CN101950767A - 光伏电池柔性冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光伏电池冷却装置，特别适合于低倍聚光光伏电池，属于太阳能利用领域。在光伏电池框架(2)内装有一个可装卸的柔性仿形冷却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体(3)、位于柔性仿形体(3)底部的进水口(4)、出水口(5)、位于柔性仿形体(3)顶部的顶盖安全孔(6)，太阳能电池板(1)的周边位于框架(2)上部的封边(21)中，在太阳能电池板(1)的周边与封边(21)之间设有填充物(7)，在位于柔性仿形体(3)内设有内撑(8)，在内撑(8)中设有分流器(9)。该装置既满足了电池板的散热需要，同时也满足了电池板的密封需要，且易更换，适合大规模产业化使用。

Description

光伏电池柔性冷却装置

技术领域

本发明涉及光伏电池冷却装置，特别适合低倍聚焦光伏电池，属于能源利用技术领域。

背景技术

太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为世界能源战略的重要组成部分，有资料显示到2030年新能源在总能源中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上，因此光伏发电是最具有发展前景的发电技术之一。光伏电池主要通过光生伏打效应将太阳能直接转化为电能，根据不同材料可分为：单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池。调研显示与其它形式的发电技术相比，光伏发电具有一系列的优势：

1、发电原理先进：即直接从光子到电子转换，没有中间过程和机械运动，发电形式极为简洁。

2、太阳能取之不尽，用之不竭，可再生并洁净环保，最重要的是绝无霸权国家实施垄断和控制的可能。

3、制造光伏电池所需材料丰富，硅为地壳中除氧之外排列第二的元素，因而不存在资源短缺、和耗尽的问题。

4、光伏发电一方面不存在燃烧过程，不排放温室气体和其他废气，不排放废水；另一方面没有机械旋转部件，不存在机械磨损，无噪声，因而是环境友好、真正的绿色发电。

5、光伏电站易于建造安装，拆卸迁移，规模可大可小，而且易于随时扩大发电容量；实现无人值守，维护成本低。

6、经过数十年应用实践证明，光伏电池电性能稳定可靠，使用寿命长，且目前技术4～5年就可收回制造能耗。

太阳能光伏发电作为目前一种替代常规能源的方法，是各国科学家和政府关注的重点之一。经过研究表明：光伏发电效率主要与光照强度和电池温度有关，前者主要和安装地所处位置的地理环境有关，为了获得较好的光强，目前提出的技术手段，主要有追踪系统等，技术相对成熟；而后者相应研究较少，本专利正是基于此而提出了一种适合大规模运用的冷却方式，希望在电池冷却问题上有所突破。

目前，大部分太阳能电池稳定的工作寿命为20年左右，而其发电效率主要与光强和温度有关。冷却的难点在于既要有良好的散热效果，又要有良好的水密性，同时还要经久耐用，至少不能影响电池的正常工作。然而，现有的冷却方案大多可以保证良好的散热效果，但其能保持水密性的时间一般不超过10年，因此严重影响了太阳能电池的效率、安全，而且现有的一些冷却方案与太阳能电池整合与一起，因此难以更换，即使更换代价也较大。此外，由于一些太阳能电池采用跟踪太阳轨迹的设计，因此在空间的位置不断变化，能否在不断转动中继续保持良好的散热效果，这也是冷却装置设计的难点。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提出一种光伏电池冷却装置，对太阳能光伏电池的冷却行之有效的冷却方案。

技术方案：本发明的光伏电池冷却装置的结构为：在光伏电池框架内装有一个可装卸的柔性仿形冷却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体、位于柔性仿形体底部的进水口、出水口、位于柔性仿形体顶部的顶盖安全孔，太阳能电池板的周边位于框架上部的封边中，在太阳能电池板的周边与封边有分流器。

所采用的柔性仿形体与太阳能电池板接触面采用高导热系数材料，其它几面采用耐老化性材料。

所述的分流器上设有一排连续、均匀间隔的圆孔作为分流孔，位于中间位置的分流孔直径小，位于两边位置的分流孔直径大，以使冷却液体在柔性仿形体内均匀流动，从而使得电池板的温度分布较为均匀，冷却充分。

其中，柔性仿形体采用抗老化性较好，密封性较好的材料，而且通过市场调查发现此类材料的价格也相对便宜，其使用寿命为2年左右。而柔性仿形体可方便地安装或拆卸，因此可适时、便捷的更换一个新的仿形体，且内部的分流器和内撑可循环使用。这样可满足太阳能电池任意年限使用，即使若干年后随着电池制造技术发展，电池的使用寿命更长，也可满足，大大提高了太阳能电池的使用效率和安全，同时大大降低了成本。此外，由于太阳能电池的接线盒一般设计在背部，如采用柔性仿形体可方便地避开接线盒，为设计带来了方便，同时省去了对接线盒的水密处理，降低了成本，也使整个工艺简化。

铝质框架和电池板可分开制造，只需尺寸相配即可，因此减少太阳能光伏系统生产时间，满足大规模生产的需要。内撑的尺寸略小于铝质框架的尺寸，这样方便柔性仿形体安装在铝质框架的内部，同时又有助于柔性仿形体在铝质框架内腔成形，增加了柔性仿形的强度。分流装置安装在柔性仿形体内部，可使水流均匀流动，使得电池充分冷却，提高电池发电效率。

电池板上方留有一个安全孔，一方面，当有压力波动时，留有一定膨胀空间，防止柔性仿形体被撕裂，同时该孔可使仿形体在工作时候保持微膨胀状态，保证柔性仿形体紧贴太阳电池板背部，从而提高散热效果。

电池板和铝板安装配合，主要是将电池板插入铝质框架的槽内，并用填充物夹紧，填充物主要采用密封物质和胶连物质，因此可将电池板较稳固地固定，整个框架结构造价低，强度合适，经久耐用。

进水口与出水口均可采用标准件，可以方便地与铝质边框、柔性仿形体相连。同时周围采用密封材料，防止漏水，在更新柔性仿形体时候，也需对密封材料更新。

冬季夜晚气温较低，留在柔性仿形体内的水如果结冰，有可能将柔性仿形体撑破，因此，在冬季需要将仿形体内的水放尽。

有益效果：

1、可对太阳能电池板充分冷却，且起到良好的密封效果。

2、整个冷却装置造价低廉，内撑、分流器可循环使用，降低成本。

3、电池板、铝质框架、内撑、分流器、柔性仿形体可分开制造，适合大规模生产，且整个装置组合简单、方便拆卸。

4、整个冷却装置不需要特种材料，只需要在一定周期内更换柔性仿形体，便可满足长期使用的要求。

附图说明

图1是腔内柔性仿形冷却装置的示意图，

图中有：太阳能电池板1、框架2、封边21、柔性仿形体3、进水口4、出水口5、顶盖安全孔6、填充物7。

图2是内撑、分流器示意图，

图中有：内撑8、分流器9。

具体实施方式

本发明的光伏电池冷却装置在光伏电池框架2内装有一个可装卸的柔性仿形冷却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体3、位于柔性仿形体3底部的进水口4、出水口5、位于柔性仿形体3顶部的顶盖安全孔6，太阳能电池板1的周边位于框架2上部的封边21中，在太阳能电池板1的周边与封边21之间设有填充物7，在位于柔性仿形体3内设有内撑8，在内撑8中设有分流器9。所采用的柔性仿形体3与电池接触面采用导热系数较好材料，其它几面采用耐老化性材料，且价格较为便宜，其使用寿命一般在五年左右，使用完后可方便地从铝质内框内拆除，且方便再次安装新的柔性仿形体3。冬季使用后，需将柔性仿形体内水放完，以防止结冰后将柔性仿形体撕裂。

采用的内撑8为价格较为便宜，强度合适的材料，其主要作用为有助于冷却水在柔性仿形体中的流动顺畅，有助于柔性仿形材料在空腔内成形，有助于柔性仿形材料与铝质框架2和电池板1背板紧贴，从而起到较好的散热效果。

所用分流器9为价格较为低廉，强度合适的材料。其分流孔为一排连续、均匀间隔的圆孔，其直径中间较小，两边较大，以使冷却液体在柔性仿形体3内均匀流动，从而使得电池板1的温度分布较为均匀，冷却充分。

顶盖安全孔6一方面保证柔性仿形体3在压力波动时不破裂，即留有一定的膨胀余地；另一方面，利用该孔可使柔性仿形体3紧贴电池板1的背部，即在其相互之间不存在气泡，减小传热热阻，提高散热效果。

填充物7主要由密封材料和连接剂组成，对电池板主要起到固定、密封作用。且填充物在柔性仿形体更换时，也可一起更换。

进水口4和出水口5与柔性仿形体均采用密封连接，不存在漏水问题，且与柔性仿形体安装时较为方便。

光伏电池底板为金属材料，采用铝边框与金属底板密封形成一个刚性冷却腔体，其顶盖可用柔性仿形材料。

内撑、分流器安装在柔性仿形体内部，柔性仿形体安装在铝质框架内部，再将进水口、出水口安装好。将电池插入铝质框架槽内，用填充物将电池板固定好，整个装置装配完毕。

使用时，水经进水口流进仿形体内，起初出水口关闭，通过太阳板上的孔进行观测，当仿形体紧贴于电池背板，打开出水口，整个循环系统便可以开始连续工作起来。

Claims (3)

1.一种光伏电池冷却装置，其特征是在光伏电池框架(2)内装有一个可装卸的柔性仿形冷却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体(3)、位于柔性仿形体(3)底部的进水口(4)、出水口(5)、位于柔性仿形体(3)顶部的顶盖安全孔(6)，太阳能电池板(1)的周边位于框架(2)上部的封边(21)中，在太阳能电池板(1)的周边与封边(21)之间设有填充物(7)，在位于柔性仿形体(3)内设有内撑(8)，在内撑(8)中设有分流器(9)。

2.根据权利要求1所述的光伏电池冷却装置，其特征在于：所采用的柔性仿形体(3)与太阳能电池板(1)接触面采用高导热系数材料，其它几面采用耐老化性材料。

3.根据权利要求1所述的光伏电池冷却装置，其特征在于所述的分流器(9)上设有一排连续、均匀间隔的圆孔作为分流孔，位于中间位置的分流孔直径小，位于两边位置的分流孔直径大，以使冷却液体在柔性仿形体(3)内均匀流动，从而使得电池板(1)的温度分布较为均匀，冷却充分。

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