TW201531656A - 應用於太陽能模組之散熱結構 - Google Patents

Abstract

一種應用於太陽能模組之散熱結構，係用以設置於一太陽能模組之一背光側，並包含一吸熱模組、一支撐體以及至少一供水裝置。吸熱模組包含一吸水材料以及一包材，吸水材料係用以使水形成近似固態之凝膠狀態而形成凝膠水，包材係包覆於吸水材料，並具透氣性與透水性。支撐體係承載吸熱模組，並且連結於太陽能模組之背光側，藉以使吸熱模組貼附於背光側。供水裝置係鄰近於吸熱模組而設置，用以供水於吸水材料。其中，在吸熱模組貼附於背光側時，凝膠水係於背光側吸收太陽能模組之熱量而獲得蒸發潛熱，藉以降低太陽能模組之熱平衡溫度。

Description

應用於太陽能模組之散熱結構

本發明係有關於一種應用於太陽能模組之散熱結構，尤指一種利用吸水材料吸水使其形成凝膠水，藉以利用凝膠水吸收太陽能模組之熱量而獲得蒸發潛熱，藉以降低太陽能模組平衡溫度之散熱結構。

隨著環保意識的抬頭以及石油等能源的不足，能源科技主要朝向取得自然能源來進行發展，其中，由於太陽能的取得最為方便，且其提供了人們低污染之環境，因此現今主要以太陽能為發展標的，使得太陽能電池與太陽能板進行發電之技術已逐漸邁向成熟的階段。

其中，以太陽能板為例，其係暴露於陽光而裝設於陽光可照射到之地方，使得太陽能板可將光能轉換為電能而產生直流電來提供人們使用，但不幸的是，太陽能板在陽光照射下，溫度會出現顯著上升，而矽基太陽能板的發電效率會隨著溫度每上升1℃而下降0.4%，所以這導致了在每日正午或夏季等陽光相對充沛的時刻，太陽能板的發電效率就會受到抑制，因此之故，現有業者意識到此一問題的嚴重性也對太陽能板的散熱提出了若干 種散熱方式。

請參閱第一圖，第一圖係顯示先前技術之對太陽能板散熱之示意圖。如第一圖所示，現有對太陽能板散熱中之一種方式為將風扇PA1裝設於太陽能板PA2附近，藉以利用風扇PA1產生風力來降低太陽能板PA2之溫度，但由於風扇PA1所需的電力較大，反使得太陽能板PA2所產生的電力有大部分為供風扇PA1使用，進而使太陽能板PA2產生的電力不夠用戶使用；而另一種散熱方式為利用灑水裝置在太陽能板附近灑水，但此種方式也需要供電於灑水裝置且散熱效果也不佳，更會造成浪費水資源之問題，因此，現有對太陽能模組散熱之方式仍有待改進。

有鑒於現有太陽能模組的散熱方式中，普遍具有需用到太陽能模組產生的電力而致使電力不夠住戶使用，以及散熱效率差之問題。緣此，本發明主要係提供一種應用於太陽能模組之散熱結構，其主要是設置於太陽能模組之背光側，並利用凝膠水來吸收太陽能模組之熱量以達到降溫之目的。

基於上述目的，本發明所採用之主要技術手段係提供一種應用於太陽能模組之散熱結構，係用以設置於一太陽能模組之一背光側，並包含一吸熱模組、至少一支撐體以及至少一供水裝置。吸熱模組包含一吸水材料以及一包材，吸水材料係用以使水形成凝膠狀態而形成至少一 凝膠水，包材係包覆於吸水材料，並具透氣性與透水性。支撐體係承載吸熱模組，並且連結於太陽能模組之背光側，藉以使吸熱模組貼附於背光側。供水裝置係鄰近於吸熱模組而設置，用以供水於吸水材料。其中，在吸熱模組貼附於背光側時，凝膠水係於背光側吸收太陽能模組之潛熱而蒸發，藉以降低太陽能模組之溫度。

其中，上述應用於太陽能模組之散熱結構之附屬技術手段之較佳實施例中，吸水材料係為高吸水性高分子(Superabsorbent Polymers,SAP)，包材係為不織布。此外，供水裝置係為一管線，管線係埋設於吸水材料中，並且用以供水流通，使水為吸水材料所吸附。另外，支撐體係具有複數個孔洞，該些孔洞用以供凝膠水蒸發所產生之蒸氣流通。

其中，上述應用於太陽能模組之散熱結構之附屬技術手段之其他實施例中，供水裝置係為一噴水裝置，其係鄰近於支撐體而設置於支撐體之下方，用以於支撐體之下方供水於吸水材料。

藉由本發明所採用之應用於太陽能模組之散熱結構之主要技術手段後，由於是採用吸水材料來吸水並使其形成凝膠水，以利用凝膠水的蒸發現象來降低太陽能模組的溫度，因此不需使用到太陽能模組的電力，且由於支撐體使吸熱模組緊貼於太陽能模組之背光側，因此凝膠水係透過包材而以大面積地接觸於背光側，進而可透過蒸發現象而有效地降低太陽能模組的平衡溫度，藉以提升太陽能模組的發電效率。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及圖式作進一步之說明。

PA1‧‧‧風扇

PA2‧‧‧太陽能板

1‧‧‧應用於太陽能模組之散熱結構

11‧‧‧吸熱模組

111‧‧‧吸水材料

112‧‧‧包材

12、12a‧‧‧支撐體

121、121a‧‧‧孔洞

122a‧‧‧連結孔

13、13a‧‧‧供水裝置

131、131a‧‧‧通水孔

132a‧‧‧延伸管

2‧‧‧太陽能模組

21‧‧‧面光側

22‧‧‧背光側

第一圖係顯示先前技術之對太陽能板散熱之示意圖；第二圖係顯示本發明較佳實施例之應用於太陽能模組之散熱結構之立體分解圖；第三圖係顯示本發明較佳實施例之應用於太陽能模組之散熱結構之側視圖；第四圖係顯示本發明較佳實施例之吸熱模組之剖面示意圖；第五圖係顯示本發明其他實施例之支撐體之上視圖；以及第六圖係顯示本發明其他實施例之供水裝置之剖面示意圖。

由於本發明所提供之應用於太陽能模組之散熱結構，其組合實施方式不勝枚舉，故在此不再一一贅述，僅列舉一較佳實施例來加以具體說明。

請一併參閱第二圖至第四圖，第二圖係顯示本發明較佳實施例之應用於太陽能模組之散熱結構之立體分解圖，第三圖係顯示本發明較佳實施例之應用於太陽能模組之散熱結構之側視圖，第四圖係顯示本發明較佳實施例之吸熱模組之剖面示意圖。如圖所示，本發明所提供 的應用於太陽能模組之散熱結構1係設置於一太陽能模組2，太陽能模組2具有一面光側21以及一背光側22，其中，本發明較佳實施例所定義的面光側21係指太陽光所能照射到太陽能模組2，而使太陽能模組2可以進行光能轉電能之處，而背光側22即為太陽光無法照射之處，且太陽能模組2例如可為一組太陽能板或是陣列式之太陽能板。

具體來說，應用於太陽能模組之散熱結構1係設置於背光側22，並且包含有一吸熱模組11、一支撐體12以及三個供水裝置13(圖中僅標示一個)。吸熱模組11包含一吸水材料111(標示於第四圖)以及一包材112，在本發明較佳實施例中，吸水材料111係為高吸水性高分子(Superabsorbent Polymers,SAP)，其係可使水形成凝膠狀態而形成凝膠水，亦即只要可使水形成凝膠狀態之材料都不脫離本發明之範疇，但一般的實務應用中，會採用吸水率為吸水材料111重量的五十至兩百倍之材料，藉以儲備較多的水分。

包材112係包覆於吸水材料111，亦即吸水材料111係設置於包材112內，且包材112具有透氣性與透水性，以使吸水材料111有較佳的吸水率而不受包材112妨礙。進一步來說，本發明較佳實施例所採用的包材112係為不織布，但其他實施例中可以其他布料、濾膜或是半透膜等材料來替代，只要是具有透氣性以及透水性的材料都不脫離本發明之範疇。此外，由於本發明較佳實施例係採用不織布作為包材112，因此在將包材112包 覆吸水材料111時，係利用縫紉之方式將吸水材料111固定於包材112內(如第一圖所示)，因此包材112外有多個縫線(圖未標示)，但在此需要一提的是，其他實施例中可採用其他種固定方式將吸水材料111固定於包材內112。

支撐體12係承載吸熱模組11，其承載方式例如是利用螺絲(或其他卡合構件)鎖固的方式將吸熱模組11鎖固於支撐體12上或是利用黏合膠將吸熱模組11連結於支撐體12上，但在其他實施例中不限於此。此外，在承載吸熱模組11後，係再透過上述之方式將支撐體12連結於背光側22，藉由上述之連結方式可使支撐體12連結於太陽能模組2之背光側22，進而讓吸熱模組11貼附於背光側22。此外，本發明較佳實施例中，支撐體12承載吸熱模組11以及連結於背光側22係一次性的完成(即利用螺絲一次將其鎖固完成)，但在其他實施例中可分次完成，其係視實務上的設計以及元件的使用來選擇。

另外，在本發明較佳實施例中，支撐體12設有複數個中空式之孔洞121(圖中僅標示一個)，該些孔洞121用以供上述之凝膠水蒸發所產生之蒸氣流通。此外，在本發明較佳實施例中，支撐體12係以塑膠之材質來製作，但在其他實施例中，可以金屬之材質來製作，但不在此限。

供水裝置13係鄰近於吸熱模組11而設置，其中，本發明所定義的供水裝置13係可為被動式的由外部裝置供 水而有供水功能，或是主動式的本身即可提供水。具體來說，本發明較佳實施例中，供水裝置13係為管線(亦可稱水管、導熱管)之被動式供水方式，且管線係設置於吸熱模組11之上，亦即包材112以及吸水材料111在製作過程中已預留管線之容置部(圖未示)而容納供水裝置13，使得包材112係部份包覆供水裝置13。此外，在本發明較佳實施例中，作為供水裝置13之管線上設有複數個通水孔131(圖中僅標示一個)，使得水在管線內流通時可透過該些通水孔131，進而排至包材112上而透過包材112供吸水材料111吸附。

此外，其他實施例中，供水裝置13除了可為上述之管線外，也可為噴水裝置，其係可設置在靠近吸熱模組11以及支撐體12之處，進而噴出水來透過包材112供吸水材料111吸收，或是設置鄰近於支撐體12而設置於支撐體12之下方，用以於支撐體12之下方供水於吸水材料111，但不限於此。另外，雖然本發明較佳實施例係將供水裝置13設置於吸熱模組11之包材112之上，但在其他實施例中，供水裝置13也可設置於包材112內，或是更設置於吸水材料111之內，其係視實務狀況而決定。

其中，為了使本領域所屬技術人員可輕易了解本發明之原理，以下將簡述本發明之作動方式，水係透過作為供水裝置13之管線輸送至包材112上，而由於包材112具有透水性，因此水會透過包材112而為吸水材料111所吸附，而吸水材料111吸附水以後，水會形成凝膠狀 態而轉變為凝膠水，此時由於包材112是採用不織布，並且貼附於背光側22，因此凝膠水會被固定在背光側22而吸收太陽能模組2之熱量，在凝膠水吸收的同時會因而蒸發，進而降低太陽能模組2之平衡溫度。

其中，本發明較佳實施例中所定義的平衡溫度是指太陽能模組2上，面光側21與背光側22的溫度所達到熱平衡的溫度。此外，由於包材112具有透氣性且支撐體12具有該些孔洞121，因此上述蒸發的蒸氣會透過包材112以及支撐體12的該些孔洞121而散發出去，使得本發明可利用水的潛熱吸收，有效降低太陽能模組2之平衡溫度。

另外，請參閱第五圖，第五圖係顯示本發明其他實施例之支撐體之上視圖。如第五圖所示，除了較佳實施例採用塑膠材質的支撐體12外，也可採用金屬材質之支撐體12a，其同樣係具有複數個中空式之孔洞121a，且孔洞121a的大小與較佳實施例不同，此外，支撐體12a更進一步包含四個連結孔122a(圖中僅標示一個)，該些連結孔122a係用以供如螺絲之鎖合元件或其他卡合元件穿過來將支撐體12a固定於背光側(圖未示)。

請參閱第六圖，第六圖係顯示本發明其他實施例之供水裝置之剖面示意圖。如第六圖所示，在其他實施例中，作為供水裝置13a之管線上可以更設有複數個延伸管132a來裝設於上述之通水孔131a，藉以達到將水穩定排放至包材112之目的，其係視實務之設計而決定。

綜合以上所述，在採用了本發明所採用之應用於太陽能 模組之散熱結構後，由於是採用吸水材料來吸水並使其形成凝膠水，以利用凝膠水的蒸發現象來降低太陽能模組的平衡溫度，因此不需使用到太陽能模組的電力而不耗能的進行散熱，且由於支撐體使吸熱模組緊貼於太陽能模組之背光側，因此凝膠水係透過包材而以大面積地接觸於背光側，進而可透過蒸發現象而有效地降低太陽能模組的平衡溫度。

藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。

1‧‧‧應用於太陽能模組之散熱結構

11‧‧‧吸熱模組

112‧‧‧包材

12‧‧‧支撐體

121‧‧‧孔洞

13‧‧‧供水裝置

2‧‧‧太陽能模組

21‧‧‧面光側

22‧‧‧背光側

Claims (6)

1. 一種應用於太陽能模組之散熱結構，係用以設置於一太陽能模組之一背光側，並且包含：一吸熱模組，包含：一吸水材料，係用以使水形成凝膠狀態而形成至少一凝膠水；以及一包材，係包覆該吸水材料，並具透氣性與透水性；至少一支撐體，係承載該吸熱模組，並且連結於該太陽能模組之該背光側，藉以使該吸熱模組貼附於該背光側；以及至少一供水裝置，係鄰近於該吸熱模組而設置，用以供水於該吸水材料；其中，在該吸熱模組貼附於該背光側時，該凝膠水係於該背光側吸收該太陽能模組之熱量而蒸發，藉以降低該太陽能模組之平衡溫度。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用於太陽能模組之散熱結構，其中，該吸水材料係為高吸水性高分子(Superabsorbent Polymers,SAP)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用於太陽能模組之散熱結構，其中，該包材係為不織布。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用於太陽能模組之散熱結 構，其中，該供水裝置係為一管線，該管線係埋設於該吸水材料中，並且用以供水流通，使水為該吸水材料所吸附。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用於太陽能模組之散熱結構，其中，該供水裝置係為一噴水裝置，係鄰近於該支撐體而設置於該支撐體之下方，用以於該支撐體之下方供水於該吸水材料。
6. 如申請專利範圍第1項所述之應用於太陽能模組之散熱結構，其中，該支撐體係具有複數個孔洞，該些孔洞用以供該凝膠水蒸發所產生之蒸氣流通。