[发明专利]传热元件和用于冷却太阳能电池的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种传热元件，其被布置为放在太阳能电池的阴影侧上且被构造为从太阳能电池收集热量，从而降低太阳能电池的温度。

本发明还包括一种用于冷却太阳能电池的设备，其包括传热元件。

背景技术

光伏(PV)是这样一种技术领域，其包括用于通过将太阳光直接转换成电来产生能量的太阳能电池。

由于对太阳能的需求日益增长，近些年来太阳能电池的制造已急剧膨胀。根据一些估计，PV发电已经每两年翻一倍，从2002年开始每年平均增长48％。在2007年末，根据原始数据，累积的全球发电量是12400兆瓦。此发电量的大约90％由并网电气系统组成。可将这种设备安装在地上或建造在建筑物的屋顶或墙壁中，被称为建筑物集成光伏或简称为BIPV。财务激励(例如，对太阳能发电的优惠上网电价，和净计量电价)已经在许多国家支持太阳能PV设备。

高效太阳能电池是专门设计为以节省成本且有效的方式发电的太阳能电池。

存在具有不同特性的不同类型的太阳能电池。例如，有这样一些报告，其将硅太阳能电池的最高效率描述为是24.7％，将基于薄膜的太阳能电池(CdTe)的最高效率描述为是18％，将基于铜铟镓硒化物薄膜的太阳能电池(也叫做CIGS)的最高效率描述为是19.5％。

已进行的试验表明，一些太阳能电池当其温度上升至超过特定水平时其效率表现出可测出的减小。对于一些基于硅酮的太阳能电池来说，这种临界温度水平可低至45℃，并且，该温度是容易达到的温度。在晴天，太阳能电池中的温度可超过100℃。因此，这些太阳能电池在明亮的太阳光中无法如预期地运行。我们的试验已经表明，当太阳能电池中的温度达到80℃时，具有17％的效率的基于硅酮的太阳能电池效率下降，并执行3.4％的效率。

在此文献中，术语“太阳能电池板”用于表示一个或多个太阳能电池或太阳能电池的模块或阵列，它们旨在构成用于收集太阳能的表面或表面单元。因此，太阳能电池板可包括安装在任何类型的基板上的太阳能电池，或者太阳能电池本身就是太阳能电池板，或者所包括的太阳能电池是薄膜类型的或构成用于收集太阳能并将太阳能转换成电能的区域的任何其它类型的)。一个太阳能电池通常很小，其具有很少的电输出，因此通常与其它太阳能电池连接，以达到期望的峰值电压和电流。

已经尝试通过使得空气吹过电池以带走热量，来降低太阳能电池中的温度，从而增加效率。已经证明，在一些应用场合和天气条件中，带走热量的此对流方法是不够的。

已对基于硅酮的太阳能电池研究出另一种方法，尽可能地使用纯硅酮。通过减小太阳能电池中的吸热暗污染物的含量，可以一定程度地将纯硅酮太阳能电池的相对工作温度相比于传统方式降低一些。然而，当达到临界温度时，效率快速降低，即使临界温度只高几度。其还增加了太阳能电池的价格，并减小了可制造的体积。

发明内容

因此，本发明的一个目的是，提供一种解决或至少在一定程度上减轻上述挑战的传热元件和设备。这些目的由本发明实现，如其在所附独立权利要求中限定的。

将传热元件(被布置为放在太阳能电池板的阴影侧上并与其接触)构造为，从太阳能电池收集热量并由此降低太阳能电池中的温度。所述元件包括入口、出口以及在所述入口与所述出口之间延伸的内部通路。所述通路限定在两个基本平行的板之间，并被布置为引导传热流体。这样，可用传导方式从太阳能电池带走热量，传导是传热的一种有效方式。

在一个实施方式中，至少一个所述板是不导电材料的。因此可避免使太阳能电池短路的危险。

在一个实施方式中，所述材料可以是聚合物。可以获得多种聚合物，这些聚合物具有多种特性以使其适用于并被设计用于特定情况和形状，这些情况包括，例如，工作温度、温度波动、紫外抗性、抗冲击性、电阻率等。

在另一实施方式中，所述元件可以是自支撑的。因此，元件保持其计划的形式，易于定位，并且还可用作结构的一部分。

在另一实施方式中，一个板可具有构造通路的图案，另一个板可以是平面。因此，可将平板放置为与太阳能电池板的阴影侧抵靠，或者，板侧可用作安装太阳能电池的基板，以使元件和太阳能电池之间的接触表面最大化。

在一个实施方式中，可通过材料同质接点将板彼此结合。在另一实施方式中，可用具有与板相同的分子结构的接点将板彼此结合。而且，板之间的接点可具有与板相同的材料厚度。具有尽可能同质的材料，可改进暴露于高且频繁的温度变化的元件的耐久性。

在其它实施方式中，聚合物材料可来自一组塑料材料，其包括，例如，ABS塑料、聚碳酸酯塑料、聚丙烯等。