本发明一种基于石墨烯和热管强化聚光光伏组件散热的装置，属于光伏组件领域。
背景技术：
随着全球环境污染的日益加重、人类环保意识的逐渐加强以及煤、石油等传统能源的急剧紧缺，新型可再生能源越来越被人们所青睐。太阳能作为一种洁净的可再生的能源具有很大的利用前景，在国家政策的支持与引导下，太阳能光伏产业快速发展。
目前发电成本是阻碍光伏发电的主要因素，聚光技术能将太阳光汇聚到小面积的太阳电池上，这就可以降低电池的成本。但是由于聚光光伏系统本身的特点，其电池温度比一般光伏系统电池的温度要高得多，其电池温度甚至高达90℃，这么高的温度严重影响了聚光电池的效率、使用寿命和聚光光伏系统的可靠性。降低聚光光伏电池温度是解决电池效率不高的有效途径。
石墨烯材料石墨烯作为二维sp2键杂化的单层碳原子晶体，其低维结构可显著削减晶界处声子的边界散射，并赋予其特殊的声子模式，表现出更优异的导热特性，实验测试其导热系数高达5300w·mk-1，已超越碳纳米管、石墨等碳同素异形体的极限，更远超银和铜等金属材料，在强化传热领域优势显著。
两相闭式热虹吸管通过里面工质的在蒸发段吸收热源的热量将其变为蒸汽，然后流经冷凝段通过壁面将热量释放到空气凝结为液态，凝结液在重力的作用下回流到蒸发段，进而继续吸收热源的热量，达到循环效果。
通过将石墨烯材料的高导热性与热虹吸管结合，可以有效的降低电池温度，进而达到对现有聚光光伏系统的优化。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种基于石墨烯和热管强化聚光光伏组件散热的装置，在现有技术进行了优化，来强化聚光光伏组件的散热，从而达到提高聚光光伏系统的效率和聚光电池的使用寿命的目标。
一种基于石墨烯和热管强化聚光光伏组件散热的装置，包括聚光透镜、二次聚光器、聚光光伏电池、石墨烯底板、温差发电芯片、两相闭式虹吸热管和若干散热翅片，其中，所述聚光透镜设置在二次聚光器上方，所述二次聚光器设置在聚光光伏电池上方，且二次聚光器下表面与聚光光伏电池接触，所述石墨烯底板的上端设有凹槽，所述聚光光伏电池通过导热硅脂设置在凹槽内，所述石墨烯底板的下端通过导热硅脂与温差发电芯片的热端粘结，所述温差发电芯片的冷端通过导热硅脂与两相闭式虹吸热管粘结，所述若干散热翅片安装在两相闭式虹吸热管上。
优选地，所述两相闭式虹吸热管包括了蒸发段和冷凝段，所述蒸发段与冷凝段呈t字形连接，且蒸发段与冷凝段连通，所述两相闭式虹吸热管采用倾斜设置，且所述冷凝段高于蒸发段，所述蒸发段通过导热硅脂与温差发电芯片的冷端粘结。
优选地，所述若干散热翅片等距设置在冷凝段。
优选地，所述散热翅片为铝制矩形翅片,并在矩形面上开有圆孔与两相式虹吸热管相配合。
优选地，其特征在于，所述二次聚光器为一个倒置玻璃棱锥。
优选地，所述聚光光透镜为使用聚甲基丙烯酸甲酯材料的菲涅尔点聚光透镜。
优选地，所述聚光光伏电池为砷化镓电池。
优选地，所述导热硅脂的材料为含银硅脂。
优选地，所述两相闭式虹吸热管内的工质为水。
有益效果：本发明提供的一种基于石墨烯和热管强化聚光光伏组件散热的装置，与现有的聚光光伏组件相比，如有如下优点：
1、本发明在聚光光伏电池上方增设了一个二次聚光器，可以使通过聚光透镜的光更加均匀的照射到电池上，降低聚光电池的热斑效应，提升电池使用寿命；
2、将聚光电池安装在石墨烯底板中，由于石墨烯导热性能优异，可以加快电池热量的传递，从而达到降温的目的；
3、在石墨烯底板下安装一个温差发电芯片，由于温差的作用，可以将石墨烯上的热量进行利用，将热量转化为电能，进而提高聚光光伏系统发电的效率；
4、在温差发电芯片冷端加装了两相闭式热虹吸管，由于热管内的工质蒸发吸热，可以起到降温的作用；且该两相闭式热虹吸管不使用毛细结构，比起具有毛细结构的热管更容易设计，成本也更低，在热管的冷凝段安装了铝制翅片，这增大了换热面积，能够加快冷凝段液化的热量散发到空气中。
附图说明
图1是该聚光光伏系统的二维简化图；
图2是两相闭式热虹吸管结合翅片的散热器二维图形；
图3是石墨烯底板的俯视图。
图4是二次聚光器工作原理图。
图5是两相闭式热虹吸管安装在温差发电芯片冷端的二维图。
图中：聚光透镜1、聚光光伏电池2、石墨烯底板3、温差发电芯片4、两相闭式虹吸热管5、散热翅片6、凹槽7、二次聚光器8。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
图1-5所示，一种基于石墨烯和热管强化聚光光伏组件散热的装置，包括聚光透镜1、聚光光伏电池2、石墨烯底板3、温差发电芯片4、两相闭式虹吸热管5和若干散热翅片6，其中，所述聚光透镜1设置在二次聚光器8上方，所述二次聚光器8设置在聚光光伏电池2上方，且二次聚光器8下表面与聚光光伏电池2接触，所述石墨烯底板3的上端设有凹槽7，所述聚光光伏电池2通过导热硅脂设置在凹槽7内，这样可以使电池充分与石墨烯底板3接触，能够将电池热量通过热传导的方式快速传递到石墨烯底板3。由于石墨烯横向导热性能优异，热量能够很均匀的传递到石墨烯底板3上，这也能够降低电池工作时产生的热斑效应。然后在温差的作用下，快速将其热量传递给温差发电芯片。所述石墨烯底板3的下端通过导热硅脂与温差发电芯片的热端粘结，所述温差发电芯片4的冷端通过导热硅脂与两相闭式虹吸热管5粘结，所述若干散热翅片6安装在两相闭式虹吸热管5上。
优选地，所述两相闭式虹吸热管5包括了蒸发段和冷凝段，所述蒸发段与冷凝段呈t字形连接，且蒸发段与冷凝段连通，所述两相闭式虹吸热管采用倾斜设置，且所述冷凝段高于蒸发段，所述蒸发段通过导热硅脂与温差发电芯片4的冷端粘结。该两相闭式虹吸热管5蒸发段形状为长方体外壳，并且通过导热硅脂连接在温差发电芯片4的冷端，冷凝段暴露在空气中，且冷凝段朝上，蒸发段朝下。
优选地，所述若干散热翅片6等距设置在冷凝段，采用散热翅片在可以增加换热面积，增大与空气的对流换热。
优选地，所述散热翅片6为铝制矩形翅片。
优选地，所述二次聚光器8为一个倒置玻璃棱锥，所述二次聚光器8可以减小使用菲涅尔透镜后太阳电池表面产生的热斑效应，防止电池受热不均而缩短电池的使用寿命。
优选地，所述聚光光透镜1为使用聚甲基丙烯酸甲酯材料的菲涅尔点聚光透镜，聚甲基丙烯酸甲酯材料具有良好的耐冲击性、密度小、光通过率高、受用寿命长等特点，这都增加了该系统的可靠性。。
优选地，所述聚光光伏电池2为砷化镓电池，该电池相比一般的电池具有更高的效率。
优选地，所述导热硅脂的材料为含银硅脂。含银硅脂相比于一般的导热硅脂来说有更好的导热性能，这也加快了石墨烯底板上的热量向温差发电芯片上传递的速度。
优选地，所述两相闭式虹吸热管5内的工质为水。
本发明的工作原理如下：
本发明中，在聚光光伏电池上面安装一个倒置玻璃棱锥当做二次聚光器，可以使通过菲涅尔聚光透镜的太阳光更加均匀的射到电池上，降低电池的热斑效应，从而提高电池效率。
聚光光伏电池2通过含银硅脂安装在石墨烯底板的凹槽内。这样可以避免电池与石墨烯底板间存在空气热阻，使得电池温度能够快速传递给石墨烯底板。聚光光伏电池2安装在石墨烯底板的凹槽内，由于石墨烯横向导热能力特别强，电池热量可以快速在石墨烯平面内均匀传递。
温差发电芯片4的热端与石墨烯底板3相粘结。由于热端与热源粘结在一起，热端与冷端形成温度差，这可以使得电池的一部分热量转化成电能，这也提高了电池的效率。
如图2所示，在温差发电芯片4的冷端装有一个两相闭式虹吸热管结合翅片的散热器。该两相闭式虹吸热管5下端是其蒸发段，由于热管里面是负压状态，工质在蒸发段容易受热蒸发，然后蒸汽流经冷凝段通过壁面将热量释放到空气凝结为液态，凝结液在重力的作用下回流到蒸发段，进而继续吸收热源的热量，达到循环效果。该两相闭式虹吸热管的安装必须是冷凝段朝上，不然无法形成循环。如图2所示，在冷凝段加装了等距的散热翅片。该散热翅片为铝制矩形开孔翅片，孔的大小与冷凝段的直径相等，以便使翅片安装在冷凝段。并且铝制翅片降低了翅片的工艺难度，铝制矩形翅片相比于其他材料的翅片有相对较低的价格，还有质量轻的优势。然后散热翅片可以增大换热面积，加快冷凝段蒸汽工质与空气的换热，加速循环，使得降温效果更好。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的两种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。