一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件.pdf

本发明公开了一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件，包括若干聚光太阳能光热单元组成的阵列，聚光太阳能光热单元由太阳能模块和热管组成，太阳能模块中，菲尼尔透镜固定在框架的上部，聚光太阳能电池通过聚光太阳能电池座固定在框架的底面，聚光太阳能电池设置在菲尼尔透镜的正下方，菲尼尔透镜与聚光太阳能电池的上端面的距离等于菲尼尔透镜的焦距，二次聚光光学元件设置在菲尼尔透镜与聚光太阳能电池之间，并处于聚光太阳能电池的正上方，热管的蒸发段与聚光太阳能电池座固定连接，热管的冷凝段与通有冷却水的水管固定连接。本发明集成式聚光太阳能光热复合利用组件具有有效的散热方式，并且可以将废热有效利用，提高太阳能的综合利用率。

权利要求书1.  一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，包括若干聚光太阳能光热单元组成的阵列，该阵列包括多个纵列及多个横列，若干聚光太阳能光热单元组成的阵列设置在框架中，聚光太阳能光热单元由太阳能模块和热管组成，太阳能模块包括菲尼尔透镜、二次聚光光学元件、聚光太阳能电池、聚光太阳能电池座，菲尼尔透镜固定在框架的上部，聚光太阳能电池通过聚光太阳能电池座固定在框架的底面，聚光太阳能电池设置在菲尼尔透镜的正下方，菲尼尔透镜与聚光太阳能电池的上端面的距离等于菲尼尔透镜的焦距，二次聚光光学元件设置在菲尼尔透镜与聚光太阳能电池之间，并处于聚光太阳能电池的正上方，热管的蒸发段与聚光太阳能电池座固定连接，热管的冷凝段与通有冷却水的水管固定连接。 2.  根据权利要求1所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，所述二次聚光光学元件的下端面与聚光太阳能电池的上端面之间的距离为0.4～0.6mm，二次聚光光学元件通过螺栓固定在框架的底面上。 3.  根据权利要求2所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，所述集成式聚光太阳能光热复合利用组件中，纵列的数量为偶数，相邻纵列中处于同一横列的2个太阳能模块分别与热管的两端连接，热管的两端为蒸发段，热管的中部为冷凝段，水管沿纵向设置，从各热管的中部穿过。 4.  根据权利要求3所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，热管的冷凝段与水管之间的径向间隙中设置密封圈，并使用密封圈压盖将密封圈压紧。 5.  根据权利要求3所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，在框架的底面的下方设置底盖板，框架的底面与底盖板之间密封，水管穿过该密封区域，该密封区域内填充有保温材料。 6.  根据权利要求4或5所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，所述聚光太阳能电池座为U形槽状，热管固定在聚光太阳能电池座中，聚光太阳能电池座的材质为铝。 7.  根据权利要求6所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，聚光太阳能电池座与热管的换热接触面之间涂有导热胶。 8.  根据权利要求7所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，聚光太阳能电池粘接在聚光太阳能电池座的上端面，聚光太阳能电池座通过螺栓固定在框架的底面。 9.  根据权利要求8所述的集成式聚光太阳能光热复合利用组件，其特征在于，二次聚光光学元件为漏斗状，内表面经抛光处理。

说明书一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件
技术领域
本发明属于太阳能复合利用领域，尤其涉及一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件。
背景技术
      近几年，可再生能源（如太阳能，风能，生物能）的发展被视为减少温室气体排放对的有效方法。在所有的这类能源中，太阳能产生能量过程最稳定。在各类太阳能发电中，使用III-V族高倍聚光太阳能电池有最高的效率，约为36%-40%。但对于这类高效的太阳能电池，收集到的太阳能有60%到64%转化成了热能，而且对于高倍聚光太阳能电池，温度每升高1度，发电效率会下降0.2%到0.5%。温度是太阳能电池发电效率最主要的影响因素，更重要的是，高倍聚光太阳能电池的寿命也主要取决于其工作温度。
目前采用的聚光太阳能光伏发电的冷却系统，大多为强制对流冷却和自然对流冷却两种方式，其中利用水和空气的强制对流冷却被证明为目前较为有效的方式。大多数聚光太阳能发电组件的光电池直接贴装在散热器上，热量再通过散热器传递到空气中，这种方式换热效率相对较低，且废热无法有效利用。
发明内容
本发明针对现有聚光太阳能发电组件换热效率相对较低，且废热无法有效利用的问题，提供一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件，该组件具有有效的散热方式，并且可以将废热有效利用，提高太阳能的综合利用率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件，包括若干聚光太阳能光热单元组成的阵列，该阵列包括多个纵列及多个横列，若干聚光太阳能光热单元组成的阵列设置在框架中，聚光太阳能光热单元由太阳能模块和热管组成，太阳能模块包括菲尼尔透镜、二次聚光光学元件、聚光太阳能电池、聚光太阳能电池座，菲尼尔透镜固定在框架的上部，聚光太阳能电池通过聚光太阳能电池座固定在框架的底面，聚光太阳能电池设置在菲尼尔透镜的正下方，菲尼尔透镜与聚光太阳能电池的上端面的距离等于菲尼尔透镜的焦距，二次聚光光学元件设置在菲尼尔透镜与聚光太阳能电池之间，并处于聚光太阳能电池的正上方，热管的蒸发段与聚光太阳能电池座固定连接，热管的冷凝段与通有冷却水的水管固定连接。
按上述技术方案，所述二次聚光光学元件的下端面与聚光太阳能电池的上端面之间的距离为0.4～0.6mm，二次聚光光学元件通过螺栓固定在框架的底面上。
按上述技术方案，所述集成式聚光太阳能光热复合利用组件中，纵列的数量为偶数，相邻纵列中处于同一横列的2个太阳能模块分别与热管的两端连接，热管的两端为蒸发段，热管的中部为冷凝段，水管沿纵向设置，从各热管的中部穿过。
按上述技术方案，热管的冷凝段与水管之间的径向间隙中设置密封圈，并使用密封圈压盖将密封圈压紧。
按上述技术方案，在框架的底面的下方设置底盖板，框架的底面与底盖板之间密封，水管穿过该密封区域，该密封区域内填充有保温材料。
按上述技术方案，所述聚光太阳能电池座为U形槽状，热管固定在聚光太阳能电池座中，聚光太阳能电池座的材质为铝。
按上述技术方案，聚光太阳能电池座与热管的换热接触面之间涂有导热胶。
按上述技术方案，聚光太阳能电池粘接在聚光太阳能电池座的上端面，聚光太阳能电池座通过螺栓固定在框架的底面。
按上述技术方案，二次聚光光学元件为漏斗状，内表面经抛光处理。
本发明产生的有益效果是：本发明结构简单，制造方便，投入成本低，使用寿命长，有效地解决了聚光太阳能电池的散热问题，大大提高了聚光太阳能电池的光电转换效率，另外，将聚光发电产生的废热有效地收集起来生产热水，提高了太阳能的综合利用率。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明实施例集成式聚光太阳能光热复合利用组件的俯视图；
图2为图1的A-A向剖视图；
图3为图2中热管换热部分结构的局部放大图；
图4为图1的左视图的局部放大图；
图5为本发明实施例集成式聚光太阳能光热复合利用组件的外观示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例中，提供一种集成式聚光太阳能光热复合利用组件，包括若干聚光太阳能光热单元组成的阵列，该阵列包括多个纵列及多个横列，若干聚光太阳能光热单元组成的阵列设置在框架中，聚光太阳能光热单元由太阳能模块和热管组成，太阳能模块包括菲尼尔透镜、二次聚光光学元件、聚光太阳能电池、聚光太阳能电池座，菲尼尔透镜固定在框架的上部，聚光太阳能电池通过聚光太阳能电池座固定在框架的底面，聚光太阳能电池设置在菲尼尔透镜的正下方，菲尼尔透镜与聚光太阳能电池的上端面的距离等于菲尼尔透镜的焦距，二次聚光光学元件设置在菲尼尔透镜与聚光太阳能电池之间，并处于聚光太阳能电池的正上方，热管的蒸发段与聚光太阳能电池座固定连接，热管的冷凝段与通有冷却水的水管固定连接。
其中，二次聚光光学元件的下端面与聚光太阳能电池的上端面之间的距离为0.4～0.6mm，该距离在保证二次聚光光学元件的下端面不接触聚光太阳能电池的上端面的同时，保证了收集到的太阳光不会过多的从两个面之间的缝隙中漏掉，二次聚光光学元件通过螺栓固定在框架的底面上。
进一步地，集成式聚光太阳能光热复合利用组件中，纵列的数量为偶数，相邻纵列中处于同一横列的2个太阳能模块分别与热管的两端连接，热管的两端为蒸发段，热管的中部为冷凝段，水管沿纵向设置，从各热管的中部穿过。如图1所示，为本发明实施例集成式聚光太阳能光热复合利用组件的俯视图，其中可以从12、13管口处进水，从14、15管口处出水。进一步地，热管的冷凝段与水管之间的径向间隙中设置密封圈，并使用密封圈压盖将密封圈压紧。
其中，还可以在框架的底面的下方设置底盖板，框架的底面与底盖板之间密封，水管穿过该密封区域，该密封区域内填充有保温材料，用以提高聚光太阳能电池废热生产热水的效率。进一步地，聚光太阳能电池座为U形槽状，热管固定在U形槽状的聚光太阳能电池座中，可以实现比较牢固地固定，同时，聚光太阳能电池座的材质为铝。进一步地，聚光太阳能电池座与热管的换热接触面之间涂有（高导热系数的）导热胶，增强热交换效果。
其中，聚光太阳能电池粘接在聚光太阳能电池座的上端面，聚光太阳能电池座通过螺栓固定在框架的底面。二次聚光光学元件为漏斗状，内表面经抛光处理，实现较好的二次聚光效果。
本发明的较佳实施例中，如图2-图4所示，集成式聚光太阳能光热复合利用组件包括安装在框架2上部的菲尼尔透镜阵列1，菲尼尔透镜阵列1一面为玻璃光面，另一面为菲涅尔透镜组成的阵列，每个聚光太阳能电池座4安装在每个对应菲尼尔透镜的正下方，聚光太阳能电池9贴装在聚光太阳能电池座4上方，二次聚光光学元件3固定在聚光太阳能电池9正上方。热管8的蒸发段与聚光太阳能电池座4紧密连接，热管8的冷凝段中穿过通有冷却水的水管6，进行热交换，聚光太阳能电池9的产生废热传递到冷水中，密封圈10置于热管8与水管6的径向间隙中，密封圈压盖5将密封圈10压紧，在框架的底面与底盖板11之间的换热部分填充有保温材料7。图5为本发明实施例集成式聚光太阳能光热复合利用组件的外观示意图。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。