專利名稱：具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種具有強(qiáng)制冷卻功能的、可超千 倍光率的跟日太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，利用太陽能并網(wǎng)發(fā)電技術(shù)獲得了巨大發(fā)展。但是應(yīng)該說這種發(fā)電系統(tǒng)的 發(fā)電功率還比較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)日益增長(zhǎng)的能源需求。眾所周知，現(xiàn)有技術(shù)的太陽能電 池發(fā)電，大部分是通過菲涅爾透鏡或其他形式的聚光鏡，將太陽光匯聚到電池芯片上進(jìn)行 的。聚光倍數(shù)越大，太陽能電池的發(fā)電效率就越高。也就是說，要最大限度地提高太陽能電 池芯片的發(fā)電效率，就必須相應(yīng)提高太陽能芯片的聚光倍數(shù)。然而，這種聚光太陽能發(fā)電， 在倍率增加的同時(shí)，芯片的溫度也隨之增加，如果采用千倍聚光，芯片的溫度可以達(dá)到1200 度以上。在這種高溫下如不采取有效的冷卻措施，發(fā)電芯片都會(huì)被燒壞，提高太陽能發(fā)電芯 片的發(fā)電效率就無從談起。因此，比較有效的辦法就是在增加聚光倍率的同時(shí)，盡量排除紫 外、紅外、輻射熱等帶來的高溫。將發(fā)電芯片的溫度控制在100度以下的范圍，才能真正提 高太陽能發(fā)電的效率。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有太陽能電池發(fā)電存在的不足，本發(fā)明提供了一種倍率高、散熱效果 好的具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是這種具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能 聚光發(fā)電系統(tǒng)，包括支撐架、與支撐架活動(dòng)連接的支撐桿，支撐架與支撐桿的連接處設(shè)有軸 承，支撐桿通過仰角調(diào)節(jié)軸連接一個(gè)帶跟蹤器、仰角調(diào)節(jié)裝置、水平調(diào)節(jié)裝置的系統(tǒng)外殼， 主要是在系統(tǒng)外殼的頂面設(shè)有一塊以上的聚光透鏡，在底面設(shè)有一根以上灌有循環(huán)冷卻劑 的散熱管，在散熱管上通過絕緣導(dǎo)熱膠連接與聚光透鏡相對(duì)應(yīng)的發(fā)電單元，發(fā)電單元之間 通過發(fā)電芯片的正負(fù)極引出線進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)連接，系統(tǒng)外殼兩側(cè)設(shè)有帶介質(zhì)進(jìn)口或介質(zhì) 出口并與各散熱管相連的連通管，在介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口上設(shè)有介質(zhì)連接管；在系統(tǒng)外殼 的前后面及兩側(cè)設(shè)有用于散熱的進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口，進(jìn)風(fēng)口和排風(fēng)口內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)或過濾 膜；所說發(fā)電單元設(shè)置在聚光透鏡的下面，由發(fā)電芯片以及設(shè)置在發(fā)電芯片上面帶介質(zhì)腔 體的聚光散熱器組成，發(fā)電芯片通過絕緣導(dǎo)熱膠粘結(jié)在散熱管上，聚光散熱器的周邊及上 面設(shè)有散熱翅片，其上平面上還垂直設(shè)有兩片互為垂直呈交叉十字形的擋片，介質(zhì)腔體內(nèi) 盛有低沸點(diǎn)或高沸點(diǎn)醇類、烷類、醚類介質(zhì)或它們的混合物，聚光散熱器通光口的四壁設(shè)有 高反光材料，聚光散熱器底部與發(fā)電芯片之間設(shè)有一個(gè)材料為K9玻璃、耐高溫樹脂、石英 等材料制成的透光率達(dá)到98 99%的高透光棱鏡導(dǎo)光器；設(shè)置在封閉式外殼上的跟蹤器、 仰角調(diào)節(jié)裝置和水平調(diào)節(jié)裝置，進(jìn)行系統(tǒng)跟日運(yùn)動(dòng)中的仰角和方向調(diào)節(jié)，當(dāng)太陽偏離時(shí)，跟 蹤器分別向仰角電機(jī)和水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行仰角調(diào)節(jié)和水平旋轉(zhuǎn)，在時(shí)鐘芯片的 控制下，水平旋轉(zhuǎn)以每小時(shí)15度的速度進(jìn)行運(yùn)行。
本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是，所說聚光散熱器也可以在其介質(zhì)腔體上部設(shè)有出氣管，下部設(shè)有回液管，它的出氣管和回液管分別與設(shè)置在聚光散熱器一側(cè)的熱交換箱內(nèi)散 熱盤管的上口和下口連接，構(gòu)成獨(dú)立的熱交換系統(tǒng)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)，主要是在聚光倍率達(dá)到千倍以上時(shí)，利用倒置臺(tái) 形或錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)的聚光散熱器，在將光線高度收攏，提高發(fā)電效率的同時(shí)，對(duì)高倍率的太陽 光進(jìn)行散熱；同時(shí)，利用實(shí)體高透光材料在保持高透光率的前提下，阻隔紫外、紅外、輻射熱 帶來的高溫。當(dāng)電池芯片的溫度超過1200°C時(shí)，經(jīng)過復(fù)合冷卻系統(tǒng)的多重散熱與冷卻，就可 以保證太陽能電池在低于100°C以下的溫度環(huán)境中進(jìn)行正常發(fā)電，解決了太陽能發(fā)電聚光 倍率大與芯片溫度高、壽命短、影響發(fā)電效果之間的矛盾及技術(shù)難題。同時(shí)，這種獨(dú)立的發(fā) 電系統(tǒng)，可以通過串聯(lián)、并聯(lián)等不同形式，組成所需電流和電壓的陣列式、規(guī)?；柲芫?光發(fā)電系統(tǒng)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明散熱管上發(fā)電單元排列的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明發(fā)電單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明帶熱交換箱的發(fā)電單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明散熱管上帶熱交換箱的發(fā)電單元排列結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.排風(fēng)口，2.支撐桿，3.仰角調(diào)節(jié)軸，4.系統(tǒng)外殼，5.進(jìn)風(fēng)口，6.聚光透鏡， 7.散熱管，8.發(fā)電單元，9.仰角調(diào)節(jié)支架，10.介質(zhì)出口，11.仰角電機(jī)，12.仰角調(diào)節(jié)螺母， 13.仰角調(diào)節(jié)螺桿，14.水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)，15.從動(dòng)輪，16.支撐架，17.軸承，18.水平調(diào)節(jié)裝 置，19.連管，20.介質(zhì)進(jìn)口，21.連通管，22.跟蹤器，23.仰角調(diào)節(jié)裝置，24.通光口，25.擋 片，26.散熱翅片，27.聚光散熱器，28.介質(zhì)腔體，29.棱鏡導(dǎo)光器，30.發(fā)電芯片，31.絕緣 導(dǎo)熱膠，32.出氣管，33.熱交換箱，34.散熱盤管，35.回液管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述本發(fā)明每個(gè)發(fā)電單元的聚光倍率為1000倍，太陽能芯片的發(fā)電功率為36W，整個(gè) 發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電功率為900W。根據(jù)所需發(fā)電功率的大小，在系統(tǒng)外殼4內(nèi)安裝相應(yīng)數(shù)量的 發(fā)電單元8，或者將本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行串并聯(lián)組合，構(gòu)成所需功率的陣列式規(guī)?；奶?陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)。參照?qǐng)D1、2所示，這種具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，包括支撐架16、 與支撐架16活動(dòng)連接的支撐桿2，支撐桿2通過仰角調(diào)節(jié)軸3連接一個(gè)帶跟蹤器22、仰角 調(diào)節(jié)裝置23、水平調(diào)節(jié)裝置18的系統(tǒng)外殼4，主要是在系統(tǒng)外殼4的頂面設(shè)有25塊聚光透 鏡6，在底面設(shè)有5根灌有循環(huán)冷卻劑的散熱管7，在每根散熱管7上通過絕緣導(dǎo)熱膠31連 接與聚光透鏡6相對(duì)應(yīng)的5個(gè)發(fā)電單元8，共連接25個(gè)發(fā)電單元8，發(fā)電單元8之間通過發(fā) 電芯片30的正負(fù)極引出線進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)連接；系統(tǒng)外殼4兩側(cè)設(shè)有帶介質(zhì)進(jìn)口 20或介 質(zhì)出口 10并與各散熱管7相連的連通管21，在系統(tǒng)外殼4的前后面及兩側(cè)設(shè)有用于散熱的 6個(gè)進(jìn)風(fēng)口 5和2個(gè)百葉窗式的排風(fēng)口 1，每個(gè)進(jìn)風(fēng)口 5和排風(fēng)口 1內(nèi)設(shè)有過濾膜。
連接在系統(tǒng)外殼4上的仰角調(diào)節(jié)裝置23由仰角電機(jī)11、仰角調(diào)節(jié)螺母12、仰角調(diào)節(jié)螺桿13和仰角調(diào)節(jié)支架9組成，仰角電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸連接仰角調(diào)節(jié)螺桿13，通過仰角調(diào)節(jié) 裝置21進(jìn)行跟日運(yùn)動(dòng)中的仰角調(diào)節(jié)。連接在系統(tǒng)外殼4上的水平調(diào)節(jié)裝置18由固定在支 撐架16上的水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)14和固定在支撐桿2上的從動(dòng)輪15組成，水平旋轉(zhuǎn)電機(jī)14連 接的渦輪與從動(dòng)輪15的齒輪相嚙合。當(dāng)太陽偏離時(shí)，跟蹤器22分別向仰角電機(jī)11和水平 旋轉(zhuǎn)電機(jī)14發(fā)出信號(hào)，進(jìn)行仰角調(diào)節(jié)和水平旋轉(zhuǎn)。在時(shí)鐘芯片的控制下，水平旋轉(zhuǎn)以每小 時(shí)15度的速度運(yùn)行。參照?qǐng)D3所示，發(fā)電單元8設(shè)置在聚光透鏡6的下面對(duì)應(yīng)設(shè)置，每個(gè)發(fā)電單元8由 砷化鎵發(fā)電芯片30以及設(shè)置在砷化鎵發(fā)電芯片30上面帶介質(zhì)腔體24的倒置臺(tái)形聚光散 熱器27組成。在每個(gè)聚光透鏡6的四角對(duì)叉線的交匯點(diǎn)垂直向下延伸形成該透鏡的垂直 中軸線，該垂直中軸線末端為該透鏡的焦點(diǎn)處，發(fā)電芯片30通過絕緣導(dǎo)熱膠31粘結(jié)在散熱 管7上；聚光散熱器27的周邊及上面均設(shè)有散熱翅片26，在聚光散熱器27的上平面還垂 直設(shè)有兩片互為垂直呈交叉十字形的擋片25，介質(zhì)腔體24內(nèi)盛有低沸點(diǎn)醇類介質(zhì)；聚光散 熱器27的通光口 24四壁設(shè)有高反光材料，聚光散熱器27底部與發(fā)電芯片30之間設(shè)有一 個(gè)材料為K9玻璃，透光率達(dá)到98 99%的高透光棱鏡導(dǎo)光器29。實(shí)施例2參照?qǐng)D4、5所示，結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1大致相同。不同之處在于所說的聚光散熱器27 為錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，其介質(zhì)腔體24上部設(shè)有出氣管32，下部設(shè)有回液管35，出氣管32和回液管 35分別與設(shè)置在聚光散熱器27 —側(cè)的熱交換箱33內(nèi)散熱盤管34的上口和下口連接，構(gòu)成 獨(dú)立的熱交換系統(tǒng)。聚光散熱器27底部與發(fā)電芯片30之間設(shè)有一個(gè)材料為耐高溫樹脂， 透光率達(dá)到98 99%的高透光棱鏡導(dǎo)光器29。介質(zhì)腔體24內(nèi)盛有高沸點(diǎn)烷類介質(zhì)。
權(quán)利要求
一種具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，包括支撐架(16)、與支撐架(16)活動(dòng)連接的支撐桿(2)，支撐桿(2)通過仰角調(diào)節(jié)軸(3)連接一個(gè)帶跟蹤器(22)、仰角調(diào)節(jié)裝置(23)、水平調(diào)節(jié)裝置(18)的系統(tǒng)外殼(4)，其特征在于在系統(tǒng)外殼(4)的頂面設(shè)有聚光透鏡(6)，在底面設(shè)有內(nèi)盛冷卻劑的散熱管(7)，散熱管(7)上通過絕緣導(dǎo)熱膠(31)連接發(fā)電單元(8)，發(fā)電單元(8)之間通過發(fā)電芯片(30)的正負(fù)極引出線進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)連接；系統(tǒng)外殼(4)兩側(cè)設(shè)有帶介質(zhì)進(jìn)口(20)或介質(zhì)出口(10)并與各散熱管(7)相連的連通管(21)，在系統(tǒng)外殼(4)的前后面及兩側(cè)設(shè)有用于散熱的進(jìn)風(fēng)口(5)和排風(fēng)口(1)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所說 發(fā)電單元(8)設(shè)置在聚光透鏡(6)的下面，由發(fā)電芯片(30)以及設(shè)置在發(fā)電芯片(30)上 面帶介質(zhì)腔體(24)的聚光散熱器(27)組成，發(fā)電芯片(30)通過絕緣導(dǎo)熱膠(31)粘結(jié)在 散熱管(7)上；聚光散熱器(27)上設(shè)有散熱翅片(26)，其上平面還垂直設(shè)有兩片互為垂直 呈交叉十字形的擋片(25)，介質(zhì)腔體(24)內(nèi)盛有低沸點(diǎn)或高沸點(diǎn)醇類、烷類、醚類介質(zhì)或 它們的混合物；聚光散熱器(27)的通光口(24)四壁設(shè)有高反光材料，聚光散熱器(27)底 部與發(fā)電芯片(30)之間設(shè)有棱鏡導(dǎo)光器(29)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所說 聚光散熱器(27)的介質(zhì)腔體(24)上部設(shè)有出氣管(32)，下部設(shè)有回液管(35)，出氣管 (32)和回液管(35)分別與設(shè)置在聚光散熱器(27) —側(cè)的熱交換箱(33)內(nèi)散熱盤管(34) 的上口和下口連接，構(gòu)成獨(dú)立的熱交換系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于支撐 架(16)與支撐桿(2)的連接處設(shè)有軸承(17)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于所說 的進(jìn)風(fēng)口(5)和出風(fēng)口(1)內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)或過濾膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于在介 質(zhì)進(jìn)口(20)和介質(zhì)出口(10)上設(shè)有介質(zhì)連接管(19)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有強(qiáng)制冷卻功能的太陽能聚光發(fā)電系統(tǒng)，包括支撐架、跟蹤器、仰角調(diào)節(jié)裝置、水平調(diào)節(jié)裝置，要點(diǎn)是在系統(tǒng)外殼的頂面設(shè)有聚光透鏡，在其底面設(shè)有散熱管，散熱管上均勻地設(shè)置由發(fā)電芯片和聚光散熱器組成的發(fā)電單元，發(fā)電單元之間通過發(fā)電芯片的正負(fù)極引出線進(jìn)行串聯(lián)或并聯(lián)連接。本發(fā)明在聚光倍率達(dá)到千倍以上，電池芯片溫度超過1200℃時(shí)，經(jīng)過多重散熱與冷卻，保證太陽能電池在低于100℃的溫度環(huán)境中進(jìn)行正常發(fā)電，解決了太陽能發(fā)電聚光倍率大與芯片溫度高、芯片壽命短之間的矛盾及技術(shù)難題。本發(fā)明可以通過串聯(lián)、并聯(lián)等不同形式，組成陣列式、規(guī)?；奶柲芫酃獍l(fā)電系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01L31/052GK101867326SQ20101019840
公開日2010年10月20日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者丁建東 申請(qǐng)人:丁建東