[實用新型]一種聚光光伏換熱冷卻裝置

有效

• 申請號: 201220370127.9
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN202712233U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 季杰;陳海飛;王云峰;裴剛
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;盧紀

技術領域

本實用新型屬于太陽能應用領域，涉及一種利用液體冷卻介質給高熱流密度的太陽能聚光光伏換熱冷卻的裝置，主要應用于高倍聚光的碟式聚光光伏系統中。

背景技術

目前，提高太陽能光伏發電效率的有效方法之一是提高光伏電池接收到的光照強度，即采用聚光方式。但光伏電池長期處于較高工作溫度狀態會加速其老化，導致光-電效率下降，若整個電池組件溫度分布不均勻，甚至會因熱斑效應導致光伏電池永久性的損壞。因此對光伏電池采取換熱冷卻是聚光光伏的關鍵性措施。

傳統的換熱冷卻裝置多由銅或鋁作為換熱材料，與需要換熱的部件接觸，由具有一定壓力的循環介質帶走熱量，達到冷卻的目的。但是，對于高溫部件，很難達到瞬間冷卻的換熱效果，特別是對于太陽能碟式聚光這種系統，聚焦光斑呈高斯分布，一般的換熱器不能使光伏電池組件的溫度分布趨于均勻，容易造成光伏電池效率的降低，甚至損壞。

實用新型內容

本實用新型的技術解決問題：克服現有的換熱冷卻裝置對高溫部件冷卻能力不足和換熱不均勻的問題,提供一種聚光光伏換熱冷卻裝置，能對高溫物體迅速降溫，而且能使整個換熱面溫度均勻，特別適用于聚光太陽能冷卻換熱。

本實用新型的技術方案是：一種聚光光伏換熱冷卻裝置，包括：進水管1、出水管2、外腔壁3、擋流板4、肋片5、底基板6和冷卻腔體7；冷卻腔體7由上、下兩個部分組成，上半部分呈圓柱形中空結構，下半部分為方形；進水管1從冷卻腔體7上半部圓柱中心處伸入冷卻腔體7的下半部中心處后與位于冷卻腔體7下部的擋流板4相連，擋流板4的上方是外腔壁3，擋流板4和外腔壁3二者之間有間距；出水管2也設置在冷卻腔體7的上半部，在進水管1的下方；擋流板4的下方為底基板6，在底基板6內表面排列有肋片5；需要被冷卻的光伏電池8直接粘接在底基板6的外表面；外腔壁3的底端與底基板6連接，外腔壁3和底基板6將肋片5和擋流板4罩住，形成一個密閉的冷卻腔體7。

所述肋片5的排列呈中心對稱發散狀，所占面積與所需冷卻電池面積相同。本發明為了提高底基板與冷卻介質的換熱效率，增大與冷卻介質的接觸面積，并強化冷卻溫度的均勻性，在底基板上設置有肋片，且其排列為中心發散狀，使冷卻液由中心處向四周均勻流動，有效緩解聚光后呈高斯分布熱流所帶來的溫度差。

所述擋流板4的大小正好完全蓋在肋片5上。

所述底基板6的大小應略大于光伏電池8的面積，以保證有足夠的冷卻液回流空間和散熱空間。

所述冷卻腔體由上部金屬圓柱形空腔和下部方形空腔組成。

本實用新型與現有技術相比的有益效果在于：

（1）本實用新型采用中心進水，徹底經過換熱后才從腔體四周回水到出口，此種方式使整個換熱面無死角，不僅能對高溫物體迅速降溫，而且能使整個換熱面溫度均勻，特別適用于聚光太陽能冷卻換熱。

（2）本實用新型進行冷卻腔體的冷卻介質不會停滯于局部，吸熱后迅速將熱量帶走，能將局部熱量瞬間帶走，因此降溫迅速。

（3）本實用新型進水口設置在中心光強最強處，冷卻液經肋片引導由中心向四周發散，不僅增大冷卻液接觸面積，提高換熱效率，還有效改善聚光后光強呈高斯分布所帶來的溫差影響。

（4）若出現故障，冷卻介質循環突然中斷的情況下，本實用新型冷卻腔體內仍能儲存一定容量的冷卻介質，在冷卻液氣化之前能抑制光伏電池溫度過快升高，從而有效保護了電池，為排除故障爭取時間。

附圖說明

圖1是本實用新型的實施例的三維原理圖；

圖2是本實用新型的實施例的縱剖面構造圖；

圖3是本實用新型的實施例的底基板上的肋片分布示意圖。

圖中：1.進水管，2.出水管，3.外腔壁，4.擋流板，5.肋片，6.底基板，7.冷卻腔體,8.被冷卻的光伏電池。

具體實施方式

如圖1、2所示,本實用新型包括進水管1、出水管2、外腔壁3、擋流板4、肋片5、底基板6和冷卻腔體7。冷卻腔體7由上、下兩個部分組成，上半部分呈圓柱形中空結構，下半部分為方形；進水管1從冷卻腔體7上半部圓柱中心處伸入冷卻腔體7的下半部中心處后與位于冷卻腔體7下部的擋流板4相連，擋流板4的上方是外腔壁3，二者之間有間距；出水管2也設置在冷卻腔體7的上半部，在進水管1的下方；擋流板4的下方為底基板6，在底基板6內表面排列有肋片5；需要被冷卻的光伏電池8直接粘接在底基板6的外表面；外腔壁3的底端與底基板6連接，外腔壁3和底基板6將肋片5和擋流板4罩住，形成一個密閉的冷卻腔體7。