專利名稱：一種聚光光伏太陽能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種聚光光伏太陽能裝置。
背景技術(shù)：
太陽能作為一種潔凈、環(huán)保的能源，長期以來人們一直致力于對其的開發(fā)和利用。 特別是近年來，由于油價的不斷攀升和對環(huán)境保護(hù)要求的提高，以及大氣二氧化碳排放量的限制，各國更加努力地開展了太陽能利用方面的研究，這就對太陽能應(yīng)用設(shè)備中的關(guān)鍵部件，特別是太陽能接收的效率和制造成本提出了更高的要求。聚光光伏具有大幅減少電池用量的優(yōu)點，但目前存在光學(xué)、散熱、跟蹤成本較高的問題。光學(xué)聚光系統(tǒng)中主要有透射聚光和反射聚光兩種；其中透射聚光鏡大部分由有機(jī)材料制作而成；反射聚光鏡由玻璃彎曲成型或注塑而成等；其外部表面暴露在大氣、風(fēng)沙中，嚴(yán)重影響可靠性及使用壽命。太陽能光伏電池光電轉(zhuǎn)化效率為109Γ40%，在運行的過程中，未被利用的太陽輻射大部分被轉(zhuǎn)化成熱量，導(dǎo)致電池溫度升高，導(dǎo)致發(fā)電效率降低(一般情況下，電池組件溫度每升高IK輸出電量降低0. 29ΓΟ. 5%)，而且光伏電池長期在高溫下工作會迅速老化、縮短使用壽命，因此光伏電池中的熱量需要及時排出。目前聚光光伏電池常用的冷卻方法包括空氣冷卻方式和水冷卻方式兩種。典型的水冷卻系統(tǒng)由換熱器、水箱、若干連接閥門等部件組成，雖然散熱效率高，但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高且易于產(chǎn)生工質(zhì)滲漏和絕緣等問題。申請?zhí)枮?01020680479. 5，實用新型名稱為一種聚光太陽能裝置的中國專利申請，如圖1所示，提出了一種包括反射鏡結(jié)構(gòu)、接收裝置、蓋板玻璃組成的聚光太陽能裝置， 其中反射鏡結(jié)構(gòu)包括一次反射鏡，用于接收太陽光線；二次反射鏡15，用于接收由一次反射鏡反射的太陽光線。其中二次反射鏡15布置于一次反射鏡的空間內(nèi)；該結(jié)構(gòu)當(dāng)中二次反射鏡15位于一次反射鏡之上，會遮擋部分入射太陽光，降低了光的入射面積；另外二次反射鏡15接收一次反射鏡入射光，多一次光路反射，能量被再次削弱，降低光的利用效率，且多了二次反射鏡15結(jié)構(gòu)，整體成本升高。因此，如何獲得一種結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、運行安全和成本低廉，且具有優(yōu)良聚光效果的太陽能裝置，已經(jīng)成為太陽能利用領(lǐng)域中的一個很關(guān)鍵的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于用經(jīng)濟(jì)可靠的方法解決太陽能聚光光伏裝置的結(jié)構(gòu)長期穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)實用性及高效性問題，特別是光伏電池的散熱問題。為解決上述問題，本實用新型提供了一種聚光光伏太陽能裝置，包括反射鏡結(jié)構(gòu)、 光伏電池裝置、散熱裝置和蓋板玻璃。其中反射鏡結(jié)構(gòu)包括反射鏡；光伏電池裝置分別布置于反射鏡結(jié)構(gòu)的特定位置，直接接收對應(yīng)的反射鏡會聚的光線；所述散熱裝置布置位置不影響反射光路，與反射鏡結(jié)構(gòu)靠近或部分重合；蓋板玻璃布置于反射鏡結(jié)構(gòu)前部。其中，反射鏡結(jié)構(gòu)和蓋板玻璃構(gòu)成密閉空間，光伏電池裝置位于該密閉空間內(nèi)。進(jìn)一步地，所述反射鏡結(jié)構(gòu)包括至少2個對稱布置的線聚焦柱面反射鏡。[0009]進(jìn)一步地，所述反射鏡結(jié)構(gòu)包括至少2個對稱布置的點聚焦球面反射鏡。進(jìn)一步地，所述反射鏡結(jié)構(gòu)包括對稱反射面數(shù)量為2 40面。 優(yōu)選地，所述反射鏡結(jié)構(gòu)包括反射面數(shù)目不多于24面。進(jìn)一步地，所述對稱的反射鏡結(jié)構(gòu)由金屬薄板分別沖壓連接而成，凹面內(nèi)具有反射層。優(yōu)選地，所述對稱的反射鏡結(jié)構(gòu)由金屬薄片整體沖壓而成，凹面內(nèi)具有反射層。進(jìn)一步地，所述對稱的反射鏡結(jié)構(gòu)由注塑材料注塑而成，凹面內(nèi)具有反射層。進(jìn)一步地，所述反射層為反射鏡自身的拋光反射面，或在鏡體表面的涂裝層，或者為反射鏡鏡體表面貼合的高反射膜。進(jìn)一步地，所述反射鏡結(jié)構(gòu)上布置有光伏電池裝置的支撐平臺。進(jìn)一步地，所述光伏電池裝置包括單片光伏電池或多片光伏電池陣列，固定在反射鏡結(jié)構(gòu)上的支撐平臺上，接收各自對應(yīng)反射鏡反射的太陽光；所選用的光伏電池為可以聚光使用的光電轉(zhuǎn)換電池。優(yōu)選地，所述光伏電池為砷化鎵電池、單晶硅聚光電池、CIGS聚光薄膜電池等多種光電轉(zhuǎn)換電池。優(yōu)選地，輔助聚光器布置于所述光伏電池或光伏電池陣列周圍，用以將部分未直接入射的光線，再次反射至光伏電池裝置內(nèi)，增加光線入射的容差率，并改善光線均勻度。進(jìn)一步地，所述光伏電池裝置的多片光伏電池陣列與反射鏡結(jié)構(gòu)的支撐平臺之間設(shè)置有薄的絕緣導(dǎo)熱層，多片光伏電池陣列相互串并聯(lián)，形成光伏電池組，接收反射鏡反射的太陽光；通過串并聯(lián)組合降低產(chǎn)生的高電流，減少傳導(dǎo)過程中的壓降和功率損失。進(jìn)一步地，所述光伏電池裝置在每個支撐平臺上布置單片光伏電池，且多支撐平臺間的光伏電池串聯(lián)形成陣列，升高電壓降低電流，減少電量的損失；因各個單片電池聚光、勻光效果一致，可以避免串聯(lián)電池陣列中因各電池聚光性能不同引起的總體電流受限導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率降低的問題。優(yōu)選地，所述光伏電池裝置底部具有與光伏電池絕緣連接的金屬基板，用以支撐光伏電池陣列，該金屬基板布置于反射鏡結(jié)構(gòu)的支撐平臺上。進(jìn)一步地，所述散熱裝置布置靠近反射鏡結(jié)構(gòu)，通過支撐平臺，接收并向本聚光光伏系統(tǒng)外部釋放光伏電池裝置的多余熱量，以保證電池及反射鏡結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性。進(jìn)一步地，所述金屬薄片的反射鏡結(jié)構(gòu)作為全部或部分散熱體。進(jìn)一步地，所述散熱裝置由所述反射鏡結(jié)構(gòu)的金屬沖壓薄片和另一底部金屬沖壓薄片復(fù)合形成密閉中空結(jié)構(gòu)，且中空部分填充有散熱介質(zhì)。進(jìn)一步地，所述底部金屬沖壓薄片在沖壓時形成凹凸點和向內(nèi)或向外形成一定尺寸的凹凸翅片結(jié)構(gòu)，以增加散熱面積。進(jìn)一步地，在所述底部金屬沖壓薄片的外表面向外布置一定尺寸的翅片(焊接或粘接或壓接等固定方式)，以增加散熱面積。進(jìn)一步地，所述底部金屬沖壓薄片在沖壓時，沖壓薄片向內(nèi)形成一定尺寸的加強(qiáng)筋，以增強(qiáng)散熱裝置的機(jī)械強(qiáng)度。反射鏡薄板與底部薄板兩層間通過底部層的凹凸點和/ 或凹凸翅片用焊接或粘接方式固定連接，增加整體強(qiáng)度。優(yōu)選地，所述底部金屬沖壓薄片外層表面具有防腐蝕涂層，延長使用壽命。[0030] 進(jìn)一步地，所述散熱裝置的密閉中空內(nèi)充入散熱介質(zhì)后，保留一定空腔體積，并抽為低壓。 優(yōu)選地，所述密閉中空內(nèi)的壓力在常溫25攝氏度下為0. I-Ibar ；以進(jìn)一步降低散熱介質(zhì)的沸點，高效降低溫度。優(yōu)選地，所述密閉中空內(nèi)充入的散熱介質(zhì)的充液高度能在工作期間浸沒光伏電池支撐平臺的背部，以保證散熱效果。進(jìn)一步地，所述散熱介質(zhì)為常壓下具有低沸點的液體，沸點范圍例如在3(Γ100攝氏度。進(jìn)一步地，所述散熱介質(zhì)為0. Γ1. 5bar范圍內(nèi)低沸點的介質(zhì)。優(yōu)選地，所述散熱介質(zhì)為丙酮、乙醇和水中的一種或多種混合物。優(yōu)選地，所述散熱介質(zhì)內(nèi)摻有添加劑，例如緩蝕劑。優(yōu)選地，所述光伏電池陣列的輸出正負(fù)兩極中的一極連接于金屬的反射鏡結(jié)構(gòu)， 將電能傳送出單元。進(jìn)一步地，所述密閉空間內(nèi)部采用抽氣方式達(dá)到真空或低氣壓，并密閉保持，以保護(hù)反射面和電池結(jié)構(gòu)免受有害氣氛損傷，提高光學(xué)效率，并免除電池封裝成本。進(jìn)一步的，所述密閉空間內(nèi)抽氣后充入保護(hù)性氣體，保護(hù)光學(xué)反射面及光伏電池， 提高光學(xué)效率，并免除電池封裝成本。進(jìn)一步地，所述密閉空間內(nèi)外部設(shè)置有氣壓平衡裝置。進(jìn)一步地，所述密閉空間的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一定抗壓性能，以抵抗內(nèi)外壓差。進(jìn)一步地，多個所述反射鏡結(jié)構(gòu)在同一張大金屬薄板上沖壓獲得，形成一體的多個反射鏡結(jié)構(gòu)陣列與蓋板玻璃形成密閉空間組合。進(jìn)一步地，當(dāng)聚光光伏太陽能裝置為線性聚光裝置時，所述聚光太陽能裝置端部具有端頭蓋板，與反射鏡結(jié)構(gòu)及蓋板玻璃形成密閉空間整體。進(jìn)一步地，所述線性聚光裝置具有自支撐強(qiáng)度，端頭蓋板直接連接旋轉(zhuǎn)軸，實施斜單軸一維跟蹤；光伏電池裝置周邊布置輔助聚光器，完成另一維度聚光；裝置整體單軸跟蹤，經(jīng)濟(jì)可靠。進(jìn)一步地，多個所述密閉空間排列布置，固定在同一塊蓋板玻璃上，通過蓋板玻璃構(gòu)成聚光單元組合的復(fù)合結(jié)構(gòu)，增加整體強(qiáng)度，有利于低成本布置安裝。進(jìn)一步地，所述蓋板玻璃選擇非鋼化平板玻璃，降低成本、避免物理鋼化造成的玻璃表面出現(xiàn)風(fēng)斑變形而對光線產(chǎn)生影響，改善聚光效果。進(jìn)一步地，所述聚光光伏太陽能裝置可以陣列布置，實現(xiàn)規(guī)?；y(tǒng)一跟蹤。本實用新型較其它太陽能跟蹤系統(tǒng)有以下優(yōu)點1、具有密閉的聚光和接收的空間，結(jié)構(gòu)性能可靠、強(qiáng)度高、外部便于清洗、成本低廉，壽命長；2、反射鏡結(jié)構(gòu)由金屬薄板沖壓獲得，成本低、精度高；3、光學(xué)反射面、光伏電池在密閉的空間內(nèi)部，減少了光伏電池的封裝步驟，降低材料及加工成本，并且光學(xué)系統(tǒng)壽命及效率更高；4、大部分光線只經(jīng)過一次反射即直接到達(dá)光伏電池表面，光學(xué)效率更高，容差性更好，并節(jié)省成本；5、散熱效果優(yōu)異， 性能穩(wěn)定，成本低，保證光伏電池效率和壽命。

[0049]下面將參照附圖對本實用新型的具體實施方案進(jìn)行更詳細(xì)的說明，在附圖中圖1是已知專利聚光太陽能裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的聚光太陽能裝置的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實用新型的應(yīng)用于槽式光伏領(lǐng)域的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a示意圖了槽式聚光光伏太陽能裝置的分解圖，圖3b描述了槽式聚光光伏太陽能的組合圖；圖4是本實用新型的光伏電池裝置的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5b是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第二種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5c是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第三種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖5d是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第四種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實用新型的碟式實施例陣列結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本實用新型的散熱裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本實用新型的散熱裝置另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
圖2是本實用新型的聚光太陽能裝置的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖；如圖2所示，聚光光伏太陽能裝置1，包括反射鏡結(jié)構(gòu)2、光伏電池裝置6-1、6-2、散熱裝置11和蓋板玻璃5。其中反射鏡結(jié)構(gòu)2包括兩個對稱布置的反射鏡，分別為反射鏡3-1和反射鏡3-2，用以會聚入射的太陽光；每個反射鏡鏡面的特定位置設(shè)置有支撐平臺4，該支撐平臺4用以分別支撐布置光伏電池裝置6-1和光伏電池裝置6-2 ；反射鏡例如反射鏡3-1，將入射的太陽光直接地經(jīng)過一次反射至與之成對稱布置的另一反射鏡例如反射鏡3-2之上的光伏電池裝置6-2上。 該對稱的反射鏡由金屬薄板分別沖壓焊接而成，且凹表面具有反射層，優(yōu)選地，對稱的反射鏡由金屬薄片整體沖壓而成；反射層為反射鏡鏡面的涂裝層，或者為反射鏡鏡體表面貼合的高反射薄膜。光伏電池裝置，例如光伏電池裝置6-1包括光伏電池8和輔助聚光器9，整體固定連接于支撐平臺之上，接收會聚后入射至光伏電池8表面的太陽光；散熱裝置11布置于反射層后部，與反射鏡結(jié)構(gòu)靠近或部分重合；蓋板玻璃5布置于聚光光伏太陽能裝置1 的前部，如圖所示，蓋板玻璃5受反射鏡結(jié)構(gòu)2前部所支撐，通過粘結(jié)等方式與反射鏡結(jié)構(gòu) 2密封粘接固定；且反射鏡結(jié)構(gòu)2和蓋板玻璃5構(gòu)成密閉空間、光伏電池裝置布置于密閉空間內(nèi)部，該密閉空間內(nèi)部抽真空，密閉保持低壓狀態(tài)；整體機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一定抗壓性能，以抵抗內(nèi)外壓差；或者密閉空間內(nèi)外部設(shè)置有氣壓平衡裝置；或者密閉空間抽真空后，內(nèi)部再充有保護(hù)氣體，整體機(jī)械結(jié)構(gòu)可以抵抗因外部溫度的變化引起的內(nèi)部氣壓的變化。密閉空間隔離了反射鏡鏡面反射層與外界的水汽之間的接觸，保持反射層的清潔度和反射性能穩(wěn)定性，同時保護(hù)光伏電池裝置不受損害并減少光伏電池8封裝成本，降低反射鏡結(jié)構(gòu)2的反射鏡鏡面和光伏電池裝置的處理要求及制作成本，同時保持高效鏡面反射率和光伏電池 8接收率。該聚光光伏太陽能裝置采用多個對稱反射鏡結(jié)構(gòu)2進(jìn)行直接聚光，減少了已知聚光太陽能裝置的二次反射鏡15，(見如圖1)，減少了因二次反射鏡15的存在對入射光線的遮擋和增加反射次數(shù)帶來的光能接收損失，同時減少二次反射鏡15的制作成本，高效、 經(jīng)濟(jì)；再者光伏電池裝置布置于金屬薄片的反射鏡3附近，具有支撐平臺4，有效地保證了光伏電池8的機(jī)械強(qiáng)度和定位精度，同時光伏電池8背部具有雙層結(jié)構(gòu)布置的散熱裝置11， 形成密閉中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部充有低沸點液體例如丙酮，其常壓下沸點為56. 5°C，可提供良好的散熱性能，當(dāng)溫度到達(dá)液體沸點時，液體相變汽化，大量吸熱，以保持溫度基本穩(wěn)定不上升，氣泡會在雙層結(jié)構(gòu)內(nèi)沿重力相反方向迅速移動，在移動過程中放熱冷卻重新變?yōu)橐簯B(tài)， 從而達(dá)到高效散熱的目的，并且整體造價低，經(jīng)濟(jì)可靠。當(dāng)密閉中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部抽為低壓時， 液體沸點進(jìn)一步降低，更加高效地散熱，光電轉(zhuǎn)換效率更高。該裝置整體密閉，無系統(tǒng)外部氣體侵蝕，無灰塵進(jìn)入，無需光伏電池8封裝處理，成本低廉，同時保證光伏電池8的高效運行壽命；該聚光光伏太陽能裝置的蓋板玻璃5為非鋼化平板玻璃，以降低裝置的制造成本。圖3是本實用新型的應(yīng)用于槽式光伏領(lǐng)域的實施例結(jié)構(gòu)示意圖；圖3a示意圖了槽式聚光光伏太陽能裝置的分解圖，圖3b描述了槽式聚光光伏太陽能的組合圖，如圖3所示， 聚光光伏太陽能裝置整體為槽式長條型，反射鏡結(jié)構(gòu)2由兩個對稱的尺寸和結(jié)構(gòu)一致的反射鏡3-1和反射鏡3-2陣列布置組成，圖中所示，反射鏡3-1和3-2分別由兩個拋物柱面和中間連接用以支撐光伏電池裝置6線性支撐平臺組成；反射鏡3-1內(nèi)的支撐平臺4-1布置光伏電池8-1陣列，反射鏡3-2內(nèi)的支撐平臺4-2布置另一組光伏電池陣列，太陽光線垂直主光軸入射，透過聚光光伏太陽能裝置1前部布置的蓋板玻璃5，入射至反射鏡3-1和反射鏡3-2內(nèi)，光線經(jīng)過一次反射分別會聚入射至與之對稱的反射鏡面上布置的光伏電池陣列上，例如反射鏡3-2入射光反射至光伏電池8-1陣列，反之亦然；進(jìn)一步地，反射層后部為散熱裝置，該散熱裝置與反射鏡結(jié)構(gòu)靠近或部分重合(圖中未示出)；優(yōu)選地，光伏電池陣列的輸出正負(fù)兩極中的一極連接于金屬薄片的反射鏡結(jié)構(gòu)2，將電能傳送出單元。在槽式的聚光光伏太陽能裝置1的端頭布置有端頭蓋板10，連接布置于槽式反射鏡結(jié)構(gòu)2端邊，與蓋板玻璃5及反射鏡結(jié)構(gòu)2形成密閉空間；隔離反射鏡3鏡面反射層與外界的水汽之間的接觸，保持反射層的清潔度和性能穩(wěn)定性，同時保護(hù)光伏電池8不受損害并減少封裝成本；降低反射鏡結(jié)構(gòu)2的反射鏡3鏡面和光伏電池裝置6的處理要求及制作成本，同時保持高效鏡面反射率和電池接收率。該聚光光伏太陽能裝置的槽式實施例中，整體的密閉結(jié)構(gòu)具有自支撐強(qiáng)度，在反射鏡結(jié)構(gòu)2的兩個端頭結(jié)構(gòu)上直接連接軸承，完成繞軸旋轉(zhuǎn)跟蹤。槽式柱面反射鏡結(jié)構(gòu)2 的開口例如0. 4m，槽型長度2. 4m，蓋板玻璃5尺寸為0. 475mX 4m反射鏡結(jié)構(gòu)2支撐平臺4 尺寸為20mmX2. 4m，每片光伏電池8寬度13mmX26mm，共104塊電池串聯(lián)組成，正南北面平行于地球自轉(zhuǎn)軸布置(即槽式聚光光伏裝置的旋轉(zhuǎn)軸在南北面內(nèi)與水平地面成當(dāng)?shù)鼐暥冉嵌炔贾?，旋轉(zhuǎn)軸平行于地球自轉(zhuǎn)軸布置，可以勻速一維跟蹤方位角度的變化，且可以采用連續(xù)變速或斷續(xù)驅(qū)動地完成跟蹤；高度角度的變化角度范圍為-23. 45° 23. 45° ；裝置在南北高度方向的光伏電池8周邊布置有輔助聚光器9，將已經(jīng)一維會聚的太陽光，再次進(jìn)行二維會聚，提高光伏電池8的會聚倍率，減少光伏電池8的使用數(shù)量，降低成本；并且該跟蹤方式簡單，成本低廉，運行可靠，可以獲得比較高的聚光倍率和聚光效率。該槽式的聚光光伏太陽能裝置采用斜單軸跟蹤，方位角度上勻速一維跟蹤方位角度的變化，且可以采用連續(xù)變速或斷續(xù)驅(qū)動地完成跟蹤。高度角度的變化角度范圍為-23. 45° 23. 45°，可以采用間斷調(diào)節(jié)，例如每日調(diào)節(jié)一次，以完成高度方向上的準(zhǔn)跟蹤，獲得槽式聚光光伏裝置準(zhǔn)二維的跟蹤效果。圖4是本實用新型的光伏電池裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；以圖3中光伏電池8-1陣列為例進(jìn)行描述，如圖4所示，光伏電池裝置6包括光伏電池8和輔助聚光器9，也或者在光伏電池8的背部布置金屬基板7，以提高機(jī)械強(qiáng)度；光伏電池8包括單片光伏電池 8或多片光伏電池8陣列，固定于在反射鏡結(jié)構(gòu)2的支撐平臺4上，接收反射鏡3反射的太陽光；所選用的光伏電池8為砷化鎵電池、單晶硅聚光電池、CIGS聚光薄膜電池等多種光電轉(zhuǎn)換電池；金屬基板7為鋁或銅或鐵及其合金等材質(zhì)，布置于光伏電池8底部，與光伏電池 8 —起布置于反射鏡結(jié)構(gòu)2支撐平臺4之上；兩片以上的光伏電池8布置于金屬基板7之上，且相互串并聯(lián)，形成串接的光伏電池組，接收反射鏡結(jié)構(gòu)2反射來的光；輔助聚光器9布置于光伏電池8陣列的長度方向上，將連續(xù)線性會聚的太陽光變成間斷會聚的太陽光，減少了接收光線的光伏電池8面積，提高聚光倍數(shù)。在實際的操作中光伏電池組與金屬基板 7之間布置有薄的絕緣導(dǎo)熱層，該薄的絕緣導(dǎo)熱層具有良好的絕緣效果，同時具有很好的導(dǎo)熱性能；光伏電池組的正負(fù)兩極其中一極可以連接于金屬的反射鏡結(jié)構(gòu)2，將接收到的電能輸送出去，由于這兩部分金屬結(jié)構(gòu)尺寸較大，導(dǎo)通電阻很小，可以有效減少壓降和能量的損失。優(yōu)選地，反射鏡裝置2的支撐平臺4強(qiáng)度足夠時，光伏電池裝置6也可以不用設(shè)置金屬基板7，直接將光伏電池8布置于支撐平臺4之上，但二者之間仍然布置絕緣導(dǎo)熱層。在槽式的聚光光伏太陽能裝置的后部還布置有散熱裝置11，且支撐平臺4所在的金屬材質(zhì)的反射鏡結(jié)構(gòu)作為全部或部分散熱裝置，此散熱裝置U可以是普通翅片散熱器， 也可以采用雙層金屬薄片結(jié)構(gòu)形成密閉中空結(jié)構(gòu)，內(nèi)部填充常壓下具有低沸點的傳熱介質(zhì)，在實際的運行中低沸點液態(tài)介質(zhì)可以為丙酮或乙醇水，也或者二者或三者的的混合物； 該傳熱介質(zhì)通過反射鏡結(jié)構(gòu)2的支撐平臺4接收光伏電池裝置6的多余熱量，在較低溫度點，例如100°C以內(nèi)(比如丙酮為56. 5°C )，相變吸熱，將多余的熱量傳送至系統(tǒng)外部，且同時保證反射鏡結(jié)構(gòu)2的熱穩(wěn)定性，保證槽式的聚光太陽能裝置1長期穩(wěn)定運行。特別是當(dāng)密閉中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部抽為低壓時，液體沸點進(jìn)一步降低，更加高效地散熱，光電轉(zhuǎn)換效率更高。圖5a是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第一種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；碟式的聚光光伏太陽能裝置包括對稱的反射鏡結(jié)構(gòu)、分別布置于反射鏡結(jié)構(gòu)之上的對稱光伏電池結(jié)構(gòu)和布置于前部的蓋板玻璃，且三者形成密閉空間結(jié)構(gòu)，還包括反射層后部布置的散熱裝置(圖中沒有示出)。如圖5a所示，反射鏡結(jié)構(gòu)中對稱布置反射鏡，其中兩個3-3和3-4分別由拋物面一部分繞特定旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)獲得，在各自的反射鏡鏡面上具有支撐平臺，用以支撐光伏電池8-3和8-4 ；反射鏡例如反射鏡3-4將太陽光經(jīng)過一次反射入射至與之對稱的反射鏡例如反射鏡3-3內(nèi)布置的光伏電池8-3上，完成太陽光的會聚和接收；圖5b是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第二種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；如圖5b所示，3片對稱陣列布置的反射鏡3-5，3-6，3-7相互連接陣列布置的反射鏡結(jié)構(gòu)，三個反射鏡結(jié)構(gòu)相交為3條交線，在交線的某個位置設(shè)置支撐平臺，分別用以支撐獨立的三個光伏電池8-5，8-6，8-7 ；圖中對稱陣列布置的反射鏡例如反射鏡3-5，將入射的太陽光經(jīng)過一次反射至在另外兩個相互連接的反射鏡例如反射鏡3-6與反射鏡3-7所形成交線上布置的光伏電池8-5上，完成光線會聚和接收；圖5c是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第三種實施例結(jié)構(gòu)示意圖； 如圖5c所示，4片對稱連接布置的反射鏡3-8，3-9，3-10和3_11，其中反射鏡3_8對稱于反射鏡3-10，反射鏡3-9對稱于反射鏡3-11，每個反射鏡內(nèi)布置一個支撐平臺，以固定光伏電池；每個反射鏡，例如反射鏡3-8，將入射的光經(jīng)過一次反射至與之對稱布置反射鏡例如反射鏡3-10上布置的光伏電池8-10 ；例如該4片對稱形成碟式開口尺寸0. 3mX0. 3m,內(nèi)部布置的4片單片的光伏電池為梯形狀，單片面積為200mm2，該4片光伏電池整體串聯(lián)成串，具有一致的聚光和勻光性，避免了光伏電池組中因各片聚光勻光性能不一致帶來的輸出電能的損耗。圖5d是本實用新型的應(yīng)用于碟式光伏領(lǐng)域的第四種實施例結(jié)構(gòu)示意圖；如圖5d 所示，4片對稱連接布置的反射鏡3-12、3-13，3-14和3_15，圖中4個反射鏡皆拋物柱面和線性支撐平臺組成，具有線性的焦線，光伏電池8-12，8-13，8-14和8_15分別布置于對應(yīng)的線性支撐平臺上，各反射鏡例如反射鏡3-12的焦線位于與之對稱布置的另一反射鏡例如反射鏡3-14內(nèi)的布置于線性支撐平臺上的光伏電池8-14上，整個光伏電池裝置形成環(huán)狀， 可以實施電學(xué)連接形成整體的光伏電池組。需要說明的是，圖5a，5b，5c描述了碟式點聚焦實施例，圖5d描述了碟式線聚焦實施例，都需要進(jìn)行兩個維度上的精確跟蹤，才能獲得上述所描述的點聚焦和線聚焦；在實際的使用中，碟式點聚焦的聚光光伏太陽能裝置使用的對稱的反射鏡數(shù)目不限于小于或等于4片，例如可以更多并設(shè)計成偶數(shù)或奇數(shù)，例如6片或 7片；進(jìn)一步地，所述反射鏡結(jié)構(gòu)包括對稱反射鏡數(shù)量為2 40片。優(yōu)選地，所述反射鏡結(jié)構(gòu)包括反射鏡數(shù)目不多于24片；對稱的反射鏡數(shù)量不同，但原理及設(shè)計與上述類似，其中偶數(shù)個對稱反射鏡將太陽光反射至與之對稱的反射鏡鏡體上的光伏電池裝置上；而奇數(shù)個對稱反射鏡將太陽光反射至與之對應(yīng)的另兩個相鄰反射鏡形成交線位置上布置的光伏電池
t ο對稱的反射鏡由金屬薄板分別沖壓焊接而成，凹面內(nèi)具有反射涂層；優(yōu)選地，所述對稱的反射鏡由金屬薄片整體沖壓而成，凹面內(nèi)具有反射層。該光伏電池固定在反射鏡結(jié)構(gòu)的支撐平臺上，接收反射鏡反射的太陽光；所選用的光伏電池為砷化鎵電池、單晶硅聚光電池、CIGS聚光薄膜電池等多種光電轉(zhuǎn)換電池；該碟式接收光伏電池可以為單片光伏電池或多片光伏電池陣列，優(yōu)選為單片光伏電池。光伏電池裝置的單片光伏電池與反射鏡結(jié)構(gòu)的支撐平臺之間設(shè)置有薄的絕緣導(dǎo)熱層，接收反射鏡反射的太陽光，且各單片光伏電池整體串聯(lián)，形成光伏電池組將電能輸送系統(tǒng)之外，減少電能輸送損失。聚光太陽能裝置還包括散熱裝置，該散熱裝置布置于反射層的后部，通過反射鏡結(jié)構(gòu)的支撐平臺，接收光伏電池裝置的多余熱量，且同時保證反射鏡結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性。此散熱裝置可以是普通翅片散熱器，優(yōu)選采用后述的雙層結(jié)構(gòu)低沸點液體散熱器。光伏電池陣列的輸出正負(fù)兩極中的一極連接于金屬的反射鏡結(jié)構(gòu)，將電能傳送出單元；密閉空間的整體機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一定抗壓性能，可抽成真空或充入保護(hù)性氣體，能抵抗因各種變化引起的內(nèi)部氣壓的變化。圖6是本實用新型的碟式實施例陣列結(jié)構(gòu)示意圖；如圖6所示，碟式的光伏聚光太陽能裝置陣列布置，陣列的多個反射鏡結(jié)構(gòu)，例如2-1，2-3規(guī)律陣列布置受前部布置整體覆蓋的蓋板玻璃5所覆蓋，多個反射鏡例如3-1和3-2陣列，與蓋板玻璃6形成的密閉空間， 形成密閉空間組合；而且多個反射鏡結(jié)構(gòu)，例如2-1，2-3，可以在同一張大的金屬薄板上沖壓，形成一個大的反射鏡結(jié)構(gòu)陣列整體，與覆蓋于反射鏡之上的蓋板玻璃5構(gòu)成密閉空間組合。圖6所述的聚光裝置可以陣列布置，規(guī)?；a(chǎn)，且可以統(tǒng)一跟蹤驅(qū)動。圖7是本實用新型的散熱裝置實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為散熱裝置11的截面結(jié)構(gòu)示意圖，該散熱裝置11整體密閉，該散熱裝置11由反射鏡3的金屬沖壓薄片和另一底部金屬沖壓薄片復(fù)合中空構(gòu)成；且中空部分填充有介質(zhì)。該散熱裝置11可以應(yīng)用于線性一維聚光太陽能光伏發(fā)電裝置，也可以應(yīng)用于碟式二維聚光太陽能光伏發(fā)電裝置；散熱裝置11布置于光伏電池裝置6的背部，為了更好地散熱，設(shè)計反射鏡3的金屬沖壓薄片和另一金屬沖壓薄片復(fù)合中空構(gòu)成；在實際的操作中，底部金屬沖壓薄片在沖壓時形成凹凸點和向下形成一定尺寸的翅片12，以增加散熱面積，或則底部金屬沖壓薄片向下布置一定尺寸的翅片12，以增加散熱面積。為了增加散熱裝置11的機(jī)械強(qiáng)度，底部金屬沖壓薄片在沖壓時，沖壓薄片向上形成一定尺寸的加強(qiáng)筋13。散熱裝置11的中空部分填充有介質(zhì)；介質(zhì)在常壓附近狀態(tài)下可以采用低沸點液態(tài)介質(zhì)。在實際的運行中低沸點液態(tài)介質(zhì)常見的為丙酮或乙醇或水，也或者二者或三者的的混合物；該介質(zhì)接收光伏電池的多余熱量，在較低溫度點，例如100°C以內(nèi)(丙酮56. 5°C，乙醇為78. 3°C )，相變吸熱，變成氣態(tài)向高端運行，冷卻成液態(tài)后回流至所述散熱裝置11底部，在較短時間內(nèi)完成一個散熱循環(huán)，如此循環(huán)，能自動持續(xù)不斷地保證光伏電池正常的工作溫度和使用壽命，優(yōu)選地，該散熱裝置11添加緩蝕劑，減少傳熱介質(zhì)對裝置的腐蝕。需要特別指出的是該散熱裝置11的整個散熱循環(huán)過程都在一定氣壓范圍內(nèi)完成，例如一個大氣壓附近，具體為0. Γ1. 5 bar,內(nèi)外金屬薄板不必刻意加厚以提供承壓支撐。該散熱裝置11采用雙層金屬薄片復(fù)合形成密閉中空結(jié)構(gòu)完成，內(nèi)部布置有大氣壓下具有低沸點介質(zhì)，且該介質(zhì)能在中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部完成自循環(huán)、將多余熱量釋放至系統(tǒng)外部，保證光伏電池的正常運行，同時保證反射鏡3的熱穩(wěn)定性，完全不需額外動力，整體運行高效和成本低廉。進(jìn)一步地，所述散熱裝置11的密閉中空內(nèi)充入散熱介質(zhì)后，保留一定空腔體積，并抽為低壓。優(yōu)選地，所述密閉中空內(nèi)的壓力在常溫25攝氏度下為0. I-Ibar ； 以進(jìn)一步降低散熱介質(zhì)的沸點，高效降低溫度。優(yōu)選地，所述密閉中空內(nèi)充入的散熱介質(zhì)的充液高度能在工作期間浸沒光伏電池支撐平臺的背部，以保證散熱效果。圖8是本實用新型的散熱裝置另一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；如圖8所示，該散熱裝置 11為傳統(tǒng)的金屬翅片散熱器，布置于反射鏡結(jié)構(gòu)2的支撐平臺4的背部，接收光伏電池釋放出的多余熱量。該反射鏡結(jié)構(gòu)2通過注塑材料，例如PE，PET或ABS等，經(jīng)過注塑工藝而獲得反射鏡結(jié)構(gòu)；反射鏡結(jié)構(gòu)2也可以采用金屬薄片沖壓獲得，光伏電池背部連接反射鏡結(jié)構(gòu)和背部布置的散熱器，該反射鏡結(jié)構(gòu)2也可以屬于散熱器的一部分；如果光伏電池轉(zhuǎn)化效率極高，背部多余釋放熱量較少，金屬薄片的反射鏡結(jié)構(gòu)2也可以無需其它的散熱器，該反射鏡結(jié)構(gòu)2本身用以將多余的熱量釋放。需要特別說明的是，反射鏡結(jié)構(gòu)還可以只包括一個反射鏡，該反射鏡將入射太陽光經(jīng)過一次反射至與之對應(yīng)的光伏電池接收裝置內(nèi)。顯而易見，在不偏離本實用新型的真實精神和范圍的前提下，在此描述的本實用新型可以有許多變化。因此，所有對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本實用新型所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求1.一種聚光光伏太陽能裝置，包括反射鏡結(jié)構(gòu)(2)、光伏電池裝置(6)、散熱裝置(11) 和蓋板玻璃(5)；其中反射鏡結(jié)構(gòu)包括反射鏡(3)；光伏電池裝置(6)分別布置于反射鏡結(jié)構(gòu)(2)的特定位置，直接接收對應(yīng)的反射鏡(3)會聚的光線；所述散熱裝置(11)布置位置不影響反射光路，與反射鏡結(jié)構(gòu)(2)靠近或部分重合；蓋板玻璃(5)布置于反射鏡結(jié)構(gòu)(2)前部；其中，反射鏡結(jié)構(gòu)(2)和蓋板玻璃(5)構(gòu)成密閉空間，光伏電池裝置(6)位于該密閉空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述反射鏡結(jié)構(gòu)(2)由至少2個對稱布置的線聚焦反射面組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述反射鏡結(jié)構(gòu)(2)由至少2個對稱布置的點聚焦反射面組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述反射鏡結(jié)構(gòu)(2)布置有安裝光伏電池裝置(6)的支撐平臺(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述的反射鏡結(jié)構(gòu)(2)由金屬薄板分別沖壓、再焊接或者整體沖壓而成，反射鏡(3)內(nèi)凹面拋光或涂有高反射層或貼有高反射膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述反射鏡結(jié)構(gòu)(2)由注塑材料注塑而成，反射鏡(3)內(nèi)凹面涂有高反射層或貼有高反射膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述光伏電池裝置(6)與支撐平臺(4)之間具有導(dǎo)熱絕緣層，且多個光伏電池裝置(6)整體串聯(lián)布置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，當(dāng)聚光光伏太陽能裝置為槽式的聚光光伏太陽能裝置時，所述聚光太陽能裝置還具有端部的端頭蓋板(10)，與反射鏡結(jié)構(gòu)(2 )及蓋板玻璃(5 )形成密閉空間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述槽式的聚光光伏太陽能裝置的光伏電池(8 )線性焦線位置布置輔助聚光器(9 )，整體實施斜單軸一維跟蹤。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述密閉空間內(nèi)部抽真空，且密封保持低壓狀態(tài)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述密閉空間內(nèi)抽氣后充入保護(hù)性氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述支撐平臺(4)所連接的金屬材質(zhì)的反射鏡結(jié)構(gòu)(2)作為全部或部分散熱裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述散熱裝置(11)由構(gòu)成反射鏡結(jié)構(gòu)(2)的金屬沖壓薄片和另一底部金屬沖壓薄片復(fù)合形成密閉中空結(jié)構(gòu)；且中空部分填充有散熱介質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述散熱介質(zhì)為常壓下具有低沸點的介質(zhì)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述低沸點介質(zhì)為酒精、丙酮或水或混合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于，所述散熱裝置(11)的密閉中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部分的空間為真空低壓狀態(tài)，且傳熱介質(zhì)浸沒支撐平臺(4)背部。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于所述散熱裝置(11)的底部設(shè)置有凹凸點和/或凹凸翅片(12)結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于所述蓋板玻璃為非鋼化平板玻璃。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光光伏太陽能裝置，其特征在于所述聚光太陽能裝置可以陣列布置，實現(xiàn)規(guī)?；y(tǒng)一跟蹤。
專利摘要本實用新型公開了一種聚光光伏太陽能裝置，包括反射鏡結(jié)構(gòu)(2)、光伏電池裝置(6)、散熱裝置(11)和蓋板玻璃(5)。其中反射鏡結(jié)構(gòu)(2)包括反射鏡(3)；光伏電池裝置(6)分別布置于反射鏡結(jié)構(gòu)(2)的特定位置，直接接收對應(yīng)的反射鏡(3)會聚的光線；所述散熱裝置(11)布置位置不影響反射光路，與反射鏡結(jié)構(gòu)(2)靠近或部分重合；蓋板玻璃(5)布置于反射鏡結(jié)構(gòu)(2)前部。其中，反射鏡結(jié)構(gòu)(2)和蓋板玻璃(5)構(gòu)成密閉空間，光伏電池裝置(6)位于該密閉空間內(nèi)。本實用新型結(jié)構(gòu)性能可靠、強(qiáng)度高、成本低廉、壽命長，并且可以陣列安裝，進(jìn)行規(guī)?；瘧?yīng)用。
文檔編號H02N6/00GK202025784SQ201120156650
公開日2011年11月2日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者劉陽 申請人:劉陽