专利名称：具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能发电技术领域，具体地说是一种具有强制冷却功能的、可超千 倍光率的跟日太阳能聚光发电系统。
背景技术：
近年来，利用太阳能并网发电技术获得了巨大发展。但是应该说这种发电系统的 发电功率还比较低，远远不能适应日益增长的能源需求。众所周知，现有技术的太阳能电 池发电，大部分是通过菲涅尔透镜或其他形式的聚光镜，将太阳光汇聚到电池芯片上进行 的。聚光倍数越大，太阳能电池的发电效率就越高。也就是说，要最大限度地提高太阳能电 池芯片的发电效率，就必须相应提高太阳能芯片的聚光倍数。然而，这种聚光太阳能发电， 在倍率增加的同时，芯片的温度也随之增加，如果采用千倍聚光，芯片的温度可以达到1200 度以上。在这种高温下如不采取有效的冷却措施，发电芯片都会被烧坏，提高太阳能发电芯 片的发电效率就无从谈起。因此，比较有效的办法就是在增加聚光倍率的同时，尽量排除紫 外、红外、辐射热等带来的高温。将发电芯片的温度控制在100度以下的范围，才能真正提 高太阳能发电的效率。
发明内容
为了克服现有太阳能电池发电存在的不足，本发明提供了一种倍率高、散热效果 好的具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是这种具有强制冷却功能的太阳能 聚光发电系统，包括支撑架、与支撑架活动连接的支撑杆，支撑架与支撑杆的连接处设有轴 承，支撑杆通过仰角调节轴连接一个带跟踪器、仰角调节装置、水平调节装置的系统外壳， 主要是在系统外壳的顶面设有一块以上的聚光透镜，在底面设有一根以上灌有循环冷却剂 的散热管，在散热管上通过绝缘导热胶连接与聚光透镜相对应的发电单元，发电单元之间 通过发电芯片的正负极引出线进行串联或并联连接，系统外壳两侧设有带介质进口或介质 出口并与各散热管相连的连通管，在介质进口和介质出口上设有介质连接管；在系统外壳 的前后面及两侧设有用于散热的进风口和排风口，进风口和排风口内设有过滤网或过滤 膜；所说发电单元设置在聚光透镜的下面，由发电芯片以及设置在发电芯片上面带介质腔 体的聚光散热器组成，发电芯片通过绝缘导热胶粘结在散热管上，聚光散热器的周边及上 面设有散热翅片，其上平面上还垂直设有两片互为垂直呈交叉十字形的挡片，介质腔体内 盛有低沸点或高沸点醇类、烷类、醚类介质或它们的混合物，聚光散热器通光口的四壁设有 高反光材料，聚光散热器底部与发电芯片之间设有一个材料为K9玻璃、耐高温树脂、石英 等材料制成的透光率达到98 99%的高透光棱镜导光器；设置在封闭式外壳上的跟踪器、 仰角调节装置和水平调节装置，进行系统跟日运动中的仰角和方向调节，当太阳偏离时，跟 踪器分别向仰角电机和水平旋转电机发出信号，进行仰角调节和水平旋转，在时钟芯片的 控制下，水平旋转以每小时15度的速度进行运行。
本发明的另一个技术方案是，所说聚光散热器也可以在其介质腔体上部设有出气管，下部设有回液管，它的出气管和回液管分别与设置在聚光散热器一侧的热交换箱内散 热盘管的上口和下口连接，构成独立的热交换系统。本发明与现有技术相比的优点，主要是在聚光倍率达到千倍以上时，利用倒置台 形或锥台形结构的聚光散热器，在将光线高度收拢，提高发电效率的同时，对高倍率的太阳 光进行散热；同时，利用实体高透光材料在保持高透光率的前提下，阻隔紫外、红外、辐射热 带来的高温。当电池芯片的温度超过1200°C时，经过复合冷却系统的多重散热与冷却，就可 以保证太阳能电池在低于100°C以下的温度环境中进行正常发电，解决了太阳能发电聚光 倍率大与芯片温度高、寿命短、影响发电效果之间的矛盾及技术难题。同时，这种独立的发 电系统，可以通过串联、并联等不同形式，组成所需电流和电压的阵列式、规模化太阳能聚 光发电系统。
图1是本发明的结构示意图；图2是本发明散热管上发电单元排列的结构示意图；图3是本发明发电单元结构示意图；图4是本发明带热交换箱的发电单元结构示意图；图5是本发明散热管上带热交换箱的发电单元排列结构示意图。图中1.排风口，2.支撑杆，3.仰角调节轴，4.系统外壳，5.进风口，6.聚光透镜， 7.散热管，8.发电单元，9.仰角调节支架，10.介质出口，11.仰角电机，12.仰角调节螺母， 13.仰角调节螺杆，14.水平旋转电机，15.从动轮，16.支撑架，17.轴承，18.水平调节装 置，19.连管，20.介质进口，21.连通管，22.跟踪器，23.仰角调节装置，24.通光口，25.挡 片，26.散热翅片，27.聚光散热器，28.介质腔体，29.棱镜导光器，30.发电芯片，31.绝缘 导热胶，32.出气管，33.热交换箱，34.散热盘管，35.回液管。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述本发明每个发电单元的聚光倍率为1000倍，太阳能芯片的发电功率为36W，整个 发电系统的发电功率为900W。根据所需发电功率的大小，在系统外壳4内安装相应数量的 发电单元8，或者将本发明的发电系统进行串并联组合，构成所需功率的阵列式规模化的太 阳能聚光发电系统。参照图1、2所示，这种具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，包括支撑架16、 与支撑架16活动连接的支撑杆2，支撑杆2通过仰角调节轴3连接一个带跟踪器22、仰角 调节装置23、水平调节装置18的系统外壳4，主要是在系统外壳4的顶面设有25块聚光透 镜6，在底面设有5根灌有循环冷却剂的散热管7，在每根散热管7上通过绝缘导热胶31连 接与聚光透镜6相对应的5个发电单元8，共连接25个发电单元8，发电单元8之间通过发 电芯片30的正负极引出线进行串联或并联连接；系统外壳4两侧设有带介质进口 20或介 质出口 10并与各散热管7相连的连通管21，在系统外壳4的前后面及两侧设有用于散热的 6个进风口 5和2个百叶窗式的排风口 1，每个进风口 5和排风口 1内设有过滤膜。
连接在系统外壳4上的仰角调节装置23由仰角电机11、仰角调节螺母12、仰角调节螺杆13和仰角调节支架9组成，仰角电机11的转轴连接仰角调节螺杆13，通过仰角调节 装置21进行跟日运动中的仰角调节。连接在系统外壳4上的水平调节装置18由固定在支 撑架16上的水平旋转电机14和固定在支撑杆2上的从动轮15组成，水平旋转电机14连 接的涡轮与从动轮15的齿轮相啮合。当太阳偏离时，跟踪器22分别向仰角电机11和水平 旋转电机14发出信号，进行仰角调节和水平旋转。在时钟芯片的控制下，水平旋转以每小 时15度的速度运行。参照图3所示，发电单元8设置在聚光透镜6的下面对应设置，每个发电单元8由 砷化镓发电芯片30以及设置在砷化镓发电芯片30上面带介质腔体24的倒置台形聚光散 热器27组成。在每个聚光透镜6的四角对叉线的交汇点垂直向下延伸形成该透镜的垂直 中轴线，该垂直中轴线末端为该透镜的焦点处，发电芯片30通过绝缘导热胶31粘结在散热 管7上；聚光散热器27的周边及上面均设有散热翅片26，在聚光散热器27的上平面还垂 直设有两片互为垂直呈交叉十字形的挡片25，介质腔体24内盛有低沸点醇类介质；聚光散 热器27的通光口 24四壁设有高反光材料，聚光散热器27底部与发电芯片30之间设有一 个材料为K9玻璃，透光率达到98 99%的高透光棱镜导光器29。实施例2参照图4、5所示，结构与实施例1大致相同。不同之处在于所说的聚光散热器27 为锥台形结构，其介质腔体24上部设有出气管32，下部设有回液管35，出气管32和回液管 35分别与设置在聚光散热器27 —侧的热交换箱33内散热盘管34的上口和下口连接，构成 独立的热交换系统。聚光散热器27底部与发电芯片30之间设有一个材料为耐高温树脂， 透光率达到98 99%的高透光棱镜导光器29。介质腔体24内盛有高沸点烷类介质。
权利要求
一种具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，包括支撑架(16)、与支撑架(16)活动连接的支撑杆(2)，支撑杆(2)通过仰角调节轴(3)连接一个带跟踪器(22)、仰角调节装置(23)、水平调节装置(18)的系统外壳(4)，其特征在于在系统外壳(4)的顶面设有聚光透镜(6)，在底面设有内盛冷却剂的散热管(7)，散热管(7)上通过绝缘导热胶(31)连接发电单元(8)，发电单元(8)之间通过发电芯片(30)的正负极引出线进行串联或并联连接；系统外壳(4)两侧设有带介质进口(20)或介质出口(10)并与各散热管(7)相连的连通管(21)，在系统外壳(4)的前后面及两侧设有用于散热的进风口(5)和排风口(1)。
2.根据权利要求1所述具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，其特征在于所说 发电单元(8)设置在聚光透镜(6)的下面，由发电芯片(30)以及设置在发电芯片(30)上 面带介质腔体(24)的聚光散热器(27)组成，发电芯片(30)通过绝缘导热胶(31)粘结在 散热管(7)上；聚光散热器(27)上设有散热翅片(26)，其上平面还垂直设有两片互为垂直 呈交叉十字形的挡片(25)，介质腔体(24)内盛有低沸点或高沸点醇类、烷类、醚类介质或 它们的混合物；聚光散热器(27)的通光口(24)四壁设有高反光材料，聚光散热器(27)底 部与发电芯片(30)之间设有棱镜导光器(29)。
3.根据权利要求2所述具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，其特征在于所说 聚光散热器(27)的介质腔体(24)上部设有出气管(32)，下部设有回液管(35)，出气管 (32)和回液管(35)分别与设置在聚光散热器(27) —侧的热交换箱(33)内散热盘管(34) 的上口和下口连接，构成独立的热交换系统。
4.根据权利要求1所述具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，其特征在于支撑 架(16)与支撑杆(2)的连接处设有轴承(17)。
5.根据权利要求1所述具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，其特征在于所说 的进风口(5)和出风口(1)内设有过滤网或过滤膜。
6.根据权利要求1所述具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，其特征在于在介 质进口(20)和介质出口(10)上设有介质连接管(19)。
全文摘要
本发明公开了一种具有强制冷却功能的太阳能聚光发电系统，包括支撑架、跟踪器、仰角调节装置、水平调节装置，要点是在系统外壳的顶面设有聚光透镜，在其底面设有散热管，散热管上均匀地设置由发电芯片和聚光散热器组成的发电单元，发电单元之间通过发电芯片的正负极引出线进行串联或并联连接。本发明在聚光倍率达到千倍以上，电池芯片温度超过1200℃时，经过多重散热与冷却，保证太阳能电池在低于100℃的温度环境中进行正常发电，解决了太阳能发电聚光倍率大与芯片温度高、芯片寿命短之间的矛盾及技术难题。本发明可以通过串联、并联等不同形式，组成阵列式、规模化的太阳能聚光发电系统。
文档编号H01L31/052GK101867326SQ20101019840
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月11日 优先权日2010年6月11日
发明者丁建东 申请人:丁建东