[發(fā)明專利]一種用于聚光太陽能電池的沖擊射流冷卻系統(tǒng)以及太陽能電池裝置

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• 申請日: 2020-10-14
• 公開（公告）號: CN112234938A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫健;杜海權(quán);樊斌;張任平;李杰;周鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H02S40/20;H02S20/32
• 代理公司: 廣州廣信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44261
• 代理人: 李玉峰

本發(fā)明公開了一種用于聚光太陽能電池的沖擊射流冷卻系統(tǒng)，包括矩陣式射流圓柱肋熱沉、氣體管路、風(fēng)機(jī)；所述矩陣式射流圓柱肋熱沉由頂部中央設(shè)置有進(jìn)氣口的上氣室、射流孔板、下氣室、中央設(shè)置有叉排圓柱肋的圓柱肋板、底板依次安裝在一起構(gòu)成；所述射流孔板，其中央設(shè)置有縱向貫穿的陣列射流孔道，其底面設(shè)置有回流通道，其側(cè)面設(shè)置有出氣口；所述風(fēng)機(jī)通過氣體管路連接到矩陣式射流圓柱肋熱沉的進(jìn)氣口。此外還公開了一種聚光太陽能電池裝置。本發(fā)明沖擊射流冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕，與太陽能電池封裝在一起，具有壓損小、溫度均勻性強(qiáng)、單位面積換熱強(qiáng)度高的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，為新型高效電子設(shè)備散熱提供了新的途徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及聚光光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于聚光太陽能電池的冷卻系統(tǒng)以及太陽能電池裝置。

背景技術(shù)

太陽能以其資源豐富、可再生、清潔等獨(dú)特優(yōu)勢逐漸被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，一直是21世紀(jì)各國普遍關(guān)注的新能源之一。太陽能轉(zhuǎn)換成電能供各種設(shè)備及場所使用已成為最為便捷的方式之一。聚光光伏發(fā)電技術(shù)采用低成本的聚光結(jié)構(gòu)代替高成本的半導(dǎo)體材料，在減少鋪設(shè)面積的同時(shí)，很大程度上降低了光伏發(fā)電成本。因此，聚光光伏是一種減少耗材、節(jié)約成本以及提高太陽能電池發(fā)電效率的太陽能利用技術(shù)，一直受到商業(yè)光伏領(lǐng)域的青睞。但是，光照輻射大部分能量是以熱能的形式傳遞給太陽能電池，而光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率對溫度非常敏感，當(dāng)溫度增加時(shí)，開路電壓嚴(yán)重下降，短路電流略微上升，造成輸出功率的下降。因此，隨著電池溫度的提高，其光電轉(zhuǎn)換效率會相應(yīng)降低。研究表明，電池溫度每升高1℃，電池發(fā)電效率下降0.4～0.5％左右，長期工作條件下，將嚴(yán)重?fù)p害電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，縮短其使用壽命。

為了保證聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)高效的發(fā)電效率，通常需要對太陽能電池進(jìn)行接觸散熱冷卻，以保證穩(wěn)定的工作溫度。目前，市場上主要的散熱技術(shù)是風(fēng)扇散熱，利用對流換熱原理對電子元件進(jìn)行降溫處理，配合使用各類散熱片、熱管以增大電子元件的散熱面積。除此之外，還有利用水冷、半導(dǎo)體、液氮等方式進(jìn)行散熱研究。但這些散熱技術(shù)都存在一些關(guān)鍵的不足之處，如水冷散熱在相同時(shí)間內(nèi)可比風(fēng)冷散熱多降溫10～15℃，但對系統(tǒng)封閉性要求極高；而半導(dǎo)體散熱過程中，其自身會產(chǎn)生10～15W功率，依舊需要散熱風(fēng)扇；液氮因材料屬性所產(chǎn)生的問題更多，目前還停留在一些專業(yè)實(shí)驗(yàn)室使用階段，技術(shù)還不成熟。為此，針對聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)提供一種新型的散熱冷卻方式，以有效提升太陽能電池發(fā)電效率，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于聚光太陽能電池的沖擊射流冷卻系統(tǒng)，以廉價(jià)、安全的空氣作為冷卻工質(zhì)，采用矩陣式射流圓柱肋熱沉結(jié)構(gòu)，通過射流孔形成高速射流沖擊圓柱肋板，將太陽能電池產(chǎn)生的熱量帶走而實(shí)現(xiàn)散熱冷卻，從而有效提升太陽能電池發(fā)電效率。本發(fā)明的另一目的在于提供一種聚光太陽能電池裝置。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明提供的一種用于聚光太陽能電池的沖擊射流冷卻系統(tǒng)，包括矩陣式射流圓柱肋熱沉、氣體管路、風(fēng)機(jī)；所述矩陣式射流圓柱肋熱沉由上氣室、射流孔板、下氣室、圓柱肋板、底板依次安裝在一起構(gòu)成；所述上氣室的頂部中央設(shè)置有進(jìn)氣口；所述射流孔板，其中央設(shè)置有縱向貫穿的陣列射流孔道，其底面設(shè)置有回流通道，其側(cè)面設(shè)置有出氣口；所述圓柱肋板的中央設(shè)置有叉排圓柱肋；所述圓柱肋位于下氣室內(nèi)、且對應(yīng)于射流孔道；所述矩陣式射流圓柱肋熱沉通過底板與太陽能電池封裝固定；所述風(fēng)機(jī)通過氣體管路連接到矩陣式射流圓柱肋熱沉的進(jìn)氣口。

本發(fā)明的沖擊射流冷卻系統(tǒng)，太陽能電池在聚光條件下產(chǎn)生的熱量傳輸?shù)綀A柱肋板，風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的空氣氣流由進(jìn)氣口進(jìn)入矩陣式射流圓柱肋熱沉，通過射流孔道形成高速射流沖擊到圓柱肋板上，氣體強(qiáng)制對流、并在圓柱肋之間的微通道流動進(jìn)行換熱。熱氣體經(jīng)過回流通道回流匯聚于出氣口排放到環(huán)境中，從而將太陽能電池產(chǎn)生的熱量帶走而實(shí)現(xiàn)散熱冷卻。