專利名稱：傳熱元件和用于冷卻太陽能電池的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種傳熱元件，其被布置為放在太陽能電池的陰影側(cè)上且被構(gòu)造為從太陽能電池收集熱量，從而降低太陽能電池的溫度。本發(fā)明還包括一種用于冷卻太陽能電池的設(shè)備，其包括傳熱元件。
背景技術(shù)：
光伏(PV)是這樣一種技術(shù)領(lǐng)域，其包括用于通過將太陽光直接轉(zhuǎn)換成電來產(chǎn)生能量的太陽能電池。由于對太陽能的需求日益增長，近些年來太陽能電池的制造已急劇膨脹。根據(jù)一些估計，PV發(fā)電已經(jīng)每兩年翻一倍，從2002年開始每年平均增長48%。在2007年末，根據(jù)原始數(shù)據(jù)，累積的全球發(fā)電量是12400兆瓦。此發(fā)電量的大約90%由并網(wǎng)電氣系統(tǒng)組成。 可將這種設(shè)備安裝在地上或建造在建筑物的屋頂或墻壁中，被稱為建筑物集成光伏或簡稱為BIPV。財務(wù)激勵(例如，對太陽能發(fā)電的優(yōu)惠上網(wǎng)電價，和凈計量電價)已經(jīng)在許多國家支持太陽能PV設(shè)備。高效太陽能電池是專門設(shè)計為以節(jié)省成本且有效的方式發(fā)電的太陽能電池。存在具有不同特性的不同類型的太陽能電池。例如，有這樣一些報告，其將硅太陽能電池的最高效率描述為是M.7%，將基于薄膜的太陽能電池(CdTe)的最高效率描述為是18%，將基于銅銦鎵硒化物薄膜的太陽能電池(也叫做CIGQ的最高效率描述為是 19. 5%。已進行的試驗表明，一些太陽能電池當其溫度上升至超過特定水平時其效率表現(xiàn)出可測出的減小。對于一些基于硅酮的太陽能電池來說，這種臨界溫度水平可低至45°C，并且，該溫度是容易達到的溫度。在晴天，太陽能電池中的溫度可超過100°C。因此，這些太陽能電池在明亮的太陽光中無法如預(yù)期地運行。我們的試驗已經(jīng)表明，當太陽能電池中的溫度達到80°C時，具有17%的效率的基于硅酮的太陽能電池效率下降，并執(zhí)行3. 4%的效率。在此文獻中，術(shù)語“太陽能電池板”用于表示一個或多個太陽能電池或太陽能電池的模塊或陣列，它們旨在構(gòu)成用于收集太陽能的表面或表面單元。因此，太陽能電池板可包括安裝在任何類型的基板上的太陽能電池，或者太陽能電池本身就是太陽能電池板，或者所包括的太陽能電池是薄膜類型的或構(gòu)成用于收集太陽能并將太陽能轉(zhuǎn)換成電能的區(qū)域的任何其它類型的)。一個太陽能電池通常很小，其具有很少的電輸出，因此通常與其它太陽能電池連接，以達到期望的峰值電壓和電流。已經(jīng)嘗試通過使得空氣吹過電池以帶走熱量，來降低太陽能電池中的溫度，從而增加效率。已經(jīng)證明，在一些應(yīng)用場合和天氣條件中，帶走熱量的此對流方法是不夠的。已對基于硅酮的太陽能電池研究出另一種方法，盡可能地使用純硅酮。通過減小太陽能電池中的吸熱暗污染物的含量，可以一定程度地將純硅酮太陽能電池的相對工作溫度相比于傳統(tǒng)方式降低一些。然而，當達到臨界溫度時，效率快速降低，即使臨界溫度只高幾度。其還增加了太陽能電池的價格，并減小了可制造的體積。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是，提供一種解決或至少在一定程度上減輕上述挑戰(zhàn)的傳熱元件和設(shè)備。這些目的由本發(fā)明實現(xiàn)，如其在所附獨立權(quán)利要求中限定的。將傳熱元件(被布置為放在太陽能電池板的陰影側(cè)上并與其接觸)構(gòu)造為，從太陽能電池收集熱量并由此降低太陽能電池中的溫度。所述元件包括入口、出口以及在所述入口與所述出口之間延伸的內(nèi)部通路。所述通路限定在兩個基本平行的板之間，并被布置為引導(dǎo)傳熱流體。這樣，可用傳導(dǎo)方式從太陽能電池帶走熱量，傳導(dǎo)是傳熱的一種有效方式。在一個實施方式中，至少一個所述板是不導(dǎo)電材料的。因此可避免使太陽能電池短路的危險。在一個實施方式中，所述材料可以是聚合物?？梢垣@得多種聚合物，這些聚合物具有多種特性以使其適用于并被設(shè)計用于特定情況和形狀，這些情況包括，例如，工作溫度、 溫度波動、紫外抗性、抗沖擊性、電阻率等。在另一實施方式中，所述元件可以是自支撐的。因此，元件保持其計劃的形式，易于定位，并且還可用作結(jié)構(gòu)的一部分。在另一實施方式中，一個板可具有構(gòu)造通路的圖案，另一個板可以是平面。因此， 可將平板放置為與太陽能電池板的陰影側(cè)抵靠，或者，板側(cè)可用作安裝太陽能電池的基板， 以使元件和太陽能電池之間的接觸表面最大化。在一個實施方式中，可通過材料同質(zhì)接點將板彼此結(jié)合。在另一實施方式中，可用具有與板相同的分子結(jié)構(gòu)的接點將板彼此結(jié)合。而且，板之間的接點可具有與板相同的材料厚度。具有盡可能同質(zhì)的材料，可改進暴露于高且頻繁的溫度變化的元件的耐久性。在其它實施方式中，聚合物材料可來自一組塑料材料，其包括，例如，ABS塑料、聚碳酸酯塑料、聚丙烯等。在另一些實施方式中，這些板可包括增進板特性的多個層。因此，對于不同的情況，可特殊地設(shè)計并調(diào)整元件特性。在又一實施方式中，可在板之間布置多個點狀接點并將其在通路區(qū)域上分布，優(yōu)選地與布置于一個板中的凹坑組合。這種點狀接點增加了元件的硬度，并增加其強度，可用作結(jié)構(gòu)的一部分。其還幫助形成內(nèi)部通路并加強其形狀穩(wěn)定性。例如，當對內(nèi)部通路中的流體加壓時，這些板表現(xiàn)出分離并使通路更高的趨勢。在這種情況中，這些點狀接點有助于將板保持在預(yù)定距離，同時確保通路中的流體的厚度不增加。在一個實施方式中，可將太陽能電池放在玻璃基板上，并且，元件與該基板鄰接。 有利的是，能夠具有表現(xiàn)出良好導(dǎo)熱性的基板。在一個實施方式中，可將太陽能電池直接放在元件的平板上，而所述板可用作用于太陽能電池的基板。本發(fā)明進一步包括一種用于冷卻太陽能電池板的設(shè)備，用于冷卻太陽能電池板的設(shè)備包括被布置為放在電池板的陰影側(cè)上并與電池板接觸的傳熱元件，所述元件包括入口、出口以及在所述入口和所述出口之間延伸的內(nèi)部通路，并且用于冷卻太陽能電池板的設(shè)備還包括將傳熱流體供應(yīng)至所述入口并從出口接收傳熱流體的系統(tǒng)。因此，通過帶走熱
4量，可降低太陽能電池中的溫度。在一個實施方式中，所述系統(tǒng)可進一步包括在再次將傳熱流體供應(yīng)至所述入口之前從自所述出口接收的傳熱流體收集并帶走熱量的裝置。因此，熱能可用于其它目的，例如加熱水。在下文中，將在本發(fā)明的一些實施方式的詳細描述的基礎(chǔ)上更詳細地說明本發(fā)明，這些實施方式僅是實施例。在以下描述中參考了附圖，其中


圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式中的原理的傳熱元件以及太陽能電池板的分解側(cè)視圖。圖2示意性地示出了處于激活位置中的根據(jù)圖2的設(shè)備的原理。圖3示意性地示出了根據(jù)圖1和圖2的元件的圖案側(cè)。圖4示意性地示出了用于冷卻太陽能電池板的實施方式設(shè)備。
具體實施例方式參考圖1和圖2，在本發(fā)明的第一實施方式中，將許多基于硅酮的太陽能電池1放在基板2或形成太陽能電池板的玻璃載體上?；宓南路绞莻鳠嵩?，其具有與玻璃的下側(cè)鄰接的平表面。這里，基板的外輪廓和元件的外輪廓大體相同，以確保其間具有最大接觸面積，從而實現(xiàn)良好的熱傳導(dǎo)。傳熱元件包括入口通道4、出口通道5以及連接入口和出口的內(nèi)部通路6。在此實施方式中，該元件由兩個ABS塑料材料的板制成，表現(xiàn)出足夠低的含碳量和抵抗吸收濕氣的性能，以確保是不導(dǎo)電材料。第一板是平面矩形板，第二板是設(shè)置有地形圖案的矩形板， 該圖案形成入口通道4、出口通道5和通路6。在本實施方式中，入口 4和出口 5分別表現(xiàn)為是穿通通路，使得可以在更大的系統(tǒng)中并排布置許多傳熱元件(如果希望的話)。否則，可分別堵塞入口和出口的穿通通路。然而，入口通道使得可在內(nèi)部通路的整個入口側(cè)上供應(yīng)傳熱流體。同樣地，出口通道使得可在內(nèi)部通路的整個出口側(cè)上接收傳熱流體，從而使得熱量的傳輸有效。第二板中的圖案是第二板在兩個板之間的密封操作之前或在密封操作的連接操作中的塑性變形的結(jié)果。在第一板和第二板的邊緣周圍執(zhí)行密封操作，兩個板之間具有分布于通路區(qū)域6上的多個點狀接點，并且多個點狀接點與形成于第二板中的多個凹坑組合。由此形成的通路通道的網(wǎng)狀圖案在入口和出口之間延伸，確保了能夠?qū)崿F(xiàn)較大的濕表面，并確保當對元件中的流體加壓時兩個板不分離。而且，可微調(diào)元件的效率，并且，通過調(diào)整通路中的板間距離(由此調(diào)整計劃流過通路的流體的高度)，可使其適應(yīng)不同的工作條件。此外，參考圖4，被布置為與太陽能電池板1，2接觸的傳熱元件3與對所述入口 4 供應(yīng)傳熱流體并從出口 5接收傳熱流體的系統(tǒng)連接。該系統(tǒng)進一步包括逆流熱交換器7，以為了其它目的而利用熱量，例如加熱水。在其它實施方式中，可使傳熱流體只通過元件一次而不循環(huán)，或者，可在再次在入口處引入之前使循環(huán)通過冷卻設(shè)備。
當形成傳熱元件時使得板使用ABS材料，可提供一些有利的特征。在沖擊強度、耐久性和泄漏方面，可產(chǎn)生高質(zhì)量的接點。點狀接點增加了已有形狀的板的穩(wěn)定性，使得元件在一定程度上自支撐，其中，其還可用作結(jié)構(gòu)中的一部分，但是仍允許一些微小彎曲。在另一實施方式中，太陽能電池布置于薄片，或以能夠接受小彎曲的一些其它類型而布置在基板或載體中，并且，在太陽能電池和元件之間不需要玻璃基板。因此，可將太陽能電池直接放在傳熱元件的平面?zhèn)壬?，即使板中的材料是塑料材料，例如ABS。在另一實施方式中，入口和出口均可包括快速連接器形式的連接器裝置，以作為與管道、管子或軟管自由連接的工具。在具有入口通道和出口通道的實施方式中，當然可將連接器裝置放在所述通道的兩端中?？焖龠B接器包括布置于入口或出口的開口中的殼體。優(yōu)選地，用與板相同的材料制造殼體，并以與將板彼此密封的方式相同的方式將殼體密封至板。也可通過焊接、粘合或其它適當?shù)姆绞綄⑵溥B接。在殼體中布置具有埋頭凸緣的圓柱形孔、被布置為保持在所述埋頭凸緣上的0形環(huán)形式的密封裝置、保持在0形環(huán)上的平面墊圈、具有保持平面墊圈的內(nèi)部倒鉤的環(huán)形式的管道/管子/軟管夾緊裝置，以及可實現(xiàn)將夾緊裝置保持在適當位置的鎖定裝置。因此，對于傳熱流體，可將元件與系統(tǒng)輕松地連接。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說， 這種流體是公知的，因此將不需要對其進一步說明。在諸如此類的應(yīng)用中，不導(dǎo)電材料的實例可具有，例如，高于IXlO6Qm的電阻率， 優(yōu)選地高于1 X IO8 Ω m,更優(yōu)選地高于1 X 101° Ω m,最優(yōu)選地高于1 X IO13 Ω m。 在權(quán)利要求中，不應(yīng)將位于括號內(nèi)的任何參考標記理解為限制權(quán)利要求。詞語“包括”不排除除了在權(quán)利要求中列出的元件或步驟以外的元件或步驟的存在。元件前的詞語 “a”或“an”不排除多個這種元件的存在。
權(quán)利要求
1.一種傳熱元件，被布置為放在太陽能電池板的陰影側(cè)上并與所述太陽能電池板接觸，并被構(gòu)造為用于從太陽能電池收集熱量，從而降低所述太陽能電池的溫度，所述元件包括入口、出口以及在所述入口與所述出口之間延伸的內(nèi)部通路，所述內(nèi)部通路布置為弓丨導(dǎo)傳熱流體，所述通路限定在基本平行的兩個板之間，其中，在通路區(qū)域上分布有所述板之間的多個點狀接點，優(yōu)選地，所述多個點狀接點與布置于至少一個板中的多個凹坑組合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳熱元件，其中，至少一個所述板是不導(dǎo)電材料的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳熱元件，其中，所述材料是聚合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項所述的傳熱元件，其中，一個板表現(xiàn)出構(gòu)造通路圖案的圖案，另一個板是平的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳熱元件，其中，平的所述板布置為與所述太陽能電池板鄰接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的傳熱元件，其中，所述板通過材料同質(zhì)接點而彼此結(jié)合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的傳熱元件，其中，所述板利用具有與所述板相同的分子結(jié)構(gòu)的接點而彼此結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的傳熱元件，其中，所述板之間的接點具有和所述板相同的材料厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的傳熱元件，其中，所述聚合物材料來自包括以下材料的塑料材料組:ABS、聚碳酸酯塑料、聚丙烯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項所述的傳熱元件，其中，所述太陽能電池放在玻璃基板上，并且，所述元件與所述基板鄰接。
11.根據(jù)權(quán)利要求3至10中任一項所述的傳熱元件，其中，所述太陽能電池直接放在一個所述元件板上，所述板由此用作基板。
12.一種用于冷卻太陽能電池板的設(shè)備，包括被布置為放在所述電池板的陰影側(cè)上并與所述電池板接觸的傳熱元件，所述元件包括入口、出口以及在所述入口與所述出口之間延伸的內(nèi)部通路；以及將傳熱流體供應(yīng)至所述入口并從所述出口接收所述傳熱流體的系統(tǒng)，其中，在通路區(qū)域上分布有所述板之間的多個點狀接點，優(yōu)選地，多個點狀接點與布置于至少一個板中的多個凹坑組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述系統(tǒng)進一步包括在再次將傳熱流體供應(yīng)至所述入口之前從自所述出口接收的傳熱流體收集熱量的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種傳熱元件和用這種元件降低太陽能電池的溫度的設(shè)備。將傳熱元件布置為放在太陽能電池板的陰影側(cè)上并與電池板接觸，并將傳熱元件構(gòu)造為從太陽能電池收集熱量，所述元件包括入口、出口以及在所述入口和所述出口之間延伸的內(nèi)部通路，所述通路布置為引導(dǎo)傳熱流體。而且，在兩個大體平行的板之間限定通路。該設(shè)備包括被布置為放在電池板的陰影側(cè)上并與電池板接觸的傳熱元件，和將傳熱流體供應(yīng)至所述入口并從出口接收傳熱流體的系統(tǒng)。本發(fā)明還包括用于冷卻太陽能電池板的設(shè)備，包括被布置為放在電池板的陰影側(cè)上并與電池板接觸的傳熱元件，和將傳熱流體供應(yīng)至元件的入口并從元件的出口接收傳熱流體的系統(tǒng)。
文檔編號F28F3/04GK102171841SQ200980138598
公開日2011年8月31日 申請日期2009年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月30日
發(fā)明者佩爾·貢納爾·埃里克松 申請人:日心公司