專利名稱：一種聚光光伏換熱冷卻裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于太陽能應用領域，涉及一種利用液體冷卻介質給高熱流密度的太陽能聚光光伏換熱冷卻的裝置，主要應用于高倍聚光的碟式聚光光伏系統中。
背景技術：
目前，提高太陽能光伏發(fā)電效率的有效方法之一是提高光伏電池接收到的光照強度，即采用聚光方式。但光伏電池長期處于較高工作溫度狀態(tài)會加速其老化，導致光-電效率下降，若整個電池組件溫度分布不均勻，甚至會因熱斑效應導致光伏電池永久性的損壞。因此對光伏電池采取換熱冷卻是聚光光伏的關鍵性措施。傳統的換熱冷卻裝置多由銅或鋁作為換熱材料，與需要換熱的部件接觸，由具有一定壓力的循環(huán)介質帶走熱量，達到冷卻的目的。但是，對于高溫部件，很難達到瞬間冷卻 的換熱效果，特別是對于太陽能碟式聚光這種系統，聚焦光斑呈高斯分布，一般的換熱器不能使光伏電池組件的溫度分布趨于均勻，容易造成光伏電池效率的降低，甚至損壞。

實用新型內容本實用新型的技術解決問題克服現有的換熱冷卻裝置對高溫部件冷卻能力不足和換熱不均勻的問題，提供一種聚光光伏換熱冷卻裝置，能對高溫物體迅速降溫，而且能使整個換熱面溫度均勻，特別適用于聚光太陽能冷卻換熱。本實用新型的技術方案是一種聚光光伏換熱冷卻裝置，包括進水管I、出水管
2、外腔壁3、擋流板4、肋片5、底基板6和冷卻腔體7 ;冷卻腔體7由上、下兩個部分組成，上半部分呈圓柱形中空結構，下半部分為方形；進水管I從冷卻腔體7上半部圓柱中心處伸入冷卻腔體7的下半部中心處后與位于冷卻腔體7下部的擋流板4相連，擋流板4的上方是外腔壁3，擋流板4和外腔壁3 二者之間有間距；出水管2也設置在冷卻腔體7的上半部，在進水管I的下方；擋流板4的下方為底基板6,在底基板6內表面排列有肋片5 ;需要被冷卻的光伏電池8直接粘接在底基板6的外表面；外腔壁3的底端與底基板6連接，外腔壁3和底基板6將肋片5和擋流板4罩住，形成一個密閉的冷卻腔體7。所述肋片5的排列呈中心對稱發(fā)散狀，所占面積與所需冷卻電池面積相同。本發(fā)明為了提高底基板與冷卻介質的換熱效率，增大與冷卻介質的接觸面積，并強化冷卻溫度的均勻性，在底基板上設置有肋片，且其排列為中心發(fā)散狀，使冷卻液由中心處向四周均勻流動，有效緩解聚光后呈高斯分布熱流所帶來的溫度差。所述擋流板4的大小正好完全蓋在肋片5上。所述底基板6的大小應略大于光伏電池8的面積，以保證有足夠的冷卻液回流空間和散熱空間。所述冷卻腔體由上部金屬圓柱形空腔和下部方形空腔組成。本實用新型與現有技術相比的有益效果在于(I)本實用新型采用中心進水，徹底經過換熱后才從腔體四周回水到出口，此種方式使整個換熱面無死角，不僅能對高溫物體迅速降溫，而且能使整個換熱面溫度均勻，特別適用于聚光太陽能冷卻換熱。(2)本實用新型進行冷卻腔體的冷卻介質不會停滯于局部，吸熱后迅速將熱量帶走，能將局部熱量瞬間帶走，因此降溫迅速。(3)本實用新型進水口設置在中心光強最強處，冷卻液經肋片引導由中心向四周發(fā)散，不僅增大冷卻液接觸面積，提高換熱效率，還有效改善聚光后光強呈高斯分布所帶來的溫差影響。(4)若出現故障，冷卻介質循環(huán)突然中斷的情況下，本實用新型冷卻腔體內仍能儲存一定容量的冷卻介質，在冷卻液氣化之前能抑制光伏電池溫度過快升高，從而有效保護了電池，為排除故障爭取時間。
圖I是本實用新型的實施例的三維原理圖；圖2是本實用新型的實施例的縱剖面構造圖；圖3是本實用新型的實施例的底基板上的肋片分布示意圖。圖中1.進水管，2.出水管，3.外腔壁，4.擋流板，5.肋片，6.底基板，7.冷卻腔體，8.被冷卻的光伏電池。
具體實施方式
如圖1、2所示，本實用新型包括進水管I、出水管2、外腔壁3、擋流板4、肋片5、底基板6和冷卻腔體7。冷卻腔體7由上、下兩個部分組成，上半部分呈圓柱形中空結構，下半部分為方形；進水管I從冷卻腔體7上半部圓柱中心處伸入冷卻腔體7的下半部中心處后與位于冷卻腔體7下部的擋流板4相連，擋流板4的上方是外腔壁3，二者之間有間距；出水管2也設置在冷卻腔體7的上半部，在進水管I的下方；擋流板4的下方為底基板6，在底基板6內表面排列有肋片5 ;需要被冷卻的光伏電池8直接粘接在底基板6的外表面；夕卜腔壁3的底端與底基板6連接，外腔壁3和底基板6將肋片5和擋流板4罩住，形成一個密閉的冷卻腔體7。由進水管I向冷卻腔體7內噴射的冷卻介質從位于冷卻腔體7下部中心的進水管I末端處噴出后，與底基板6中心相接觸并直接換熱，而后受底基板6阻擋，冷卻介質便在壓力作用下，從肋片5與擋流板4所形成的漸擴形微通道內由中心向四周流動；當冷卻介質碰到外腔壁3時，便轉向流經擋流板4的上部，從出水管2流出，將熱量帶走，完成一次冷卻循環(huán)過程。如圖3所示，在本實用新型實施例中，肋片5排列成中心發(fā)散狀，其在底基板6上所占的面積取決于被冷卻的光伏電池面積，大小與光伏電池面積相當。擋流板4大小也正好完全蓋在肋片5上，底基板6的大小應略大于光伏電池面積，以保證有足夠的冷卻液回流空間和散熱空間。本實用新型聚光光伏換熱冷卻裝置已用于碟式聚光太陽能發(fā)電系統中，取得了較為滿意的冷卻效果。當聚光倍數達到500倍時，在無換熱冷卻情況下，聚光焦斑位置處的溫度可高達600°C以上，這必將燒壞光伏電池。而經過換熱冷卻裝置對其冷卻到40°C左右，保證了砷化鎵聚光電池有較好的工作溫度，光電轉換效率得到提高。
權利要求1.一種聚光光伏換熱冷卻裝置，其特征在于包括進水管(I)、出水管(2)、外腔壁(3)、擋流板(4)、肋片(5)、底基板(6)和冷卻腔體(7);冷卻腔體(7)由上、下兩個部分組成，上半部分呈圓柱形中空結構，下半部分為方形；進水管(I)從冷卻腔體(7)上半部圓柱中心處伸入冷卻腔體(7)的下半部中心處后與位于冷卻腔體(7)下部的擋流板(4)相連，擋流板(4)的上方是外腔壁(3)，擋流板(4)和外腔壁(3)之間有間距；出水管(2)也設置在冷卻腔體(7)的上半部，在進水管(I)的下方；擋流板(4)的下方為底基板(6)，在底基板(6)內表面排列有肋片(5);需要被冷卻的光伏電池(8)直接粘接在底基板(6)的外表面；外腔壁(3)的底端與底基板(6)連接，外腔壁(3)和底基板(6)將肋片(5)和擋流板(4)罩住，形成一個密閉的冷卻腔體(7)。
2.根據權利要求I所述的聚光光伏換熱冷卻裝置，其特征在于所述肋片(5)的排列呈中心對稱發(fā)散狀，所占面積與所需冷卻的光伏電池(8)的面積相同。
3.根據權利要求I所述的聚光光伏換熱冷卻裝置，其特征在于所述擋流板(4)的大小正好完全蓋在肋片(5)上。
4.根據權利要求I所述的聚光光伏換熱冷卻裝置，其特征在于所述底基板(6)的大小大于光伏電池(8)的面積。
5.根據權利要求I所述的聚光光伏換熱冷卻裝置，其特征在于所述冷卻腔體(7)由上部金屬圓柱形空腔和下部方形空腔組成。
專利摘要一種聚光光伏換熱冷卻裝置，包括進水管、出水管、外腔壁、擋流板、肋片、底基板和冷卻腔體；冷卻腔體由上、下兩個部分組成，上半部分呈圓柱形中空結構，下半部分為方形；進水管從冷卻腔體上半部圓柱中心處伸入冷卻腔體的下半部中心處后與位于冷卻腔體下部的擋流板相連，擋流板的上方是外腔壁，二者之間有間距；出水管也設置在冷卻腔體的上半部，在進水管的下方；擋流板的下方為底基板，在底基板內表面排列有肋片；被冷卻的光伏電池直接粘接在底基板的外表面；外腔壁的底端與底基板連接，外腔壁和底基板將肋片和擋流板罩住形成一個密閉的冷卻腔體。本實用新型能對高溫物體迅速降溫，使整個換熱面溫度均勻，特別適用于聚光太陽能冷卻換熱。
文檔編號H01L31/052GK202712233SQ20122037012
公開日2013年1月30日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權日2012年7月30日
發(fā)明者季杰, 陳海飛, 王云峰, 裴剛 申請人:中國科學技術大學