CN201656819U - 一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，它包括聚光透镜阵列、太阳能电池板阵列，所述太阳能电池板阵列处于聚光透镜阵列的下方，太阳能电池板与聚光透镜一一对应且处于聚光透镜的聚光光斑处，所述太阳能电池板的后背布设有集热装置，所述集热装置具有集热水管，所述集热水管与保温水箱相连。本实用新型利用低成本的透镜进行聚光，可以减少昂贵的太阳能电池片的使用量；同时，通过散热机构对太阳能电池起到冷却作用，提高太阳能电池的光电转换效率，并有利于延长太阳电池的寿命，并把太阳能电池产生的热量收集起来供家庭使用，解决了家庭供热水的问题。本实用新型价格低廉，方便实用，有利于聚光光伏发电的家庭推广使用。

Description

一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置
技术领域
本实用新型涉及一种新型免跟踪聚光光伏发电集热装置，属太阳能综合应用领域。
背景技术
目前，太阳能聚光光伏发电存在两个关键问题：要采用精密的太阳自动跟踪系统以及聚光光伏发电导致太阳能电池板的散热问题。
太阳能聚光光伏发电具有价格低廉的优点，但需要安装在精密跟踪太阳的自动跟踪装置上，在倾斜的屋顶上不能安装使用；而且太阳自动跟踪系统的使用势必增加了系统的成本，严重阻碍了太阳能聚光光伏发电技术的推广应用。
采用普通硅太阳能电池聚光发电存在另一个关键的问题是太阳能硅电池因聚光发热而导致光电转换效率不高，散热问题难以得到解决，如果采用既能很好地散热又能把得到的热量供家庭使用是最有效的解决方案，有利于降低太阳能利用的成本。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，它不需要安装精密的太阳自动跟踪系统，使硅电池随时接收聚光透镜聚集的太阳光，并及时转移聚光光伏太阳能硅电池产生的热量，提高太阳能电池的转换效率，同时满足家庭对热水的需求。为此，本实用新型装置采用以下技术方案：它包括聚光透镜阵列、太阳能电池板阵列，所述太阳能电池板阵列处于聚光透镜阵列的下方，太阳能电池板与聚光透镜一一对应且处于聚光透镜的聚光光斑处，所述太阳能电池板的后背布设有集热装置，所述集热装置具有集热水管，所述集热水管与保温水箱相连。
本实用新型采用聚光光伏发电技术，利用低成本的透镜进行聚光，可以减少昂贵的太阳能电池片的使用量；太阳能电池工作在低倍甚至高倍的光照强度下，单位面积的有效功率大幅增加发电成本大幅下降。同时，通过散热机构对太阳能电池起到冷却作用，提高太阳能电池的光电转换效率，并有利于延长太阳电池的寿命，并把太阳能电池产生的热量收集起来供家庭使用，解决了家庭供热水的问题。本实用新型价格低廉，方便实用，有利于聚光光伏发电的家庭推广使用。
在采用上述技术方案的同时，本实用新型还可分别或组合采用以下技术方案：
聚光透镜和太阳能电池板之间的四周固定有反射镜。
聚光透镜、太阳能电池板和它们之间四周的反射镜构成锥台形结构。
所述聚光透镜为菲涅尔透镜。
所述聚光透镜的形状为方形，组成聚光透镜阵列的各聚光透镜紧密地排列在一起。
所述聚光透镜固定在钢化玻璃背面。
聚光透镜的面积大于太阳能电池板的面积。
所述太阳能电池板是由单晶硅或者多晶硅太阳能电池切割成的。
所述太阳能电池板是通过串联而连接起来的。
所述集热装置包括与太阳能电池板用导热绝缘胶粘结的散热金属板，所述散热金属板与集热水管之间用导热绝缘胶固定。
保温水箱所处的高度比菲涅尔透镜的高度要高。
附图说明
图1为本实用新型所提供的实施例示意图。
图2为本实用新型所提供的实施例的结构剖示图。
图3为本实用新型的光路图。
图4为8×10菲涅尔透镜阵列的俯视图。
图5为8×10太阳能电池板阵列分布图。
图6为本实用新型的集热水管线路图。
具体实施方式
不垂直于菲涅尔透镜1的太阳入射光线11射入菲涅尔透镜1，形成折射光12，折射光12照射到反射镜6上形成反射光13，反射光13再照射到小块太阳能硅电池板2上。垂直于菲涅尔透镜1的入射光经过菲涅尔透镜聚焦后落在小块太阳能硅电池板2上，来自各方向的太阳光经菲涅尔透镜1的折射和反光镜的反射，绝大部分落在小块太阳能硅电池2上。
在本实施例中，聚光透镜阵列被设计成8×10阵列，小块太阳能硅电池板2也被设计成8×10阵列，并分别对应于8×10聚光透镜阵列中的各菲涅尔透镜1的焦点上，在小块太阳能硅电池板2与菲涅尔透镜1之间阵列的四周固定反射镜6形成锥台形结构，8×10阵列的菲涅尔透镜1固定在钢化玻璃5的下表面，8×10阵列的小块太阳能硅电池板2经绝缘导热胶固定在散热金属板7上。
在本实施例中，菲涅尔透镜1的尺寸为120mm×120mm，与菲涅尔透镜数量相同的小块太阳能硅电池板2是由普通硅光太阳能电池切割成的面积相等的正方形小块，其面积为31mm×31mm，如由通常得125mm×125mm的硅光电池切割成小块。组成小硅光太阳能电池的小块电池板串联在一起，菲涅尔透镜的聚光倍数为10倍。
由于太阳能仅在一定光谱范围内可以产生光电效应，实际照射到太阳能硅电池板2上的太阳能只有一小部分转化为电能，剩余的绝大部分都转化为热能被小块太阳能硅电池板2吸收，使得太阳能硅电池的温度很高。在小块太阳能硅电池板2下面通过导热绝缘胶固定金属散热板7，小块太阳能硅电池板2正下面的散热金属板7位于集热水管8的上面，并且二者之间用导热绝缘胶粘结，散热管内有冷却水9，冷却水9和保温水箱4连接，保温水箱位于高处，保温水箱所处的高度比菲涅尔透镜的高度要高。由于热水的密度小，冷水的密度大，热水往高处的保温水箱4里流，冷水往集热水管8里流。集热水管8里的水吸收太阳能硅电池板2的热量后温度升高，升高的水流向保温水箱4，保温水箱4里的冷水流向集热水管8，如此循环，保温水箱4里的水的温度会越来越高。
本实施例中，集热水管裸露的外面的部分用保温材料裹住，防止集热水管中的热量散失在空气中。
本实用新型将聚光发电和集热紧密结合起来，同时不用采用昂贵的跟踪系统，大大节省的费用。是一种高效的、无污染的、综合利用太阳能的装置，对节约能源和促进可持续发展非常重要。
上述具体的步骤均仅为了方便说明而举例而已，并不是对本实用新型范围的限制。对于本技术领域的一般人员来说，可以在不脱离本实用新型精神的情况和范围下，做出种种变化。因此，所有等同的技术方案也属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于它包括聚光透镜阵列、太阳能电池板阵列，所述太阳能电池板阵列处于聚光透镜阵列的下方，太阳能电池板与聚光透镜一一对应且处于聚光透镜的聚光光斑处，所述太阳能电池板的后背布设有集热装置，所述集热装置具有集热水管，所述集热水管与保温水箱相连。
2.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于聚光透镜和太阳能电池板之间的四周固定有反射镜。
3.如权利要求2所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于聚光透镜、太阳能电池板和它们之间四周的反射镜构成锥台形结构，聚光透镜的面积大于太阳能电池板的面积。
4.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于所述聚光透镜为菲涅尔透镜。
5.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于所述聚光透镜的形状为方形，组成聚光透镜阵列的各聚光透镜紧密地排列在一起。
6.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于所述聚光透镜固定在钢化玻璃背面。
7.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于所述太阳能电池板是由单晶硅或者多晶硅太阳能电池切割成的。
8.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于所述太阳能电池板是通过串联而连接起来的。
9.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于所述集热装置包括与太阳能电池板用导热绝缘胶粘结的散热金属板，所述散热金属板与集热水管之间用导热绝缘胶固定。
10.如权利要求1所述的一种新型免跟踪太阳能聚光光伏发电集热装置，其特征在于保温水箱所处的高度比菲涅尔透镜的高度要高。
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CN109039265A (zh) * 2018-05-06 2018-12-18 合肥工业大学 一种高聚光无追踪式太阳能收集装置

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