專利名稱：高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及太陽(yáng)能光電光熱綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)是采用大面積的光伏電池進(jìn)行發(fā)電，此類系統(tǒng)發(fā)電成本很高，而且效率低下。為了節(jié)約成本，人們開始采用跟蹤聚光的方式來(lái)增大電池表面的太陽(yáng)輻照強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的性價(jià)比。太陽(yáng)能聚光形式可分為反射和折射兩種。國(guó)內(nèi)外采用的折射方式一般都為菲涅爾透鏡聚光(如專利ZL97204018. 8)，缺點(diǎn)是系統(tǒng)透光率難以提高，光強(qiáng)分布均勻性較差。另一種反射形式大多為槽式和碟式聚光。槽式聚光(如專利ZL200520076826. 2) 一般只能獲得低于100倍的聚光倍數(shù)，而且大多采用晶硅類太陽(yáng)能電池，發(fā)電效率較低，經(jīng)濟(jì)效益不明顯。而碟式聚光大多采用大型拋物面反射形式，這種拋物面制造難度大，容易碎裂，整體防風(fēng)性能及穩(wěn)定性差。也有人提出一些留有間隙的陣列結(jié)構(gòu)，有一定的實(shí)用價(jià)值，但結(jié)構(gòu)的變動(dòng)容易導(dǎo)致光伏電池表面光強(qiáng)分布不均勻，出現(xiàn)系統(tǒng)局部過(guò)熱現(xiàn)象，不能保證系統(tǒng)的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行；同時(shí)此類系統(tǒng)一般聚光比固定，不易調(diào)節(jié)，靈活性、適應(yīng)性較差。而且在聚光太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，有一部分太陽(yáng)能以熱能的形式散布到周圍環(huán)境中，光伏電池會(huì)因此溫度過(guò)高而效率下降甚至損壞，若能妥善收集利用這部分熱能，可以很大程度上提高系統(tǒng)的整體綜合效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提出一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，聚光倍數(shù)可調(diào)節(jié)的聚光跟蹤裝置及高熱流密度散熱裝置，發(fā)電的同時(shí)獲得熱媒，根本上解決系統(tǒng)聚光不均勻及聚光后系統(tǒng)光伏組件溫度過(guò)高等問題，提高系統(tǒng)的光電光熱綜合效率，降低系統(tǒng)成本。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括底座、高熱流密度散熱器、太陽(yáng)能光伏電池組件、高倍可調(diào)聚光裝置、雙軸自動(dòng)跟蹤裝置、蓄電池和水箱；所述的雙軸自動(dòng)跟蹤裝置包括俯仰傳動(dòng)構(gòu)件、水平傳動(dòng)構(gòu)件、控制箱、光敏元件；所述的高倍可調(diào)聚光裝置包括主框架、鋁條支架、豎桿、平面反射鏡陣列和托臺(tái)；所述的水平傳動(dòng)構(gòu)件安裝在底座上，由電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組成；俯仰傳動(dòng)構(gòu)件安裝在主框架上，由電機(jī)和推桿組成；光敏元件固定在主框架上，與平面反射鏡陣列的整個(gè)水平面相垂直；控制箱則通過(guò)螺絲固定在底座上，控制箱內(nèi)通過(guò)傳輸控制信號(hào)給俯仰傳動(dòng)構(gòu)件、水平傳動(dòng)構(gòu)件和光敏元件，隨時(shí)根據(jù)太陽(yáng)光強(qiáng)的變化來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的方位角和高度角，保證系統(tǒng)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的跟蹤太陽(yáng)方向；所述的高倍可調(diào)聚光裝置安裝在所述的主框架上，通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)將太陽(yáng)光反射聚焦在所述的太陽(yáng)能光伏電池組件上；所述的太陽(yáng)能光伏電池組件位于所述高倍可調(diào)聚光裝置的焦點(diǎn)位置，并與所述的高熱流密度散熱器直接層壓相連；所述的高熱流密度散熱器固定在所述的托臺(tái)上，通過(guò)循環(huán)管道與系統(tǒng)外邊緣豎桿頂端的進(jìn)出水口相連。所述的高倍可調(diào)聚光裝置是由平面反射鏡陣列組成，安裝在所述雙軸自動(dòng)跟蹤裝置的主框架上。所述的平面反射鏡陣列通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與鋁條支架相連，各平面鏡間留有一定的防風(fēng)空隙。高倍可調(diào)聚光裝置的聚光倍數(shù)可以通過(guò)鋁條支架結(jié)構(gòu)和平面鏡的數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般可達(dá)500-1000倍聚光。所述的鋁條支架固定在所述雙軸自動(dòng)跟蹤裝置的主框架上，形成類似拋物面的形狀，鋁條間間隔大于一個(gè)平面鏡的寬度。所述的萬(wàn)向節(jié)上表面與平面鏡相連，底部用螺絲固定在鋁條支架上，可以通過(guò)調(diào)節(jié)中間的耦合球栓在三維空間內(nèi)改變平面鏡的位置。所述的太陽(yáng)能光伏電池組件的光伏電池板背面與所述的高熱流密度散熱器直接層壓相連，避免了用硅膠類材料而形成的導(dǎo)熱熱阻。所述的太陽(yáng)能光伏電池組件的光伏電池板是由砷化鎵(GaAs)電池通過(guò)串并聯(lián)與二級(jí)管直接焊接在一塊電池基板上。所述的高熱流密度散熱器是一種中空鋁盒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部排列一定比例的肋片，上表面開有進(jìn)出水口與系統(tǒng)的循環(huán)管道相連，下表面直接與所述的太陽(yáng)能光伏電池組件層壓固定。本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)思想以及原理主要在于本實(shí)用新型所述的一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能光伏電池組件、高熱流密度散熱器、高倍可調(diào)聚光裝置、雙軸自動(dòng)跟蹤裝置、蓄電池和水箱。所述的光伏電池組件的光伏電池板背面與所述的高熱流密度散熱器直接層壓相連，四邊采用低溫焊接，邊緣處可用導(dǎo)熱硅膠密封，輸出端可通過(guò)電線與蓄電池相連；這樣避免了光伏電池板與散熱器之間的傳熱熱阻，大大提高了系統(tǒng)的換熱效率。所述的光伏電池組件中的光伏電池板由砷化鎵電池、二極管和基板組成；砷化鎵電池通過(guò)串并聯(lián)與二極管直接層壓在基板上，表面涂有高透光的膠保護(hù)層，保證整塊光伏電池板的透光、導(dǎo)熱以及絕緣性能；砷化鎵電池的串并聯(lián)方式、砷化鎵電池?cái)?shù)目及砷化鎵排版形式需根據(jù)系統(tǒng)聚光情況進(jìn)行計(jì)算確定。所述的高倍可調(diào)聚光裝置是將反射平面鏡陣列安裝在所述的雙軸自動(dòng)跟蹤裝置的主框架上，在主框架上相應(yīng)的螺孔位置安裝鋁條支架，螺孔間距大于一個(gè)平面鏡的寬度，保證平面鏡之間互不遮擋，同時(shí)螺孔間距過(guò)大會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)總面積過(guò)大，加大系統(tǒng)耗材，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。鋁條支架在主框架上形成類似拋物面的結(jié)構(gòu)，表面用萬(wàn)向節(jié)與反射平面鏡相連，通過(guò)萬(wàn)向節(jié)的調(diào)節(jié)可以使每塊平面鏡的反射光準(zhǔn)確落在光伏電池板上，從而既可以獲得較為均勻的光強(qiáng)分布，又可以控制聚光倍數(shù)的大小，使得聚光倍數(shù)可以調(diào)節(jié)。所述的萬(wàn)向節(jié)上端為一圓臺(tái)，可以與平面反射鏡背面粘連；下端為一套筒，底部打孔并通過(guò)螺絲固定在鋁條支架上；中間是可以用螺母鎖緊的耦合球栓，球栓通過(guò)彈簧壓入套筒內(nèi)。所述的萬(wàn)向節(jié)可以在三維空間內(nèi)任意角度轉(zhuǎn)動(dòng)，以便調(diào)整平面反射鏡的位置，最后可用螺母鎖緊固定。所述的高倍可調(diào)聚光裝置通過(guò)主框架的循環(huán)管道與所述的高熱流密度換熱裝置的進(jìn)出口管道相連。 所述的雙軸自動(dòng)跟蹤裝置是由水平傳動(dòng)構(gòu)件、俯仰傳動(dòng)構(gòu)件、控制箱、光敏元件組成的雙軸跟S示系統(tǒng)。所述的水平傳動(dòng)構(gòu)件是通過(guò)電動(dòng)轉(zhuǎn)盤來(lái)跟蹤太陽(yáng)在方位角上的變化。所述的俯仰傳動(dòng)構(gòu)件是通過(guò)電動(dòng)推桿來(lái)跟蹤太陽(yáng)在高度角上的變化。所述的光敏元件安裝在主框架上與系統(tǒng)的整個(gè)反射鏡平面相垂直。所述的控制箱與水平傳動(dòng)構(gòu)件、俯仰傳動(dòng)構(gòu)件、光敏元件相連接，通過(guò)光敏控制程序和逐時(shí)機(jī)械控制程序等主程序輸出控制信號(hào)，自動(dòng)、實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地跟蹤太陽(yáng)的位置。所述的高熱流密度散熱器是一種帶有一定肋片分布的中空鋁盒，上表面開有4個(gè)進(jìn)出水口，分別與所述高倍可調(diào)聚光裝置支架上的進(jìn)出口相連，下表面與所述太陽(yáng)能光伏電池組件直接層壓相連。所述的高熱流密度散熱器安裝在所述高倍可調(diào)聚光裝置的托臺(tái)上，托臺(tái)位于外邊緣豎桿頂端的中間位置，即系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置。由平面反射鏡反射的太陽(yáng)光到達(dá)位于焦點(diǎn)的光伏電池組件上，光能被轉(zhuǎn)化成電能和熱能，電能通過(guò)連接在電池板上的導(dǎo)線輸出到蓄電池中，而高熱流密度散熱器能充分帶走剩余的大部分熱能，通過(guò)輸出管道輸送到水箱中，最后通過(guò)循環(huán)回路，系統(tǒng)可持續(xù)循環(huán)工作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面1.本實(shí)用新型采用平面鏡反射聚光，使得光強(qiáng)分布均勻，解決了傳統(tǒng)聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)聚光光強(qiáng)分布不均勻問題；2.本實(shí)用新型中的高熱流密度散熱器直接與光伏電池組件層壓相連，避免了傳統(tǒng)工藝中用硅膠類材料粘合所帶來(lái)的傳熱熱阻，能有效降低光伏電池組件的表面溫度，提高光伏的光電轉(zhuǎn)化效率，同時(shí)獲得一定的熱能，具有較高的光電光熱綜合效率； 3.本實(shí)用新型中的光伏電池組件根據(jù)高倍聚光系統(tǒng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)電池片串并聯(lián)、排版及封裝形式，大幅提高了光伏組件的光電性能及穩(wěn)定性4.本實(shí)用新型中可以控制并調(diào)節(jié)系統(tǒng)的聚光倍數(shù)，一般可達(dá)到500-1000倍以上5.本實(shí)用新型采用普通平板玻璃代替拋物曲面鏡，大大降低了系統(tǒng)成本；6.本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，大幅度提高了聚光系統(tǒng)的防風(fēng)性和穩(wěn)定性。

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施方案高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示系統(tǒng)的側(cè)視圖；圖3為圖1所示高熱流密度散熱器部件的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1所示太陽(yáng)能光伏電池組件的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖1所示系統(tǒng)的光路分布示意圖；圖6為圖1所示系統(tǒng)中萬(wàn)向節(jié)的一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型能量循環(huán)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)示意圖。附圖標(biāo)記說(shuō)明1為底座；2為主框架；3為高熱流密度散熱器；4為太陽(yáng)能光伏電池組件；5為俯仰傳動(dòng)構(gòu)件；6為水平傳動(dòng)構(gòu)件；7為控制箱；8為光敏元件；9為鋁條支架；10為豎桿；11為平面鏡反射陣列；12為托臺(tái)；13為進(jìn)水口 ；14為出水口 ；15為肋片；16為連接口 ；17為散熱器外壁；18為二極管；19為正負(fù)電極；20為GaAs電池片；21為圓臺(tái)；22為螺母；23為耦合球栓；24為彈簧；25為套筒。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和典型實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。但為了突出本實(shí)用新型，眾所周知的特征可能被省略或簡(jiǎn)化。如圖1、圖2和圖3所示，本實(shí)用新型高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)包括底座1、雙軸自動(dòng)跟蹤裝置、高倍可調(diào)聚光裝置、太陽(yáng)能光伏電池組件4和高熱流密度散熱器3等。雙軸自動(dòng)跟蹤裝置包括俯仰傳動(dòng)構(gòu)件5、水平傳動(dòng)構(gòu)件6、控制箱7、光敏元件8 ;其中高倍可調(diào)聚光裝置包括主框架2、鋁條支架9、豎桿10、平面反射鏡陣列11和托臺(tái)12。系統(tǒng)的底座I過(guò)低容易導(dǎo)致系統(tǒng)鏡面撞擊地面或地面上的障礙物；過(guò)高容易影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般底座I比系統(tǒng)整個(gè)鏡面寬度的一半高出40cm即可。所述雙軸自動(dòng)跟蹤裝置的水平傳動(dòng)構(gòu)件6安裝在底座I上，由電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組成；俯仰傳動(dòng)構(gòu)件5安裝在主框架2上，由電機(jī)和推桿組成；光敏元件8固定在主框架2上，與平面反射鏡陣列11的整個(gè)水平面相垂直；控制箱7則通過(guò)螺絲固定在底座I上，控制箱內(nèi)通過(guò)可編程序傳輸控制信號(hào)給俯仰傳動(dòng)構(gòu)件5、水平傳動(dòng)構(gòu)件6和光敏兀件8,隨時(shí)根據(jù)太陽(yáng)光強(qiáng)的變化來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的方位角和高度角，保證系統(tǒng)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的跟蹤太陽(yáng)方向。所述主框架2為不銹鋼材質(zhì)，要滿足系統(tǒng)的強(qiáng)度要求。鋁條支架9通過(guò)螺絲固定在主框架2上；四根豎桿10的一端也固定在主框架2上，另一端固定在托臺(tái)12上；而平面反射鏡陣列11則通過(guò)萬(wàn)向節(jié)固定在鋁條支架9上；平面反射鏡陣列11由普通平面玻璃鏡組成，兩塊玻璃鏡之間留有空隙，由于玻璃間空隙過(guò)小會(huì)產(chǎn)生遮擋情況，過(guò)大則影響系統(tǒng)面積，擴(kuò)大成本，因此需根據(jù)具體聚光系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，在本實(shí)施例中經(jīng)計(jì)算空隙大小為3cm即可；而每塊平面鏡都可以通過(guò)萬(wàn)向節(jié)的二維調(diào)節(jié)，使其所反射的太陽(yáng)光都落在托臺(tái)12上，即托臺(tái)12位于整個(gè)系統(tǒng)的焦點(diǎn)位置。每塊平面鏡的表面積與太陽(yáng)能光伏電池組件4的光伏電池表面積相等，保證所有的平面鏡都等份的反射在光伏電池表面上，達(dá)到光強(qiáng)分布均勻的效果。高熱流密度散熱器3固定在托臺(tái)12上，其下表面直接與太陽(yáng)能光伏組件4層壓相連，保證系統(tǒng)工作時(shí)能及時(shí)帶走太陽(yáng)能光伏電池組件4上的熱能，降低光伏電池表面溫度，提高系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)化效率。圖3是本實(shí)用新型高熱流密度散熱器部件的一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，該散熱器包括散熱器外壁17、連接口 16、肋片15、兩個(gè)進(jìn)水口 13和兩個(gè)出水口 14.其中太陽(yáng)能光伏電池組件4的背面直接層壓在散熱器開口位置，四周通過(guò)膠密封以及螺釘與散熱器腔壁連接，形成密閉的腔體。通過(guò)腔體內(nèi)部壓力以及進(jìn)出口之間的肋片來(lái)控制工質(zhì)液體的流向，實(shí)現(xiàn)光伏電池的均勻散熱，同時(shí)內(nèi)部肋片可進(jìn)一步強(qiáng)化傳熱，降低光伏組件發(fā)電過(guò)程中的電池表面溫度，提高光伏電池的光電轉(zhuǎn)化效率，獲得更多電能。本實(shí)施例通過(guò)直接冷卻光伏電池的同時(shí)不僅能大大降低電池溫度，通過(guò)對(duì)熱量的收集，還能獲得較高的光電光熱綜合效率。圖4是本實(shí)用新型太陽(yáng)能光伏電池組件的一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，太陽(yáng)能光伏電池組件4是由四塊光伏電池板串并聯(lián)而成，具體串并聯(lián)形式可根據(jù)系統(tǒng)電壓或電流限制的需要而定，從而構(gòu)成一套電功率更大、性價(jià)比更高的光伏電池組件。每塊光伏電池板由GaAs電池片20、二極管18、正負(fù)電極19等直接層壓在一塊帶有金屬層、陶瓷絕緣層等多層結(jié)構(gòu)的基板上，同時(shí)光伏電池板表面鍍有一層高透光率的娃膠粘合層；保證光伏電池組件的透光性、導(dǎo)熱性及絕緣性。在本實(shí)施例中是一塊光伏電池板式由30塊GaAs電池片串聯(lián)而成，而每塊GaAs電池片長(zhǎng)寬均為Icm,每一橫排5塊電池片均并聯(lián)一個(gè)二極管,最后在光伏電池板正負(fù)電極之間再并聯(lián)一個(gè)二極管，從而保證不會(huì)因?yàn)閱纹姵囟绊懻麄€(gè)光伏組件的性能。圖5是本實(shí)用新型高倍可調(diào)聚光裝置中萬(wàn)向節(jié)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，萬(wàn)向節(jié)是由圓臺(tái)21、螺母22、耦合球栓23、彈簧24和套筒25組成。圓臺(tái)21上表面與平面反射鏡粘連；套筒24底部打孔，用螺絲固定在鋁條支架9上；通過(guò)耦合球栓23將彈簧24壓入套筒25中，并用螺母22稍微固定，然后可以在三維空間中調(diào)節(jié)萬(wàn)向節(jié)的方向，使得入射到平面鏡上的光全部反射到光伏電池表面，最后再鎖緊螺母22。通過(guò)這樣的簡(jiǎn)單調(diào)節(jié)，能使得每塊平面鏡的光都等份得反射到光伏電池表面，達(dá)到高倍聚光并且光強(qiáng)分布均勻的效果。如圖6所示，光路示意圖中沒有畫出所有的光線，僅通過(guò)幾條典型的光線進(jìn)行描述。本實(shí)施例采用的反射鏡為平面玻璃反射鏡，聚光比為500倍(上述實(shí)施例的聚光比可以通過(guò)調(diào)節(jié)平面鏡的數(shù)量進(jìn)行改變)。平面反射鏡陣列11通過(guò)萬(wàn)向節(jié)固定在鋁條支架上；各鋁條支架之間的距離大于平面玻璃鏡的寬度，保證平面鏡之間互不遮擋。如圖中平面鏡A、B、C、D、E、F、G、H的鏡面方向逐次改變，形成類似拋物線的結(jié)構(gòu)，使得太陽(yáng)光束S照射在鏡面的光強(qiáng)能夠一一等份的反射在太陽(yáng)能光伏電池組件4的表面，保證光伏電池表面接收的光強(qiáng)較為均勻，同時(shí)防止熱斑效應(yīng)的發(fā)生，損壞電池。圖7是本實(shí)用新型系統(tǒng)能量循環(huán)轉(zhuǎn)換示意圖。系統(tǒng)中并不僅限一套高倍聚光光伏系統(tǒng)，可以將多個(gè)這樣的聚光系統(tǒng)都連入工質(zhì)循環(huán)回路，通過(guò)泵機(jī)和流量計(jì)的控制，實(shí)驗(yàn)整套系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)上述對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的詳細(xì)描述，可以看出本實(shí)用新型切實(shí)解決了光伏發(fā)電在高倍太陽(yáng)聚光下光強(qiáng)分布不均勻及溫度過(guò)高導(dǎo)致電池?fù)p壞等問題，同時(shí)大幅度提高了系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)化效率及光電光熱綜合效率，且系統(tǒng)成本低下、安裝便利、聚光比可調(diào)，具有突出的性能效果。當(dāng)然，上述實(shí)施例僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型作任何形式上的限制，所以凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括:底座(I)、高熱流密度散熱器(3)、太陽(yáng)能光伏電池組件(4)、高倍可調(diào)聚光裝置、雙軸自動(dòng)跟蹤裝置、蓄電池和水箱；所述的雙軸自動(dòng)跟蹤裝置包括俯仰傳動(dòng)構(gòu)件(5)、水平傳動(dòng)構(gòu)件(6)、控制箱(7)、光敏元件(8);所述的高 倍可調(diào)聚光裝置包括主框架(2)、鋁條支架(9)、豎桿(10)、平面反射鏡陣列(11)和托臺(tái)(12);所述的水平傳動(dòng)構(gòu)件(6)安裝在底座(I)上，由電機(jī)和轉(zhuǎn)盤組成；俯仰傳動(dòng)構(gòu)件(5)安裝在主框架(2)上，由電機(jī)和推桿組成；光敏兀件(8)固定在主框架(2)上，與平面反射鏡陣列(11)的整個(gè)水平面相垂直；控制箱(7)則通過(guò)螺絲固定在底座(I)上，控制箱(7 )內(nèi)通過(guò)傳輸控制信號(hào)給俯仰傳動(dòng)構(gòu)件(5 )、水平傳動(dòng)構(gòu)件(6 )和光敏元件(8)，隨時(shí)根據(jù)太陽(yáng)光強(qiáng)的變化來(lái)調(diào)整系統(tǒng)的方位角和高度角，保證系統(tǒng)準(zhǔn)確實(shí)時(shí)的跟蹤太陽(yáng)方向；所述的高倍可調(diào)聚光裝置安裝在所述的主框架(2)上，通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)將太陽(yáng)光反射聚焦在所述的太陽(yáng)能光伏電池組件上；所述的太陽(yáng)能光伏電池組件(4)位于所述高倍可調(diào)聚光裝置的焦點(diǎn)位置，并與所述的高熱流密度散熱器(3)直接層壓相連；所述的高熱流密度散熱器(3)固定在所述的托臺(tái)(12)上，通過(guò)循環(huán)管道與系統(tǒng)外邊緣豎桿頂端的進(jìn)出水口相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的高倍可調(diào)聚光裝置是由平面反射鏡陣列組成，安裝在所述雙軸自動(dòng)跟蹤裝置的主框架上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的平面反射鏡陣列通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與鋁條支架相連，各平面鏡間留有一定的防風(fēng)空隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:高倍可調(diào)聚光裝置的聚光倍數(shù)可以通過(guò)鋁條支架結(jié)構(gòu)和平面鏡的數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，一般可達(dá)500-1000倍聚光。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的鋁條支架固定在所述雙軸自動(dòng)跟蹤裝置的主框架上，形成類似拋物面的形狀，鋁條間間隔大于一個(gè)平面鏡的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的萬(wàn)向節(jié)上表面與平面鏡相連，底部用螺絲固定在鋁條支架上，可以通過(guò)調(diào)節(jié)中間的耦合球栓在三維空間內(nèi)改變平面鏡的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽(yáng)能光伏電池組件的光伏電池板背面與所述的高熱流密度散熱器直接層壓相連，避免了用硅膠類材料而形成的導(dǎo)熱熱阻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的太陽(yáng)能光伏電池組件(4)的光伏電池板是由砷化鎵(GaAs)電池通過(guò)串并聯(lián)與二級(jí)管直接焊接在一塊電池基板上。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，其特征在于:所述的高熱流密度散熱器(3)是一種中空鋁盒結(jié)構(gòu)，內(nèi)部排列一定比例的肋片，上表面開有進(jìn)出水口與系統(tǒng)的循環(huán)管道相連，下表面直接與所述的太陽(yáng)能光伏電池組件層壓固定。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高倍聚光光伏發(fā)電供熱系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能光伏電池組件、高熱流密度散熱器、高倍可調(diào)聚光裝置和雙軸自動(dòng)跟蹤裝置等，高倍可調(diào)聚光裝置安裝在雙軸自動(dòng)跟蹤裝置主框架上，通過(guò)實(shí)時(shí)跟蹤太陽(yáng)將太陽(yáng)光反射聚焦在太陽(yáng)能光伏電池組件上；太陽(yáng)能光伏電池組件位于高倍可調(diào)聚光裝置的焦點(diǎn)位置，并與高熱流密度散熱器直接層壓相連，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化成電能的同時(shí)，通過(guò)散熱器將剩余的熱能帶走，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能光電光熱綜合利用。本實(shí)用新型解決了高倍聚光中太陽(yáng)光強(qiáng)分布不均勻、聚光比不可調(diào)節(jié)以及光伏電池溫度過(guò)高導(dǎo)致的效率低下甚至電池?fù)p壞等問題；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且聚光倍數(shù)可調(diào)節(jié)，防風(fēng)性能和穩(wěn)定性好；發(fā)電的同時(shí)提供熱水，提高了聚光系統(tǒng)的綜合效率。
文檔編號(hào)H01L31/052GK202918219SQ20122059415
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月12日
發(fā)明者季杰, 陳海飛, 裴剛, 王云峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)