[发明专利]一种密排CPV组件散热装置

说明书

本发明提供了一种密排CPV组件散热装置，包括半导体制冷单元、半导体温差发电单元和相变储能单元；所述半导体制冷单元包括半导体制冷片、第二导热基板、第一导热基板和换热器；所述半导体制冷片设在所述第一导热基板和所述第二导热基板之间；所述第一导热基板的下表面设有密排CPV太阳能电池组件；所述第二导热基板与换热器接触，所述相变储能单元包括相变储热材料和热水流道；所述半导体温差发电单元与相变储热材料接触。本发明解决密排CPV组件的散热难题，同时结合利用半导体热电材料温差发电功能和相变材料储热功能对密排CPV组件所产热量进行高效废热回收，实现太阳能综合利用效率最大化，降低成本。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，特别涉及一种密排CPV组件散热装置。

背景技术

随着现代工业的发展，全球能源危机和大气污染问题日益突出，太阳能作为理想的清洁可再生能源倍受瞩目。而光伏发电是近年来太阳能众多利用方式中发展最快、最具活力的研究领域。但是，由于缺乏有竞争力的装机成本和上网电价，光伏产业一直没有取得突飞猛进的发展。从技术上解决光伏发电的成本问题，已成为制约光伏行业发展的根本性问题。其中聚光光伏(CPV)技术在提高光电转换效率、降低光伏发电成本上被寄予厚望。

目前聚光硅太阳能电池和III–V族聚光多结太阳能电池的实验室最高效率分别为27.6％和46％。但是即使电池在实际系统中有这样高的转换效率，仍然有超过50％的能量转化为热量，而且这种热量会随着聚光比的增加而增加。如果聚光太阳电池上的热量不能及时散掉，电池的温度就会逐渐升高，温度的升高会使电池发电效率降低，长时间的高温还会缩短电池的使用寿命。另一方面由于构成CPV组件的不同材料具有不同的热膨胀系数，长期热应力的作用会使组件结构永久破坏。总而言之，在设计聚光光伏系统时必须考虑CPV组件的散热问题。特别是对于那些用于碟式或定日镜高倍聚光器的密排CPV组件，因为此类组件的可用散热面积有限，散热要求会更高。此外，密排CPV组件采用的传统冷却方式是直接将其散发的热量带走排除，导致这部分热量直接浪费。如果重新利用这部分热能，可提高整个系统的太阳能利用效率，降低成本。因此，如何为密排CPV组件高效散热以及回收利用这部分热能，成为本技术领域致力于解决的问题。

半导体热电材料利用其热电效应可以将热能直接转换为电能，也可以由电能产生制冷作用。中国专利“太阳能温差发电移动冰箱”(申请公开号CN106766494A)已提供一种利用太阳能光电发电的同时，进一步利用温差进行发电，但是他们直接在冷凝器或半导体制冷片的热端或太阳能发电板固定温差发电片来实现多余热量的回收发电，这样半导体制冷片或太阳能发电板与外界之间的热阻增大，半导体制冷片的热端或太阳能电池运行温度较高会对制冷效果、电池的使用寿命以及可靠性产生众多不利影响，无法实现半导体制冷、太阳能光电发电、温差发电同时高效、可靠运行。因此，如何在保证密排CPV组件充分散热的同时，利用半导体热电材料对密排CPV组件所产废热进行高效回收，实现太阳能综合利用效率最大化，降低成本是本技术领域亟待解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种密排CPV组件散热装置，解决密排CPV组件的散热难题，同时结合利用半导体热电材料温差发电功能和相变材料储热功能对密排CPV组件所产热量进行高效废热回收，实现太阳能综合利用效率最大化，降低成本。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种密排CPV组件散热装置，包括半导体制冷单元、半导体温差发电单元和相变储能单元；所述半导体制冷单元包括半导体制冷片、第二导热基板、第一导热基板和换热器；所述半导体制冷片设在所述第一导热基板和所述第二导热基板之间；所述第一导热基板的下表面设有密排CPV太阳能电池组件；所述第二导热基板与换热器接触，用于热能传递；所述相变储能单元包括相变储热材料和热水流道，所述热水流道依次通过换热器和水泵闭环连通；所述热水流道周围填充所述相变储热材料；所述半导体温差发电单元与相变储热材料接触，用于发电。