一种聚光光伏组件及其组成的系统的制作方法

1.本发明属于聚光光伏技术领域，涉及一种聚光光伏组件及其组成的系统。


背景技术：

2.聚光光伏(concentrated photovoltaics,cpv)是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能的技术，太阳光经聚光器聚照射在光伏电池表面产生电流，在此过程中，只有20-30％的光能转换成电能，剩余的能量会转化为热能的形式，通过高强度传热过程在非常小的散热面积上传递出去，高强度传热过程会破坏光伏发电电池的寿命，对聚光光伏系统运行的安全性和可靠性有着较为重要的影响。
3.因此，散热器的性能对降低聚光光伏电池的温度起到至关重要的作用，在高倍聚光光伏系统中，有主动式冷却散热器和被动式冷却散热器，主动式冷却散热器是指将聚光光伏电池运行时所生成的热量通过流动的水或其它介质带走，从而降低聚光光伏电池温度。而被动式冷却散热器是通过散热器将聚光光伏电池产生的热量直接散发到大气中。主动冷却的方式能更好的减小光伏电池的工作温度，然而冷却系统的可靠性是主动式冷却存在的最大问题，一旦冷却系统出现故障，聚光光伏电池可能会因为过高的工作温度而损毁。相比较而言，被动式冷却的可靠性较高，是降低聚光光伏电池工作温度的主要方式之一
4.常见的被动式冷却散热器为空气冷却器，采用自然对流，可以在电池背面加装铜制或铝制的散热底板，也可以加装翅片增加换热效果，自然冷却安装方便，造价低，但是冷却效果有限，如中国专利文献cn104283509a公开的聚光光伏太阳能散热器，也可采用强制对流，则须在电池背面安装空气流道，并在流道内安装风机，强制流动冷却效果比自然对流好，但是由于增加了风机，会消耗额外的电能。
5.常见的主动冷却为水冷却，如中国专利文献cn102647115a公开的水冷式聚光光伏太阳能发电场，水冷却系统主要由热交换器、水箱和阀门三部分组成，热交换器的结构形式包含板管式、流槽式、板内置流槽式和水箱底座式，板管式是根据太阳能平板集热器的发展所设计，该种结构形式可以较好的解决冷却工质的渗漏问题，并与光伏电池保持良好的绝缘性；流槽式则类似于空气流道换热，使得冷却工质与光伏电池的接触面积大大增加，从而增强换热效果，但这种结构形式存在工质的渗漏问题，并且光伏电池的绝缘特性较差；水箱底座式是将光伏电池直接与有斜面的水箱相连接，将水箱当做冷却工质的容器和系统的底座，但通常是整个聚光光伏阵列使用一个水冷散热器系统，无法根据聚光光伏模组的形式灵活设置，当某些聚光光伏模组的水冷模块出现故障，可能会影响整个聚光光伏阵列的散热。
6.另外有一些新式的散热技术，蒸发端为扁平状的热管散热器，光伏电池与扁平的蒸发端相连接，如中国专利文献cn102097515a披露的一种应用于聚光光伏的热管散热系统，但蒸发端的加工工艺要求高，换热流程短效率低，微通道结构的水冷冷却方式，由于结构特殊，流体在微通道内的流动阻力大，需要的外部泵功耗较大，微通道散热结构加工难度大，成本造价高，以及将光伏电池浸没在液体中的液浸散热技术，但对光伏电池的结构以及
液体储存结构都提出了更高的要求。
7.现有技术中，追踪型聚光砷化镓光伏发电系统随着太阳高度角的变化，空冷型环路热管散热器的蒸发器和冷凝器位于模组箱背面，模组箱背面整体是一块平面，故模组箱相对于地面有很大倾斜度情况下冷凝器位置能稍高于蒸发器吸热面，但夏季太阳高度角非常高，模组箱与地面平行时，模组箱背面的冷凝器会与吸热面几乎在同一水平面，或散热器低于吸热面，导致蒸发器吸热面补液不够，或者出现干涸现象，使得控温散热器发生失效。
8.因此，亟需设计一种聚光光伏组件及其组成的系统，解决目前存在的技术问题。


技术实现要素：

9.本发明的目的是针对上述技术问题，提供的一种聚光光伏组件及其组成的系统，其结构合理，施工便捷，能够有效散热，提高发电效率，保障太阳能电池寿命及使用的可靠性。
10.为解决上述技术问题，本发明提供的一种聚光光伏组件及其组成的系统，其包括模组箱和散热器；所述模组箱包括前面板、侧板和背板，所述前面板设置于背板的端部，所述侧板设置于背板的侧部，三者形成的纵向截面为等腰梯形；所述散热器包括蒸发器和冷凝器，两者通过循环管路连接，所述蒸发器设置于背板的底板，所述冷凝器设置于背板的上斜板；所述循环管路包括液体管路和蒸汽管路，所述蒸发器的一端通过液体管路与冷凝器连接，所述蒸发器的另一端通过蒸汽管路与冷凝器连接。
11.作为优选实施例，所述背板还包括下斜板，所述底板、上斜板及下斜板一体折弯成型。
12.作为优选实施例，所述上斜板配置有透气孔。
13.作为优选实施例，所述前面板为透镜，所述模组箱的内部配置有太阳能电池，所述太阳能电池安装于前面板对应的焦点处。
14.作为优选实施例，所述太阳能电池安装于所述背板的底板上，所述底板配置有通孔，所述太阳能电池的导热板安装于所述通孔并与蒸发器紧贴。
15.作为优选实施例，所述模组箱的内部配置有二次聚光器，所述二次聚光器为倒置的玻璃棱锥，其设置于太阳能电池的上部。
16.作为优选实施例，所述液体管路连接于冷凝器的管路与液体管路连接于蒸发器的管路之间的夹角等于上斜板与底板之间的夹角。
17.作为优选实施例，所述蒸发器的顶盖与蒸汽出口的连接处倒角处理。
18.同时，本发明还公开了一种聚光光伏系统，其包括太阳能追踪机构、桁架和上面所述的聚光光伏组件，所述太阳能追踪机构包括底座、支柱、竖直旋转模块和水平旋转模块，所述支柱设置于所述底座，水平旋转模块设置于支柱的顶部，所述竖直旋转模块连接于桁架与水平旋转模块之间，所述聚光光伏组件设置于所述桁架上。
19.作为优选实施例，所述桁架为方管拼焊的矩形架体，多个聚光光伏组件排布于桁架上。
20.本发明有益效果：
21.本发明提供的一种聚光光伏组件及其组成的系统，其结构合理，施工便捷，能够有效散热，提高发电效率，保障太阳能电池寿命及使用的可靠性。
附图说明
22.通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明，其中：
23.图1是本发明所述一种聚光光伏组件的结构示意图；
24.图2是本发明所述聚光光伏组件的侧视图；
25.图3是本发明所述聚光光伏组件的纵向剖视图；
26.图4是本发明所述散热器的结构的示意图；
27.图5是本发明所述蒸发器的剖视图；
28.图6是本发明所述一种聚光光伏系统的结构示意图；
29.图7是本发明所述聚光光伏系统的前视图。
30.附图中，各标号所代表的部件如下：
31.1000.聚光光伏系统；
32.100.聚光光伏组件；
33.10.模组箱；11.前面板；12.侧板；
34.13.背板；13a.底板；13b.上斜板；13c.下斜板；13d.透气孔；
35.20.散热器；
36.21.蒸发器；21a.顶盖；21b.吸液芯；21c.蒸汽出口；21d.进液管；
37.22.冷凝器；
38.23.循环管路；23a.液体管路；23b.蒸汽管路；
39.30.太阳能电池；
40.40.二次聚光器；
41.200.太阳能追踪机构；
42.210.底座；220.支柱；230.竖直旋转模块；240.水平旋转模块；
43.300.桁架。
具体实施方式
44.下面结合具体实施例和附图，对本发明进行详细说明。
45.在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本技术权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
46.本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。
47.本技术所述一种聚光光伏组件结构示意图，如图1所示，其包括模组箱10和散热器20。所述模组箱10包括前面板11、侧板12和背板13，所述前面板11设置于背板13的端部，所述侧板12设置于背板13的侧部，三者形成的纵向截面为等腰梯形。
48.进一步地，所述散热器20包括蒸发器21和冷凝器22，如图2所示，两者通过循环管
路23连接，所述蒸发器21设置于背板13的底板13a，所述冷凝器22设置于背板13的上斜板13b；所述循环管路23包括液体管路23a和蒸汽管路23b，如图4所示，所述蒸发器21的一端通过液体管路23a与冷凝器22连接，所述蒸发器21的另一端通过蒸汽管路23b与冷凝器22连接。如此设置，每个模组箱10都可以单独设置独立的散热器20，而且即使模组箱10在桁架上叠加放置，也不影响散热器20的安装。
49.进一步地，所述背板13还包括下斜板13c，如图2所示，所述底板13a、上斜板13b及下斜板13c一体折弯成型。如此设置，能够防止上斜板13b与底板13a接缝处漏水，避免模组箱10内部底板13a附近大量进水而影响光伏电池的正常工作。
50.模组箱10的上述结构起到以下作用：首先，便于反射聚光，其次，上斜板13b便于排水，再者，当多个模组箱10设置在桁架上构成阵列时，模组箱之间形成的空间便于安装散热器20的冷凝翅片。
51.图1所示的实施例中，所述上斜板13b配置有透气孔13d。上斜板13b上设置的透气孔13d能够排出模组箱10内部阳光照射下产生的蒸汽。
52.作为本发明的另一个实施例，所述前面板11为透镜，如菲涅尔透镜。所述模组箱10的内部配置有太阳能电池30，如图3所示，所述太阳能电池30安装于前面板11对应的焦点处。
53.进一步地，所述太阳能电池30安装于所述背板13的底板13a上，所述底板13a配置有通孔，所述太阳能电池30的导热板安装于所述通孔并与蒸发器21紧贴。
54.图3所示的实施例中，所述模组箱10的内部配置有二次聚光器40，所述二次聚光器40为倒置的玻璃棱锥，其设置于太阳能电池30的上部。光线从二次聚光器40的上底面折射进入全反射式二次聚光器40，经过两个侧面的全反射入射到下底面。由于上底面的面积大于下底面的面积，所以，二次聚光器40可以起到二次聚光的作用。二次聚光器40进一步对光线进行校正聚光，使光线不会因为跟踪装置的误差而发生偏转，继续照射在太阳能电池30上。
55.图4是本发明所述散热器20的结构示意图，所述液体管路23a连接于冷凝器22的管路与液体管路23a连接于蒸发器21的管路之间的夹角等于上斜板13b与底板13a之间的夹角。同样地，蒸汽管路23b连接于冷凝器22的管路与蒸汽管路23b连接于蒸发器21的管路之间的夹角等于上斜板13b与底板13a之间的夹角。
56.蒸发器21、冷凝器22、循环管路23以及模组箱10的上述具体结构设置，使得散热器20背在模组箱的背上，即使太阳高度角非常高的夏季，它的冷凝器22位置远远高于蒸发器21的吸热面，这样设计能够保证吸热面存在足够的液相补充，避免了一年四季太阳高度角的变化带来的散热器性能恶化的风险，保证太阳能电池热面温度低于45℃，太阳能电池发电效率高于35％，甚至更好。
57.图5是蒸发器21的剖视图，蒸发器21的铝制外壳吸收太阳能电池的热量，蒸发器21的吸液芯21b中的液态工质吸热进行蒸发，变为蒸汽，从蒸汽管路23b排出进入冷凝器22的翅片中的热管中进行放热冷凝，冷凝后的液态工质从翅片中的热管连接液体管路23a，并通过进液管21d循环至蒸发器21中被吸液芯21b吸取，完成环路循环。所述蒸发器21的顶盖21a与蒸汽出口21c的连接处倒角处理。如此设置，能够减少蒸汽在出口接口处形成的涡流，减小蒸汽压力，提高了稳定性和效率。
58.同时，本发明还公开了一种聚光光伏系统，其包括太阳能追踪机构200、桁架300和上面所述的聚光光伏组件100，如图6及图7所示，所述太阳能追踪机构200包括底座210、支柱220、竖直旋转模块230和水平旋转模块240，所述支柱220设置于所述底座210，水平旋转模块240设置于支柱220的顶部，所述竖直旋转模块230连接于桁架300与水平旋转模块240之间，所述聚光光伏组件100设置于所述桁架300上。
59.进一步地，所述桁架300为方管拼焊的矩形架体，多个聚光光伏组件100排布于桁架300上。
60.相比于现有技术的缺点和不足，本发明提供的一种聚光光伏组件及其组成的系统，其结构合理，施工便捷，能够有效散热，提高发电效率，保障太阳能电池寿命及使用的可靠性。
61.本发明不局限于上述实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本技术相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。