光伏電池換熱冷卻器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及到太陽能聚光發電集熱技術領域，尤其是光伏電池冷卻及光伏聚光發電系統技術優化領域。
【背景技術】
[0002]聚光光伏發電系統中，主要通過增加電池單位面積的輻射能流密度的方式，來提高聚光光伏發電系統的發電效率。但是，電池單位面積輻射能流密度的增加，會導致電池的溫度急劇升高。即使不對電池單位面積的輻射能流密度進行提增，電池在接受聚光的同時，溫度也會升高。溫度的升高會使電池的光電轉換效率降低，在短期內會影響電池的發電效率及輸出功率，長期會引起電池迅速老化并縮短電池的使用壽命。因此需要對電池的溫度進行控制和散熱。
[0003]針對上述問題，所屬領域的技術人員采用冷卻裝置對電池進行散熱。如，在一種技術方案中，在電池的外部直接設置風機，通過風機對工作中的電池進行風冷強制散熱。但是上述技術方案中，風機的冷風吹出方向受到一定的范圍限制，且風冷的效率較低，耗能較大。這就導致該技術方案無法對于小功率電池進行有效的散熱，更加無法滿足大功率電池的散熱需求。同時，風機的可靠性不高，由于受到風機壽命的影響，風機在運行一定的時間后，需要定期進行維修或更換。
[0004]由此可知，現有技術中光伏電池的冷卻裝置存在以下缺陷:散熱效率低，且使用壽命短，后期維護工作較多。
【發明內容】
[0005]為解決上述技術問題，本發明提供的采用如下技術方案:
[0006]光伏電池換熱冷卻器，包括外殼和換熱工質，所述外殼的一面為透明入射面，所述入射面朝向光線，或所述外殼上開設安裝孔，所述安裝孔上安裝透明入射板；所述外殼內腔注入所述換熱工質，光電元件將放置在所述外殼內腔的換熱工質中，所述外殼開設出線孔和充裝孔。透光式殼體對光線射入影響小，可以利用多種換熱方式實現系統散熱，為光伏電池提供溫度適宜的工作環境。且本發明的結構屬于密閉狀態，光伏電池不會受到風沙灰塵等影響，可達到免維護的目的。外殼的形狀沒有任何限制，可根據具體使用的需要進行變化。
[0007]在一種優選的實施方式中，還包括導熱管口，所述導熱管口開設在所述外殼上。導熱管口用于將外殼內部的換熱工質導出，以便對換熱后的高溫換熱工質進行循環冷卻。
[0008]在一種優選的實施方式中，還包括呼吸孔，所述呼吸孔開設在所述外殼上。在注入換熱工質時，同時打開呼吸孔，外殼內腔原有的空氣能夠通過呼吸孔排出，方便進行充注。特別在需要進行補充注入換熱工質時，不會出現無法注入的現象。
[0009]在一種優選的實施方式中，還包括反射膜，所述反射膜設置在所述外殼上，且位于所述入射面的相對面。光線進入外殼內腔后，部分光透過設置在外殼內腔中的光伏電池，射到光伏電池背后的反射膜上，會發生二次反射，再次射到光伏電池上再進行光電轉換。通過二次反射增加光的利用率。
[0010]優選地，所述反射膜的反射面為凹面。
[0011]在一種優選的實施方式中，還包括換熱管，所述換熱管位于所述內腔中，且所述換熱管的兩端分別與所述導熱管口連接，所述換熱管內注入換熱工質。換熱工質可以為相變熱管工質、無相變熱管工質或熱超導工質，以使換熱管滿足相變熱管換熱方式、無相變熱管換熱方式或熱超導循環換熱方式。
[0012]在一種優選的實施方式中，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置連接所述導熱管口。
[0013]在一種優選的實施方式中，還包括冷卻裝置，所述冷卻裝置設置在所述外殼的外側。
[0014]在一種優選的實施方式中，所述換熱管的管壁上開設小孔，使殼體與換熱管內的換熱工質相通。
[0015]在一種優選的實施方式中，所述連接孔與所述透明入射板之間采用柔性密封。
[0016]本發明還提供光伏聚光發電系統，使用上述的光伏電池換熱冷卻器，包括聚光器和光電元件，所述光電元件設置在所述內腔內，所述光電元件的輸出線路從所述出線孔穿出，所述聚光器設置在所述入射面的前方，所述聚光器朝向光線，將光線匯聚后照射到所述光電元件上進行光電轉換。
[0017]本發明解決了聚光光伏發電中光電元件在工作過程中發熱導致工作環境溫度升高大幅度降低光電轉換效率的問題，通過本發明能夠充分對光電元件進行散熱，降低并均勻光電元件工作環境的溫度，提高光電轉換效率。并且本發明結構屬于密閉狀態，電池不會受到風沙灰塵等影響，可達到免維護的目的。
[0018]本發明的透光式殼體對光線射入影響小，可以利用多種換熱方式實現系統散熱，為光電元件提供溫度適宜的工作環境。可適用于多種形式的聚光光伏發電系統。通過該發明收集的光電元件散熱量可根據需求進一步實現熱電聯供。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1是一種實施例的結構示意圖；
[0021]圖2是具備反射膜的實施例的結構示意圖；
[0022]圖3是具備外部冷卻裝置的實施例的結構示意圖；
[0023]圖4是具備外部冷卻裝置的實施例的結構示意圖；
[0024]圖5是具備外部冷卻裝置的實施例的結構示意圖；
[0025]圖6是采用相變熱管冷卻的實施例的結構示意圖；
[0026]圖7是采用相變熱管冷卻的實施例的結構示意圖；
[0027]圖8是具備外部冷卻裝置的實施例的結構示意圖；
[0028]圖9是石英管內部的剖視圖；
[0029]圖10是石英管與密封端蓋的連接示意圖；
[0030]圖11是圖8連接外部冷卻裝置的結構示意圖；
[0031]圖12是圖11中A-A方向的剖視圖。
【具體實施方式】
[0032]下面將結合本發明的附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]結合圖1所示，本發明一種實施方式的光伏電池換熱冷卻器，包括方形殼體1，在方形殼體1的前側面上開設安裝孔11。使用硅膠3，或其他柔性密封材料，將安裝孔11的邊緣與透明入射板2的周邊連接起來。在方形殼體1的一側開設出線孔7和充裝孔6。方形殼體1的內部用于放置光電元件和充裝導熱工質，光電元件的電線可通過出線孔7穿出。
[0034]通過充裝孔6向殼體1內腔注滿換熱工質4，換熱工質4充滿殼體1內腔，光電元件浸在換熱工質中。換熱工質可采用透明絕緣的具備一定換熱能力的氣體或液體。為了保證換熱工質的方便注入或排出，在殼體1的頂部還開設呼吸孔5。在注入換熱工質時，同時打開呼吸孔5，殼體1內部原有的空氣能夠通過呼吸孔5排出，方便進行充注。特別在需要進行換熱工質補充注入時，不會出現無法注入的現象。
[0035]為了提高光利用率，在一種實施方式中，如圖2，方形殼體1的后側面上粘結一層反射膜8。光線進入殼體1內腔后，部分光透過設置在殼體1內腔中的光伏電池，射到光伏電池背后的反射膜8上，即發生二次反射并再次射到光伏電池上進行第二次光電轉換。為了使反射膜8反射的光線能夠射向光電元件，可將右側面設置為向殼體外部凸出的弧面，在弧面上粘結一層反射膜8。反射膜8的反射面成凹面，凹面的中心線與光電元件的中心線對齊，使反射面將光線折射向光電元件中間。圖中的箭頭表示陽光的照射方向。
[0036]換熱工質首先吸收光電元件在工作過程中產生的熱量，溫度升高后的換熱工質需要進行冷卻后再循環。為了對升溫后的換熱工質進行冷卻，在一種實施方式中，還包括導熱管口 9和外接冷卻裝置11，如圖3。在殼體1的兩側面分別開設導熱管口 9，導熱管口 9通過管路10連接至外接冷卻裝置11。外接冷卻裝置11可以為液冷和風冷。換熱工質的循環可通過循環栗、相變熱管循環、非相變熱管循環或熱超導循環等方式實現，通過導熱管口 9流到外接冷卻裝置11中，通過外接冷卻裝置11冷卻后，回流到殼體1內腔中，繼續為光電元件進行散熱。此實施方式，通過一次換熱方式實現，光伏電池浸泡在換熱工質中，換熱工質在其回路中循環，將光伏電池周圍的熱量導出到冷卻裝置11進行冷卻，冷卻后的換熱工質再次進入冷卻器外殼，形成散熱冷卻循環。圖3中的箭頭為換熱工質的流動方向。如圖4，也可以采用強制對流空氣直接冷卻光電元件的方式，在殼體1的兩側面分別設置引風風機12，將環境中的冷風送入殼體1中，加強其內空氣對流換熱，圖中的箭頭表示風的流動風向，冷風從下方的引風風機12吹入殼體1，再從上方的引風風機12吹出。在上述的技術方案中采用空氣對流冷卻、浸液冷卻或其他冷卻結構來冷卻升溫后的換熱工質，最大限度實現對光電元件工作環境的降溫和均溫，從而達到提高元件光