CN103718310A - 无动力冷却型太阳能电池板 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的在于提供一种无动力冷却型太阳能电池板，通过在冷却板内部的流路得到加热的空气的上升而实现自然的冷却，使无需消耗另外的动力将太阳能电池板的温度保持为可进行有效的电力生产的温度。为了达到上述目的，本发明的太阳能电池板，包括：电池板，其具备将太阳光转换为电能的太阳能电池；以及冷却板，其直接或间接地与所述电池板的背面部相接而设置，以可进行热传递，并在内部具有以上下方向伸长且使上端和下端与外部空气连通的冷却空气流路。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池板，更详细地讲，涉及一种无需消耗另外的动力而自然地实现有效的冷却，使在高温条件下也能够有效进行电力生产的无动力冷却型太阳能电池板。
背景技术
随着对替代能源和清洁能源的关注度的增大，对利用几乎可无限制地提供的太阳光生产电力的太阳光发电的需求与日俱增。
一般来说，太阳光发电装置具备集成有用以将太阳光转换为电力的多个太阳能电池的太阳能电池板、用以将产生的电力储存的蓄电池、将蓄电电力转换为电流/电压的电力转换装置等，从而使得可以将太阳光直接转换为电能并作为电力使用。
这种太阳光发电装置中最为重要的是太阳能电池板的发电效率。太阳能电池板的发电效率与太阳光的入射量成比例。即，需要日照时间长且与太阳光的入射方向垂直，才能实现有效的发电。对太阳能电池板的发电效率起到较大影响的另一个主要因素是温度。周边温度越高，太阳能电池板的发电效率将急剧降低。
基于如上所述的理由，反而在太阳的日照量及入射角方面的条件优秀的夏季，发电效率会降低并无法实现充分的电力生产，在赤道地区或沙漠等其它条件优秀的地区已成为阻碍太阳光发电的有效利用的要因。
为了防止上述高温条件下的发电效率降低，需要对太阳能电池板进行冷却，而现有的通常的冷却装置在冷却驱动中消耗能量，存在对于发电效率的提高反而构成阻碍的问题。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是为了解决上述的问题而提出的，其目的在于提供一种无动力冷却型太阳能电池板，使在冷却板内部的流路被加热的空气上升从而形成自然冷却，由此无需消耗另外的动力便能够将太阳能电池板的温度保持为可进行有效的电力生产的温度。
解决课题的方法
为了达到所述目的，本发明提供一种无动力冷却型太阳能电池板，包括：电池板，其具备用以将太阳光转换为电能的太阳能电池；以及冷却板，其直接或间接地与所述电池板的背面部相接而设置，以可进行热传递，并在内部具有以上下方向伸长且使上端和下端与外部空气连通的冷却空气流路。
在所述本发明的太阳能电池板中，所述冷却板优选地沿着长度方向具有均匀的剖面形状，以能够实现挤压成型。并且，在所述冷却板的冷却空气流路内部具有隔壁，所述隔壁用以形成多个被划分的流路。
此外，本发明的无动力冷却型太阳能电池板还可以采用如下结构：在所述冷却板具有第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室，所述第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室与所述冷却空气流路划分并在内部容纳制冷剂，所述第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室经由移动有被蒸发的制冷剂的第一管路和移动有被冷凝的制冷剂的第二管路相互连结，通过所述第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室之间的制冷剂循环及相变，使冷却板的高温部的热量移动到低温部。在此情况下，所述制冷剂优选为沸点比水低的流体。更优选地，隔着所述冷却板的冷却空气流路，在朝向所述电池板的那一侧具有所述第一制冷剂容纳室，而在其相反侧具有所述第二制冷剂容纳室。
在所述冷却板的冷却空气流路的内部可形成有散热鳍。并且，所述冷却板可包括形成有多个散热鳍的本体和与所述散热鳍的外侧端相接而结合的盖子，所述冷却板也可以包括：板型的本体；剖面形状为通道型的盖子，以与该本体结合并在所述冷却板的内部形成所述冷却空气流路。
发明效果
根据如上所述的本发明，具有如下的效果。
（1）在形成在冷却板的冷却空气流路的内部，形成基于热传递的持续的空气流动，因此无需另外的动力源也能够使电池板的热量通过冷却板迅速地被释放，由此，无需消耗用于冷却的动力而使电池板保持低的温度，能够提高太阳能电池板的电力生产效率。
（2）通过形成在冷却板的第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室之间循环的制冷剂的相变，高温部的热量迅速地传递到低温部，因此电池板的热量不会集中在冷却板的一部分，而是均匀迅速地传递至整体，从而更加促进基于冷却板的电池板的冷却，由此能够更加提高太阳能电池板的电力生产效率。
附图说明
图1是示出本发明的无动力冷却型太阳能电池板的第一实施例的立体图；
图2是示出上述第一实施例的太阳能电池板中冷却板的内部结构的剖面图；
图3是示出本发明的无动力冷却型太阳能电池板的第二实施例的立体图；
图4是示出上述第二实施例的太阳能电池板中冷却板的内部结构的剖面图；
图5至图9是示出上述第一实施例的太阳能电池板中冷却板的多种结构的俯视剖面图。
具体实施方式
上述本发明的目的、特征及优点将通过与所附的附图相关的以下的实施例更加得以明确。
以下的特定的结构以及功能性描述仅是为了说明基于本发明概念的实施例而例示的，与本发明的概念对应的实施例可由多种形态实施，而不能被解释为限定于本说明书中说明的实施例。
基于本发明概念的实施例可实施多种变更并可具有多种形态，因此欲将特定实施例例示在附图并在本说明书进行详细的说明。但是，这并不旨在将基于本发明概念的实施例限定于特定的公开形式，而是应当被理解为包含了囊括于本发明的技术思想及技术范围的所有变更物、均等物乃至替代物。
第一及/或第二等用语可以使用在对多种结构要素的说明，但是上述结构要素并非限定于上述用语。上述用语仅作为将一个结构要素与其它结构要素加以区别的目的使用，例如在不背离基于本发明概念的权利范围的情况下，第一结构要素可以被命名为第二结构要素，类似地，第二结构要素也可以被命名为第一结构要素。
当提及到某个结构要素“连结”或“连接”在其它结构要素时，可以是直接地连结或连接在该其它结构要素，但应当被理解为中间也可以存在其它结构要素。然而，当提及到某个结构要素“直接连结”或“直接连接”在其它结构要素时，则应当被理解为中间不存在其它结构要素。用以描述结构要素之间的关系的其它描述，即“在～之间”和“就在～之间”或“邻接在～”和“直接邻接在～”等描述也应当被解释为如同上述。
本说明书中使用的用语仅是为了说明特定的实施例而使用的，并不旨在限定本发明。单数的描述除非在文脉上明确地加以区分表示，则包含复数的描述。应当理解的是，本说明书中“包括”或“具有”等用语意在指定存在有被实施的特征、数字、步骤、动作、结构要素、部分构件或其组合，而并非预先排除一个或其以上的其它特征或数字、步骤、动作、结构要素、部分构件或其组合的存在或附加可能性。
在未另行定义的情况下，包括技术性或科学性的用语在内的、在此使用的所有用语，具有与本发明所属的技术领域中具有通常知识的人员所一般理解相同的含义。与一般使用的词典中所定义相同的用语，应当被解释为具有与相关技术的文脉上所具有的含义一致的含义，在本说明书中未明确定义的情况下，不能被解释为理想性的或过于形式性的含义。
以下，参照附图对本发明的优选实施例进行说明，以对本发明进行详细的说明。各附图中图示的相同的附图标记表示相同的构件。
图1是示出本发明的无动力冷却型太阳能电池板的第一实施例的立体图，图2是示出图1所示的太阳能电池板中冷却板的内部结构的剖面图。
如图1及图2所示，本发明的太阳能电池板具有使电池板110和冷却板120直接或间接地相接的结构，以实现相互之间的热传递。这里“间接地”相接指的是虽然两者相互并没有直接相连，但是通过热传递构件、热传导玻璃等热传递介质可进行热传递地相接的所有情况的统称。
与通常的太阳能电池板相同，上述电池板110由多个太阳能电池排列而成，通常，上述太阳能电池构成为相互串联/并联连接的薄膜模块形式，以能够产生用户所需的电压及电流，并具有由玻璃基板构成的框架，以在内部容纳该太阳能电池模块并进行保护。
上述冷却板120与上述电池板110的背面部相接而设置，优选地，上述冷却板120直接结合在电池板110，以使不仅能够提高冷却效果还能够提高机械强度。
上述冷却板120以与上述电池板110对应的规格的板型构成，在内部形成有以向上下方向配置的冷却空气流路121。为使外部的空气从下部流入并从上部排出，即起到烟囱的功能，上述冷却空气流路121的上部和下部两端开放，并在下端具有流入口124，在上端具有排出口123。上述冷却空气流路121可以以单通道形式形成，但是优选地被以向上下方向伸长而形成的隔壁122而分割为多个，以使各冷却空气流路121形成以上下伸长的流路。这种以上下伸长的流路形式通过烟囱效果而形成自然的向上的空气流动，这有助于提高冷却效果。
并且，上述冷却板120优选地由热传递性高且尽可能轻便的材料构成，例如铝材料，为了使基于挤压成型的大量生产变简单，优选地，横向剖面形状沿着纵向具有相同的形状。
如上所述构成的本发明的太阳能电池板110如下：上述电池板110朝向太阳，上述冷却板120朝向其相反侧，将由太阳光加热的电池板110的热量释放到外部，从而实现电池板110的冷却。
即，当上述电池板110的热量传递到冷却板120时，冷却空气流路121内部的空气被加热并向上部移动，该空气通过冷却板120上部的排出口123向外部排放，在通过排出口123排出的同时，通过下部的流入口124流入外部的空气，由此在冷却空气流路121的内部形成持续的空气的向上流动。
由此，通过向冷却空气流路121流入并排出的外部空气，冷却板120吸收的热量可以迅速地释放到外部，由此能够形成有效的电池板110的冷却。另外，在该过程中几乎不使用用于冷却的动力，因此能够节省相应的能源。
另一方面，除了通过上述冷却空气流路121进行热排放以外，还能够通过冷却板120的外部表面实现热排放。为了促进这种通过外部表面的热排放，虽未图示，在上述冷却板120的外部表面可具有用于增加热交换面积的多个散热鳍。
图3是示出本发明的太阳能电池板的第二实施例的立体图，图4是示出第二实施例的冷却板的内部结构的侧剖面图。
图示的第二实施例的太阳能电池板也是具有直接或间接相接而结合的电池板110和冷却板120，以实现相互之间的热传递。在上述冷却板120的内部，以上下方向形成有由隔壁122划分的多个冷却空气流路121。
与之附加地，在上述冷却板120中具有对于上述冷却空气流路121及彼此封闭地被划分的第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132.并且，上述第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132经由第一管路141及第二管路142相连结，以使相互连通其内部空间。
上述第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132中的一侧形成在冷却板120中温度相对高的部分，另一侧则形成在温度相对低的部分。优选地，上述第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132隔着上述冷却空气流路121并位于相互相反侧。图示的实施例中，在朝向温度相对高的电池板110的部分形成第一制冷剂容纳室131，在温度相对低的电池板110的相反侧部分则形成第二制冷剂容纳室132。
作为上述第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132中装入的制冷剂，可使用能够利用基于相变的潜热来移动热量的多个种类的流体，尽可能优选采用沸点低于水的流体。上述第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132的内部优选地进行真空处理，以使尽可能具有低的空气压力，并且优选以如下方式构成：在设置太阳能电池板之处的温度条件下，可通过调节其内部的空气压力来改变制冷剂的沸点。为此，虽未图示，在上述第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132具有管连结装置，以能够连结用于调节气压的抽泵。上述连结装置也可以另外设置，但也可以共同利用为了注入制冷剂而设置的端口。
上述第一管路141用以将在高温度得到加热而蒸发的制冷剂移动到低温部，在图示的实施例的情况下，其连结在第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132的上端部分，以将在相对高温的第一制冷剂容纳室131蒸发的制冷剂移动到相对低温的第二制冷剂容纳室132。
上述第二管路142用以将在低温部得到冷凝的制冷剂移动到高温部，在图示的实施例的情况下，其连接在第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132的下端部分，以将在相对低温的第二制冷剂容纳室132冷凝的制冷剂移动到相对高温的第一制冷剂容纳室131。
与前述的第一实施例同样，如上所述构成的第二实施例的太阳能电池板110通过经由冷却空气流路121流动的外部空气来释放热量，以冷却电池板110，同时通过上述第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132之间的制冷剂循环及相变来将高温部的热量移动到低温部，以缓和冷却板120的温度偏差。
即，在上述第一制冷剂容纳室131中，从太阳能电池板110传递的热量被制冷剂吸收，而在上述第二制冷剂容纳室132中，制冷剂的热量向上述冷却空气流路121及外部释放。在第一制冷剂容纳室131得到加热的制冷剂进行蒸发并通过第一管路141移动到第二制冷剂容纳室132，在第二制冷剂容纳室132被冷凝并释放热量。并且，随着制冷剂的蒸发，第一制冷剂容纳室131的压力减小，相应地，第二制冷剂容纳室132的液态制冷剂通过第二管路142移动到第一制冷剂容纳室131。
如上所述，由于制冷剂在第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132之间进行相变并循环，因此电池板110的热量将均匀迅速地传递到整体冷却板120，从而能够更加有效地实现基于冷却板的电池板110的冷却。
另一方面，在前述的实施例的太阳能电池板中，上述冷却板120的冷却空气流路121可由多种结构及方式来实现，作为其例在图5至图9中示出。
即，如图5所示，上述冷却板120可以由挤压加工的单一构件构成，并形成矩形剖面形状的冷却空气流路121（与图1的实施例类似），在适用于宽面积的太阳能电池板的情况下，如图6所示，可以将多个冷却板120设置在电池板110。并且，如图7所示，由与图5所示的实施例相同地挤压加工的单一构件构成，并且在各冷却空气流路121的内部可以具有以规定间隔突出的散热鳍125。
此外，如图8所示，上述冷却板120可以如下构成：在形成有多个散热鳍127的散热片形态的本体126结合板型的盖子128，并使盖子128相接而结合在上述散热鳍127的外侧端，从而在各散热鳍127之间形成冷却空气流路121。并且，也可以由如图9所示的构成：在本体126结合具有‘
’型剖面的通道型的盖子129，以在各盖子129的内部形成冷却空气流路121。在此情况下，上述本体129也可以构成为具有多个散热鳍127的散热片。
如上所述，本发明中的上述冷却板120可以由形成有以向上下方向伸长的冷却空气流路121的多种结构构成，以促进基于烟囱效果的冷却。上述冷却空气流路121的剖面形状除了例示的矩形以外，还可以由多角形、包括圆形或椭圆的曲线图形的形式等多种形式构成。
并且，虽未图示，图5至图9所示的实施例的冷却板120也可以与第二实施例相同地由具有经由管路相互连结的第一制冷剂容纳室131和第二制冷剂容纳室132的结构。
（附图标记说明）
10：制冷剂 110：电池板
120：冷却板 121：冷却空气流路
122：隔壁 123：排出口
124：流入口 125：散热鳍
126：本体 127：散热鳍
128、129：盖子 131：第一制冷剂容纳室
132：第二制冷剂容纳室 141：第一管路
142：第二管路
以上说明的本发明并非限定于上述的实施例和附图，本发明所属的技术领域中具有通常知识的人员可以在不背离本发明的技术思想的范围内，对本发明进行多种置换、变形及变更。
Claims (9)
1.一种无动力冷却型太阳能电池板，包括：
电池板，其具备用以将太阳光转换为电能的太阳能电池；以及
冷却板，其直接或间接地与所述电池板的背面部相接而设置，以可进行热传递，并在内部具有以上下方向伸长且使上端和下端与外部空气连通的冷却空气流路。
2.根据权利要求1所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，所述冷却板沿着长度方向具有均匀的剖面形状，以能够实现挤压成型。
3.根据权利要求1所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，在所述冷却板的冷却空气流路内部具有隔壁，所述隔壁用以形成多个被划分的流路。
4.根据权利要求1所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，在所述冷却板具有第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室，所述第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室与所述冷却空气流路划分并在内部容纳制冷剂，所述第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室经由移动有被蒸发的制冷剂的第一管路和移动有被冷凝的制冷剂的第二管路相互连结，通过所述第一制冷剂容纳室和第二制冷剂容纳室之间的制冷剂循环及相变，使冷却板的高温部的热量移动到低温部。
5.根据权利要求4所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，所述制冷剂是沸点比水低的流体。
6.根据权利要求4所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，隔着所述冷却板的冷却空气流路，在朝向所述电池板的那一侧具有所述第一制冷剂容纳室，而在其相反侧具有所述第二制冷剂容纳室。
7.根据权利要求1至权利要求6中任何一项所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，在所述冷却板的冷却空气流路的内部形成有散热鳍。
8.根据权利要求1至权利要求6中任何一项所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，所述冷却板包括形成有多个散热鳍的本体和与所述散热鳍的外侧端相接而结合的盖子。
9.根据权利要求1至权利要求6中任何一项所述的无动力冷却型太阳能电池板，其特征在于，所述冷却板包括：板型的本体；剖面形状为通道型的盖子，以与该本体结合并在所述冷却板的内部形成所述冷却空气流路。
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