[发明专利]一种聚光光伏自冷却装置

说明书

本发明公开了一种聚光光伏自冷却装置，涉及太阳能发电技术领域，通过将光伏电池、热电模块以及散热模块组成了一种自冷却结构，其中，热电模块设置于光伏电池下方，散热模块设置于热电模块下方并与热电模块连接，热电模块吸收光伏电池表面未转化的热量，并将一部分热量转换为电能后向散热模块的驱动元件供电，以及将剩余部分热量向散热模块传递；如此，一方面本发明实现了主动散热与被动散热的自适应调控的结合，在主动散热过程中无需外部供电，减少了发电系统用于自身的能耗，简化了冷却系统的供电回路，节约建设成本，便于维护；另一方面，该自冷却结构能够根据光伏电池所处工况自发地调节对光伏电池的冷却效果，达到高效散热的目的。

技术领域

本发明涉及太阳能发电技术领域，具体涉及一种聚光光伏自冷却装置。

背景技术

太阳能以其资源丰富、可再生、清洁等优势受到各领域的广泛关注，采用太阳能进行光伏发电是一种新能源技术，有望实现能源的可持续发展，应用前景十分广阔。聚光光伏发电技术相较于非聚光光伏发电而言，其单位面积光伏电池上可以接纳数百倍甚至上千倍的太阳光，且转换效率更高，因此可大幅减少光伏发电成本。当前研究数据表明，聚光光伏系统中砷化镓光伏电池效率可达46％。然而在此发电过程中，依然有一半以上的太阳能并没有转换为电能，而是以热能的形式积聚在电池中，使电池温度大幅升高，并导致电池输出电能降低。研究表明，普通硅电池温度每上升1℃，硅电池的光电转换效率将下降0.5％，且电池长期处于高温条件下工作，将损害电池内部结构，缩短其使用寿命。因此，对光伏电池进行冷却是提高其光电转换效率和使用寿命的关键措施。

目前，常规的聚光光伏电池冷却方式主要分为被动散热技术和主动散热技术两种。其中，被动散热技术指采用水或者空气等介质，通过自然对流的方式带走电池热量，该技术受环境因素影响较大，包括环境温度、风速等，冷却效果较差，无法满足中高聚光比下光伏电池的散热需求。主动散热技术指通过空气、水或者其他流体的强制对流，对光伏电池进行冷却，散热能力好，可有效保障光伏系统的整体发电效率，但由于需要依赖外部电源对风扇、水泵等动力机械进行供电，提高了设备总能耗，间接降低了光伏系统的有效电力输出，同时主动冷却技术需要匹配专门的温度控制系统，建设成本高，维护困难。

现在技术中，还提出有将热电模块与光伏电池联合组成的发电系统，但这类系统普遍存在以下问题：1)系统中的冷却装置依然需要依赖于外部供电；2)热电模块与光伏电池的发电电压不匹配，需要增设一套逆变器、整流器对二者进行电压同步，这使得设施建设难度加大、成本大幅增加；3)由于系统本身的冷却装置还需要依赖外部电源进行供电，需要增设一条辅助供电回路，也会增大建设成本；4)光伏电池的高效发电要求电池维持在较低的温度，这会导致热电模块两端的温差减小，模块的发电量和效率都将大幅降低，其性能得不到充分发挥，因此无法同时兼顾光伏电池与热电模块的高效运行。

发明内容

本发明实施例提供了一种聚光光伏自冷却装置，能够根据光伏电池所处工况(包括太阳辐照以及电池温度)自发地调节对光伏电池的冷却效果，达到高效散热的目的，可避免电能浪费，本发明实施例无需增设专门的温控辅助系统，节约了设施成本。

为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种聚光光伏自冷却装置，所述装置包括：

设置于光伏电池下方的热电模块，以及

设置于所述热电模块下方且与所述热电模块连接的散热模块；其中，所述热电模块用于吸收所述光伏电池表面的热量，并将一部分所述热量转换为电能后向所述散热模块的驱动元件供电，以及将剩余部分所述热量向所述散热模块传递；

在所述热电模块的输出电压满足所述驱动元件的启动电压时，所述散热模块在所述驱动元件的工作下对所述热电模块进行主动散热；其中，所述散热模块的散热能力随所述光伏电池表面温度的升高而增强，所述散热模块的散热能力随所述光伏电池表面温度的降低而减弱。