[发明专利]一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却系统以及太阳能电池装置

说明书

本发明公开了一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却系统，包括矩阵式射流圆柱肋热沉、气体管路、风机；所述矩阵式射流圆柱肋热沉由顶部中央设置有进气口的上气室、射流孔板、下气室、中央设置有叉排圆柱肋的圆柱肋板、底板依次安装在一起构成；所述射流孔板，其中央设置有纵向贯穿的阵列射流孔道，其底面设置有回流通道，其侧面设置有出气口；所述风机通过气体管路连接到矩阵式射流圆柱肋热沉的进气口。此外还公开了一种聚光太阳能电池装置。本发明冲击射流冷却系统结构简单、体积小、重量轻，与太阳能电池封装在一起，具有压损小、温度均匀性强、单位面积换热强度高的独特优点，为新型高效电子设备散热提供了新的途径。

技术领域

本发明涉及聚光光伏发电技术领域，尤其涉及一种用于聚光太阳能电池的冷却系统以及太阳能电池装置。

背景技术

太阳能以其资源丰富、可再生、清洁等独特优势逐渐被广泛应用于各个领域，一直是21世纪各国普遍关注的新能源之一。太阳能转换成电能供各种设备及场所使用已成为最为便捷的方式之一。聚光光伏发电技术采用低成本的聚光结构代替高成本的半导体材料，在减少铺设面积的同时，很大程度上降低了光伏发电成本。因此，聚光光伏是一种减少耗材、节约成本以及提高太阳能电池发电效率的太阳能利用技术，一直受到商业光伏领域的青睐。但是，光照辐射大部分能量是以热能的形式传递给太阳能电池，而光伏发电系统的发电效率对温度非常敏感，当温度增加时，开路电压严重下降，短路电流略微上升，造成输出功率的下降。因此，随着电池温度的提高，其光电转换效率会相应降低。研究表明，电池温度每升高1℃，电池发电效率下降0.4～0.5％左右，长期工作条件下，将严重损害电池的内部结构，缩短其使用寿命。

为了保证聚光光伏发电系统高效的发电效率，通常需要对太阳能电池进行接触散热冷却，以保证稳定的工作温度。目前，市场上主要的散热技术是风扇散热，利用对流换热原理对电子元件进行降温处理，配合使用各类散热片、热管以增大电子元件的散热面积。除此之外，还有利用水冷、半导体、液氮等方式进行散热研究。但这些散热技术都存在一些关键的不足之处，如水冷散热在相同时间内可比风冷散热多降温10～15℃，但对系统封闭性要求极高；而半导体散热过程中，其自身会产生10～15W功率，依旧需要散热风扇；液氮因材料属性所产生的问题更多，目前还停留在一些专业实验室使用阶段，技术还不成熟。为此，针对聚光光伏发电系统提供一种新型的散热冷却方式，以有效提升太阳能电池发电效率，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却系统，以廉价、安全的空气作为冷却工质，采用矩阵式射流圆柱肋热沉结构，通过射流孔形成高速射流冲击圆柱肋板，将太阳能电池产生的热量带走而实现散热冷却，从而有效提升太阳能电池发电效率。本发明的另一目的在于提供一种聚光太阳能电池装置。

本发明的目的通过以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种用于聚光太阳能电池的冲击射流冷却系统，包括矩阵式射流圆柱肋热沉、气体管路、风机；所述矩阵式射流圆柱肋热沉由上气室、射流孔板、下气室、圆柱肋板、底板依次安装在一起构成；所述上气室的顶部中央设置有进气口；所述射流孔板，其中央设置有纵向贯穿的阵列射流孔道，其底面设置有回流通道，其侧面设置有出气口；所述圆柱肋板的中央设置有叉排圆柱肋；所述圆柱肋位于下气室内、且对应于射流孔道；所述矩阵式射流圆柱肋热沉通过底板与太阳能电池封装固定；所述风机通过气体管路连接到矩阵式射流圆柱肋热沉的进气口。

本发明的冲击射流冷却系统，太阳能电池在聚光条件下产生的热量传输到圆柱肋板，风机产生的空气气流由进气口进入矩阵式射流圆柱肋热沉，通过射流孔道形成高速射流冲击到圆柱肋板上，气体强制对流、并在圆柱肋之间的微通道流动进行换热。热气体经过回流通道回流汇聚于出气口排放到环境中，从而将太阳能电池产生的热量带走而实现散热冷却。