[发明专利]具有简易湿度水平调节功能的太阳能组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有简易湿度水平调节功能的太阳能组件。

背景技术

由于将所聚集的太阳能转化成电能的三结电池的效率显著增加，聚集光伏系统得到了大力发展。

聚集光伏系统包括由盒子组成的组件，盒子的上底部由一个或若干个菲涅耳透镜组成，这些菲涅耳透镜聚集入射太阳能通量，并且盒子的下底部用来支撑一个或若干个光伏电池。该系统包括被称为跟踪器的移动框架，在该移动框架上安装有一个或若干个组件；该框架跟随太阳的轨迹移动使得太阳光始终垂直于透镜。

直接的太阳辐射被透镜聚集并被发送至光伏电池，光伏电池将其转化成电能。

透镜向晴朗夜空的辐射使得透镜的温度显著降低，从而使得当透镜的温度低于盒子中容纳的空气的露点(dew)温度时会出现第一滴液态水。这些透镜的内表面具有锯齿状的微观结构，该微观结构是液体冷凝机制的优选底座(seat)并且用于对所形成的冷凝物进行捕获。

因此，在透镜的内表面上会形成液体水或固体水的薄膜，这将阻止电能的产生，因为这里存在零直接辐射；因此，系统的整体效率会大大地降低。此外，会存在冷凝物腐蚀电气元件并且以其他降解模式损坏组件中的材料的风险，从而会大大地降低系统的寿命和可靠性。

此外，增大系统的聚集因子，例如是太阳亮度的1000倍，甚至更大，则意味着焦距不可忽略以及盒子尺寸较大，这会导致透镜中空气量/m²会更大，从而使得更难以管理所出现的冷凝。

已经提出了各种解决方案来解决这种冷凝的问题。

文献US 2011/0154683公开了这些解决方案之一。

该文献描述了一种用于使太阳能组件的内部保持干燥的装置。该装置位于盒子的外部，并且被连接至盒子，从而使得空气能够在外部环境与盒子的内部之间流通。

该装置包括将空气从外部吸入的风扇，该空气穿过吸湿剂，于是经干燥的空气被引入太阳能组件。吸湿剂通过使预先加热的空气穿过进行再生，然后该空气被丢弃到外部环境。

该解决方案的缺点是消耗电能并且需要对风扇、加热装置和电磁阀进行维护。

发明内容

因此，本发明的目的之一是提供一种聚集光伏系统的太阳能组件，该太阳能组件包括一种控制湿度的装置，其寿命较长、使用简单且设计鲁棒，操作该装置不消耗电能并且该装置具有少量的部件。

前面所提到的目的通过这样的太阳能组件来实现，该太阳能组件包括盒子和设置于盒子内的至少一个光伏电池，盒子的顶壁至少部分地由光学系统组成。该盒子限定一内部容积，光伏电池位于该内部容积内。组件还包括至少一个管理装置，该管理装置包括被设置在盒子内部或盒子壁上的用于吸湿的材料。

如果太阳能组件失焦，则用于保护吸湿材料免受聚集的太阳能辐射的掩蔽元件会被设置成面向吸湿材料，使得掩蔽元件与吸湿材料之间形成通道。盒子容积中容纳的空气在掩蔽元件与吸湿材料之间流通。

透镜(由于朝向夜空辐射引起夜间温度下降)与盒子的下部(并不朝向天空辐射)之间出现的温度梯度导致出现自然对流。

穿过吸湿材料与掩蔽元件之间的空间的空气包括水蒸汽。吸湿材料吸收水蒸汽，使得出口处的空气中的水蒸汽含量减小。

该装置是完全无源的，不需要任何能量输入，因此不会降低系统的整体能量效率。该装置还是独立的并且鲁棒性强。吸湿材料还被保护以避开聚集的通量。

因此，该装置具有较长的寿命。对于该系统而言，很少需要或根本不需要通常复杂且昂贵的维护，并且该装置经常被安装在孤立的区域中。最重要的是，该装置的成本价很低。

考虑到太阳能组件晚间的位置(处于跟踪器的安全位置)，由于盒子内部存在温度梯度，优选地将包括吸湿材料的设备安装成使得介质的有效表面与发生自然对流运动的表面处于同一平面，例如，湿度管理装置被安装在盒子内部或盒子的下底部上。

有利地，隔热装置可以被设置在吸湿材料与盒子之间和/或吸湿材料与掩蔽元件之间。

有利地，该材料是湿度可调的，于是能够将盒子内的湿度维持在给定的程度上。

在一个优选的实施例中，湿度管理装置与外部环境没有通过盒子直接连通。

因此，本发明的主题是聚集太阳能组件，该聚集太阳能组件包括盒子、被放置在盒子中的至少一个光伏电池以及至少一个湿度管理装置；其中，该盒子包括壁和由光学系统形成的上底部，所述壁中的至少一个第一壁包括容纳在平面中的主部件，所述湿度管理装置包括被限定在第一壁和被固定至第一壁的掩蔽装置之间的壳体，在所述壳体中设置有吸湿材料，吸湿材料的至少一部分位于所述平面的、容纳掩蔽装置的一侧。