CN112234938A - 一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***以及太阳能电池装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***，包括矩阵式射流圆柱肋热沉、气体管路、风机；所述矩阵式射流圆柱肋热沉由顶部中央设置有进气口的上气室、射流孔板、下气室、中央设置有叉排圆柱肋的圆柱肋板、底板依次安装在一起构成；所述射流孔板，其中央设置有纵向贯穿的阵列射流孔道，其底面设置有回流通道，其侧面设置有出气口；所述风机通过气体管路连接到矩阵式射流圆柱肋热沉的进气口。此外还公开了一种聚光太阳能电池装置。本发明冲击射流冷却***结构简单、体积小、重量轻，与太阳能电池封装在一起，具有压损小、温度均匀性强、单位面积换热强度高的独特优点，为新型高效电子设备散热提供了新的途径。

Description

一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***以及太阳能电 池装置
技术领域
本发明涉及聚光光伏发电技术领域，尤其涉及一种用于聚光太阳能电池的冷却***以及太阳能电池装置。
背景技术
太阳能以其资源丰富、可再生、清洁等独特优势逐渐被广泛应用于各个领域，一直是21世纪各国普遍关注的新能源之一。太阳能转换成电能供各种设备及场所使用已成为最为便捷的方式之一。聚光光伏发电技术采用低成本的聚光结构代替高成本的半导体材料，在减少铺设面积的同时，很大程度上降低了光伏发电成本。因此，聚光光伏是一种减少耗材、节约成本以及提高太阳能电池发电效率的太阳能利用技术，一直受到商业光伏领域的青睐。但是，光照辐射大部分能量是以热能的形式传递给太阳能电池，而光伏发电***的发电效率对温度非常敏感，当温度增加时，开路电压严重下降，短路电流略微上升，造成输出功率的下降。因此，随着电池温度的提高，其光电转换效率会相应降低。研究表明，电池温度每升高1℃，电池发电效率下降0.4～0.5％左右，长期工作条件下，将严重损害电池的内部结构，缩短其使用寿命。
为了保证聚光光伏发电***高效的发电效率，通常需要对太阳能电池进行接触散热冷却，以保证稳定的工作温度。目前，市场上主要的散热技术是风扇散热，利用对流换热原理对电子元件进行降温处理，配合使用各类散热片、热管以增大电子元件的散热面积。除此之外，还有利用水冷、半导体、液氮等方式进行散热研究。但这些散热技术都存在一些关键的不足之处，如水冷散热在相同时间内可比风冷散热多降温10～15℃，但对***封闭性要求极高；而半导体散热过程中，其自身会产生10～15W功率，依旧需要散热风扇；液氮因材料属性所产生的问题更多，目前还停留在一些专业实验室使用阶段，技术还不成熟。为此，针对聚光光伏发电***提供一种新型的散热冷却方式，以有效提升太阳能电池发电效率，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***，以廉价、安全的空气作为冷却工质，采用矩阵式射流圆柱肋热沉结构，通过射流孔形成高速射流冲击圆柱肋板，将太阳能电池产生的热量带走而实现散热冷却，从而有效提升太阳能电池发电效率。本发明的另一目的在于提供一种聚光太阳能电池装置。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***，包括矩阵式射流圆柱肋热沉、气体管路、风机；所述矩阵式射流圆柱肋热沉由上气室、射流孔板、下气室、圆柱肋板、底板依次安装在一起构成；所述上气室的顶部中央设置有进气口；所述射流孔板，其中央设置有纵向贯穿的阵列射流孔道，其底面设置有回流通道，其侧面设置有出气口；所述圆柱肋板的中央设置有叉排圆柱肋；所述圆柱肋位于下气室内、且对应于射流孔道；所述矩阵式射流圆柱肋热沉通过底板与太阳能电池封装固定；所述风机通过气体管路连接到矩阵式射流圆柱肋热沉的进气口。
本发明的冲击射流冷却***，太阳能电池在聚光条件下产生的热量传输到圆柱肋板，风机产生的空气气流由进气口进入矩阵式射流圆柱肋热沉，通过射流孔道形成高速射流冲击到圆柱肋板上，气体强制对流、并在圆柱肋之间的微通道流动进行换热。热气体经过回流通道回流汇聚于出气口排放到环境中，从而将太阳能电池产生的热量带走而实现散热冷却。
由于阵列射流冲击后会形成相向运动的贴壁射流，而贴壁射流相遇后沿射流方向反向运动，即形成回流流体，为便于回流流体快速排出且使回流更加均匀，换热效果更好，本发明所述射流孔板的底面上，每个射流孔道的周围均布有四个回流通道。
为便于热气体及时排出热沉，本发明所述出气口有四个、且均布对称设置。
本发明的另一目的通过以下技术方案予以实现：
本发明提供的一种聚光太阳能电池装置，包括太阳能电池、聚光结构、跟踪控制器、散热冷却***；所述聚光结构包括菲涅尔透镜和固定架；所述太阳能电池设置在固定架的底部；所述跟踪控制器连接驱动聚光结构；所述散热冷却***为上述冲击射流冷却***；所述太阳能电池、矩阵式射流圆柱肋热沉、聚光结构、跟踪控制器形成电池单元；所述二个或二个以上电池单元并联设置在气体管路上。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明采用矩阵式射流圆柱肋热沉结构用于聚光光伏***，以廉价、安全的空气作为冷却工质，将空气形成高速射流冲击圆柱肋板进行冷却，利用工质在毫米尺度喷口中强制对流换热，大幅降低了太阳能电池的工作温度，有利于提高转换效率，对整个光伏***性能提升具有积极作用。
(2)本发明矩阵式射流圆柱肋热沉作为冲击射流冷却***应用于聚光光伏电池领域，与现有常规风扇相比，在相同泵功下，可以实现更大散热量；与水冷相比，具有安全、冷却介质廉价等特点。
(3)本发明矩阵式射流圆柱肋热沉中，圆柱肋的设置不仅对介质的流动起到扰动作用，而且还能很大程度地增加了有效传热面积；出气口的设置使得换热后的工质能够非常方便地排出热沉而实现对热量的转移，有利于维持太阳能电池稳定、安全、均匀的工作温度。
(4)本发明矩阵式射流圆柱肋热沉结构简单、体积小、重量轻，与太阳能电池封装在一起，具有压损小、温度均匀性强、单位面积换热强度高的独特优点，为新型高效电子设备散热提供了新的途径。
附图说明
下面将结合实施例和附图对本发明作进一步的详细描述：
图1是本发明实施例中聚光光伏***的结构示意图；
图2是图1实施例中矩阵式射流圆柱肋热沉的装配示意图(a)和截面示意图(b)；
图3是图1实施例中圆柱肋板的结构示意图；
图4是图1实施例中射流孔板的俯视图(a)和仰视图(b)。
图中：太阳能电池1，矩阵式射流圆柱肋热沉2，进气口2.1，固定螺栓孔2.2，上气室2.3，射流孔板2.4，射流孔道2.4.1，回流通道2.4.2，出气口2.5，下气室2.6，圆柱肋板2.7，圆柱肋2.7.1，底板2.8，菲涅尔透镜3.1，固定架3.2，气体管路4，跟踪控制器5，风机6
具体实施方式
图1～图4所示为本发明一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***以及太阳能电池装置的实施例，
如图1所示，本实施例聚光太阳能电池装置，包括太阳能电池1、聚光结构、跟踪控制器5、散热冷却***。其中，聚光结构包括菲涅尔透镜3.1和固定架3.2；太阳能电池1设置在固定架3.2的底部；跟踪控制器5连接驱动聚光结构。
散热冷却***为冲击射流冷却***，如图1所示，包括矩阵式射流圆柱肋热沉2、气体管路4、风机6。太阳能电池1、矩阵式射流圆柱肋热沉2、聚光结构、跟踪控制器5形成电池单元。可以是若干个电池单元并联设置在气体管路4上。
如图2(a)所示，矩阵式射流圆柱肋热沉2由上气室2.3、射流孔板2.4、下气室2.6、圆柱肋板2.7、底板2.8经固定螺栓孔2.2依次安装在一起而构成板块结构。
上气室2.3的顶部中央设置有进气口2.1。
射流孔板2.4，其中央设置有纵向贯穿的36个阵列射流孔道2.4.1，其底面设置有回流通道2.4.2(如图4(a)、图4(b)所示，每个射流孔道2.4.1的周围均布有四个回流通道2.4.2)，其侧面设置有有四个均布对称敞开的出气口2.5。
如图3所示，圆柱肋板2.7的中央设置有叉排圆柱肋2.7.1。圆柱肋2.7.1位于下气室2.6内、且对应于射流孔道2.4.1(见图2(b))。
所述射流孔板2.4，其中央设置有纵向贯穿的阵列射流孔道2.4.1，其底面设置有回流通道2.4.2，其侧面设置有出气口2.5；所述圆柱肋板2.7的中央设置有叉排圆柱肋2.7.1；所述圆柱肋2.7.1位于下气室2.6内、且对应于射流孔道2.4.1；所述矩阵式射流圆柱肋热沉2通过底板2.8与太阳能电池封装固定；所述风机6通过气体管路4连接到矩阵式射流圆柱肋热沉2的进气口2.1。
矩阵式射流圆柱肋热沉2通过底板2.8与太阳能电池1封装固定；风机6通过气体管路4连接到矩阵式射流圆柱肋热沉2的进气口2.1。
本实施例工作原理如下：
太阳能电池1在聚光条件下产生的热量传输到圆柱肋板2.7，风机6产生的空气作为冷却工质，经过气体管路4由进气口2.1进入上气室2.3，通过射流孔道2.4.1形成高速射流冲击到圆柱肋板2.7上，气体强制对流、并在圆柱肋2.7.1之间的微通道流动进行换热，热气体从回流通道2.4.2回流汇聚于出气口2.5排放到环境中，完成冷却过程。这样，通过气体工质冲击将太阳能电池1产生的热量带走，从而实现散热冷却、提高转换效率的目的。

Claims (4)

1.一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***，其特征在于：包括矩阵式射流圆柱肋热沉(2)、气体管路(4)、风机(6)；所述矩阵式射流圆柱肋热沉(2)由上气室(2.3)、射流孔板(2.4)、下气室(2.6)、圆柱肋板(2.7)、底板(2.8)依次安装在一起构成；所述上气室(2.3)的顶部中央设置有进气口(2.1)；所述射流孔板(2.4)，其中央设置有纵向贯穿的阵列射流孔道(2.4.1)，其底面设置有回流通道(2.4.2)，其侧面设置有出气口(2.5)；所述圆柱肋板(2.7)的中央设置有叉排圆柱肋(2.7.1)；所述圆柱肋(2.7.1)位于下气室(2.6)内、且对应于射流孔道(2.4.1)；所述矩阵式射流圆柱肋热沉(2)通过底板(2.8)与太阳能电池(1)封装固定；所述风机(6)通过气体管路(4)连接到矩阵式射流圆柱肋热沉(2)的进气口(2.1)。
2.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***，其特征在于：所述射流孔板(2.4)的底面上，每个射流孔道(2.4.1)的周围均布有四个回流通道(2.4.2)。
3.根据权利要求1所述的用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却***，其特征在于：所述出气口(2.5)有四个、且均布对称设置。
4.一种聚光太阳能电池装置，包括太阳能电池(1)、聚光结构、跟踪控制器(5)、散热冷却***；所述聚光结构包括菲涅尔透镜(3.1)和固定架(3.2)；所述太阳能电池(1)设置在固定架(3.2)的底部；所述跟踪控制器(5)连接驱动聚光结构；其特征在于：所述散热冷却***为权利要求1-3之一所述冲击射流冷却***；所述太阳能电池(1)、矩阵式射流圆柱肋热沉(2)、聚光结构、跟踪控制器(5)形成电池单元；所述二个或二个以上电池单元并联设置在气体管路(4)上。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113114104A (zh) * 2021-03-22 2021-07-13 景德镇陶瓷大学 一种聚光钙钛矿叠层太阳能电池的冷却***以及太阳能电池装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004097913A1 (ja) * 2003-05-02 2004-11-11 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. 真空成膜装置及び真空成膜方法並びに太陽電池材料
CN103178145A (zh) * 2011-12-20 2013-06-26 陕西银星科技有限公司 一种基于合成射流散热的太阳能光伏装置
CN107503801A (zh) * 2017-08-18 2017-12-22 沈阳航空航天大学 一种高效阵列射流冷却结构
CN107919406A (zh) * 2017-10-25 2018-04-17 华北电力大学 一种减少失配损失的密集聚光光伏电池阵列
CN108598049A (zh) * 2018-04-17 2018-09-28 景德镇陶瓷大学 一种电子元件散热器
CN109755199A (zh) * 2019-02-20 2019-05-14 合肥工业大学 一种微小通道射流散热器
CN109981048A (zh) * 2019-03-26 2019-07-05 景德镇陶瓷大学 一种阵列式环路热管冷却聚光太阳能电池装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004097913A1 (ja) * 2003-05-02 2004-11-11 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. 真空成膜装置及び真空成膜方法並びに太陽電池材料
CN103178145A (zh) * 2011-12-20 2013-06-26 陕西银星科技有限公司 一种基于合成射流散热的太阳能光伏装置
CN107503801A (zh) * 2017-08-18 2017-12-22 沈阳航空航天大学 一种高效阵列射流冷却结构
CN107919406A (zh) * 2017-10-25 2018-04-17 华北电力大学 一种减少失配损失的密集聚光光伏电池阵列
CN108598049A (zh) * 2018-04-17 2018-09-28 景德镇陶瓷大学 一种电子元件散热器
CN109755199A (zh) * 2019-02-20 2019-05-14 合肥工业大学 一种微小通道射流散热器
CN109981048A (zh) * 2019-03-26 2019-07-05 景德镇陶瓷大学 一种阵列式环路热管冷却聚光太阳能电池装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113114104A (zh) * 2021-03-22 2021-07-13 景德镇陶瓷大学 一种聚光钙钛矿叠层太阳能电池的冷却***以及太阳能电池装置

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