光伏电池换热冷却器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及到太阳能聚光发电集热技术领域，尤其是光伏电池冷却及光伏聚光发电系统技术优化领域。
【背景技术】
[0002]聚光光伏发电系统中，主要通过增加电池单位面积的辐射能流密度的方式，来提高聚光光伏发电系统的发电效率。但是，电池单位面积辐射能流密度的增加，会导致电池的温度急剧升高。即使不对电池单位面积的辐射能流密度进行提增，电池在接受聚光的同时，温度也会升高。温度的升高会使电池的光电转换效率降低，在短期内会影响电池的发电效率及输出功率，长期会引起电池迅速老化并缩短电池的使用寿命。因此需要对电池的温度进行控制和散热。
[0003]针对上述问题，所属领域的技术人员采用冷却装置对电池进行散热。如，在一种技术方案中，在电池的外部直接设置风机，通过风机对工作中的电池进行风冷强制散热。但是上述技术方案中，风机的冷风吹出方向受到一定的范围限制，且风冷的效率较低，耗能较大。这就导致该技术方案无法对于小功率电池进行有效的散热，更加无法满足大功率电池的散热需求。同时，风机的可靠性不高，由于受到风机寿命的影响，风机在运行一定的时间后，需要定期进行维修或更换。
[0004]由此可知，现有技术中光伏电池的冷却装置存在以下缺陷:散热效率低，且使用寿命短，后期维护工作较多。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的采用如下技术方案:
[0006]光伏电池换热冷却器，包括外壳和换热工质，所述外壳的一面为透明入射面，所述入射面朝向光线，或所述外壳上开设安装孔，所述安装孔上安装透明入射板；所述外壳内腔注入所述换热工质，光电元件将放置在所述外壳内腔的换热工质中，所述外壳开设出线孔和充装孔。透光式壳体对光线射入影响小，可以利用多种换热方式实现系统散热，为光伏电池提供温度适宜的工作环境。且本发明的结构属于密闭状态，光伏电池不会受到风沙灰尘等影响，可达到免维护的目的。外壳的形状没有任何限制，可根据具体使用的需要进行变化。
[0007]在一种优选的实施方式中，还包括导热管口，所述导热管口开设在所述外壳上。导热管口用于将外壳内部的换热工质导出，以便对换热后的高温换热工质进行循环冷却。
[0008]在一种优选的实施方式中，还包括呼吸孔，所述呼吸孔开设在所述外壳上。在注入换热工质时，同时打开呼吸孔，外壳内腔原有的空气能够通过呼吸孔排出，方便进行充注。特别在需要进行补充注入换热工质时，不会出现无法注入的现象。
[0009]在一种优选的实施方式中，还包括反射膜，所述反射膜设置在所述外壳上，且位于所述入射面的相对面。光线进入外壳内腔后，部分光透过设置在外壳内腔中的光伏电池，射到光伏电池背后的反射膜上，会发生二次反射，再次射到光伏电池上再进行光电转换。通过二次反射增加光的利用率。
[0010]优选地，所述反射膜的反射面为凹面。
[0011]在一种优选的实施方式中，还包括换热管，所述换热管位于所述内腔中，且所述换热管的两端分别与所述导热管口连接，所述换热管内注入换热工质。换热工质可以为相变热管工质、无相变热管工质或热超导工质，以使换热管满足相变热管换热方式、无相变热管换热方式或热超导循环换热方式。
[0012]在一种优选的实施方式中，还包括冷却装置，所述冷却装置连接所述导热管口。
[0013]在一种优选的实施方式中，还包括冷却装置，所述冷却装置设置在所述外壳的外侧。
[0014]在一种优选的实施方式中，所述换热管的管壁上开设小孔，使壳体与换热管内的换热工质相通。
[0015]在一种优选的实施方式中，所述连接孔与所述透明入射板之间采用柔性密封。
[0016]本发明还提供光伏聚光发电系统，使用上述的光伏电池换热冷却器，包括聚光器和光电元件，所述光电元件设置在所述内腔内，所述光电元件的输出线路从所述出线孔穿出，所述聚光器设置在所述入射面的前方，所述聚光器朝向光线，将光线汇聚后照射到所述光电元件上进行光电转换。
[0017]本发明解决了聚光光伏发电中光电元件在工作过程中发热导致工作环境温度升高大幅度降低光电转换效率的问题，通过本发明能够充分对光电元件进行散热，降低并均匀光电元件工作环境的温度，提高光电转换效率。并且本发明结构属于密闭状态，电池不会受到风沙灰尘等影响，可达到免维护的目的。
[0018]本发明的透光式壳体对光线射入影响小，可以利用多种换热方式实现系统散热，为光电元件提供温度适宜的工作环境。可适用于多种形式的聚光光伏发电系统。通过该发明收集的光电元件散热量可根据需求进一步实现热电联供。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1是一种实施例的结构示意图；
[0021]图2是具备反射膜的实施例的结构示意图；
[0022]图3是具备外部冷却装置的实施例的结构示意图；
[0023]图4是具备外部冷却装置的实施例的结构示意图；
[0024]图5是具备外部冷却装置的实施例的结构示意图；
[0025]图6是采用相变热管冷却的实施例的结构示意图；
[0026]图7是采用相变热管冷却的实施例的结构示意图；
[0027]图8是具备外部冷却装置的实施例的结构示意图；
[0028]图9是石英管内部的剖视图；
[0029]图10是石英管与密封端盖的连接示意图；
[0030]图11是图8连接外部冷却装置的结构示意图；
[0031]图12是图11中A-A方向的剖视图。
【具体实施方式】
[0032]下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0033]结合图1所示，本发明一种实施方式的光伏电池换热冷却器，包括方形壳体1，在方形壳体1的前侧面上开设安装孔11。使用硅胶3，或其他柔性密封材料，将安装孔11的边缘与透明入射板2的周边连接起来。在方形壳体1的一侧开设出线孔7和充装孔6。方形壳体1的内部用于放置光电元件和充装导热工质，光电元件的电线可通过出线孔7穿出。
[0034]通过充装孔6向壳体1内腔注满换热工质4，换热工质4充满壳体1内腔，光电元件浸在换热工质中。换热工质可采用透明绝缘的具备一定换热能力的气体或液体。为了保证换热工质的方便注入或排出，在壳体1的顶部还开设呼吸孔5。在注入换热工质时，同时打开呼吸孔5，壳体1内部原有的空气能够通过呼吸孔5排出，方便进行充注。特别在需要进行换热工质补充注入时，不会出现无法注入的现象。
[0035]为了提高光利用率，在一种实施方式中，如图2，方形壳体1的后侧面上粘结一层反射膜8。光线进入壳体1内腔后，部分光透过设置在壳体1内腔中的光伏电池，射到光伏电池背后的反射膜8上，即发生二次反射并再次射到光伏电池上进行第二次光电转换。为了使反射膜8反射的光线能够射向光电元件，可将右侧面设置为向壳体外部凸出的弧面，在弧面上粘结一层反射膜8。反射膜8的反射面成凹面，凹面的中心线与光电元件的中心线对齐，使反射面将光线折射向光电元件中间。图中的箭头表示阳光的照射方向。
[0036]换热工质首先吸收光电元件在工作过程中产生的热量，温度升高后的换热工质需要进行冷却后再循环。为了对升温后的换热工质进行冷却，在一种实施方式中，还包括导热管口 9和外接冷却装置11，如图3。在壳体1的两侧面分别开设导热管口 9，导热管口 9通过管路10连接至外接冷却装置11。外接冷却装置11可以为液冷和风冷。换热工质的循环可通过循环栗、相变热管循环、非相变热管循环或热超导循环等方式实现，通过导热管口 9流到外接冷却装置11中，通过外接冷却装置11冷却后，回流到壳体1内腔中，继续为光电元件进行散热。此实施方式，通过一次换热方式实现，光伏电池浸泡在换热工质中，换热工质在其回路中循环，将光伏电池周围的热量导出到冷却装置11进行冷却，冷却后的换热工质再次进入冷却器外壳，形成散热冷却循环。图3中的箭头为换热工质的流动方向。如图4，也可以采用强制对流空气直接冷却光电元件的方式，在壳体1的两侧面分别设置引风风机12，将环境中的冷风送入壳体1中，加强其内空气对流换热，图中的箭头表示风的流动风向，冷风从下方的引风风机12吹入壳体1，再从上方的引风风机12吹出。在上述的技术方案中采用空气对流冷却、浸液冷却或其他冷却结构来冷却升温后的换热工质，最大限度实现对光电元件工作环境的降温和均温，从而达到提高元件光