(shù)量的增加而降低從而確保PV/T模塊的性能維持在高水平。

在替代的實(shí)施方式中，冷卻器/吸收器包括適于提供均勻分布的流體流的多個(gè)縱向流體通道。優(yōu)選地，流體通道具有大致橢圓形或圓形的橫截面形狀。測(cè)試表明，通過調(diào)整流體通道的橫截面形狀和尺寸，可以實(shí)現(xiàn)流體的均勻分布，從而提供優(yōu)越的冷卻效果，以及遍布冷卻器/吸收器的近等溫溫度分布。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，流體通道在表面上包括蜂窩狀或菱形的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)有助于流體在流體通道中縱向移動(dòng)。優(yōu)選地，流體通道系統(tǒng)通過擠出金屬合金(例如鋁或類似物)或聚合物(優(yōu)選聚氨酯(PU))而形成，并且流體通道適于承受1-25巴的液壓壓力。

在有利的實(shí)施方式中，PV/T模塊進(jìn)一步包括至少一個(gè)管連接器，所述管連接器具有：第一分配部分，該第一分配部分連接到冷卻器/吸收器的流體通道；以及第二部分，該第二部分具有與第一分配部分流體連通的相適應(yīng)的入口。所述分配部分可具有適于連接到流體通道的多個(gè)開口。管連接器可由金屬或聚合物材料的模制制成，并且適于通過壓降或減壓分布使流體被均勻地分配到流體通道中，或是從流體通道中流出。入口可以是具有向內(nèi)突出的凸緣的噴嘴的形式，所述凸緣可被磨成所需的尺寸和形狀以調(diào)節(jié)或均衡流體。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，管連接器被設(shè)計(jì)成可被連接到具有快速連接特征的流體軟管/管道，例如梯形金屬軟管或具有O形環(huán)密封或其他快速連接方法的管道部件。

本發(fā)明的第二方面，提供一種用于制造用于PV/T混合太陽能收集器的層疊PV/T模塊的方法，所述方法包括以下步驟：

提供冷卻器/吸收器，所述冷卻器/吸收器包括具有凸起的外圍邊緣的至少一個(gè)平坦表面，并適于用作用于光伏層疊結(jié)構(gòu)的模具；

將液態(tài)形式的第一層疊材料的第一層澆注到所述冷卻器/吸收器的平坦表面上，其中，所述第一層疊材料是電絕緣的并具有高導(dǎo)熱率；

至少部分固化所述第一層疊材料的所述第一層；

將多個(gè)光伏電池放置在層疊材料的所述至少部分地固化的所述第一層上；

將液態(tài)形式的第二層疊材料的第二層澆注到光伏電池上，使得所述光伏電池基本上被所述第二層疊材料覆蓋，其中，所述第二層疊材料材料是透明的并具有高耐熱性；

固化所述第二層疊材料的所述第二層以及所述第一層疊材料的至少部分固化的所述第一層。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括將第二光伏層疊板結(jié)構(gòu)模制到所述冷卻器/吸收器的相對(duì)的基本相同的平坦表面上的步驟，其中，所述第一光伏層疊結(jié)構(gòu)和所述第二光伏層疊結(jié)構(gòu)基本相同。

在替代的實(shí)施方式中，冷卻器/吸收器和第一層疊材料包括透明材料，使得光伏電池的正面和背面均能被太陽光照射。優(yōu)選地，第一層疊材料和/或第二層疊材料包括硅氧烷或聚氨酯。

在有利的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括在澆注第二層疊材料的第二層之前，將光伏電池布置成串并將旁路二極管與每串的光伏電池并聯(lián)。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，在澆注第二層疊材料的第二層之前，與旁路二極管一道設(shè)置DC/DC轉(zhuǎn)換器。

在替代的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括串聯(lián)連接所述串的光伏電池，以形成至少一個(gè)串聯(lián)電路。

在有利的實(shí)施例中，所述方法進(jìn)一步包括連接所述串的光伏電池，以形成并聯(lián)連接的至少兩個(gè)串聯(lián)電路。

在替代的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括提供與光伏電池連接的防水柔性電連接件，所述防水柔性電連接件包括與層疊材料化學(xué)相容的護(hù)套，從而防止?jié)駳庋厮鲞B接穿過疊層。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括利用第二層疊材料濕潤(rùn)所述電連接件的護(hù)套，從而形成防水接頭。濕潤(rùn)所述電連接的步驟確保了電連接件和疊層之間的緊密結(jié)合，可抵抗適度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

在有利的實(shí)施方式中，冷卻器/吸收器包括適于提供均勻分布的流體的多個(gè)縱向流體通道，所述方法進(jìn)一步包括引導(dǎo)加熱的流體流經(jīng)所述流體通道，從而固化所述第一層疊材料和/或第二層疊材料。

在替代的實(shí)施方式中，流體通道具有大致橢圓形或圓形的橫截面形狀。優(yōu)選地，流體通道在表面上包括蜂窩狀或菱形的結(jié)構(gòu)。流體通道的形狀和表面結(jié)構(gòu)適于優(yōu)化流體的分布，從而形成均勻分布的流體。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，流體通道通過擠出優(yōu)選為鋁的金屬合金或優(yōu)選為聚氨酯(PU)的聚合物而形成。通過擠出，可形成具有優(yōu)異的表面光潔度的任何所需橫截面的流體通道。

在有利的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括通過使層疊材料經(jīng)受紫外光、紅外熱、潮濕和/或通過加入催化劑而加快固化過程?；蛘?，可允許固化過程在沒有外部影響的情況下花費(fèi)一些時(shí)間形成層疊材料。

在替代的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括設(shè)置至少一個(gè)管連接器，所述管連接器包括：第一分配部分，該第一分配部分具有適于連接到流體通道的多個(gè)開口；以及第二部分，該第二部分具有與所述第一分配部分流體連通的相適應(yīng)的入口。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括在光伏電池上方布置透明的對(duì)流屏障。

附圖說明

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的層疊光伏熱(PV/T)模塊的側(cè)視圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的層疊PV/T模塊的分解圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的冷卻器/吸收器的橫截面圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的管連接器的立體圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的包括管連接器的PV/T模塊的立體圖；

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的包括對(duì)流屏障的PV/T模塊；

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的光伏電池串的連接圖；以及

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的連接到光伏電池的柔性線。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖更詳細(xì)地描述層疊PV/T模塊10及其制造方法。然而，本發(fā)明不應(yīng)被認(rèn)為限于附圖中所示出的和以下所描述的一個(gè)實(shí)施方式或多個(gè)實(shí)施方式，而是可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)變化。

圖1中以側(cè)視圖示出了根據(jù)本發(fā)明的層疊PV/T模塊10。為了更容易理解本發(fā)明，圖2以分解圖示出了分離的疊層31、32和光伏電池33。PV/T模塊10包括冷卻器/吸收器20和光伏單元30，光伏單元30具有封裝成層疊結(jié)構(gòu)以受到保護(hù)的多個(gè)光伏或太陽能電池33?，F(xiàn)在將說明PV/T模塊10的優(yōu)點(diǎn)。

與具有層疊太陽能電池的傳統(tǒng)PV/T模塊相反，本發(fā)明公開了一種構(gòu)造，其中直接在冷卻器/吸收器20的表面21上生產(chǎn)或制造光伏層疊結(jié)構(gòu)30，而不是將光伏層疊結(jié)構(gòu)30單獨(dú)制造并隨后與冷卻器/吸收器20接合或集成。

如圖2所示，冷卻器/吸收器20至少沿其縱向側(cè)具有凸起邊緣22，從而形成功能模具。凸起邊緣22形成允許將液體容納在其中的圍墻，這在澆注和模制疊層31、32時(shí)是有利的。冷卻器/吸收器20被示出為在兩側(cè)、頂面和底面均具有凸起的外圍邊緣22。這是為了允許在頂面和底面上模制光伏層疊結(jié)構(gòu)30、35，從而提高效率和空間使用。

最靠近冷卻器/吸收器20的平坦頂表面21設(shè)置的是第一層疊材料的電絕緣的第一層31，第一層疊材料已經(jīng)以液體形式被模制并隨后通過施加熱量而至少部分地固化。第一疊層31的厚度為0.2至2mm，并具有在0.1-10Wm^-1K^-1范圍內(nèi)的高導(dǎo)熱率，從而帶走光伏電池33中所產(chǎn)生的熱量。這是為了確保光伏電池33不會(huì)超過其可導(dǎo)致效率降低的停滯溫度。第一層疊材料適于熱耐受高于150℃(優(yōu)選至少200℃)的溫度。由第一疊層31提供的所需的絕緣效果為在5kV下至少10GΩ。介電強(qiáng)度至少為18kV/mm。

接著，在從冷卻器/吸收器20的表面21的方向上，在電絕緣的第一疊層31的頂部設(shè)置成串的多個(gè)光伏電池33以及創(chuàng)建電路和連接所需的附加的布線?？梢允褂萌魏问惺鄣母咝У牟⑶医佑|指之間距離短的光伏電池33。例如，建議使用日立(Hitachi)制造的具有高填充因子和易看出的前部接觸的光伏電池。PV/T模塊10可具有至少2串光伏電池33，每串36包括多個(gè)光伏電池33以獲得足夠的輸出電壓，通常為34個(gè)或更多個(gè)光伏電池。光伏電池33的形狀類似于薄帶，并垂直于冷卻器/吸收器20的縱向方向放置，光伏電池33的長(zhǎng)度與冷卻器/吸收器20的寬度相適應(yīng)。這顯著減少光伏電池33上的熱負(fù)荷，有助于避免損壞。在一個(gè)實(shí)施方式中，光伏電池33的寬度為26.6mm。

在冷卻器/吸收器20的長(zhǎng)度上延伸的線在其跨度的中心設(shè)置有應(yīng)力釋放凹槽。這避免電氣系統(tǒng)承受由冷卻器/吸收器20的縱向膨脹而引起的應(yīng)變。如圖8所示，光伏電池的外部電連接由柔性電線72形成，柔性電線72被絕緣套或護(hù)套(未示出)包覆。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，該柔性電線72為編織的鍍錫銅線，所述護(hù)套為硅基熱收縮管，所述硅基熱收縮管與層疊材料相容，以促進(jìn)護(hù)套和層疊材料之間的化學(xué)結(jié)合并從而圍繞柔性電線72和光伏電池33之間的連接點(diǎn)形成防水接頭71。然而，特定的材料并不重要；在本發(fā)明的范圍內(nèi)，建議使用具有與所選擇的層疊材料化學(xué)相容的任何護(hù)套材料的柔性電線。

最后，在最遠(yuǎn)離冷卻器/吸收器20的表面21處設(shè)置透明第二層疊材料的第二覆蓋層32，以覆蓋和保護(hù)光伏電池33。與層疊結(jié)構(gòu)由在太陽能電池上拉伸的聚合物膜形成的情況相反，覆蓋層32被澆注和模制在光伏電池33的頂部，并具有填充光伏電池33之間和周圍的小凹槽的優(yōu)點(diǎn)，從而形成大致平坦且均勻的頂部層。此外，覆蓋層32熱耐受至少200℃的溫度。

優(yōu)選地，為第一和第二疊層31、32選擇的材料包含硅氧烷和/或聚氨酯(PU)。硅氧烷是有機(jī)硅化學(xué)中具有Si-O-Si鍵的官能團(tuán)，即每對(duì)硅中心被一個(gè)氧原子隔開。在本發(fā)明中測(cè)試和使用的含硅氧烷的化合物雖然是有機(jī)材料，但不起這樣的作用。首先，在長(zhǎng)時(shí)間暴露于紫外線輻射后，與傳統(tǒng)的EVA疊層開始干燥并變黃相反，含硅氧烷的層疊層表現(xiàn)出可被忽略的反應(yīng)。與透射率約為90％并且當(dāng)接近紅外區(qū)域時(shí)具有相當(dāng)大的下沉的EVA相反，含硅氧烷的疊層在相關(guān)波長(zhǎng)的光譜內(nèi)具有較高的透射率，從約300nm至約1200nm的透射率大約為93-96％，并且沒有顯著的下沉或尖峰。當(dāng)被加熱或暴露于UV光而觸發(fā)化學(xué)固化過程時(shí)，所建議的含硅氧烷的化合物固化時(shí)間短。最后，含硅氧烷的化合物表現(xiàn)出2×10¹⁵Ω的高電阻和18.3kV/mm的介電強(qiáng)度。

圖3以橫截面圖示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的冷卻器/吸收器20。示出了外圍側(cè)邊緣22以及形成在冷卻器/吸收器20中的流體通道23的系統(tǒng)。流體通道23的橫截面形狀適于提供流經(jīng)流體通道23均勻分布的流體動(dòng)力流。測(cè)試表明，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)光伏電池33的熱量的最佳冷卻/吸收，流體通道23應(yīng)當(dāng)具有大致橢圓形的橫截面從而提供優(yōu)異的冷卻性能，并接近等溫表面溫度。與具有矩形或方形的橫截面的流體通道23相反，在PV/T混合應(yīng)用中使用的冷卻/吸收流體的高液壓下，沒有觀察到冷卻器/吸收器20的移動(dòng)或變形。因此，沒有機(jī)械應(yīng)力被傳遞到光伏電池33，否則會(huì)造成相當(dāng)大的損害。圓形橫截面還防止冷卻器/吸收器20變形。但是，優(yōu)選橢圓形橫截面，因?yàn)檫@種形狀與圓形流體通道23相比，可提供具有相同橫截面面積但是更薄的冷卻器/吸收器，因此需要更少的材料。因此，可最小化遍布PV/T模塊10的溫度梯度，這減少了光伏電池33上的熱負(fù)荷和應(yīng)力，并允許光伏電池33在理想條件下全效運(yùn)行。

為了優(yōu)化流體流動(dòng)和熱傳遞，可例如通過提供蜂窩或菱形結(jié)構(gòu)來成形流體通道23的表面。隨后，可利用合適的材料，例如聚四氟乙烯(PTFE)涂覆該表面結(jié)構(gòu)以減少摩擦。

由于會(huì)增大流經(jīng)流體通道23的流體的壓力，流體通道23適于承受1至25巴的液壓壓力。

在冷卻器/吸收器20被制成透明的用于太陽光雙面照射的應(yīng)用中，通過擠出金屬合金(例如為鋁)或聚合物(例如為聚氨酯(PU))來制成包括流體通道23的系統(tǒng)的冷卻器/吸收器20。

為了將PV/T模塊10連接到冷卻/吸收流體的閉合或開放回路，設(shè)置適于附接到冷卻器/吸收器20的端部表面的管連接器50。如圖4所示的管連接器50包括具有與冷卻器/吸收器20的寬度基本相同的分配部分51以及與流體通道23相適應(yīng)的多個(gè)開口53。流經(jīng)分配部分51的流體流通過壓降或減壓分配而均勻分布。

第二入口/出口部分52與分配部分51流體連通，第二入口/出口部分52可具有相適應(yīng)的入口/出口54以調(diào)節(jié)或均衡流經(jīng)第二入口/出口部分52的流體流。入口/出口54可以是具有向內(nèi)突出的凸緣55的噴嘴的形式，所述凸緣可被銑削至所需尺寸，或者也以是與PV/T模塊10的端部形狀適應(yīng)的機(jī)械修正的形式。

圖5示出了PV/T模塊10在其端部處連接到管連接器50?？梢钥吹饺肟?出口54以及凸緣55。

管連接器50被設(shè)計(jì)成通過快速連接特征附接到流體管道或軟管，例如梯形金屬軟管或用于與O形環(huán)密封快速連接的管道細(xì)節(jié)，如本領(lǐng)域中已知的。

圖6示出了布置在PV/T模塊10上方的透明對(duì)流屏障60。對(duì)流屏障60被成形為具有垂直于PV/T模塊10的縱向方向布置的多個(gè)部分呈圓柱形的元件或半管61。所述部分呈圓柱形的元件61沿其各自的谷區(qū)域62連接。對(duì)流屏障60的目的在于減少在高溫下冷卻器/吸收器的對(duì)流熱損耗，使得熱量被轉(zhuǎn)移到冷卻/吸收劑流體中，而不是被轉(zhuǎn)移到混合太陽能收集器中的空氣中。對(duì)流屏障60適于在光伏層疊結(jié)構(gòu)30上方附接到冷卻器/吸收器20的邊緣輪廓，例如，附接在凹槽中。

圖7中示出了光伏電池33的串36的連接圖。所示的PV/T模塊10具有8個(gè)電池串36，每個(gè)電池串具有38個(gè)內(nèi)部并聯(lián)的光伏電池。每個(gè)串部分36具有位于PV/T模塊10的端部區(qū)段中的旁路二極管40。每個(gè)光伏電池分別在頂面或底面上的兩個(gè)位置處焊接連接，從而緩解光伏電池33上的全部應(yīng)力。

現(xiàn)在，將更詳細(xì)地描述層疊過程。與使用聚合物膜的傳統(tǒng)疊層相反，本發(fā)明依賴于灌封以對(duì)光伏電池33進(jìn)行封裝并形成保護(hù)性層疊結(jié)構(gòu)30。在灌封過程中，光伏組件填充有固體或凝膠化合物，用于抗沖擊和振動(dòng)以及排除水分和腐蝕劑。

首先，通過以下方式使冷卻器/吸收器20為層疊做好準(zhǔn)備：使用帶有溶劑(例如異丙醇)的濕抹布對(duì)待涂覆的平坦表面21進(jìn)行清潔或者對(duì)該平坦表面進(jìn)行超聲波清潔，從而除去任何雜質(zhì)粒子；以及隨后通過施加適合于層疊材料的底漆溶液(例如帶有任意添加劑的丙醇)的涂層，或是通過對(duì)平坦表面21進(jìn)行等離子體處理，使平坦表面21做好準(zhǔn)備。冷卻器/吸收器20可被允許冷卻至環(huán)境溫度，優(yōu)選低于30℃。

然后，通過將液態(tài)形式的絕緣聚合物材料澆注到冷卻器/吸收器20的預(yù)處理表面21上，在預(yù)處理表面21上形成第一層疊材料的第一層31。冷卻器/吸收器20的外圍邊緣22將液態(tài)的第一層疊材料保持在由此形成的模具中，從而形成具有在0.2至2mm范圍內(nèi)的均勻厚度的電絕緣層31。由于第一層31還用于帶走光伏電池33的熱量，因此需要使用具有高導(dǎo)熱率的材料，優(yōu)選在0.1-10Wm^-1K^-1的范圍內(nèi)。優(yōu)選地，第一層疊材料包含液態(tài)形式的硅氧烷。保護(hù)蓋設(shè)置在第一層31上方，并利用真空泵施加負(fù)壓。真空工藝是該生產(chǎn)過程中的一個(gè)可選的步驟，該步驟可增加可重復(fù)性并增強(qiáng)質(zhì)量控制。

當(dāng)基本上所有氣體已從液態(tài)材料和上方空間排出時(shí)，通過施加60-140℃的溫度范圍內(nèi)的熱量、UV光或任何其它合適的方法，至少部分固化第一層疊材料31。通過在模制第二疊層32之前使第一層31部分固化，疊層31、32將更好地彼此粘附。當(dāng)然，本發(fā)明的范圍內(nèi)還提出了完全固化第一層31以獲得固態(tài)形式的、并具有在30-80范圍內(nèi)(優(yōu)選45-65范圍內(nèi))的肖氏A硬度的材料。有利地，可通過施加UV光或通過紅外光的熱量或使加熱的流體流經(jīng)冷卻器/吸收器20的流體通道23或一些其它方法，而加快固化時(shí)間，縮短生產(chǎn)時(shí)間。

在第一層31的固化過程完成后，打開蓋并將光伏電池33的串36放置在至少部分固化的第一層31上，第一層31此時(shí)構(gòu)成光伏電池33的電絕緣體。串36在其相應(yīng)端連接到電路板保護(hù)電路、連接線和/或接頭。

此時(shí)，通過將液態(tài)形式的聚合物材料澆注到光伏電池33和下層電絕緣層31上，直到光伏電池33至少基本上被覆蓋，在位于至少部分固化的第一層31上的光伏電池33的串36的頂部上形成第二層疊材料的第二層32。冷卻器/吸收器20的外圍邊緣22的高度與光伏層疊結(jié)構(gòu)30的厚度相適應(yīng)，使得即使在真空條件下(在真空條件下，隨著溶解的氣體被去除，流體占據(jù)更大的體積)，液態(tài)的第二層疊材料也保持在模具中。

優(yōu)選地，通過在PV/T模塊10的縱向方向沿光伏電池33的中心線以快速移動(dòng)的方式將整個(gè)體積的液體澆注在光伏電池33的串36上，對(duì)液態(tài)的第二層疊材料進(jìn)行分配。液態(tài)的第二層疊材料的這種快速放置(這種快速放置可利用機(jī)器人臂進(jìn)行)形成朝向側(cè)邊緣22流動(dòng)的液體的墩或壁，使得所有空氣朝向側(cè)邊緣22排出。

可以使用其他工藝(例如真空、攪拌和機(jī)械壓力)，以確保去除層疊材料31、32中的所有溶解的氣體和氣泡。該過程的一個(gè)重要點(diǎn)是確保電連接件和層疊件之間的緊密結(jié)合，該緊密結(jié)合抵抗適度的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施方式中，可通過在將第二層疊材料分配到冷卻器/吸收器10中位于光伏電池33上方的同時(shí)，利用所述材料濕潤(rùn)柔性電線72的護(hù)套的一至兩厘米來實(shí)現(xiàn)所述緊密結(jié)合。這將在柔性電線72和光伏電池33之間的連接點(diǎn)周圍形成防水接頭71，如圖8所示。

隨后，通過更換第二層32上的保護(hù)蓋并利用真空泵施加負(fù)壓來重復(fù)第一層疊材料的固化步驟。隨后，和以前一樣，可通過施加UV光或熱來加速固化反應(yīng)，從而將第二層32固化成具有在30-80(優(yōu)選45-65)范圍內(nèi)的肖氏A硬度的固態(tài)形式的材料?；蛘撸梢酝ㄟ^使加熱的液體流經(jīng)冷卻器/吸收器20的流體通道23來施加熱量。

當(dāng)最終的加熱步驟完成并且第二層疊材料的第二層32和第一層疊材料的第一層31至少部分被固化時(shí)，包括層疊光伏結(jié)構(gòu)30的冷卻器/吸收器20可被移動(dòng)到制造過程的下一個(gè)工藝步驟。