CN1988184A - 聚光形式的太阳能光电热联用装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种聚光形式的太阳能光电热联用装置，太阳电池的电热联用装置通过连接杆与太阳能聚光器连接，太阳电池的电热联用装置包括液体容器，液体容器内设置有集热液体工质，热管贯穿设置在液体容器的侧壁上，热管内设置有相变携热工质，太阳电池与设置在液体容器内部的热管固定连接，液体容器的下端设置有进液口，液体容器的上端设置有出液口，液体容器的下端面为透光面，所述液体容器的上端面外侧和侧壁外侧设置有保温材料，本发明通过将太阳电池浸于集热液体工质内部，热管可以迅速的将未转化为电的太阳热带走，同时保证太阳能电池表面温度均匀，提高太阳能电池的光电转化效率，延长使用寿命。

Description

聚光形式的太阳能光电热联用装置
技术领域
本发明涉及一种聚光条件下太阳能能源的梯级利用装置，特别是涉及聚光形式下的太阳能光电热联用装置。
背景技术
目前太阳能电池发电大规模推广应用的主要障碍是成本较高。降低太阳电池发电成本的有效途径之一是采用聚光太阳电池。通常如果聚光率超过10，则系统只能利用直射阳光Hj，因而必须采用跟踪系统。在高聚光率时，太阳电池在高聚光大电流下，其工作温度的升高将导致效率的下降，因此，需要有效的散热设备，如果考虑到系统的经济性，可以采用电热联用的主动式散热。
目前太阳能集光利用的装置有许多种，如槽式太阳能集光器、盘式太阳能集光器等，它们多是将太阳能集光器设计为平移抛物面或旋转抛物面，而使平行照射的太阳光经反射后聚集成点或线后加以利用。但无论是槽式、还是盘式太阳能集光器，它们的制备工艺复杂，成本较高，不利于太阳能的广泛利用。利用各种光电传感加伺服电机变速控制的太阳自动跟踪装置的控制方案已较成熟，精度也很高，但存在价格较贵、需要电力、系统复杂及维护保养量大等不足。结合电热联用的主动式散热装置在聚光条件下还无人使用，但在非聚光形式下，以背板导热方式为主，通过在组件背后焊接铜管，采用空气、水作为携热工质。但是这种结合方式，由于太阳能电池组件中存在热的不良导体，受热体和太阳能电池背板间的结合传热面积小，传热效率低，成本高。目前的液浸冷却方式，由于液体流动控制问题，电池传热效果不太好，温度分布的不均匀对电池效率产生了影响。因此，针对上述技术，提出了一种聚光条件下新的太阳能的光电热联用装置。
发明内容
本发明提供了一种聚光形式的太阳能光电热联用装置。
本发明的技术方案概述如下：
聚光形式的太阳能光电热联用装置，太阳电池的电热联用装置通过连接杆与太阳能聚光器连接，所述太阳电池的电热联用装置包括液体容器，所述液体容器内设置有集热液体工质，热管贯穿设置在所述液体容器的侧壁上，所述热管内设置有相变携热工质，太阳电池与所述设置在液体容器内部的热管固定连接，所述液体容器的下端设置有进液口，所述液体容器的上端设置有出液口，所述液体容器的下端面为透光面，所述液体容器的上端面外侧和侧壁外侧设置有保温材料。
所述太阳电池与所述液体容器的底面间的距离为0.01mm-50mm。
所述太阳电池为单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池或非晶硅太阳电池或化合物太阳电池或有机半导体太阳电池。
所述太阳电池与所述液体容器内部的热管固定连接的方式为焊接或粘接。
所述太阳能聚光器包括边框、平面矩形反光镜，所述平面矩形反光镜的两端经带有轴承的镜轴与所述边框上设置的轴承瓦架连接，所述平面矩形反光镜为2～1000个，所述平面矩形反光镜与所述边框的初始夹角不同，所述平面矩形反光镜一端镜轴外侧与传动机构活动连接，所述平面矩形反光镜之任一个的镜轴与第一遮光板上端连接，第一遮光板两面下部分别设置有第一集热相变器、第二集热相变器，所述第一集热相变器的一端通过导管与第一驱动缸的一端连接，所述第二集热相变器的一端通过导管与第一驱动缸的另一端连接，所述第一驱动缸内设置有第一活塞，第一活塞的一面与所述传动机构连接，所述第一集热相变器、第二集热相变器内设置有相变液体材料。
太阳能聚光器的边框的上边框设置有延长杆，所述延长杆与所述平面矩形反光镜的镜轴垂直设置，所述延长杆与第二遮光板上端连接，第二遮光板两面下部分别设置有第三集热相变器，第四集热相变器，所述第三集热相变器的一端通过导管与第二驱动缸的一端连接，所述第四集热相变器的一端通过导管与第二驱动缸的另一端连接，所述第二驱动缸内设置有第二活塞，第二活塞的上面与所述上边框的中部连接，所述第二驱动缸的下表面设置有支撑杆，所述第三集热相变器、第四集热相变器内设置有相变液体材料。
本发明的优点：
本发明通过将太阳电池浸于集热液体工质内部，同时背后结合高效相变换热的热管，可以迅速的将未转化为电的太阳热带走，同时保证太阳能电池表面温度均匀，提高太阳能电池的光电转化效率，延长使用寿命。本发明既适用于非聚光太阳能光电系统，又能满足聚光形式下的太阳能电池发电系统的高效率运行。特别是通过将太阳电池与所述液体容器的底面间的距离设置在0.01mm-50mm，太阳电池表面所形成的薄层液膜有助于保证太阳电池表面液体循环，表面温度分布均匀，提高光电转化效率和延长电池寿命。
本发明的中的聚光器结构简单，对多个平面矩形反光镜的控制仅用一个控制器即可实现，可大幅度地降低制备难度；(2)容易提高集光化，进而获得高能流密度光能；(3)设计制造安装简单，可大幅度降低太阳能聚光器的成本；(4)本发明中的聚光器是由若干个矩形反光镜构成，不是一个庞大的整体，所以抗风能力大，利于清洁、维护、保养；(5)本发明具有自动跟踪太阳光的功能，大大提高了效率。
本发明所用相变跟踪器结构简单，不需电力，成本较低。可用于太阳高度角跟踪也可以用于太阳方位角跟踪。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中太阳电池的电热联用装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
一种聚光形式的太阳能光电热联用装置，太阳电池的电热联用装置12通过连接杆13与太阳能聚光器14连接，太阳电池的电热联用装置包括液体容器1，液体容器内设置有集热液体工质2，热管3贯穿设置在液体容器的侧壁4上，热管内设置有相变携热工质5，太阳电池6与设置在液体容器内部的热管固定连接，液体容器的下端设置有进液口7，液体容器的上端设置有出液口8，液体容器的下端面9为透光面，液体容器的上端面10外侧和侧壁外侧设置有保温材料11。
太阳电池与液体容器的底面上表面间的距离为0.01mm-50mm。太阳电池表面所形成的薄层液膜有助于保证太阳电池表面液体循环，表面温度分布均匀，提高光电转化效率和延长电池寿命
太阳电池可以选用单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池或非晶硅太阳电池或化合物太阳电池或有机半导体太阳电池。
太阳电池与液体容器内部的热管固定连接的方式为焊接或粘接。
太阳能聚光器可以采用常规使用的聚光器，还可以使用下述结构的聚光器。
太阳能聚光器包括边框15、平面矩形反光镜16，平面矩形反光镜的两端经带有轴承的镜轴17与边框上设置的轴承瓦架连接，平面矩形反光镜为2～1000个，平面矩形反光镜与边框的初始夹角不同，平面矩形反光镜一端镜轴外侧与传动机构18活动连接，平面矩形反光镜之任一个的镜轴与第一遮光板19上端连接，第一遮光板两面下部分别设置有第一集热相变器20、第二集热相变器21，第一集热相变器的一端通过导管与第一驱动缸22的一端连接，第二集热相变器的一端通过导管与第一驱动缸的另一端连接，第一驱动缸内设置有第一活塞23，第一活塞的一面与传动机构连接，第一集热相变器、第二集热相变器内设置有相变液体材料。
聚光形式的太阳能光电热联用装置，在其边框的上边框24设置有延长杆25，延长杆与平面矩形反光镜的镜轴垂直设置，延长杆与第二遮光板26上端连接，第二遮光板两面下部分别设置有第三集热相变器27，第四集热相变器28，第三集热相变器的一端通过导管与第二驱动缸29的一端连接，第四集热相变器的一端通过导管与第二驱动缸的另一端连接，第二驱动缸内设置有第二活塞30，第二活塞的上面与上边框的中部连接，第二驱动缸的下表面设置有支撑杆31，所述第三集热相变器、第四集热相变器内设置有相变液体材料。
在第一集热相变器、第二集热相变器、第三集热相变器、第四集热相变器内设置的相变液体材料为常温常压下或微正压、微负压下呈液态的有机化合物，如C1～C8有机化合物之一，也可以是C1～C8有机化合物之两种或之三种的混合物，还可以是C1～C8有机化合物之任意比例的混合物。
有机化合物为烷烃、烯烃、炔烃、环烷烃、卤代烃、醇、醚、酮之一。如：戊烷、己烷、庚烷、辛烷、反-2-戊烯、顺-2-戊烯、2-庚烯、2-辛烯、1-戊炔、2-戊炔、2-甲基-1，3-丁二烯、环戊烷、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。
利用介质的太阳热相变膨胀原理是：当阳光照射到第一集热相变器时，由于第一遮光板的遮挡，第二集热相变器不能受到阳光直射，此时，第一集热相变器接收的热量较第二集热相交器为高，相变液体材料受热汽化，产生的压力也较高，推动第一驱动缸内的第一活塞经连杆带动与遮阳板及镜轴发生转动，镜轴经传动机构带动各个平面矩形反光镜的转动，进行太阳方位角的自动跟踪。
利用相同的原理，可以进行太阳高度角跟踪。
液体容器的下端面为透光面，透光面的材料可为普通透明材料或带有选择性吸收作用的透明材料。
热管3可以为普通热管、分离式热管、毛细泵回路热管、平板热管、径向热管。
热管3可为光滑管或翅片管。

Claims (6)

1.聚光形式的太阳能光电热联用装置，太阳电池的电热联用装置通过连接杆与太阳能聚光器连接，所述太阳电池的电热联用装置包括液体容器，所述液体容器内设置有集热液体工质，热管贯穿设置在所述液体容器的侧壁上，所述热管内设置有相变携热工质，太阳电池与所述设置在液体容器内部的热管固定连接，所述液体容器的下端设置有进液口，所述液体容器的上端设置有出液口，所述液体容器的下端面为透光面，所述液体容器的上端面外侧和侧壁外侧设置有保温材料。
2.根据权利要求1所述的聚光形式的太阳能光电热联用装置，其特征是所述太阳电池与所述液体容器的底面间的距离为0.01mm-50mm。
3.根据权利要求1所述的聚光形式的太阳能光电热联用装置，其特征是所述太阳电池为单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池或非晶硅太阳电池或化合物太阳电池或有机半导体太阳电池。
4.根据权利要求1所述的聚光形式的太阳能光电热联用装置，其特征是所述太阳电池与所述液体容器内部的热管固定连接的方式为焊接或粘接。
5.根据权利要求1至4之一所述的聚光形式的太阳能光电热联用装置，其特征是所述太阳能聚光器包括边框、平面矩形反光镜，所述平面矩形反光镜的两端经带有轴承的镜轴与所述边框上设置的轴承瓦架连接，所述平面矩形反光镜为2～1000个，所述平面矩形反光镜与所述边框的初始夹角不同，所述平面矩形反光镜一端镜轴外侧与传动机构活动连接，所述平面矩形反光镜之任一个的镜轴与第一遮光板上端连接，第一遮光板两面下部分别设置有第一集热相变器、第二集热相变器，所述第一集热相变器的一端通过导管与第一驱动缸的一端连接，所述第二集热相变器的一端通过导管与第一驱动缸的另一端连接，所述第一驱动缸内设置有第一活塞，第一活塞的一面与所述传动机构连接，所述第一集热相变器、第二集热相变器内设置有相变液体材料。
6.根据权利要求5所述的聚光形式的太阳能光电热联用装置，其特征是在所述边框的上边框设置有延长杆，所述延长杆与所述平面矩形反光镜的镜轴垂直设置，所述延长杆与第二遮光板上端连接，第二遮光板两面下部分别设置有第三集热相变器，第四集热相变器，所述第三集热相变器的一端通过导管与第二驱动缸的一端连接，所述第四集热相变器的一端通过导管与第二驱动缸的另一端连接，所述第二驱动缸内设置有第二活塞，第二活塞的上面与所述上边框的中部连接，所述第二驱动缸的下表面设置有支撑杆，所述第三集热相变器、第四集热相变器内设置有相变液体材料。
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