[发明专利]利用大气水冷却光伏面板的系统和方法

说明书

一种集成式光伏(PV)面板‑吸水层系统(100)，包括PV面板(110)和大气水收集装置(130)，其中，所述PV面板具有配置成接收太阳光以产生电流的正面(110A)和与该正面(110A)相对的背面(110B)；并且，所述大气水收集装置附接至PV面板(110)的背面(110B)。大气水收集装置(130)配置成通过基于从PV面板(110)接收的热量来蒸发所吸收的大气水以冷却PV面板(110)。

相关申请的交叉参考

本申请要求在2018年11月15日提交的名为“A METHOD FOR PHOTOVOLTAIC(PV)PANEL COOLING ASSISTED BY ATMOSPHERIC WATER HARVESTING MATERIAL”的美国临时专利申请第62/767,646号的优先权，其公开内容通过引用其整体并入本文。

技术领域

本文公开的主题的实施例总体上涉及用于利用从大气收集的水来冷却光伏(PV)面板的系统和方法，并且更具体地，涉及从空气吸收潮湿空气、蒸发水以冷却PV面板并且通过冷凝水蒸气来产生淡水的系统。

背景技术

太阳能面板(本文也称为太阳能电池或光伏面板(PV面板))通常从入射到其表面上的太阳光吸收80％至95％的能量。从这种能量中，仅约6％至25％的吸收的太阳能被转化为电。所吸收的太阳能的其余部分转化为热量，该热量不期望地增加了PV面板的温度。此外，由于许多PV面板被放置在强太阳活动下的区域中，因此这些区域在日间往往是热的，即，显示高温。当PV面板的温度由于任何种类的热而升高时，其能量效率降低。此外，PV面板的高温也降低了其寿命。因此，太阳能发电设备期望PV面板的有效冷却。

工业中已经采用了两种类型的冷却技术。第一种冷却技术是主动冷却，其主要使用冷水或风流作为冷却剂来移除环境热量。这种主动冷却方法的优点是对PV面板表面的高效散热。然而，主动冷却方法需要复杂的工程设计，并且需要额外的能量来向作为冷却系统的一部分的冷凝器和再流动冷却剂供电。此外，这种方法使用淡水，而在安装PV面板的区域中淡水可能是稀缺的。

第二种冷却方法是被动冷却。先前在文献中已经报道了通过大规模散热器阵列的被动冷却。基于散热器的被动冷却过程的优点在于，其使用较少的能量并且需要没有主动冷却系统那么复杂的结构。然而，这种方法的缺点是它需要大的散热器面积。

因此，迫切需要用于PV面板冷却的工程简单、廉价和有效的策略。

发明内容

根据一个实施例，存在一种集成式光伏(PV)面板-吸水层系统，该系统包括PV面板和大气水收集装置，该PV面板具有配置成接收太阳光以产生电流的正面和与该正面相对的背面，该大气水收集装置附接至该PV面板的背面。大气水收集装置配置成通过基于从PV面板接收的热量来蒸发所吸收的大气水以冷却PV面板。

根据另一实施例，存在一种集成式光伏(PV)面板-吸水层系统，其包括PV面板、吸水层、罩盖和致动装置，PV面板具有配置成接收太阳光以产生电流的正面和与正面相对的背面，吸水层直接形成在PV面板的背面上，罩盖与PV面板的背面一起形成密封腔室，其中，吸水层位于密封腔室内部，并且致动装置连接到罩盖。致动装置配置成移动罩盖以解封腔室，使得环境空气进入腔室内部。

根据又一实施例，存在一种用于利用从大气中获取的水来冷却光伏(PV)面板的方法。该方法包括：提供集成式光伏(PV)面板-吸水层系统，该系统具有直接形成在PV面板的背面上的吸水层；从在PV面板的正面处接收的太阳能产生电能，其中该正面与背面相对；将由PV面板产生的热量传递到吸水层以蒸发由吸水层存储的水，这导致PV面板的冷却；用致动装置打开罩盖，其中，罩盖与PV面板的背面一起形成密封腔室，吸水层位于该密封腔室中；以及允许潮湿空气进入该腔室以补充吸水层中的水。

附图说明

为了更全面地理解本发明，现在参照并结合附图来进行下面的描述，在附图中：