一、概述
太阳能光伏电池板，在炙热的太阳下收集太阳能，并转换成电能的过程中，不但要被太阳烤热，本身也要发热，使光伏板的工作温度逐渐升高。这些热能白白消耗浪费不说，还会使光伏，电能转换效率下降。而且温升升高与光伏转换效率下降会形成恶性循环，导致电能输出愈来愈小，最终还会使光伏板的工作寿命缩短。
本装置采用水冷来降低光伏板的工作温度，不仅提高光伏效应，大大延长光伏板的寿命，而由此产生的副产品一热水，又可用于盥洗（虽制热水的效能不如专门的太阳能热水器，但夏季用于洗澡没问题，春、秋季气温在25℃以上时也可洗澡，冬季即便仅给电热水器预热也可节电），可谓一举三得。
二、结构原理
1．外形
这种电／热合一的太阳能装置结构所占的场地面积，与常规太阳能热水器基本相同，且结构件（包括避雷设施等）共用，使构件器材发挥最大效能。
2．冷却，集热箱结构
冷却，集热采用盘管（直径6mm或8mm铝管或铜管）紧贴在光伏板背面的方式，示意图（因未能画成实际的闭环管路图）如下图所示。盘管的排列密度视太阳光照强度而异（当然盘管愈密，冷却，集热效果越好）。由于盘管截面较细，为保证出水量，采用左右双盘管，否则可加工成一个盘管要省工些。
盘管紧贴光伏板背部的面要平整，由于盘管与光伏板之间呈线接触面，接触面积小，故除靠铝（或铜）的可塑性压平外，盘管的接触面处，最好垫二三层厚0.1mm的铝（或铜）薄。此外还应涂抹较多的导热硅脂，最后用压盘架压紧固定。
如果有合适的中空铝型材，能拼装成薄型水箱，冷却集热效果也许更好，制作安装也将更简便。
三、系统电路
1．光伏板
采用峰值功率250W的单晶硅光伏板，尺寸：1580mmx1062mmx30mm、排列6x12、电池片规格156x156，开路电压36V，峰值工作电压30.5V、工作电流8.3A。共两套（两个太阳能热水器架）。
2．充电电路
充电电路采用开关型脉冲充电，系统的两块36V单晶光伏板输出的电能，分别经隔离二极管VDI、VD2(由于由两块光伏板并联供电，会因方位、遮挡、器件不一致等条件有差异而使输出电压不一致，故需隔离）输入后，又经TV1（增强型带保护二极管、单栅、N沟道、衬底与源极内部连接的绝缘栅MOSFET管，下同）、L1，对4个24V/100Ah铅酸蓄电池实行脉冲充电。其中L1。
C1主要起限止电流瞬变冲击作用，既保护蓄电池，也对TV1和光伏板有益。VD3起脉冲充电续流作用，提高充电效能。
3.Vce电路蓄
电池电压经IC4、IC5两级降压、稳压，输出+5V电压（也可采用电子变压器或直流电压变换器），为IC1、IC2、IC3及检测电路供电。
4．高频升压、全桥逆变电路（电路原理图见下图所示）。
(1)升压电路
该电路由L2、VT2、VD4、C2组成。24V电池电压经L2、VD4给C2充电．VT2在PWM脉宽调制信号控制下，电池电压被放大，脉冲幅度升高，使C2两端电压升高至DC200V，为逆变电路供电，R4监测电池电压。
(2)500W逆变电路
由TV3~TV6及L3、C3、L4、C4等构成效率较高的单相全桥逆变电路，向负载提供240V/50Hz正弦波交流电压。
该电压经双向电度表PJ与市电电网相连接。这样，当光伏发电够家庭用电时，可基本不用或少用市电；光伏供电不足时照样用市电，毫无障碍：而当光伏发电多于家庭用电时，还可向市电网返电。而一旦市电网停电时，则转换开关S立即断开，由光伏系统单独供家庭用电（主要为照明、电脑及其他必须用的轻载家电设备），实现孤岛式供电。
全桥逆变电路由于有续流回路，克服了输出变压器方式推挽电路带感性负载能力差的缺点，即具有对感性负载输出波形不畸变、且效率高的特点。但由于桥路上下臂不共地，也为了避免上下桥臂发生同时导通，形成短路事故，所以必须采用复杂的能设定上下桥死区时间的专用驱动电路来驱动。
5．蓄电池充电控制电路(IC1)
蓄电池充电电路中的所有参量（如由R1、R2采样光伏板输出电压、由R3、R4采样蓄电池电压、Tn1、Tn2采样光伏板温度[对具有水冷系统的本装置而言，有无Tn1、Tn2都无关紧要]、Tn3采样蓄电池温度等），均输入至IC1内的模，数转换电路，经转换后输入CPU，由CPU运算并根据预定的程序，及相关信号，输送至时序分配器，输出PWM脉宽调制信号，然后经缓冲后输出，再由IC3-1反相后驱动TV1。TV1受控输出脉冲充电电压，对蓄电池进行高效的脉冲充电。阳光充足时，充电电流脉宽为正常宽度，可充分利用强阳光转换的电能，对电池进行充分充电。一旦阳光减弱，光伏板输出电压降低，ICI立即调整增宽输出脉宽，以弥补阳光减弱，继续使蓄电池维持正常的充电电流。若光伏板或蓄电池温度升高，IC1将余分别按情况调整脉宽，以保护光伏板和蓄电池。晚间，则关闭脉冲输出．停止充电，白天来临则自动开启充电，当蓄电池充满电（达42V时）自动进入涓流脉冲充电或关闭充电。
6．升压与逆变控制电路(IC2)
升压与逆变是由IC2统筹控制的，由于要与电网并网，所以电网的电压参数、频率参数、相位参数等，都要分别经相关电阻分压采集后，送人IC1的模数转换电路(ADC1)；而升压／逆变电路的电池电压、升压电压（即逆变器电压）、逆变地电位参数及输出至负载的电压等参数，均经数据采集后分别送人模数转换电路(ADC1、ADC2)，经A/D转换后送至IC2的CPU，经其运算后依据预定程序，一方面由PWM输出脉宽调制信号，激励并调控TV2进行升压并稳压；另一方面调控时序分配器，使其经缓冲、反相级输出驱动信号，准确地使TV3-3—TV3-6依预定的程序，依次导通，截止。并保证准确的“死区”（以免出现TV3和TV4、TV5和TV6同时导通而发生短路故障）。
而保障顺畅进行导通和续流。
一旦发生AC电网停电，立即由IC6输出控制信号，IC2启动中断控制，并由I/O口实施切断S转换开关，保持本光伏系统处于安全的弧岛状态，稳定地向负载继续供电。
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