[发明专利]一种光伏电池组件用节能型水冷散热降温装置

说明书

技术领域

本发明涉及光伏领域，尤其涉及一种光伏电池组件用节能型水冷散热降温装置。

背景技术

太阳能电池是太阳能光伏发电系统的核心，光伏组件投资成本占初始投资的50%～60%。光伏电池组件效率的提升、制造工艺的进步以及原材料价格下降等因素都会导致光伏发电成本的下降。有关测算表明，光伏组件效率提升1%，约相当于光伏发电系统价格下降17%。目前多晶及单晶太阳能电池产业化平均效率分别为18.3%和19.5%，但光伏电池效率提升非常困难，沿着原有技术方向继续提高常规太阳电池效率需要花费更大精力与财力，要在短期内取得重大突破、效率获得大幅度提升是不现实的。

光伏电池受温度等环境因素影响很大，当温度升高时，光伏电池输出电压将下降，一般温度每升高1，电压值下降约2~3mV。对硅太阳电池多年的研究数据表明碑,单晶硅电池对温度上升反应十分明显,温度每提高1度,功率输出相对减少0.4%- - 0.5%,甚至达到0.73%- - 0.75%,多晶硅电池温度系数在一0.3%左右。相应的太阳电池效率同比下降。夏季情况下,一般太阳电池的输出功率将比标准状况低15%- -30%。

为了充分利用太阳电池材料与工艺己有研究成果,从改善太阳电池的工作条件入手,通过工程热物理方法对太阳电池进行冷却,抑制太阳电池的温升,使太阳电池实际工作时保持较高的效率,是提高太阳电池效率的另一条有效途径。

根据经验公式：Tcell=Tambient+0.03*Irad，太阳能电池板温度一般稳定在环境温度以上10一30℃,一般而言电池温度将在60℃以下。但是在通风不良的情况下,板温甚至可能达到80℃。这种情况下除温度上升带来输出能量和效率的下降外,电池组件的失配也将造成整个系统的电压和电流的降低,甚至由于恶性循环导致热斑造成太阳电池的损坏。

因此，降低光伏电池温度充分发挥其宝贵的已有效能，潜力巨大，对于提升光伏电池实际应用中的效率、减轻光伏电池失效老化和损坏、延长光伏电池的寿命具有重要意义，所需付出的成本很低，商业前景广阔。

现有技术中，如：主动式冷却太阳能光伏发电系统-发明-黄兴博。该发明采用循环水冷降温方式，采用了水泵，需要额外功率开销；一种多倍叠聚光太阳能光伏发电装置，--发明，黄光玉，该发明采用循环水冷降温方式，管路上设有水泵，需要额外的能量开销；一种光伏电站组件用自动降温装置-发明，勾宪芳 范维涛。该发明需要高压泵；一种太阳能光伏发电温度维持系统-发明，陈康生，该发明采用循环水冷方式，以地源和水箱作为降温源，需要3个循环泵，需要额外动力开销，结构复杂；一种光伏组件降温系统-发明，唐玉敏，该发明将光伏发电与工质制冷系统结合，需要压缩机等，结构复杂、技术要求高，额外功率开销非常大；一种光伏组件降温装置-发明，高茜，该发明采用循环水冷降温方式，需要水泵和控制器、电动阀等，需要提供额外功率开销；太阳能光伏电池板循环水冷降温装置--发明，方波等，该发明采用循环水冷降温方式，需要水泵，需要额外功率开销。

以上专利中均需要水泵或压缩机等动力，需要提供额外功率开销，扣除额外提供的动力开销，整体功率提升效果十分有限，甚至由于光伏电池降温所提升的功率还不及额外提供的功率开销，得不偿失。

如：铝合金背板太阳电池组件—发明、发明，申请人：秦红，沈辉等，该发明和发明用铝合金代替目前使用的TPT背板材料作为光伏组件的背板，该发明是改变光伏电池组件本身的结构设计，需要建立一整套这种新型光伏组件的制造封装材料、工艺和设备体系和生产线，造价昂贵；复合型太阳能光伏界面与太阳能热管集成装置-发明，发明人：陈穗，该发明是一种将光伏界面和太阳能热管集成一体的装置，光伏发电和热量采集可以同时进行，但二者效果均不理想，该发明没有说明如何进行热量采集；光伏发电系统太阳能电池组件水冷降温装置，发明，贺剑雄，该发明直接接自来水管道，依靠管道自身的水压进行循环水冷降温，不需要额外动力开销。但是需要不断消耗大量的水资源，成本高；一种利用自然低温热源光伏建筑双向降温-发明，薛黎明，该发明用于BIPV,以空气作为传热介质，采用地下低温热源通过空气流通通道进行降温，不需要额外动力，但结构复杂，工程量大、占地面积大，传热降温效果不理想；蓄冷降温式太阳电池组件，发明、发明，秦红，该发明和发明在光伏电池板背部设置冷却介质容器，内盛冷却介质，冷却介质白天有光照时以对流方式吸收光伏电池的热量，对光伏电池进行散热降温，夜间利用自然温差释放热量；该发明不需要水泵等动力开销，但保温装置的保温门的开闭需要微型电机驱动，仍然需要一定的额外功率开销，且需要保温结构，结构复杂，体积庞大，维护不便，成本高。