一種光伏組件超加速熱循環老化試驗裝置的製作方法

2023-07-08 17:47:31 1

本發明涉及一種光伏組件老化試驗裝置，具體涉及一種光伏組件超加速熱循環老化試驗裝置，屬太陽能光伏組件檢測技術領域。

背景技術：

太陽能光伏發電是近年來太陽能眾多利用方式中發展最快、最具活力的研究領域。光伏發電是將太陽能直接轉化為電能的一種發電方式，在人們生產生活的各個方面得到廣泛的應用，而光伏組件則是實現光伏發電的核心部件。由於光伏組件長期運行於戶外，因而組件會受到戶外氣候環境因素的影響。為了保證光伏組件長期使用的穩定性，因而需要測定光伏組件承受溫度失配、老化以及其它因重複的溫度變化引起的應力的能力，即要對光伏組件開展熱循環老化試驗，以保證其在不同戶外氣候條件下都具有穩定的發電性能。

目前，人們通常採用以下兩種方法來考察光伏組件的長期可靠性：一種是戶外自然老化試驗方法，即直接利用自然環境進行的老化試驗，其優點是戶外環境真實、試驗結果可靠，缺點是自然老化周期相對較長，而且不同年份、季節﹑地區氣候條件的差異性導致了試驗結果的不可比性。另一種是人工加速老化試驗方法，即在室內利用特定的老化箱模擬自然環境條件的某些老化因素進行的老化試驗，其優點是相比戶外自然老化試驗，試驗周期明顯縮短，試驗條件可控，試驗結果可再現性強，缺點是老化箱內並不能完全模擬戶外的氣候條件，試驗結果的真實可靠性尚有分歧。

具體的，在現有的熱循環老化試驗箱中，採用人工加熱的方式模擬光伏組件的工作溫度，要完成IEC61215地面晶體矽光伏組件設計與鑑定標準和IEC62108聚光太陽能接收器和組件設計與鑑定標準所要求循環總數仍需較長的時間。另外，通常熱循環試驗箱中沒有光照，為模擬戶外電池真實的工況，還需用外部的直流電源提供反方向的規定電流注入電池,試驗程序複雜。最後，傳統熱循環老化箱一般使用壓縮機進行製冷，結構複雜、破壞環境。

技術實現要素：

本發明的目的在於，克服現有技術中存在的不足，提供一種光伏組件超加速熱循環老化試驗裝置，解決光伏組件戶外老化試驗耗時長、室內加速老化試驗模擬自然環境因素差及試驗操作程序複雜等問題。

本發明為解決上述技術問題採取的技術解決方案是：

一種光伏組件超加速熱循環老化試驗裝置，包括室外部分和室內部分，所述室外部分包括定日鏡；所述室內部分包括光快門、拋物面反光鏡、二次聚光器、光伏組件接收器、控制單元、驅動電機，所述拋物面反光鏡的凹面朝下，所述二次聚光器設於拋物面反光鏡正下方，所述光伏組件接收器設於二次聚光器正下方，所述光快門設於光伏組件接收器正下方；光快門的數量至少為2個，光快門的中心軸上設有可轉動的轉軸，相鄰兩個光快門之間的轉軸通過鏈條連接，當光快門轉動到水平位置時，任意相鄰兩個光快門相連接；所述其中一個光快門上的轉軸端部設有一個齒輪A；所述控制單元與光伏組件接收器和驅動電機均為電性連接，驅動電機的輸出軸端部設有一個齒輪B，所述齒輪B與齒輪A嚙合。

進一步，所述二次聚光器的截面為梯形，所述梯形的上底邊長度大於下底邊長度。

進一步，所述光伏組件接收器的最大寬度小於等於所述二次聚光器下底邊的長度。

進一步，所述光伏組件接收器包括選擇性塗層、光伏組件、熱電冷卻器和溫度傳感器，所述光伏組件上表面設有選擇性塗層，所述光伏組件下表面設有熱電冷卻器，熱電冷卻器與控制單元電性連接，所述光伏組件上設有溫度傳感器，溫度傳感器與控制單元電性連接。

進一步，所述拋物面反光鏡為碟式聚光器或槽式聚光器。

進一步，所述選擇性塗層為納米三氧化二鋁或二氧化錫。

進一步，所述光伏組件為普通平板光伏組件或聚光型光伏組件。

進一步，所述熱電冷卻器為PN型半導體器件。

與現有技術相此，本發明的有益效果是：

(1)與室內傳統的熱循環老化箱相比，本發明直接利用自然陽光輻射能轉化的熱能作為熱循環老化試驗的熱源，完全與光伏組件實際工作環境相同，試驗結果更加真實可靠，並且不需要外部電源注入電流，試驗程序更加簡單；與戶外老化試驗相比，由於採用聚光技術將使試驗周期明顯縮短，提高了樣品試驗效率和設備使用效率。

(2)採用太陽光譜分頻技術，將太陽光中的紫外部分濾除，消除了紫外因素對熱循環試驗產生的影響。

(3)本試驗裝置不僅適用於普通平板光伏組件，還可用於聚光型光伏組件的試驗研究，另外，只需簡單操作還可將本裝置改用於高倍聚光光伏發電系統，提高了試驗設備的利用效率。

附圖說明

圖1為本發明裝置的結構與原理示意圖。

圖2為本發明中光伏組件接收器的結構與原理示意圖。

其中，1-定日鏡、2-光快門、3-拋物面反光鏡、4-二次聚光器、5-光伏組件接收器、6-控制單元、7-驅動電機、8-選擇性塗層、9-光伏組件、10-熱電冷卻器、11-溫度傳感器

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步描述：

如圖1所示，一種光伏組件超加速熱循環老化試驗裝置，包括室外部分和室內部分，所述室外部分包括定日鏡1；所述室內部分包括光快門2、拋物面反光鏡3、二次聚光器4、光伏組件接收器5、控制單元6、驅動電機7，所述拋物面反光鏡3的凹面朝下，所述二次聚光器4設於拋物面反光鏡3正下方，所述光伏組件接收器5設於二次聚光器4正下方，所述光快門2設於光伏組件接收器5正下方；光快門2的數量至少為2個，光快門2的中心軸上設有可轉動的轉軸(即光快門2可繞轉軸轉動)，相鄰兩個光快門2之間的轉軸通過鏈條連接(因此可以在其中一個光快門2轉動時，其他光快門2同步轉動)，鏈條以設置與轉軸末端為最優，此時，鏈條不會阻擋光線的通過；當光快門2轉動到水平位置時，任意相鄰兩個光快門2相連接(即任意相鄰兩個光快門2之間不再有縫隙，光線不能穿過)；所述其中一個光快門2上的轉軸端部設有一個齒輪A；所述控制單元6與光伏組件接收器5和驅動電機7均為電性連接，驅動電機7的輸出軸端部設有一個齒輪B，所述齒輪B與齒輪A嚙合，這樣在驅動電機7的控制下，所有的光快門2可以實現同步、同角度轉動，利於控制從定日鏡1反射到拋物面反光鏡3的太陽光線的通過量。光快門2以片狀結構最最佳，且尤其可以為矩形片狀結構，該矩形片狀結構可以很好地起到阻擋太陽光通過的作用，且本發明中所有的光快門2以互相平行為最優狀態。

圖1實為本發明的截面圖，如圖1所示，所述二次聚光器4的截面為梯形，所述梯形的上底邊長度大於下底邊長度。

所述光伏組件接收器5的最大寬度小於等於所述二次聚光器4下底邊的長度。

如圖2所示，所述光伏組件接收器5包括選擇性塗層8、光伏組件9、熱電冷卻器10和溫度傳感器11，所述光伏組件9上表面設有選擇性塗層8，所述光伏組件9下表面設有熱電冷卻器10，熱電冷卻器10與控制單元6電性連接，所述光伏組件9上設有溫度傳感器11，溫度傳感器11與控制單元6電性連接。

所述拋物面反光鏡3為碟式聚光器或槽式聚光器。

所述選擇性塗層8為納米三氧化二鋁或二氧化錫。

所述光伏組件9為普通平板光伏組件或聚光型光伏組件。

所述熱電冷卻器10為PN型半導體器件。

本發明的工作原理為：

太陽光通過戶外的帶跟蹤的定日鏡1反射導入室內的拋物面反光鏡3上，拋物面反光鏡3匯聚的光線反射到二次聚光器4，光線穿過二次聚光器4後進一步匯聚到光伏組件接收器5上，為了模擬光伏組件接收器5中的光伏組件9承受的重複的溫度變化，在定日鏡1和拋物面反光鏡3間設置有通過驅動電機7控制的光快門2，以使被測光伏組件9的溫度在最低溫度(光快門2處於水平位置，即光線的通過量為0時)和最高溫度(光快門2處於垂直位置，即光線的通過量最大時)之間循環，最高溫度、最低溫度的選取和二者間溫度變化的速率以及在每個極端溫度下停留的時間由該裝置中的定日鏡1和拋物面反光鏡3提供的聚光比、被測光伏組件9的溫度耐受性以及安全性確定。此外，設置在拋物面反光鏡3和光伏組件接收器5間的二次聚光器4可使到達光伏組件9的光線均勻，進而使得光伏組件9上的溫度分布均勻；光伏組件接收器5中設置的選擇性塗層8選用納米三氧化二鋁或二氧化錫，可將來自二次聚光器4的匯聚光線中的紫外光濾除，其餘光線到達光伏組件9，從而消除紫外因素對熱循環試驗產生的影響；設置於光伏組件9上的溫度傳感器可以將光伏組件9的溫度以信號的形式傳送給控制單元6，另外，光伏組件9的背面設置有熱電冷卻器10，其與控制單元6協同實現光伏組件9的溫度控制。