专利名称：光伏电池柔性冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏电池冷却装置，特别适合低倍聚焦光伏电池，属于能源利用技术 领域。
背景技术：
太阳能作为一种清洁、无污染的可再生能源，其开发和利用被认为世界能源战略 的重要组成部分，有资料显示到2030年新能源在总能源中将占到30%以上，而太阳能光伏 发电在世界总电力供应中的占比也将达到10 %以上，因此光伏发电是最具有发展前景的发 电技术之一。光伏电池主要通过光生伏打效应将太阳能直接转化为电能，根据不同材料可 分为单晶硅电池、多晶硅电池、薄膜电池。调研显示与其它形式的发电技术相比，光伏发电 具有一系列的优势1、发电原理先进即直接从光子到电子转换，没有中间过程和机械运动，发电形式 极为简洁。2、太阳能取之不尽，用之不竭，可再生并洁净环保，最重要的是绝无霸权国家实施 垄断和控制的可能。3、制造光伏电池所需材料丰富，硅为地壳中除氧之外排列第二的元素，因而不存 在资源短缺、和耗尽的问题。4、光伏发电一方面不存在燃烧过程，不排放温室气体和其他废气，不排放废水 ’另 一方面没有机械旋转部件，不存在机械磨损，无噪声，因而是环境友好、真正的绿色发电。5、光伏电站易于建造安装，拆卸迁移，规模可大可小，而且易于随时扩大发电容 量；实现无人值守，维护成本低。6、经过数十年应用实践证明，光伏电池电性能稳定可靠，使用寿命长，且目前技术 4 5年就可收回制造能耗。太阳能光伏发电作为目前一种替代常规能源的方法，是各国科学家和政府关注的 重点之一。经过研究表明光伏发电效率主要与光照强度和电池温度有关，前者主要和安装 地所处位置的地理环境有关，为了获得较好的光强，目前提出的技术手段，主要有追踪系统 等，技术相对成熟；而后者相应研究较少，本专利正是基于此而提出了一种适合大规模运用 的冷却方式，希望在电池冷却问题上有所突破。目前，大部分太阳能电池稳定的工作寿命为20年左右，而其发电效率主要与光强 和温度有关。冷却的难点在于既要有良好的散热效果，又要有良好的水密性，同时还要经久 耐用，至少不能影响电池的正常工作。然而，现有的冷却方案大多可以保证良好的散热效 果，但其能保持水密性的时间一般不超过10年，因此严重影响了太阳能电池的效率、安全， 而且现有的一些冷却方案与太阳能电池整合与一起，因此难以更换，即使更换代价也较大。 此外，由于一些太阳能电池采用跟踪太阳轨迹的设计，因此在空间的位置不断变化，能否在 不断转动中继续保持良好的散热效果，这也是冷却装置设计的难点。
发明内容
技术问题本发明的目的在于提出一种光伏电池冷却装置，对太阳能光伏电池的 冷却行之有效的冷却方案。技术方案本发明的光伏电池冷却装置的结构为在光伏电池框架内装有一个可 装卸的柔性仿形冷却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体、位 于柔性仿形体底部的进水口、出水口、位于柔性仿形体顶部的顶盖安全孔，太阳能电池板的 周边位于框架上部的封边中，在太阳能电池板的周边与封边有分流器。所采用的柔性仿形体与太阳能电池板接触面采用高导热系数材料，其它几面采用 耐老化性材料。所述的分流器上设有一排连续、均勻间隔的圆孔作为分流孔，位于中间位置的分 流孔直径小，位于两边位置的分流孔直径大，以使冷却液体在柔性仿形体内均勻流动，从而 使得电池板的温度分布较为均勻，冷却充分。其中，柔性仿形体采用抗老化性较好，密封性较好的材料，而且通过市场调查发现 此类材料的价格也相对便宜，其使用寿命为2年左右。而柔性仿形体可方便地安装或拆卸， 因此可适时、便捷的更换一个新的仿形体，且内部的分流器和内撑可循环使用。这样可满足 太阳能电池任意年限使用，即使若干年后随着电池制造技术发展，电池的使用寿命更长，也 可满足，大大提高了太阳能电池的使用效率和安全，同时大大降低了成本。此外，由于太阳 能电池的接线盒一般设计在背部，如采用柔性仿形体可方便地避开接线盒，为设计带来了 方便，同时省去了对接线盒的水密处理，降低了成本，也使整个工艺简化。铝质框架和电池板可分开制造，只需尺寸相配即可，因此减少太阳能光伏系统生 产时间，满足大规模生产的需要。内撑的尺寸略小于铝质框架的尺寸，这样方便柔性仿形体 安装在铝质框架的内部，同时又有助于柔性仿形体在铝质框架内腔成形，增加了柔性仿形 的强度。分流装置安装在柔性仿形体内部，可使水流均勻流动，使得电池充分冷却，提高电 池发电效率。电池板上方留有一个安全孔，一方面，当有压力波动时，留有一定膨胀空间，防止 柔性仿形体被撕裂，同时该孔可使仿形体在工作时候保持微膨胀状态，保证柔性仿形体紧 贴太阳电池板背部，从而提高散热效果。电池板和铝板安装配合，主要是将电池板插入铝质框架的槽内，并用填充物夹紧， 填充物主要采用密封物质和胶连物质，因此可将电池板较稳固地固定，整个框架结构造价 低，强度合适，经久耐用。进水口与出水口均可采用标准件，可以方便地与铝质边框、柔性仿形体相连。同时 周围采用密封材料，防止漏水，在更新柔性仿形体时候，也需对密封材料更新。冬季夜晚气温较低，留在柔性仿形体内的水如果结冰，有可能将柔性仿形体撑破， 因此，在冬季需要将仿形体内的水放尽。有益效果1、可对太阳能电池板充分冷却，且起到良好的密封效果。2、整个冷却装置造价低廉，内撑、分流器可循环使用，降低成本。3、电池板、铝质框架、内撑、分流器、柔性仿形体可分开制造，适合大规模生产，且 整个装置组合简单、方便拆卸。
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4、整个冷却装置不需要特种材料，只需要在一定周期内更换柔性仿形体，便可满 足长期使用的要求。
图1是腔内柔性仿形冷却装置的示意图，图中有太阳能电池板1、框架2、封边21、柔性仿形体3、进水口 4、出水口 5、顶盖 安全孔6、填充物7。图2是内撑、分流器示意图，图中有内撑8、分流器9。
具体实施例方式本发明的光伏电池冷却装置在光伏电池框架2内装有一个可装卸的柔性仿形冷 却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体3、位于柔性仿形体3底 部的进水口 4、出水口 5、位于柔性仿形体3顶部的顶盖安全孔6，太阳能电池板1的周边位 于框架2上部的封边21中，在太阳能电池板1的周边与封边21之间设有填充物7，在位于 柔性仿形体3内设有内撑8，在内撑8中设有分流器9。所采用的柔性仿形体3与电池接触 面采用导热系数较好材料，其它几面采用耐老化性材料，且价格较为便宜，其使用寿命一般 在五年左右，使用完后可方便地从铝质内框内拆除，且方便再次安装新的柔性仿形体3。冬 季使用后，需将柔性仿形体内水放完，以防止结冰后将柔性仿形体撕裂。采用的内撑8为价格较为便宜，强度合适的材料，其主要作用为有助于冷却水在 柔性仿形体中的流动顺畅，有助于柔性仿形材料在空腔内成形，有助于柔性仿形材料与铝 质框架2和电池板1背板紧贴，从而起到较好的散热效果。所用分流器9为价格较为低廉，强度合适的材料。其分流孔为一排连续、均勻间隔 的圆孔，其直径中间较小，两边较大，以使冷却液体在柔性仿形体3内均勻流动，从而使得 电池板1的温度分布较为均勻，冷却充分。顶盖安全孔6 —方面保证柔性仿形体3在压力波动时不破裂，即留有一定的膨胀 余地；另一方面，利用该孔可使柔性仿形体3紧贴电池板1的背部，即在其相互之间不存在 气泡，减小传热热阻，提高散热效果。填充物7主要由密封材料和连接剂组成，对电池板主要起到固定、密封作用。且填 充物在柔性仿形体更换时，也可一起更换。进水口 4和出水口 5与柔性仿形体均采用密封连接，不存在漏水问题，且与柔性仿 形体安装时较为方便。光伏电池底板为金属材料，采用铝边框与金属底板密封形成一个刚性冷却腔体， 其顶盖可用柔性仿形材料。内撑、分流器安装在柔性仿形体内部，柔性仿形体安装在铝质框架内部，再将进水 口、出水口安装好。将电池插入铝质框架槽内，用填充物将电池板固定好，整个装置装配完 毕。使用时，水经进水口流进仿形体内，起初出水口关闭，通过太阳板上的孔进行观 测，当仿形体紧贴于电池背板，打开出水口，整个循环系统便可以开始连续工作起来。
权利要求
一种光伏电池冷却装置，其特征是在光伏电池框架(2)内装有一个可装卸的柔性仿形冷却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体(3)、位于柔性仿形体(3)底部的进水口(4)、出水口(5)、位于柔性仿形体(3)顶部的顶盖安全孔(6)，太阳能电池板(1)的周边位于框架(2)上部的封边(21)中，在太阳能电池板(1)的周边与封边(21)之间设有填充物(7)，在位于柔性仿形体(3)内设有内撑(8)，在内撑(8)中设有分流器(9)。
2.根据权利要求1所述的光伏电池冷却装置，其特征在于所采用的柔性仿形体(3) 与太阳能电池板(1)接触面采用高导热系数材料，其它几面采用耐老化性材料。
3.根据权利要求1所述的光伏电池冷却装置，其特征在于所述的分流器(9)上设有一 排连续、均勻间隔的圆孔作为分流孔，位于中间位置的分流孔直径小，位于两边位置的分流 孔直径大，以使冷却液体在柔性仿形体(3)内均勻流动，从而使得电池板(1)的温度分布较 为均勻，冷却充分。
全文摘要
本发明涉及一种光伏电池冷却装置，特别适合于低倍聚光光伏电池，属于太阳能利用领域。在光伏电池框架(2)内装有一个可装卸的柔性仿形冷却装置，该柔性仿形冷却装置包括采用封边方式制成的柔性仿形体(3)、位于柔性仿形体(3)底部的进水口(4)、出水口(5)、位于柔性仿形体(3)顶部的顶盖安全孔(6)，太阳能电池板(1)的周边位于框架(2)上部的封边(21)中，在太阳能电池板(1)的周边与封边(21)之间设有填充物(7)，在位于柔性仿形体(3)内设有内撑(8)，在内撑(8)中设有分流器(9)。该装置既满足了电池板的散热需要，同时也满足了电池板的密封需要，且易更换，适合大规模产业化使用。
文档编号H01L31/052GK101950767SQ201010222400
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月8日 优先权日2010年7月8日
发明者刘微, 刘晓晖, 刘道如, 华永明, 孙利国, 张华 , 张耀明, 徐寅, 李延亮, 杜斌, 王文斌, 陈琪 申请人:东南大学