[發明專利]一種光伏電池組件用節能型水冷散熱降溫裝置

在審

• 申請號: 201611171379.8
• 申請日: 2016-12-17
• 公開（公告）號: CN106656026A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 方波
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42
• 代理公司: 深圳茂達智聯知識產權代理事務所(普通合伙)44394
• 代理人: 胡慧

技術領域

本發明涉及光伏領域，尤其涉及一種光伏電池組件用節能型水冷散熱降溫裝置。

背景技術

太陽能電池是太陽能光伏發電系統的核心，光伏組件投資成本占初始投資的50%～60%。光伏電池組件效率的提升、制造工藝的進步以及原材料價格下降等因素都會導致光伏發電成本的下降。有關測算表明，光伏組件效率提升1%，約相當于光伏發電系統價格下降17%。目前多晶及單晶太陽能電池產業化平均效率分別為18.3%和19.5%，但光伏電池效率提升非常困難，沿著原有技術方向繼續提高常規太陽電池效率需要花費更大精力與財力，要在短期內取得重大突破、效率獲得大幅度提升是不現實的。

光伏電池受溫度等環境因素影響很大，當溫度升高時，光伏電池輸出電壓將下降，一般溫度每升高1，電壓值下降約2~3mV。對硅太陽電池多年的研究數據表明碑,單晶硅電池對溫度上升反應十分明顯,溫度每提高1度,功率輸出相對減少0.4%- - 0.5%,甚至達到0.73%- - 0.75%,多晶硅電池溫度系數在一0.3%左右。相應的太陽電池效率同比下降。夏季情況下,一般太陽電池的輸出功率將比標準狀況低15%- -30%。

為了充分利用太陽電池材料與工藝己有研究成果,從改善太陽電池的工作條件入手,通過工程熱物理方法對太陽電池進行冷卻,抑制太陽電池的溫升,使太陽電池實際工作時保持較高的效率,是提高太陽電池效率的另一條有效途徑。

根據經驗公式：Tcell=Tambient+0.03*Irad，太陽能電池板溫度一般穩定在環境溫度以上10一30℃,一般而言電池溫度將在60℃以下。但是在通風不良的情況下,板溫甚至可能達到80℃。這種情況下除溫度上升帶來輸出能量和效率的下降外,電池組件的失配也將造成整個系統的電壓和電流的降低,甚至由于惡性循環導致熱斑造成太陽電池的損壞。

因此，降低光伏電池溫度充分發揮其寶貴的已有效能，潛力巨大，對于提升光伏電池實際應用中的效率、減輕光伏電池失效老化和損壞、延長光伏電池的壽命具有重要意義，所需付出的成本很低，商業前景廣闊。

現有技術中，如：主動式冷卻太陽能光伏發電系統-發明-黃興博。該發明采用循環水冷降溫方式，采用了水泵，需要額外功率開銷；一種多倍疊聚光太陽能光伏發電裝置，--發明，黃光玉，該發明采用循環水冷降溫方式，管路上設有水泵，需要額外的能量開銷；一種光伏電站組件用自動降溫裝置-發明，勾憲芳 范維濤。該發明需要高壓泵；一種太陽能光伏發電溫度維持系統-發明，陳康生，該發明采用循環水冷方式，以地源和水箱作為降溫源，需要3個循環泵，需要額外動力開銷，結構復雜；一種光伏組件降溫系統-發明，唐玉敏，該發明將光伏發電與工質制冷系統結合，需要壓縮機等，結構復雜、技術要求高，額外功率開銷非常大；一種光伏組件降溫裝置-發明，高茜，該發明采用循環水冷降溫方式，需要水泵和控制器、電動閥等，需要提供額外功率開銷；太陽能光伏電池板循環水冷降溫裝置--發明，方波等，該發明采用循環水冷降溫方式，需要水泵，需要額外功率開銷。

以上專利中均需要水泵或壓縮機等動力，需要提供額外功率開銷，扣除額外提供的動力開銷，整體功率提升效果十分有限，甚至由于光伏電池降溫所提升的功率還不及額外提供的功率開銷，得不償失。

如：鋁合金背板太陽電池組件—發明、發明，申請人：秦紅，沈輝等，該發明和發明用鋁合金代替目前使用的TPT背板材料作為光伏組件的背板，該發明是改變光伏電池組件本身的結構設計，需要建立一整套這種新型光伏組件的制造封裝材料、工藝和設備體系和生產線，造價昂貴；復合型太陽能光伏界面與太陽能熱管集成裝置-發明，發明人：陳穗，該發明是一種將光伏界面和太陽能熱管集成一體的裝置，光伏發電和熱量采集可以同時進行，但二者效果均不理想，該發明沒有說明如何進行熱量采集；光伏發電系統太陽能電池組件水冷降溫裝置，發明，賀劍雄，該發明直接接自來水管道，依靠管道自身的水壓進行循環水冷降溫，不需要額外動力開銷。但是需要不斷消耗大量的水資源，成本高；一種利用自然低溫熱源光伏建筑雙向降溫-發明，薛黎明，該發明用于BIPV,以空氣作為傳熱介質，采用地下低溫熱源通過空氣流通通道進行降溫，不需要額外動力，但結構復雜，工程量大、占地面積大，傳熱降溫效果不理想；蓄冷降溫式太陽電池組件，發明、發明，秦紅，該發明和發明在光伏電池板背部設置冷卻介質容器，內盛冷卻介質，冷卻介質白天有光照時以對流方式吸收光伏電池的熱量，對光伏電池進行散熱降溫，夜間利用自然溫差釋放熱量；該發明不需要水泵等動力開銷，但保溫裝置的保溫門的開閉需要微型電機驅動，仍然需要一定的額外功率開銷，且需要保溫結構，結構復雜，體積龐大，維護不便，成本高。