本发明涉及光伏光热技术领域，具体地说，涉及一种无机热管式光伏电池降温结构。
背景技术：
目前，高质量的单晶硅太阳能光伏电池和普通的单晶硅太阳能光伏电池的峰值发电效率分别为22％和18％左右，即照射到电池表面的太阳能78％以上未能转换为电能，这其中大部分转化为热能，导致电池温度升高。单晶硅电池的发电效率会随着电池温度的升高而降低；研究表明，电池温度每升高1℃，相对发电效率下降0.4％～0.6％。因此在实际工作中，要求光伏电池的温度尽可能保持在45℃以下。
为了解决光伏电池发电效率随温度上升而下降的问题，需要采用降温结构。目前普遍采用的降温方法是在电池基板背部设置空气、水或其它介质的流动通道，采用强制对流的方式带走电池基板上的热量。现有公开文献“自然循环式光伏光热一体化太阳能平板集热器结构设计与数值分析”(华南理工大学，2012年硕士论文，王帅)中设计了铝板层压式、玻璃层压式和无空腔式三种光伏板结构，在电池基板背部布置水管散热，其中铝板层压式集热器综合效率最高。在文献“微热管阵列光伏光热组件瞬时效率实验研究”(《太阳能学报》第36卷第3期539-545页)文中，把微热管阵列贴合在电池基板背部，电池温度下降明显，其太阳能综合利用效率可达70％以上。在“experimentalstudyonaheat-pipephotovoltaic/thermalsystem”(《ietrenewablepowergeneration》2012年，第6卷第3期129-136页)文章中，结合光伏系统和热管技术，设计了一种光伏-光热-热管系统，通过把热管设置在电池基板背部以达到降温的目的，同时把回收的热量加以利用，该系统综合太阳能利用率高达82.1％。
在中国专利cn206361961u“一种夹套式热管型光伏光热一体化装置”中，通过在太阳能电池板下表面和保温层上表面之间设置夹套热管，相邻夹套热管之间串联连接，以达到为太阳能电池板降温，同时提高光电转换效率的目的。
在发明专利cnio6979546a“一种热管式聚光光伏光热供暖系统”中，采用在光伏电池组件背部层压微热管平板阵列的方式，吸收光伏电池的热量，为家庭供暖，同时使光电转换效率得到有效提升。
无机热管是一种比普通热管传热能力更强、热启动性更好的新型传热元件，其传热过程极其迅速，径向传热效率为44kw/m2，轴向传热效率为8600kw/m2，传热过程中冷、热端表面接近等温。无机热管的导热系数一般为普通热管的30倍左右。将无机热管应用于光伏电池基板降温，可有效地提高其热量收集能力和降温效果，保证光伏电池处于较低的工作温度，具有较高的光电转换效率。
现有光伏电池降温结构普遍把降温装置放置于电池基板背部，存在的不足有:一是把降温装置放置于电池基板背部，对散热结构与电池基板的贴合精度要求高，加工困难，否则散热效果较差；二是背板散热结构若采用空气自然对流冷却形式，则热效率不高；若采用制冷介质强制对流形式，热效率虽然较高，但需要维持制冷剂循环的系统设备，系统复杂，设备成本及系统运行能耗均较高。
技术实现要素：
为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种无机热管式光伏电池降温结构，该电池降温结构简单，加工安装便捷，且具有良好的散热性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括水箱和电池基阵单元两部分，水箱包括进水阀、进水管、箱体、排水管、排水阀，电池基阵单元包括无机热管、光伏电池、电池基板和环形翅片，所述水箱位于电池基阵单元的上部，所述箱体一侧端上部设有进水管和进水阀，箱体另一侧端下部设有排水管和排水阀，箱体底板上开有多个等间距相同直径的圆孔，用于与无机热管配合安装，且多个圆孔位于箱体底板轴线上；
所述无机热管为中空圆柱体，热管外壳材料为铝、铜或不锈钢金属材料，管内介质为无机混合物；无机热管上端部连接有环形翅片位于水箱的箱体内，在箱体内水介质的作用下实现换热；
所述光伏电池通过导热胶粘贴在电池基板上，若干光伏电池组成光伏电池阵列，多个无机热管与电池基板固连成一体，用来支撑电池基板，同时收集电池基板的热量。
所述电池基板材料为轻质金属板材。
用于回收热量的介质为水，或空气。
有益效果
本发明提出的一种无机热管式光伏电池降温结构，通过把无机热管放置于电池基板上，采用焊接连接方式，解决了现有光伏电池降温技术中把散热结构设置于背部引起的技术精度要求高的问题；无机热管式光伏电池降温结构具有结构简单、加工成本低、便于热量收集和利用的特点。其与现有技术相比，通过采用高效无机热管散热，解决了现有技术中自然对流热效率低和强制对流系统复杂能耗高的问题。同时多个无机热管和相应的电池基板固定焊接在一起，无机热管数量和间距可根据不同的环境条件要求设置，结构灵活，应用范围广。无机热管外壳材料为铝或铜材料，或不锈钢金属材料，无机热管管内介质为无机混合物。无机热管内的传热过程极其迅速，径向传热效率为44kw/m2，轴向传热效率为8600kw/m2，传热过程中冷、热端表面接近等温。无机热管的导热系数一般为普通热管的30倍左右。
本发明无机热管式光伏电池降温结构与现有技术相比，在1m2的电池基板上，设置3根无机热管，即可在太阳辐射强度为1000w/m2下，使电池基板温度维持在44℃左右,综合效率可达68％左右。无机热管式光伏电池降温结构具有良好的散热效果。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种无机热管式光伏电池降温结构作进一步详细说明。
图1为本发明无机热管式光伏电池降温结构示意图。
图2为本发明的光伏电池阵列与电池基板结构示意图。
图中
1.进水阀2.进水管3.箱体4.环形翅片5.无机热管6.光伏电池7.电池基板8.排水管9.排水阀
具体实施方式
本实施例是一种无机热管式光伏电池降温结构。
参阅图1、图2，本实施例无机热管式光伏电池降温结构，由水箱和电池基阵单元两部分组成，水箱包括进水阀1、进水管2、箱体3、排水管8、排水阀9，电池基阵单元包括无机热管5、光伏电池6、电池基板7和环形翅片4，其中,水箱位于电池基阵单元的上部，箱体3一侧端上部设有进水管2和进水阀1，箱体3另一侧端下部设有排水管8和排水阀9，箱体3底板上开有多个等间距相同直径的圆孔，用于与无机热管5配合安装，且多个圆孔位于箱体3底板轴线上。无机热管5为中空圆柱体，热管外壳材料为铝、铜或不锈钢金属材料，管内介质为无机混合物；无机热管5上端部连接有环形翅片4位于水箱的箱体3内，在箱体3内水介质的作用下实现换热。用于回收热量的介质为水，或空气。
光伏电池6通过导热胶粘贴在电池基板7上，若干光伏电池6组成光伏电池阵列，电池基板7与多个无机热管5固连成一体，用来支撑电池基板，同时收集电池基板的热量。光伏电池6可为各种材料的光伏电池，或单晶硅光伏电池、多晶硅光伏电池。导热胶为具有导热性能的粘合剂。电池基板材料为轻质金属板材。
无机热管5比普通热管传热能力更强、热启动性更好的新型传热元件，其热管外壳材料为铝、铜和不锈钢等金属材料，管内介质为无机混合物。无机热管5内的传热过程极其迅速，径向传热效率为44kw/m2，轴向传热效率为8600kw/m2，传热过程中冷、热端表面接近等温。无机热管5的导热系数一般为普通热管的30倍左右。本实施例中,无机热管5的数量可根据电池基板7的大小、所处地区的气候条件等具体条件设置。电池基板7为金属板，其材料可为铜或铝等具有高效传热性能的金属。
白天有日光时，光伏电池阵列6吸收太阳光，一部分太阳光能转化为电能，另一部分直接反射回环境空间，其余大部光能转换为热能。这些热能大部分储集在电池阵列6和电池基板7中，也有少部分直接散失到环境中。无机热管5从其两侧的电池基板7上吸收热量，热量先从无机热管5的径向传给热管，再沿热管轴线方向传向热管上端。无机热管5上端连接有水箱3，其连接方式为焊接。同时为强化换热，无机热管5上端设置有环形翅片4。冷水从进水管2进入水箱3，与无机热管5换热，其温度升高。热水从排水管8排出，供给生产生活用水。进水阀1和排水阀9控制水箱中的水位高度。
本实施例中，其与无机热管5换热的介质为水，或为其它换热介质。实验表明，在夏季，当环境温度为35℃左右，太阳辐照强度为1000w/m2左右时，按照太阳能转化为热能的转化率为50％计，在1m2的电池基板上，设置3根直径为25mm,长度为1200mm的无机热管，即可使电池基板温度维持在44℃左右，光伏光热的综合利用效率可达68％左右。在其它光照辐射强度较低的天气条件下，该散热结构也可使电池基板维持在较低的温度。无机热管式光伏电池降温结构具有良好的散热效果。