專利名稱：用于太陽(yáng)能聚光器的多點(diǎn)冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽(yáng)能聚光器，更具體地，涉及一種用于太陽(yáng)能聚光器的多點(diǎn)冷卻系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)一般分為兩類固定位置的平板系統(tǒng)和跟蹤聚光器系統(tǒng)。固定位置的平板系統(tǒng)采用一個(gè)或多個(gè)固定的面板，其配置在陽(yáng)光不受阻隔的區(qū)域中。由于地球自轉(zhuǎn)，太陽(yáng)射線根據(jù)地理位置、一天中的時(shí)刻以及一年中的時(shí)間而以不同程度的強(qiáng)度在所述固定面板上移動(dòng)。相反，太陽(yáng)能聚光器系統(tǒng)收集并集中太陽(yáng)射線到一個(gè)或多個(gè)太陽(yáng)能電池上。某些太陽(yáng)能聚光系統(tǒng)采用跟蹤系統(tǒng)，該跟蹤系統(tǒng)跟隨太陽(yáng)的路徑以便提高能量收集。簡(jiǎn)單地說(shuō)，固定位置的平板系統(tǒng)代表被動(dòng)的太陽(yáng)能收集系統(tǒng)，而太陽(yáng)能聚光器系統(tǒng)代表更主動(dòng)的能量收集系統(tǒng)。
利用光伏電池的太陽(yáng)能聚光器系統(tǒng)通常在約500sun的聚光度或低于約500sun的聚光度下操作。在較高聚光度水平下操作會(huì)造成冷卻的挑戰(zhàn)。目前，太陽(yáng)能聚光器冷卻系統(tǒng)是大型笨重的系統(tǒng)及/或具有有限的冷卻能力。因此，限制太陽(yáng)能聚光器系統(tǒng)的一個(gè)主要限制是適當(dāng)?shù)乩鋮s光伏電池的能力。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一示例性具體實(shí)施例，一種太陽(yáng)能聚光器包含具有焦點(diǎn)的光學(xué)部件，該光學(xué)部件被配置及布置成將入射的太陽(yáng)輻射導(dǎo)向所述焦點(diǎn)。支撐部件被定位于鄰近所述光學(xué)部件的焦點(diǎn)。太陽(yáng)能收集器被支撐在所述支撐部件上。所述太陽(yáng)能收集器被定位在所述光學(xué)部件的焦點(diǎn)處。基底部件以與支撐部件相間隔的關(guān)系被定位。所述基底部件與支撐部件限定與太陽(yáng)能收集器具有熱交換關(guān)系的腔室部分。該腔室部分被配置成吸收和消散來(lái)自太陽(yáng)能收集器的熱量。根據(jù)另一示例性具體實(shí)施例，一種冷卻太陽(yáng)能聚光器的方法包含將來(lái)自太陽(yáng)能收集器的熱量吸收到腔室部分中。該腔室部分以熱交換關(guān)系配置在太陽(yáng)能收集器的下面。附加特征及優(yōu)勢(shì)通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的其它具體實(shí)施例及方面在此處詳細(xì)描述并視為所主張的本發(fā)明的一部分。為了更能理解本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及特征，參考實(shí)施方式及附圖。


被視為本發(fā)明的主題在本說(shuō)明書(shū)的結(jié)尾的權(quán)利要求書(shū)中被特別指出和明確地主張。本發(fā)明的前述及其它特征和優(yōu)點(diǎn)從以上的實(shí)施方式結(jié)合附圖是顯而易見(jiàn)的，其中圖I是根據(jù)示例性實(shí)施例的包含多點(diǎn)冷卻系統(tǒng)的太陽(yáng)能聚光器的示意平面圖；以及圖2是根據(jù)該示例性實(shí)施例的另一方面的包含多點(diǎn)冷卻系統(tǒng)的太陽(yáng)能聚光器的示意平面圖。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1，根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例構(gòu)建的太陽(yáng)能聚光器被一般地標(biāo)示為2。太陽(yáng)能聚光器2包含具有多個(gè)焦點(diǎn)6-8的光學(xué)部件或透鏡4。多個(gè)太陽(yáng)能收集器10-12定位于各個(gè)焦點(diǎn)6-8的每一個(gè)處。以此配置，穿過(guò)光學(xué)部件4的入射的太陽(yáng)輻射被引導(dǎo)至焦點(diǎn)6-8 并進(jìn)而至太陽(yáng)能收集器10-12上。太陽(yáng)能收集器10-12把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能。正如以下將更全面討論的，太陽(yáng)能收集器10-12采取三結(jié)光伏聚光器電池的形式，其在高的太陽(yáng)能聚光度下操作，例如大于50W/cm2的聚光度(約500sun)。根據(jù)該示例性實(shí)施例的一個(gè)方面， 太陽(yáng)能收集器10-12可在高達(dá)200W/cm2(約2000sun)或更高的聚光度下操作。如此，太陽(yáng)能聚光器2需要將吸收和消散產(chǎn)生于在這樣的聚光度下操作的太陽(yáng)能收集器10-12的熱量的冷卻系統(tǒng)。在此點(diǎn)應(yīng)當(dāng)理解，雖然只示出了三個(gè)太陽(yáng)能收集器，太陽(yáng)能聚光器2可以包含更多的太陽(yáng)能收集器，而不偏離權(quán)利要求書(shū)的范圍。根據(jù)一示例性實(shí)施例，太陽(yáng)能收集器10-12被安裝到多點(diǎn)冷卻系統(tǒng)14。更具體地， 太陽(yáng)能收集器10-12被安裝到由具有高的散熱系數(shù)的金屬或陶瓷材料形成的支撐部件16。 根據(jù)示例性具體實(shí)施例的一個(gè)方面，支撐部件16由氮化鋁(AlN)、氧化鋁(Al2O3)、鎳和銅中的一種或多種形成。太陽(yáng)能收集器10-12經(jīng)由對(duì)應(yīng)的多個(gè)熱接口部件17-19安裝到支撐部件16。在該示出的示例性實(shí)施例中，絕緣層在太陽(yáng)能收集器10-12周圍被安裝到支撐部件 16。電連接23-25從各個(gè)太陽(yáng)能收集器10-12沿著絕緣層20延伸。電連接23-25導(dǎo)引至能量存儲(chǔ)裝置(未示出)。進(jìn)一步根據(jù)該示例性實(shí)施例，多點(diǎn)冷卻系統(tǒng)14包含基底部件36。支撐部件16經(jīng)由外圍壁40安裝到基底部件36上。以類似于上述的方式，基底部件36由具有高熱擴(kuò)散系數(shù)的金屬或陶瓷材料形成。基底部件36與支撐部件16相間隔以便限定腔室部分44。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面·，腔室部分44被填充從例如水或氨形成的蒸汽，其促進(jìn)了從太陽(yáng)能收集器10-12的熱消散?；撞考?6也經(jīng)由多個(gè)結(jié)構(gòu)支撐47-50耦合至支撐部件16。每個(gè)結(jié)構(gòu)支撐47-50被芯吸材料52-55覆蓋。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，芯吸材料52-55 由燒結(jié)的銅顆?；驈木哂屑庸さ臏喜鄣牟牧闲纬?。芯吸材料52-55促進(jìn)了熱量從太陽(yáng)能收集器10-12傳送到腔室部分44。為了進(jìn)一步促進(jìn)熱的傳送，多個(gè)核化膜59-61在腔室部分 44內(nèi)被安裝到支撐部件16上。每個(gè)核化膜59-61被定位成鄰近相應(yīng)的一個(gè)太陽(yáng)能收集器 10-12。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，核化膜59-61由配置在由銅或鋁形成的主體內(nèi)的燒結(jié)的銅顆粒形成。以此配置，蒸汽在芯吸材料52-55和/或核化膜59-61中行進(jìn)。來(lái)自蒸汽的熱量通過(guò)例如基底部件36而被消散，基底部件36形成返回到腔室部分44的冷凝物。為了便于熱能從腔室部分44傳送，太陽(yáng)能聚光器2包含多個(gè)安裝在基底部件36 上的冷卻片66。冷卻片66傳送來(lái)自腔室部分44的熱能，以經(jīng)由通過(guò)基底部件36的氣流而被消散。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，多個(gè)延伸經(jīng)過(guò)腔室部分44的導(dǎo)管71-73進(jìn)一步促進(jìn)了熱能消散。導(dǎo)管71-73被配置和布置成吸收來(lái)自腔室部分44的熱能。根據(jù)本實(shí)施例的本發(fā)明的一個(gè)方面，導(dǎo)管71-73被填充在腔室部分44內(nèi)循環(huán)的流體。該流體吸收傳遞到例如冷卻介質(zhì)的熱能，然后該流體被再循環(huán)回到腔室部分44?，F(xiàn)參考圖2，其中相似標(biāo)號(hào)代表在各自使用中的對(duì)應(yīng)部分，其描述該示例性實(shí)施例的另一方面。根據(jù)所示的該實(shí)施例，太陽(yáng)能聚光器2包含安裝到基底部件36上的帶散熱片冷卻板86。更明確地說(shuō)，帶散熱片冷卻板86包含主體88，其具有第一基本上平坦表面90以及相對(duì)的第二基本上平坦表面91。第一基本上平坦表面90配備有多個(gè)以類似于上述方式消散熱能的冷卻散熱片95。第二基本上平坦表面91經(jīng)由熱接口部件98附于基底部件36。 熱接口部件98促進(jìn)能量從基底部件36傳送到帶散熱片冷卻板86。根據(jù)示例性實(shí)施例的一個(gè)方面，冷卻板86由銅、鋁或高散熱系數(shù)的陶瓷材料之一形成。在此點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)理解，所述示例性實(shí)施例提供了一種從太陽(yáng)能聚光器去除熱能的系統(tǒng)。也就是說(shuō)，本示例性實(shí)施例使得太陽(yáng)能聚光器能夠在超過(guò)2000sun下操作，同時(shí)保持冷卻。即，與必須實(shí)質(zhì)上在低于2000sun下操作的現(xiàn)有系統(tǒng)相對(duì)照，所述示例性實(shí)施例提供了充份的冷卻，使太陽(yáng)能聚光器能夠在更高的太陽(yáng)能聚光度水平操作以促進(jìn)能量轉(zhuǎn)換。此處所使用的術(shù)語(yǔ)僅以描述特殊實(shí)施例為目的而不是為本發(fā)明設(shè)限。本文中所使用單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”以及“該”意欲包含復(fù)數(shù)形式，除非內(nèi)容清楚地另有所指。在此將進(jìn)一步了解，使用于該說(shuō)明書(shū)的術(shù)語(yǔ)“包含”和/或“包括”具體指出所陳述的特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或組件的存在，但其中并不排除存在或增設(shè)一個(gè)或多個(gè)其它特征、 整數(shù)、步驟、操作、元件組件和/或群組。 盡管已描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可在現(xiàn)在及未來(lái)于隨后的權(quán)利要求書(shū)范圍的范疇內(nèi)進(jìn)行各種改進(jìn)和增強(qiáng)。這些權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)被解釋為對(duì)首先描述的本發(fā)明維持適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。
權(quán)利要求
1.一種太陽(yáng)能聚光器，包括 具有焦點(diǎn)的光學(xué)部件，該光學(xué)部件被配置和布置成將入射的太陽(yáng)輻射導(dǎo)向所述焦點(diǎn)； 支撐部件，鄰近所述光學(xué)部件的焦點(diǎn)被定位； 太陽(yáng)能收集器，被支撐在所述支撐部件上，所述太陽(yáng)能收集器被定位在所述光學(xué)部件的焦點(diǎn)處； 基底部件，以與所述支撐部件相間隔的關(guān)系被定位，所述基底部件和所述支撐部件限定一個(gè)與所述太陽(yáng)能收集器具有熱交換關(guān)系的腔室部分，該腔室部分被配置成吸收和消散來(lái)自所述太陽(yáng)能收集器的熱量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能聚光器，進(jìn)一步包括定位在所述太陽(yáng)能收集器和所述支撐部件之間的熱界面部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能聚光器，進(jìn)一步包括鄰近所述太陽(yáng)能收集器安裝到所述支撐部件的下側(cè)的核化膜，該核化膜促進(jìn)熱能從所述太陽(yáng)能收集器流進(jìn)所述腔室部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能聚光器，其中，所述腔室部分包括蒸汽腔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的太陽(yáng)能聚光器，進(jìn)一步包括在所述腔室部分內(nèi)在所述支撐部件和所述基底部件之間延伸的支撐元件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的太陽(yáng)能聚光器，其中，所述支撐元件由芯吸材料形成，所述支撐元件促進(jìn)所述太陽(yáng)能收集器和所述腔室部分之間的熱能傳送。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能聚光器，進(jìn)一步包括安裝到所述基底部件的外表面的多個(gè)散熱片。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能聚光器，進(jìn)一步包括延伸通過(guò)所述腔室部分的多個(gè)導(dǎo)管，所述多個(gè)導(dǎo)管吸收來(lái)自所述腔室部分的從所述太陽(yáng)能收集器接收的熱量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的太陽(yáng)能聚光器，其中，所述多個(gè)導(dǎo)管傳送熱交換介質(zhì)通過(guò)所述腔室部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的太陽(yáng)能聚光器，其中，所述熱交換介質(zhì)是流體。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的太陽(yáng)能聚光器，進(jìn)一步包括安裝到所述基底部件的帶散熱片冷卻板。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的太陽(yáng)能聚光器，進(jìn)一步包括定位在所述帶散熱片冷卻板和所述基底部件之間的熱接口材料。
13.—種冷卻太陽(yáng)能聚光器的方法，該方法包括 從太陽(yáng)能收集器吸收熱量進(jìn)入腔室部分，所述腔室部分以熱交換關(guān)系配置在所述太陽(yáng)能收集器的下面。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括吸收熱量進(jìn)入穿過(guò)所述腔室部分的多個(gè)導(dǎo)管。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，進(jìn)一步包括傳送所述熱量進(jìn)入流經(jīng)所述多個(gè)導(dǎo)管的流體。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)多個(gè)冷卻片來(lái)消散來(lái)自所述腔室部分的熱量。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括將來(lái)自所述太陽(yáng)能收集器的熱量通過(guò)熱接口部件傳送到所述腔室部分。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括將所述熱量吸收到存在于所述腔室部分內(nèi)的蒸汽。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)核化膜將來(lái)自所述太陽(yáng)能收集器的所述熱量傳送給所述蒸汽。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，進(jìn)一步包括將所述熱量吸收到在所述腔室部分內(nèi)的支撐物上提供的芯吸材料。
全文摘要
一種太陽(yáng)能聚光器包含具有焦點(diǎn)的光學(xué)部件，該光學(xué)部件被配置和布置成將入射的太陽(yáng)輻射導(dǎo)向所述焦點(diǎn)。支撐部件鄰近光學(xué)部件的焦點(diǎn)被定位。太陽(yáng)能收集器被支撐在支撐部件上。該太陽(yáng)能收集器定位在光學(xué)部件的焦點(diǎn)處?；撞考耘c支撐部件相間隔的關(guān)系被定位?；撞考椭尾考薅ㄒ粋€(gè)與太陽(yáng)能收集器具有熱交換關(guān)系的腔室部分。該腔室部分被配置成吸收和消散來(lái)自太陽(yáng)能收集器的熱量。
文檔編號(hào)H01L31/024GK102714230SQ201180005849
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者R·L·薩德斯卓姆, S·古哈, T·G·范卡索, Y·C·馬丁 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司