CN104682866A - 一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统 - Google Patents

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周天
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杜栋梁
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Abstract

本发明涉及一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,包括真空密封型腔、发电元件和散热装置,所述真空密封型腔侧壁上连接有透光板,所述发电元件设置在真空密封型腔内,且与所述透光板位置对应,太阳光能穿过透光板照射在发电元件上被转化为电能;真空密封型腔内设置有冷却工质;所述散热装置设置在所述真空密封型腔上方,所述散热装置包括散热器和散热体,散热体固定连接在真空密封型腔上,散热体通过散热器的冷却作用将热量散发出去。本发明结构简单、成本低,能快速,高效散热,保证光电元件在一个相对稳定的温度进行光电转换,提高光电转化效率和稳定性,且真空密封型腔内的冷却工质循环使用,对环境无污染,环保节能性好。

Description

一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统
技术领域
本发明涉及太阳能聚光发电元件散热技术领域,尤其是一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统。
背景技术
随着科技的发展,太阳能的应用越来越广泛,其中太阳能光伏发电备受瞩目,蝶式太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统,是目前太阳能发电效率最高的太阳能发电系统,碟式系统的主要特征是采用碟(盘)状抛物面镜聚光集热器,该集热器是一种点聚焦集热器,可使传热工质加热到750℃左右,驱动发动机进行发电。但由于成本过高,对生产产生了巨大的阻碍,为了降低光伏发电成本,通常采用廉价的聚光系统将太阳光能汇聚到面积很小的太阳能电池上。但是,当太阳光能聚焦之后温度会很高,散热系统会发生散热困难的问题。众所周知,太阳能电池的光电元件对温度要求很高,如果不能将温度快速、及时的散发出去,光电元件的光电转换率将会大幅度下降,普通单晶硅电池的最佳温度是25℃时光电转化效率最大,当达到70℃时转化率就会降低,因此通过散热可保持发电元件处于稳定的温度状态以实现较高的光电转换效率。
综上所述,如何解决太阳能聚光发电过程中光电元件的散热问题,以提高光电转化效率,成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,解决现有技术蝶式太阳能热发电系统中太阳能电池的光电元件散热困难,光电元件温度高导致其光电转换率大幅度降低的问题。
为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:
本发明一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,包括真空密封型腔、发电元件和散热装置,所述真空密封型腔侧壁上连接有透光板,所述发电元件设置在所述真空密封型腔内,且与所述透光板位置对应,太阳光能穿过所述透光板照射在所述发电元件上被转化为电能;所述真空密封型腔内设置有冷却工质;所述散热装置设置在所述真空密封型腔上方,所述散热装置包括散热器和散热体,所述散热体固定连接在所述真空密封型腔上,所述散热体通过所述散热器的冷却作用将热量散发出去。
进一步的,所述真空密封型腔为竖直部和水平部构成的弯折结构。
再进一步的,所述冷却工质在所述弯折结构的真空密封型腔内部形成液态和气态相互转化的循环;所述真空密封型腔的竖直部内的所述冷却工质为液态,所述发电元件浸泡在所述冷却工质中,所述液态的工质在所述发电元件高温的作用下转化为气态工质上升到所述真空密封型腔水平部设置的所述散热装置内,在所述散热器的冷却作用下所述气态工质冷却为液态工质,所述液态工质沿所述真空密封型腔的管壁回流到竖直部。
    再进一步的,所述透光板通过密封元件与所述真空密封型腔密封连接 。
再进一步的,所述透光板的材料是透光无机非金属材料。
再进一步的,所述散热装置的散热体焊接固定在所述真空密封型腔外壁上。
再进一步的,所述散热装置的散热体规则排布。
再进一步的,所述散热体为管翅、板翅或管束散热器。
再进一步的,所述散热装置的散热器为空气对流散热式或水冷散热式。
一种蝶式太阳能聚光发电系统,包括支撑连接用的机头支架、太阳光聚集用的碟式太阳镜、固定用A字柱和蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,所述蝶式太阳能聚光发电元件散热系统为如上所述的蝶式太阳能聚光发电元件散热系统。
与现有技术相比,本发明的有益技术效果:
本发明主要通过太阳能光电元件浸泡在冷却工质中直接传散热,所述真空密封型腔内的所述发电元件浸泡在液态的冷却工质中,当太阳光能穿过透光板照射在光电元件上,光电元件聚光所产生的热量被液态的冷却工质吸收,高透光率的液态的冷却工质升温后发生相变,由液态转化成气态,上升到真空密封型腔水平部设置的散热装置内,在散热器的作用下气态工质冷却液化为液态工质,液态工质沿真空密封型腔的内壁回流到竖直部,冷却工质在真空密封型腔内形成循环。本发明结构简单、成本低,能快速,高效散热,保证光电元件在一个相对稳定的温度进行光电转换,提高光电转化效率和稳定性,且真空密封型腔内的冷却工质循环使用,对环境无污染,环保节能性好。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明蝶式太阳能聚光发电元件散热系统示意图;
图2为本发明蝶式太阳能聚光发电系统实施例示意图;
图3为本发明蝶式太阳能聚光发电系统另一实施例示意图;
    附图标记说明:1、太阳光能;2、镜面观察孔;3、光电元件;4、冷却工质;5、散热装置;5-1、气态工质;5-2、液态工质;5-3、散热体;6、真空密封型腔;7、机头支架;8、碟式太阳镜;9、A字柱。
具体实施方式
如图1所示,一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,包括真空密封型腔6、发电元件3和散热装置5,所述真空密封型腔6侧壁上连接有透光板2,所述发电元件3设置在所述真空密封型腔6内,且与所述透光板2位置对应,太阳光能1穿过所述透光板2照射在所述发电元件3上被转化为电能;所述真空密封型腔6内设置有冷却工质4;所述散热装置5设置在所述真空密封型腔6上方,所述散热装置5包括散热器和散热体5-3,所述散热体5-3固定连接在所述真空密封型腔6上,所述散热体5-3通过所述散热器的冷却作用将热量散发出去。
所述真空密封型腔6为竖直部和水平部构成的弯折结构。
所述冷却工质4在所述弯折结构的真空密封型腔6内部形成液态和气态相互转化的循环;所述真空密封型腔6的竖直部内的所述冷却工质4为液态,所述发电元件3浸泡在所述冷却工质4中,所述液态的工质在所述发电元件3高温的作用下转化为气态工质5-1上升到所述真空密封型腔6水平部设置的所述散热装置5内,在所述散热器的冷却作用下所述气态工质5-1冷却为液态工质5-2,所述液态工质5-2沿所述真空密封型腔6的管壁回流到竖直部。
    所述透光板2通过密封元件与所述真空密封型腔6密封连接。
所述透光板2的材料是透光无机非金属材料,可以优选透光度高的钢化玻璃。
所述散热装置5的散热体5-3焊接固定在所述真空密封型腔6外壁上。所述散热装置5的散热体5-3规则排布,所述散热体5-3为管翅、板翅或管束散热器。
所述散热装置5的散热器为空气对流散热式或水冷散热式。
本发明蝶式太阳能聚光发电元件散热系统的工作过程如下:
所述真空密封型腔6内的所述发电元件3浸泡在液态的冷却工质中,当太阳光能1穿过透光板2照射在光电元件3上,光电元件3聚光所产生的热量被液态的冷却工质4吸收,高透光率的液态的冷却工质升温后发生相变,由液态转化成气态,沿如图1中所示的实线箭头上升到真空密封型腔6水平部设置的散热装置5内,在散热器的作用下气态工质5-1冷却液化为液态工质5-2,然后液态工质5-2沿真空密封型腔的内壁回流到竖直部,如图1中虚线箭头所示。冷却工质不停的在液态和气态之间相变,不断变化的冷却工质在真空密封型腔内形成循环,此循环工作不端的为光电元件传散热量,保证发电元件在相对稳定的温度条件下完成光电转化。
如图2所示,本发明一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统应用在太阳能聚光发电系统,蝶式太阳能聚光发电元件散热系统通过机头支架7与太阳光聚集用的碟式太阳镜8连接在一起,碟式太阳镜8再通过A字柱9进行固定。使用时,太阳光聚集用的碟式太阳镜8为凹透镜形状,其中心轴线正对太阳位置进行太阳光能的聚焦,聚焦后的太阳光能通过透光板2照射到发电元件3上进行光电转化。
如图3所示,当太阳位置发生转移时,调整太阳光聚集用的碟式太阳镜8的位置,使其中心轴线正对太阳位置进行太阳光能的聚焦,以保证太阳光能最大效率的聚集,提高光电元件3的光电转化效率。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:包括真空密封型腔(6)、发电元件(3)和散热装置(5),所述真空密封型腔(6)侧壁上连接有透光板(2),所述发电元件(3)设置在所述真空密封型腔(6)内,且与所述透光板(2)位置对应,太阳光能(1)穿过所述透光板(2)照射在所述发电元件(3)上被转化为电能;所述真空密封型腔(6)内设置有冷却工质(4);所述散热装置(5)设置在所述真空密封型腔(6)上方,所述散热装置(5)包括散热器和散热体(5-3),所述散热体(5-3)固定连接在所述真空密封型腔(6)上,所述散热体(5-3)通过所述散热器的冷却作用将热量散发出去。
2.根据权利要求1所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述真空密封型腔(6)为竖直部和水平部构成的弯折结构。
3.根据权利要求2所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述冷却工质(4)在所述真空密封型腔(6)内部形成液态和气态相互转化的循环;所述真空密封型腔(6)的竖直部内的所述冷却工质(4)为液态,所述发电元件(3)浸泡在所述冷却工质(4)中,所述液态的工质在所述发电元件(3)高温的作用下转化为气态工质(5-1)上升到所述真空密封型腔(6)水平部设置的所述散热装置(5)内,在所述散热器的冷却作用下所述气态工质(5-1)冷却为液态工质(5-2),所述液态工质(5-2)沿所述真空密封型腔(6)的管壁回流到竖直部。
4.    根据权利要求1所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述透光板(2)通过密封元件与所述真空密封型腔(6)密封连接 。
5.根据权利要求4所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述透光板(2)的材料是透光无机非金属材料。
6.根据权利要求1所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述散热装置(5)的散热体(5-3)焊接固定在所述真空密封型腔(6)外壁上。
7.根据权利要求6所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述散热装置(5)的散热体(5-3)规则排布。
8.根据权利要求7所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述散热体(5-3)为管翅、板翅或管束散热器。
9.根据权利要求1所述的一种蝶式太阳能聚光发电元件散热系统,其特征在于:所述散热装置(5)的散热器为空气对流散热式或水冷散热式。
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