專(zhuān)利名稱(chēng)：聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚光條件下太陽(yáng)能能源的梯級(jí)利用裝置，特別是涉及聚光形式下的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置。
背景技術(shù)：
目前太陽(yáng)能電池發(fā)電大規(guī)模推廣應(yīng)用的主要障礙是成本較高。降低太陽(yáng)電池發(fā)電成本的有效途徑之一是采用聚光太陽(yáng)電池。通常如果聚光率超過(guò)10，則系統(tǒng)只能利用直射陽(yáng)光Hj，因而必須采用跟蹤系統(tǒng)。在高聚光率時(shí)，太陽(yáng)電池在高聚光大電流下，其工作溫度的升高將導(dǎo)致效率的下降，因此，需要有效的散熱設(shè)備，如果考慮到系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，可以采用電熱聯(lián)用的主動(dòng)式散熱。
目前太陽(yáng)能集光利用的裝置有許多種，如槽式太陽(yáng)能集光器、盤(pán)式太陽(yáng)能集光器等，它們多是將太陽(yáng)能集光器設(shè)計(jì)為平移拋物面或旋轉(zhuǎn)拋物面，而使平行照射的太陽(yáng)光經(jīng)反射后聚集成點(diǎn)或線(xiàn)后加以利用。但無(wú)論是槽式、還是盤(pán)式太陽(yáng)能集光器，它們的制備工藝復(fù)雜，成本較高，不利于太陽(yáng)能的廣泛利用。利用各種光電傳感加伺服電機(jī)變速控制的太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤裝置的控制方案已較成熟，精度也很高，但存在價(jià)格較貴、需要電力、系統(tǒng)復(fù)雜及維護(hù)保養(yǎng)量大等不足。結(jié)合電熱聯(lián)用的主動(dòng)式散熱裝置在聚光條件下還無(wú)人使用，但在非聚光形式下，以背板導(dǎo)熱方式為主，通過(guò)在組件背后焊接銅管，采用空氣、水作為攜熱工質(zhì)。但是這種結(jié)合方式，由于太陽(yáng)能電池組件中存在熱的不良導(dǎo)體，受熱體和太陽(yáng)能電池背板間的結(jié)合傳熱面積小，傳熱效率低，成本高。目前的液浸冷卻方式，由于液體流動(dòng)控制問(wèn)題，電池傳熱效果不太好，溫度分布的不均勻?qū)﹄姵匦十a(chǎn)生了影響。因此，針對(duì)上述技術(shù)，提出了一種聚光條件下新的太陽(yáng)能的光電熱聯(lián)用裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置。
本發(fā)明的技術(shù)方案概述如下聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置通過(guò)連接桿與太陽(yáng)能聚光器連接，所述太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置包括液體容器，所述液體容器內(nèi)設(shè)置有集熱液體工質(zhì)，熱管貫穿設(shè)置在所述液體容器的側(cè)壁上，所述熱管內(nèi)設(shè)置有相變攜熱工質(zhì)，太陽(yáng)電池與所述設(shè)置在液體容器內(nèi)部的熱管固定連接，所述液體容器的下端設(shè)置有進(jìn)液口，所述液體容器的上端設(shè)置有出液口，所述液體容器的下端面為透光面，所述液體容器的上端面外側(cè)和側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有保溫材料。
所述太陽(yáng)電池與所述液體容器的底面間的距離為0.01mm-50mm。
所述太陽(yáng)電池為單晶硅太陽(yáng)電池或多晶硅太陽(yáng)電池或非晶硅太陽(yáng)電池或化合物太陽(yáng)電池或有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)電池。
所述太陽(yáng)電池與所述液體容器內(nèi)部的熱管固定連接的方式為焊接或粘接。
所述太陽(yáng)能聚光器包括邊框、平面矩形反光鏡，所述平面矩形反光鏡的兩端經(jīng)帶有軸承的鏡軸與所述邊框上設(shè)置的軸承瓦架連接，所述平面矩形反光鏡為2～1000個(gè)，所述平面矩形反光鏡與所述邊框的初始夾角不同，所述平面矩形反光鏡一端鏡軸外側(cè)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接，所述平面矩形反光鏡之任一個(gè)的鏡軸與第一遮光板上端連接，第一遮光板兩面下部分別設(shè)置有第一集熱相變器、第二集熱相變器，所述第一集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第一驅(qū)動(dòng)缸的一端連接，所述第二集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第一驅(qū)動(dòng)缸的另一端連接，所述第一驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)設(shè)置有第一活塞，第一活塞的一面與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述第一集熱相變器、第二集熱相變器內(nèi)設(shè)置有相變液體材料。
太陽(yáng)能聚光器的邊框的上邊框設(shè)置有延長(zhǎng)桿，所述延長(zhǎng)桿與所述平面矩形反光鏡的鏡軸垂直設(shè)置，所述延長(zhǎng)桿與第二遮光板上端連接，第二遮光板兩面下部分別設(shè)置有第三集熱相變器，第四集熱相變器，所述第三集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第二驅(qū)動(dòng)缸的一端連接，所述第四集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第二驅(qū)動(dòng)缸的另一端連接，所述第二驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)設(shè)置有第二活塞，第二活塞的上面與所述上邊框的中部連接，所述第二驅(qū)動(dòng)缸的下表面設(shè)置有支撐桿，所述第三集熱相變器、第四集熱相變器內(nèi)設(shè)置有相變液體材料。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過(guò)將太陽(yáng)電池浸于集熱液體工質(zhì)內(nèi)部，同時(shí)背后結(jié)合高效相變換熱的熱管，可以迅速的將未轉(zhuǎn)化為電的太陽(yáng)熱帶走，同時(shí)保證太陽(yáng)能電池表面溫度均勻，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，延長(zhǎng)使用壽命。本發(fā)明既適用于非聚光太陽(yáng)能光電系統(tǒng)，又能滿(mǎn)足聚光形式下的太陽(yáng)能電池發(fā)電系統(tǒng)的高效率運(yùn)行。特別是通過(guò)將太陽(yáng)電池與所述液體容器的底面間的距離設(shè)置在0.01mm-50mm，太陽(yáng)電池表面所形成的薄層液膜有助于保證太陽(yáng)電池表面液體循環(huán)，表面溫度分布均勻，提高光電轉(zhuǎn)化效率和延長(zhǎng)電池壽命。
本發(fā)明的中的聚光器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)多個(gè)平面矩形反光鏡的控制僅用一個(gè)控制器即可實(shí)現(xiàn)，可大幅度地降低制備難度；(2)容易提高集光化，進(jìn)而獲得高能流密度光能；(3)設(shè)計(jì)制造安裝簡(jiǎn)單，可大幅度降低太陽(yáng)能聚光器的成本；(4)本發(fā)明中的聚光器是由若干個(gè)矩形反光鏡構(gòu)成，不是一個(gè)龐大的整體，所以抗風(fēng)能力大，利于清潔、維護(hù)、保養(yǎng)；(5)本發(fā)明具有自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)光的功能，大大提高了效率。
本發(fā)明所用相變跟蹤器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需電力，成本較低?？捎糜谔?yáng)高度角跟蹤也可以用于太陽(yáng)方位角跟蹤。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明中太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
一種聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置12通過(guò)連接桿13與太陽(yáng)能聚光器14連接，太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置包括液體容器1，液體容器內(nèi)設(shè)置有集熱液體工質(zhì)2，熱管3貫穿設(shè)置在液體容器的側(cè)壁4上，熱管內(nèi)設(shè)置有相變攜熱工質(zhì)5，太陽(yáng)電池6與設(shè)置在液體容器內(nèi)部的熱管固定連接，液體容器的下端設(shè)置有進(jìn)液口7，液體容器的上端設(shè)置有出液口8，液體容器的下端面9為透光面，液體容器的上端面10外側(cè)和側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有保溫材料11。
太陽(yáng)電池與液體容器的底面上表面間的距離為0.01mm-50mm。太陽(yáng)電池表面所形成的薄層液膜有助于保證太陽(yáng)電池表面液體循環(huán)，表面溫度分布均勻，提高光電轉(zhuǎn)化效率和延長(zhǎng)電池壽命太陽(yáng)電池可以選用單晶硅太陽(yáng)電池或多晶硅太陽(yáng)電池或非晶硅太陽(yáng)電池或化合物太陽(yáng)電池或有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)電池。
太陽(yáng)電池與液體容器內(nèi)部的熱管固定連接的方式為焊接或粘接。
太陽(yáng)能聚光器可以采用常規(guī)使用的聚光器，還可以使用下述結(jié)構(gòu)的聚光器。
太陽(yáng)能聚光器包括邊框15、平面矩形反光鏡16，平面矩形反光鏡的兩端經(jīng)帶有軸承的鏡軸17與邊框上設(shè)置的軸承瓦架連接，平面矩形反光鏡為2～1000個(gè)，平面矩形反光鏡與邊框的初始夾角不同，平面矩形反光鏡一端鏡軸外側(cè)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)18活動(dòng)連接，平面矩形反光鏡之任一個(gè)的鏡軸與第一遮光板19上端連接，第一遮光板兩面下部分別設(shè)置有第一集熱相變器20、第二集熱相變器21，第一集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第一驅(qū)動(dòng)缸22的一端連接，第二集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第一驅(qū)動(dòng)缸的另一端連接，第一驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)設(shè)置有第一活塞23，第一活塞的一面與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，第一集熱相變器、第二集熱相變器內(nèi)設(shè)置有相變液體材料。
聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，在其邊框的上邊框24設(shè)置有延長(zhǎng)桿25，延長(zhǎng)桿與平面矩形反光鏡的鏡軸垂直設(shè)置，延長(zhǎng)桿與第二遮光板26上端連接，第二遮光板兩面下部分別設(shè)置有第三集熱相變器27，第四集熱相變器28，第三集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第二驅(qū)動(dòng)缸29的一端連接，第四集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第二驅(qū)動(dòng)缸的另一端連接，第二驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)設(shè)置有第二活塞30，第二活塞的上面與上邊框的中部連接，第二驅(qū)動(dòng)缸的下表面設(shè)置有支撐桿31，所述第三集熱相變器、第四集熱相變器內(nèi)設(shè)置有相變液體材料。
在第一集熱相變器、第二集熱相變器、第三集熱相變器、第四集熱相變器內(nèi)設(shè)置的相變液體材料為常溫常壓下或微正壓、微負(fù)壓下呈液態(tài)的有機(jī)化合物，如C1～C8有機(jī)化合物之一，也可以是C1～C8有機(jī)化合物之兩種或之三種的混合物，還可以是C1～C8有機(jī)化合物之任意比例的混合物。
有機(jī)化合物為烷烴、烯烴、炔烴、環(huán)烷烴、鹵代烴、醇、醚、酮之一。如戊烷、己烷、庚烷、辛烷、反-2-戊烯、順-2-戊烯、2-庚烯、2-辛烯、1-戊炔、2-戊炔、2-甲基-1，3-丁二烯、環(huán)戊烷、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷、溴乙烷、苯、甲醇、乙醇、乙醚、丙酮之一。
利用介質(zhì)的太陽(yáng)熱相變膨脹原理是當(dāng)陽(yáng)光照射到第一集熱相變器時(shí)，由于第一遮光板的遮擋，第二集熱相變器不能受到陽(yáng)光直射，此時(shí)，第一集熱相變器接收的熱量較第二集熱相交器為高，相變液體材料受熱汽化，產(chǎn)生的壓力也較高，推動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)的第一活塞經(jīng)連桿帶動(dòng)與遮陽(yáng)板及鏡軸發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鏡軸經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)各個(gè)平面矩形反光鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行太陽(yáng)方位角的自動(dòng)跟蹤。
利用相同的原理，可以進(jìn)行太陽(yáng)高度角跟蹤。
液體容器的下端面為透光面，透光面的材料可為普通透明材料或帶有選擇性吸收作用的透明材料。
熱管3可以為普通熱管、分離式熱管、毛細(xì)泵回路熱管、平板熱管、徑向熱管。
熱管3可為光滑管或翅片管。
權(quán)利要求
1.聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置通過(guò)連接桿與太陽(yáng)能聚光器連接，所述太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置包括液體容器，所述液體容器內(nèi)設(shè)置有集熱液體工質(zhì)，熱管貫穿設(shè)置在所述液體容器的側(cè)壁上，所述熱管內(nèi)設(shè)置有相變攜熱工質(zhì)，太陽(yáng)電池與所述設(shè)置在液體容器內(nèi)部的熱管固定連接，所述液體容器的下端設(shè)置有進(jìn)液口，所述液體容器的上端設(shè)置有出液口，所述液體容器的下端面為透光面，所述液體容器的上端面外側(cè)和側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有保溫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，其特征是所述太陽(yáng)電池與所述液體容器的底面間的距離為0.01mm-50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，其特征是所述太陽(yáng)電池為單晶硅太陽(yáng)電池或多晶硅太陽(yáng)電池或非晶硅太陽(yáng)電池或化合物太陽(yáng)電池或有機(jī)半導(dǎo)體太陽(yáng)電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，其特征是所述太陽(yáng)電池與所述液體容器內(nèi)部的熱管固定連接的方式為焊接或粘接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，其特征是所述太陽(yáng)能聚光器包括邊框、平面矩形反光鏡，所述平面矩形反光鏡的兩端經(jīng)帶有軸承的鏡軸與所述邊框上設(shè)置的軸承瓦架連接，所述平面矩形反光鏡為2～1000個(gè)，所述平面矩形反光鏡與所述邊框的初始夾角不同，所述平面矩形反光鏡一端鏡軸外側(cè)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)活動(dòng)連接，所述平面矩形反光鏡之任一個(gè)的鏡軸與第一遮光板上端連接，第一遮光板兩面下部分別設(shè)置有第一集熱相變器、第二集熱相變器，所述第一集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第一驅(qū)動(dòng)缸的一端連接，所述第二集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第一驅(qū)動(dòng)缸的另一端連接，所述第一驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)設(shè)置有第一活塞，第一活塞的一面與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，所述第一集熱相變器、第二集熱相變器內(nèi)設(shè)置有相變液體材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，其特征是在所述邊框的上邊框設(shè)置有延長(zhǎng)桿，所述延長(zhǎng)桿與所述平面矩形反光鏡的鏡軸垂直設(shè)置，所述延長(zhǎng)桿與第二遮光板上端連接，第二遮光板兩面下部分別設(shè)置有第三集熱相變器，第四集熱相變器，所述第三集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第二驅(qū)動(dòng)缸的一端連接，所述第四集熱相變器的一端通過(guò)導(dǎo)管與第二驅(qū)動(dòng)缸的另一端連接，所述第二驅(qū)動(dòng)缸內(nèi)設(shè)置有第二活塞，第二活塞的上面與所述上邊框的中部連接，所述第二驅(qū)動(dòng)缸的下表面設(shè)置有支撐桿，所述第三集熱相變器、第四集熱相變器內(nèi)設(shè)置有相變液體材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種聚光形式的太陽(yáng)能光電熱聯(lián)用裝置，太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置通過(guò)連接桿與太陽(yáng)能聚光器連接，太陽(yáng)電池的電熱聯(lián)用裝置包括液體容器，液體容器內(nèi)設(shè)置有集熱液體工質(zhì)，熱管貫穿設(shè)置在液體容器的側(cè)壁上，熱管內(nèi)設(shè)置有相變攜熱工質(zhì)，太陽(yáng)電池與設(shè)置在液體容器內(nèi)部的熱管固定連接，液體容器的下端設(shè)置有進(jìn)液口，液體容器的上端設(shè)置有出液口，液體容器的下端面為透光面，所述液體容器的上端面外側(cè)和側(cè)壁外側(cè)設(shè)置有保溫材料，本發(fā)明通過(guò)將太陽(yáng)電池浸于集熱液體工質(zhì)內(nèi)部，熱管可以迅速的將未轉(zhuǎn)化為電的太陽(yáng)熱帶走，同時(shí)保證太陽(yáng)能電池表面溫度均勻，提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率，延長(zhǎng)使用壽命。
文檔編號(hào)H02N6/00GK1988184SQ20061013051
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月22日
發(fā)明者王一平, 黃群武, 朱麗, 韓立君 申請(qǐng)人:天津大學(xué)