光伏模块冷却装置

摘要

提供了一种芯片模块冷却装置(25)。该芯片模块包括两个流体回路，分别对应于流入流体回路(i)和排出流体回路(o)，其中两个流体回路中的每一个均包括形成树结构的孔(Oi、Oo)和通道部(CPi,CPO)的布置，其中树结构的分支表现为孔，而树结构的节点表现为通道部，分支仅将节点连接到一个子节点，从而具有相同的父节点的若干节点为同胞节点。两个流体回路中的每一个均进一步延伸穿过所述树结构的L个层级(L1-L3)，其中L≥3，并且经由对应于树结构的叶节点的通道部与两个流体回路中的另一个处于流体连接。对于两个流体回路中的每一个，对应于同胞节点的通道部是：平行的；与对应于所述同胞节点的祖父节点的通道部(若存在)平行的；并且与对应于所述同胞节点的父节点的通道部不平行的。最后，其中一个流体回路的通道部与另一个流体回路的通道部平行并相间。

权利要求

1.一种芯片模块冷却装置(25)，包括两个流体回路，所述两个流体回路分别对应于流入流体回路(i)和排出流体回路(o),其中所述两个流体回路中的每一个流体回路：–包括形成树结构的孔(Oi、Oo)和通道部(CPi、CPO)的布置，其中·所述树结构的支路表示所述孔；并且

·所述树结构的节点表示所述通道部，支路将节点链接到仅一个子节点，从而具有相同的父节点的若干节点为同胞节点；并且–延伸穿过所述树结构的L个层级(L1-L3)，其中L≥3，并且经由对应于所述树结构的叶节点的通道部与所述两个流体回路中的另一个流体回路处于流体连接，并且其中，对于所述两个流体回路中的每一个流体回路，对应于同胞节点的通道部：–彼此平行；并且

–不平行于与所述同胞节点的父节点对应的通道部，

并且其中所述流体回路中的一个流体回路的通道部与另一个所述流体回路的通道部平行并相间。

2.根据权利要求1所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述树结构的一个或多个层级，并且对于所述两个流体回路中的每一个流体回路，与同胞节点对应的通道部平行于与所述同胞节点的祖父节点对应的通道部。

3.根据权利要求1所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述树结构的一个或多个层级处，并且对于所述两个流体回路的每一个流体回路，与同胞节点对应的所述通道部中的每个通道部沿着一个方向延伸，所述方向与所述同胞节点的父节点的延伸方向一起形成一对交叉线。

4.根据权利要求3所述的芯片模块冷却装置，其中，与同胞节点对应的所述通道部跨越与所述同胞节点的父节点平行的平面。

5.根据权利要求1所述的芯片模块冷却装置，其中，对于1≤l≤L-1，在所述L个层级的每个层级Ll，所述两个流体回路的每一个流体回路包括：–所述孔的Nl个孔，每个孔导向所述通道部的相应的一个通道部；以及–Nl个平行通道部，所述Nl个通道部的每一个允许流体分布到下一个层级的Bl+1个孔，其中：Bl+1＝Nl+1/Nl；B2≥2且B3≥2。

6.根据权利要求5所述的芯片模块冷却装置，其中：

–在所述L个层级的给定层级Lm，其中2≤m≤L，所述流体回路的一个流体回路的孔的位置对应于第一有限阵列的第一离散点，所述第一离散点由一组通过R＝n1a1+n2a2定义的离散变换量R生成，其中n1和n2为整数并且a1和a2为线性独立向量，并且其中：·在层级Lm-1处，通道部沿着或平行于a1延伸；并且

·在层级Lm处，通道部沿着或平行于a2延伸；并且

–所述流体回路的另一个流体回路的孔的位置对应于第二有限阵列的第二离散点，所述第二离散点由通过r＝x1a1+x2a2定义的变换量r从所述第一有限阵列转换而来，其中0＜x1＜1且0≤x2＜1。

7.根据权利要求6所述的芯片模块冷却装置，其中，x1＝x2＝1/2。

8.根据权利要求5所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述L个层级次的至少一个层级Ll中，所述两个流体回路的每一个流体回路包括：–形成NCl个严格平行的通道线路(Ci、Co)的Nl个通道部，其中Bl≤NCl≤Nl，NCl个通道线路的每一个通道线路包括布置成直线的通道部。

9.根据权利要求8所述的芯片模块冷却装置，其中，NCl＝Bl。

10.根据权利要求8所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述L个层级的每一个层级Ll，所述两个流体回路的每一个流体回路包括：形成Bl个严格平行的通道线路(Ci、Co)的Nl个通道部，所述通道线路的每一个通道线路包括Bl-1个被布置成直线的通道部。

11.根据权利要求10所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述L个层级的一个或多个层级处，在给定通道线路中的通道部被连接来允许在所述给定通道线路中的从一个通道部到另一个通道部的流体连通。

12.根据权利要求10所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述L个层级的给定层级Lm处，其中1≤m≤L，所述流入流体回路的NCl个严格平行的通道线路(Ci)与所述排出流体回路的NCl个严格平行的通道线路(Co)相间，所述流入流体回路的每个通道线路与所述排出流体回路的每个通道线路平行。

13.根据权利要求5到12中任一项所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述L个层级的给定层级Lm处并且对于所述两个流体回路的每个流体回路，Nm个通道部的至少一些通道部具有非恒定的截面。

14.根据权利要求13所述的芯片模块冷却装置，其中，Nm个通道部的至少一些通道部包括与所述Nm个孔的相应一个孔面对面的扩大区域。

15.根据权利要求5到12中任一项所述的芯片模块冷却装置，其中，在所述L个层级的给定层级Lm处：–每组包括Bm个孔的两组孔(Oi11k、Oo13k)被布置成与前一个层级Lm-1的相应的最外的通道(CPi11、CPo13)对应；并且–所述两组的Bm个孔的每个和/或它们相应的通道部的每个具有沿着层级Lm的通道的延伸方向(x)减小的尺寸。

16.根据权利要求1到12中任一项所述的芯片模块冷却装置，进一步包括热传递结构(24)，所述热传递结构(24)被配置用于将一个所述流体回路连接到另一个。

17.根据权利要求16所述的芯片模块冷却装置，其中，所述热传递结构包括硅。

18.根据权利要求16所述的芯片模块冷却装置，其中，所述热传递结构包括热传递通道部(CPt1311、CPt1312)，所述热传递通道部中的每一个将与所述流入流体回路的叶节点对应的至少一个通道部(CPi131)连接到与所述排出流体回路的叶节点对应的一个通道部(CPo131)。

19.根据权利要求18所述的芯片模块冷却装置，其中，每个热传递通道部沿着相对于其连接的所述通道部的延伸方向旋转的方向延伸。

20.根据权利要求18所述的芯片模块冷却装置，其中，每个热传递通道部沿着相对于其连接的所述通道部的延伸方向旋转90°的方向延伸。

21.根据权利要求1到12中任一项所述的芯片模块冷却装置，其中，所述层级中的一个层级的所有孔的横截面区域累加的宽度与所述层级中的另一个层级的所有孔的横截面区域累加的宽度基本上相等，即相差±15％以内。

22.根据权利要求21所述的芯片模块冷却装置，其中，所述层级中的一个层级的所有孔的横截面区域累加的宽度与所有其他层级中的任一层级的所有孔的横截面区域累加的宽度基本上相等，即相差±15％以内。

23.根据权利要求21所述的芯片模块冷却装置，其中，所述L个层级的一个或多个层级包括两个叠加的层(sL31、sL32)，所述两个叠加的层的第一个层(sL31)包括作为通孔的所述孔，所述两个叠加的层(sL32)的第二个层包括作为通孔的通道部。

24.根据权利要求23所述的芯片模块冷却装置，其中，所述两个叠加的层由不同的材料制成。

25.一种光伏接收器(20)，包括：

–光伏模块(21)；以及

–权利要求1到24中任一项所述的芯片模块冷却装置(25)，所述芯片模块冷却装置(25)热连接到所述光伏模块。

说明书

光伏模块冷却装置

技术领域

[0001] 本发明一般涉及用于光伏接收器的冷却装置和配备有这样的冷却装置的光伏接收器。

背景技术

[0002] 需要某些定义：

[0003] –光伏(PV)通过呈现光伏效应的半导体将太阳辐射转换为直流电而产生电功率；

[0004] –光伏电池(或者PV电池，也被称作“太阳能电池”或“光电电池”)为固态器件，其凭借光伏效应将光的能量直接转换为电能；

[0005] –光伏模块(也被称作“太阳能模块”、“太阳能面板”或“光伏面板”)为被连接的光伏电池的组件；

[0006] –光伏系统通常包括光伏模块阵列、逆变器和互连导线；

[0007] –集热器(也被称作“太阳能集热器”)通过吸收通常为太阳的辐射来收集热；

[0008] –热交换器为有效将热从一个介质传递到另一个介质的装置/单个设备；

[0009] –在电子系统中，热沉为通过将热散发到周围介质来冷却装置的部件；

[0010] –太阳热能(STE)涉及将太阳能用于热能(加热)的技术。STE不同于将太阳能直接转换为电能的光伏，并被认为效率远高于光伏。

[0011] –集中式太阳能发电(也被称作“集中式太阳能发电”或CSP)系统利用镜子或透镜将大区域的太阳热能集中到小区域，使得可以在集中的光线被转换成热时产生电能(也被称作“功率”)，该热驱动连接到发电机的热引擎(例如，蒸汽涡轮机)。集中的普通形式为：抛物线型槽、碟式斯特林(Stirlings)、集中线性菲涅耳(Fresnel)反射器和太阳能塔。

[0012] –集中式光伏(CPV)系统使用光学器件(例如透镜)来将大量的太阳光集中到太阳能光伏材料的小区域来产生电能。集中允许用于生产更小面积的太阳能电池。

[0013] ·CPV不应当与CSP混淆：在CSP中，集中的太阳光被转换为热，然后热被转换成电，而在CPV中，集中的太阳光通过使用光伏效应被直接转换成电；

[0014] –光伏热混合式太阳能收集器(也被称作“混合式PV/T系统”或PVT)为将太阳辐射转换为热能和电能的系统。这样的系统将光伏电池与太阳能集热器结合，该光伏电池将光子能转换为电能，该太阳能集热器获取剩余的能量并将废弃的热从PV模块中移除。一般认为有两类PVT收集器：

[0015] ·PV/T流体收集器(空气或液体)。在液体收集器中，典型的水冷设计使用附接到PV模块的背部的传导性金属管或板。工作流体典型为水或乙二醇。来自PV电池的热被通过该金属传导并被工作流体吸收，假定工作流体比电池的运行温度更低。在闭环系统中，该热或者被排出(以冷却它)或者在热交换器中被传递，在热交换器中它流向它的应用。在开环系统中，该热在流体返回到PV电池之前被使用或排出；

[0016] ·PV/T集中器(CPVT)，其中提供一种集中系统来减少需要的太阳能电池的数量。与平面PV/T收集器相比，CPVT可以达到非常良好的太阳能热性能。然而，CPVT的主要障碍在于提供太阳能电池的良好冷却和耐久的追踪系统。

发明内容

[0017] 根据第一个方面，本发明被实施为芯片模块冷却装置，包括两个流体回路，分别对应于流入流体回路和排出流体回路，其中两个流体回路中每一个：

[0018] –包括形成树结构的孔和通道部的布置，其中

[0019] –树结构的支路表示孔；并且

[0020] –树结构的节点表示通道部，支路将节点链接到仅一个子节点，从而具有相同的父节点的若干节点为同胞节点；并且

[0021] –延伸穿过树结构的L个层级，其中L≥3，并且经由对应于树结构的叶节点的通道部与两个流体回路中的另一个处于流体连接，

[0022] 并且其中，对于两个流体回路中的每一个，对应于同胞节点的通道部：

[0023] –彼此平行；并且

[0024] –不平行于与同胞节点的父节点对应的通道部，

[0025] 并且其中一个流体回路中的通道部与另一个流体回路的通道部平行并相间。

[0026] 本发明的实施例可以包括下列特征中的一个或多个：

[0027] –在树结构的一个或多个层级，并且对于两个流体回路中的每一个，与同胞节点对应的通道部平行于与同胞节点的祖父节点对应的通道部；

[0028] –在树结构的一个或多个层级，并且对于两个流体回路中的每一个，与同胞节点对应的每个通道部沿着一个方向延伸，该方向与同胞节点的父节点的延伸方向一起形成一对交叉线，并且，优选地，对应同胞节点的通道部跨越平行于同胞节点的父节点的平面；

[0029] –对于1≤l≤L-1，两个流体回路的每个在L个层级的每层级Ll包括：

[0030] ·所述孔的Nl个孔，每个孔导向所述通道部的相应一个通道部；并且

[0031] ·Nl个平行通道部，Nl个通道部的每一个允许流体分布到下一个层级的Bl+1个孔，其中：Bl+1＝Nl+1/Nl；B2≥2且B3≥2；

[0032] –在所述L个层级的给定层级Lm，其中2≤m≤L，一个流体回路的孔的位置对应于第一有限阵列的第一离散点，所述第一离散点由一组通过R＝n1a1+n2a2定义的离散变换量R生成，其中n1和n2为整数并且a1和a2为线性独立向量，并且其中：

[0033] ·在层级Lm-1，通道部沿着或平行于a1延伸；并且

[0034] ·在层级Lm，通道部沿着或平行于a2延伸；并且

[0035] ·另一个流体回路的孔的位置对应于第二有限阵列的第二离散点，该第二离散点由通过r＝x1a1+x2a2定义的变换量r从第一有限阵列转换而来，其中0＜x1＜1且0≤x2＜1，并且优选x1＝x2＝1/2；

[0036] –所述两个流体回路的每一个在所述L个层级的至少一个层级Ll包括：形成NCl个严格平行的通道线路的Nl个通道部，其中Bl≤NCl≤Nl，NCl个通道线路中的每一个包括布置成直线的通道部，并且其中优选NCl＝Bl；

[0037] –所述两个流体回路的每一个在所述L个层级的每一个层级Ll包括：形成Bl个严格平行的通道线路的Nl个通道部，每个所述通道线路包括Bl-1个布置成直线的通道部，并且优选地，在所述L个层级的一个或多个，在给定通道线路中的通道部被连接来允许在所述给定通道线路中的从一个通道部到另一个通道部的流体连通；

[0038] –在所述L个层级的给定层级Lm，其中1≤m≤L，流入流体回路的NCl个严格平行的通道线路与排出流体回路的NCl个严格平行的通道线路相间，流入流体回路的每个通道线路与排出流体回路的每个通道线路平行；

[0039] –在所述L个层级的给定层级Lm并且对于两个流体回路中的每个流体回路，Nm个通道部中的至少一些具有非恒定的截面，并且优选包括与Nm个孔的相应一个孔面对面的扩大区域；

[0040] –在所述L个层级的给定层级Lm，例如在层级L3：

[0041] ·两组孔(每组包括Bm个孔)被布置成与前一个层级Lm-1的相应的最外的通道对应；并且

[0042] ·两组的Bm个孔的每个和/或它们相应的通道部的每个具有沿着层级Lm的通道的延伸方向减小的尺寸；

[0043] –该冷却装置进一步包括热传递结构，被布置用于将一个流体回路连接到另一个，其中热传递结构优选包括硅；

[0044] –热传递结构包括热传递通道部，热传递通道部中的每个将与流入流体回路的叶节点对应的至少一个通道部连接到与排出流体回路的叶节点对应的一个通道部，并且其中，优选地，每个热传递通道沿着相对于它连接的通道部的延伸方向旋转(优选为旋转90°)的方向延伸；

[0045] –一个层级的所有孔的横截面区域累加的宽度与另一个层级的横截面区域的所有孔累加的宽度基本上相等，相差为±15％，该另一个层级优选为所有的其他层级中的一个；

[0046] –L个层级中的一个或多个层级包括两个叠加的层，所述两个叠加的层的第一个层包括作为通孔的孔，所述两个叠加的层的第二个层包括作为通孔的通道部，并且其中，优选地，所述两个叠加的层由不同的材料制成。

[0047] 根据另一个方面，本发明被实施为光伏接收器，包括光伏模块和根据任一个前述实施例的冷却装置，其热连接到光伏模块。

[0048] 现在将以非限制性的方式并参考附图描述设备和装置以及系统和操作该设备和装置的方法。

附图说明

[0049] –图1示出了用于光伏装置的多层冷却装置的分解3D视图；

[0050] –图2聚焦于特定的通道部图案，其被设计用于图1的装置的给定层；

[0051] –图3描绘了表示冷却装置的孔和通道部的布置的3D树结构；

[0052] –图4示出了安装在冷却装置上的光伏装置的侧视图；

[0053] –图5为安装在冷却装置上的这种光伏装置的3D视图；

[0054] –图6为用于光伏装置的集热器的3D视图；

[0055] –图7为图6的部分视图，示出了集热器的截面；

[0056] –图8为光伏热混合式太阳能接收器的截面图；

[0057] –图9为另一种光伏热混合式太阳能接收器的截面图；

[0058] –图10为光伏热混合式太阳能系统的侧视图；

[0059] –图11为在操作诸如图10中描绘的光伏热混合式太阳能系统的方法中实施的步骤的流程图；

[0060] –图12-13为光伏热混合式太阳能系统的简化表示图；

[0061] –图14-15为基于附加光伏热混合式太阳能装置的系统的示意框图；

[0062] –图16为示出在混合式接收器的输入平面的层级处的辐射强度分布的曲线图，同时沿着该系统的光轴移置该混合式接收器；

[0063] –图17为示出由混合式接收器的集热器和PV芯片获取的总辐照度的曲线图，同时沿着该系统的光轴移置该混合式接收器；

[0064] –图18为比较由各种CPVT系统输出的电功率的曲线图；

[0065] –图19为使用追踪器太阳能传感器信息的短期局部天气预测的系统的简化示意图；并且

[0066] –图20概略地描绘了控制系统的示例——计算单元，适于实现操作诸如在图10、12-15和19中描绘的系统的方法的步骤。

具体实施方式

[0067] 本发明形成整体的CPVT方案的一部分。这种方案以新颖的光伏接收器为中心。这些方案的方面涉及这种接收器、用于这种接收器的冷却装置、光伏热混合式系统和操作方法。

[0068] 首先，本发明的一般方面将与一些它的高级变形一起被讨论(下面的第一部分)。然后在第二部分描述各个实施例。

[0069] 1.本发明的一般实施例

[0070] 本发明涉及新颖的芯片模块冷却装置设计，包括两个流体回路(流入和排出)。这些回路的每一个包括孔和通道部的特定设置，其中通道部根据自相似性图案被分成旋转的通道部集合等。

[0071] 更正式地讲，该布置被描述为形成树结构，该树结构的分支表示孔并且节点表示通道部。每个回路进一步延伸穿过该树结构的L层级(L≥3)，并经由叶通道部(即对应于树的叶节点)与其它回路处于流体连接。对于每个回路，对应同胞节点的通道部彼此平行并且此外与对应所述同胞节点的父节点不平行。最终，一个回路的通道部与其它回路的通道部平行并相间。

[0072] 诸如上面描述的结构允许在热交换器的层级上实现密集的和均匀的通道布置。涉及特定实施例的更多细节将在下面被讨论。

[0073] 附图被组织如下：

[0074] –诸如图1-4描绘的冷却装置25可以有利地被用来冷却PV接收器，如图4和5所示。

[0075] –PV接收器21可以有利地被诸如在图6、7中描绘的集热器22补充，

[0076] –这导致诸如在图8、9中描绘的混合式接收器。

[0077] –所述混合式接收器可以进而被用在诸如图10、12-15描绘的系统10中。

[0078] –所述系统10可以被补充以允许短期的天气预报，图19；

[0079] –上述系统10可以根据诸如在图11的流程图中获取的方法操作；

[0080] –控制系统用来实施在图20中描绘的这种方法。

[0081] 2.特定实施例

[0082] 本节被分成子节2.1到2.3，其中：

[0083] –2.1节描述了新颖的冷却装置，其被特别设计用于光伏接收器；

[0084] –2.2子节提出了新颖的光伏热混合式接收器；并且

[0085] –2.3子节涉及操作光伏热混合式太阳能接收器和系统的系统和方法。

[0086] 2.1.用于光伏接收器的冷却装置

[0087] 冷却装置的主要方面(和变体)在2.1.1子节中被讨论。2.1.2子节涉及实施细节。

[0088] 2.1.1.冷却装置和变体的主要方面

[0089] 在图1-5中，使用下列注释：

[0090] –Ll表示在L个总层级中的第l层级；

[0091] –在层级1：

[0092] ·Oih表示流入回路的第h个孔(Ooh为其用于排出回路的对应孔)；

[0093] ·类似地，CPih表示流入回路的第h个通道部(CPoh属于排出回路)。例如，CPi1表示流入回路在层级1的第一通道部；

[0094] –在层级2：

[0095] ·Oihk表示来自CPih的第k个孔；

[0096] ·CPihk表示对应的通道部；

[0097] –在层级3：

[0098] ·Oihkl表示来自CPihk的第l个孔，

[0099] ·CPihkl表示对应的通道部；

[0100] –等等。

[0101] 索引hkl…的数字被用来标注特定的孔或通道部，其对应所述孔或通道部属于的层级。例如，Oihk属于层级2，同时Oihkl属于层级3。

[0102] 一般参照图1-5并更具体参照图1和3，如实施例中包含的芯片模块冷却装置(或冷却器)25包括两个流体回路：流入流体回路i和排出回路o。每个回路包括孔Oi、OO和通道部CPi、CPO的布置。孔在下面某些地方也指代为管嘴：它们实际上被给定为各种合适的形状，诸如为喷嘴。该布置可以被认为形成(或反映)树结构。这种树结构的示例在图3中描绘，其中：

[0103] –支路表示孔Oi、OO并且

[0104] –节点表示通道部CPi、CPO。

[0105] 众所周知在树结构中，支路仅将节点链接到子节点；共享相同的父节点的节点被称作同胞或同胞节点。因而，与同胞节点对应的通道部可以被称作同胞通道部。

[0106] 每个流体回路延伸穿过所述树结构的L层级(即图1中的L1到L3)。与本冷却装置相关的理念要求至少L≥3层级。L可以更大，例如参见图3。在图1中，层级L4可以被认为树结构的附加层级。然而，L4包括修改的孔结构；它进一步包括热交换器的通道部，这将在稍后描述。

[0107] 回路在最终层级处(即，树结构的最低层级)(或之后)经由对应于该树结构的叶节点的通道部彼此相连。流体回路的连接可以经由或不经由最终“叶”通道部直接实现。所述连接可以例如包括在该树结构的叶通道部“之后”的附加的孔或任何类型的连接结构(通道、狭缝等)。下面给出了示例。所述附加装置不需要反映到上述的树结构。然而从流入回路到排出回路的流体连通经由该树的最低层级而实现。

[0108] 现在，对于两个流体回路的每一个，对应同胞节点的通道部必须满足两个条件：

[0109] –第一，它们彼此平行，即，同胞通道部延伸的主要方向(或直线)彼此平行。在这里平行应根据平行的欧几里得(Euclid)定义理解，即平行意指严格平行并涉及两个平行的不同的通道部。在图1的示例中，可以看到同胞通道部是平行的；这例如是这样的情况：

[0110] ·在层级2(L2)：对于用于流入回路i的通道部CPi11、CPi12和CPi13。对于对应的排出通道部CPo11、CPo12和CPo13同样如此；或者

[0111] ·在层级3(L3)：对于通道部CPo131、CPo132等；

[0112] ·注意在层级1(L1)，对于每个回路(i或者o)仅有一个通道部(CPi1或CPo1)，仅形成一个通道。

[0113] –第二，对应同胞节点的通道部沿着各自方向延伸，其中没有一个平行于对应于父节点的通道部的延伸方向(例如比较，L3-通道部与L2-通道部，L2-通道部与L1-通道部)。

[0114] ·假定所述方向没有相间(这将最后能改进紧凑性)，或者它对应同胞节点的每个通道部沿着与它们的父节点的延伸方向一起的方向延伸，形成一对交叉线。该条件将对于两个流体回路中的每个在树结构的给定的层级或可能更多层级被满足；

[0115] ·更好的，同胞节点可以跨越平行于所述同胞节点的父节点的平面；

[0116] ·同胞因而可以被描述为“旋转的”，优选相对它们的父通道部旋转90°(如图1或图3中的情形)。旋转的程度取决于由孔构成的图案，如在下面具体解释的那样。

[0117] 通道部可以有利地满足下面的附加条件：

[0118] –第三，如果可能的话，对应同胞节点的通道部优选为严格地平行于对应所述同胞节点的祖父节点的通道部。这显著地为在图1中的情形，对于所有的L3-通道部(CPo131、CPo132等)平行于层级1的CPo1或CPi1。应该了解到该第三条件允许改进的紧凑性、简化设计并且因而使该装置的制造变得容易，尤其在L＞3时。

[0119] ·然而，这不是严格的条件(尤其如果L＝3的话)。例如，

[0120] L3-通道部可以不平行于它们的L1-祖父通道部延伸，而不严重影响该装置的基本特性。

[0121] ·例如这可以为这样的情形：如果其他限制(元件、制造)不得不将祖父通道部从它们的理想延伸方向移开。

[0122] –第四，对应同胞节点的通道部优选跨越在与对应父节点的通道部平行的平面上。此外，这可以改进紧凑性和/或简化设计和制造。然而该第四条件不严格，因为该父通道部可以在与同胞通道部相同的平面上延伸(尽管相对于后者旋转)。特别地，在图1中，可以看到：

[0123] ·通道部CPi11、CPi12和CPi13在部件211的上平面开口，该上平面(严格)平行于通道部CPi1延伸的主要方向(CPi11、CPi12和CPi13的父节点)。

[0124] ·然而，CPi1延伸的主要方向接近由CPi11、CPi12和CPi13延伸的主要方向跨越的平均平面或被包括在该平面中。由于在层级1仅有一个流入通道和一个排出通道，然而后者可以容易地集成在与它们的子通道部相同的装置模块251中。

[0125] ·然而，由于在图1的示例中采用的层结构，层级3的通道部不属于与层级2的通道部相同的层。对应于层级3的同胞节点的通道部现在跨越严格平行于对应父节点的通道部的平面；

[0126] ·因而，应理解同胞通道部可以有利地跨越平行于它们的父通道部的平面，这属于另一个限制。

[0127] 最终，流入回路的通道部(例如CPi11、CPi12和CPi13)与排出回路的通道部(例如CPo11、CPo12和CPo13)平行并相间。如图1或图3所示，相间意味着两只手互连的伸出的手指锁在一起。由于该装置已经满足这些条件，所以相间涉及对应于该树结构的相同层级的通道部。

[0128] 在图3中示出了相似的布置。图3实际上描绘的是3D树结构，即，树的抽象，表示孔和通道部的布置。然而，应该理解冷却装置可以被实现为图3描绘的通道的几何形状。在图3中，对于流入/排出回路(i、o)的每一个，对应于同胞节点的通道部满足前者描述的相同的条件。即：

[0129] –第一，同胞彼此平行，例如为这样的情形：

[0130] ·通道部CPi11和同胞：对于它们的排出对应部分(为了清楚起见，没有提及全部通道部)情况相同；或者

[0131] ·通道部CPi111和平行的同胞；以及

[0132] ·此外，在层级1，对于流入回路仅有一个通道部CPi1(并且对于排出回路也是如此)。

[0133] –第二，它们不平行于对应所述同胞节点的父节点的通道部(例如比较CPi111和CPi11)。代之以它们之间旋转90°；

[0134] –第三，同胞进一步平行于对应所述同胞节点的祖父节点。这显著地为层级3的所有通道部的情形(CPi111和同胞，流入回路)，它们平行于它们唯一的祖父通道(CPi1，层级1，流入回路)；以及

[0135] –第四，对应同胞节点的通道部(例如，CPi111和同胞，流入回路)跨越平面，该平面在图3的实施例中严格平行于对应父节点的通道部(即，CPi1，流入回路)。

[0136] 诸如上面描述的结构允许在热交换器层级实现密集和均匀的通道布置，即，在叶层级“之后”。至少在一些情形中，上述的第三条件进一步改进最终的紧凑性。第四条件可以忽略，取决于祖父的数量。相间导致通道的均匀分布并允许最小化流体轨道。由于通道划分和旋转产生的不规则状的图案使得显著地优化热交换成为了可能。另外，特别的实施方式允许最小化用于冷却剂流动所需的泵送功率。详细的示例在下面给出。

[0137] 另外，这样的结构和构造原理是可易于扩展的，这是有利的，例如对于多芯片光伏电池来说，后者的尺寸可以实质上超过点通常的集成电路(IC)芯片。

[0138] 由本发明人执行的测试已经显示出通常的芯片冷却装置(其中流体回路可被视为分割成单层级的多个管嘴/通道)可以被成功地用来冷却传统的IC芯片，而不需要不合理的泵送努力。因此对于冷却传统的IC芯片，可扩展性不会成为问题。现在，传统的IC芯片冷却装置在尺寸上不适合用于多芯片光伏电池。然而由于多芯片光伏装置与通常的IC芯片相比，如果想要将传统冷却装置用于(更大的)多芯片光伏装置，那么可以首先试图将这样的传统冷却装置平行放置。然而，实验已经显示这是不合适的，这是因为由于由平行的冷却装置获得的不均匀的冷却，所以多芯片光伏装置的某些区域将不被令人满意地冷却。接下来，如果想要将传统的IC芯片冷却装置扩大到传统的多芯片光伏装置的尺寸(其中尺寸大致乘以大于5的因子，与典型的IC芯片相比)，那么另一个问题出现了。在该情形中，本发明已经理解扩大的冷却装置要求(太)大的泵送努力。

[0139] 与之相比，包括之前描述的孔/通道部的多层级和相间的布置的冷却装置是在结构上可扩展的。

[0140] 由于通道部的连续旋转，这样的构造原理进一步允许在叶层级达到通道部的密集布置。通道和管嘴的截面的尺寸都应该很可能从一层级下降到另一层级，同时通道部和管嘴的数量从一层级增加到另一层级。可以理解通道的高度不是关键：例如，在实施例中，通道的高度垂直延伸到在其中提供通道的层的厚度。然而，通道部的宽度(在截面中，垂直于通道内的流动方向)将典型地下降。换句话说，如果通道的密度在层级n为最大，那么通道截面将可能在n-1大于层级n。如上面描述的结构允许缩短到热传递结构和在热传递结构内的流动路径；其进一步允许可扩展性，同时保持适度的泵送努力。

[0141] 通常，所述两条流体回路中的每个在每层级Ll(1≤l≤L-1)包括：

[0142] –Nl个孔(或者管嘴)，每个引向相应的通道部。孔通常在相应的通道部的中间(除了在该装置的边缘)分支。可以设想其他分支几何形状，但是这些形状预期的效率低。

[0143] –Nl个平行通道部。进而，所述Nl个通道部中的每个通道部应当能使流体分布到下一层级Ll+1的Bl+1个孔，其中Bl+1为分支因子，由Bl+1＝Nl+1/Nl定义。通道回路的连续分割要求B2≥2和B3≥2；Bl可以被假定为等于1。例如，在图3中：

[0144] –Oi1引向CPi1(层级1，Bl＝1)

[0145] –CPi1由Oi11、Oi12和Oi13分成相应的通道部(CPi11和同胞，层级2，B2＝3)[0146] –每个L2-通道部(CPi11和同胞)导向四个通道部。例如，CPi11导向CPi111(经由Oi111)，以及经由相应的孔导向三个其他的平行通道部(同胞)；CPi12导向CPi121，以及导向三个其他的平行通道部(同胞)等。因而，在层级2：流入回路的每个通道部使得流体能够分布到下一层级L3的B3＝4个流入孔(例如，Oi11k，k＝1,2,3,4)。这同样适用于排出流体回路的通道部。

[0147] 换言之，每个流体回路下面的树结构通常是平衡的，如图3所示，即，分支因子Bm+1优选为在给定的层级Lm同样用于每个通道部，从而该装置的设计和制造都很变得更容易。

[0148] –接下来，孔/通道部的布置可以被设计为使得每个回路具有恰好相同的几何形状，这简化了该装置的制造和组装。同时，所述布置可以被设计为优化在叶层级，即，在热交换器的附近的流体分布。一种可能性是，在给定层级Lm(2≤m≤L)，使一个流体回路的孔的位置对应第一有限阵列的第一组离散点。模拟于2D结晶，该第一阵列可以被认为由一组离散变换R生成，即由R＝n1a1+n2a2定义，此处n1和n2为整数并且a1和a2为线性独立向量(如在线性代数中定义的)。在层级Lm-1处的通道部沿着或平行于a1延伸并且在层级Lm处的通道部沿着或平行于a2延伸。最终，其他流体回路的孔的位置可以对应第二有限阵列的第二组离散点，其由第一阵列通过由r＝x1a1+x2a2定义的变换量r转换而来，其中0＜x1＜1且0≤x2＜1。优选地，当选择x1＝x2＝1/2时，这优化了在热交换的层级的流体分布的均匀性。选择x1或x2≠1/2将代之以在整个流体结构中的轨道组中导向不均匀，并且于是将导致在热交换器内的不均匀的流体分布，产生不均匀的冷却。注意到对于m≤L-1，我们有0＜x1＜1且0＜x2＜1，同时对于m＝L，我们有0≤x1＜1且0＜x2＜1或者0＜x1＜1且0≤x2＜1。此外，作为上述布置的结果，在层级L1的N1个通道部相对于下一/前一层级的通道部旋转，通常对于方形格栅的旋转角度为α＝π/2，如图3所示。

[0149] 如果该格栅的基本单元不同(例如，倾斜的格栅)，那么对应于给定父节点的子节点将相对于父通道部旋转角度α并且孙代通道部将优选旋转角度π-α，将于所述父通道部相位相同。

[0150] 例如，在图3中，在层级L3处，{Oi111、Oi121、Oi112…}映射到第一阵列，第一阵列由变换量R＝n1a1+n2a2产生。在层级L2的通道部(例如，CPi111和同胞)沿着或平行于a1延伸，并且在层级L3的通道部沿着或平行于a2延伸。最终，在任一层级，其他流体回路(为了清楚起见没有标识)的孔的位置对应于第二阵列的第二组离散点。L1到L3排出孔通过r＝(a1+a2)/2从第一阵列转换而来。接下来，为了允许边缘效应，L3-通道部被修改：最左流入通道部被缩小(比较CPi111与CPi121)并且对应的孔在它的一个端部分支；排出结构相对于流入回路简单旋转(绕着Oi1旋转π)并且仍然移位。结果，L4排出孔仅通过r＝a1/2从第一阵列转换而来，与该事实保持一致：如上提示的，对于m＝L，用于x1和x2的条件变为0≤x1＜1且0＜x2＜1或者0＜x1＜1且0≤x2＜1。这样的布置具有几个优点：(i)它使得流入回路和排出回路具有恰好相同的结构(排出回路简单地相对于流入回路旋转)成为可能；(ii)它进一步使得在层级4的从一个回路到另一个回路的流体轨道相等(在一个流入孔到最近的排出孔之间的流体路径长度为|a1|/2)；以及(iii)这两个回路具有相同的覆盖区(方形格栅)。

[0151] 接下来，取决于孔布置，通道部的子集可以在给定层级再次接合来画出通道线路(例如来自图3的层级3中的这样的子集的CPi111、CPi121和CPi131)。通常，在任何这样的子集中的两个邻接的通道部为表亲(例如，CPi111和CPi121)。相应地，可以推断出，在该示例中，在任何层级的任何两个通道部或者严格平行(如CPi111和CPi121同胞)，或者沿着相同的线路延伸(如CPi111和CPi121表亲)。在这方面，由于线路可以由点和方向向量定义，并且两条线路如果它们没有根据欧几里得定义(这里两条平行直线被称为严格平行)，则可以被定义为平行。因此，在任何层级的任何两条通道部至少严格平行。

[0152] 注意到诸如在之前段落讨论的设计选项可以由孔的位置暗示，特别地如果后者映射到如上所述的阵列。在所有的情形中，由于通道部的子集沿着相同的方向延伸，该设计选项实质简化了冷却装置的几何形状和制造。给定的通道线路应该包括布置在线路中的通道部，其中可能使一个通道部到另一个通道部的流体连通成为可能。是否这么做将实际上取决于各种参数、流动速率、通道截面等。例如，流体回路i、o的每个可以包括(至少在它的一个层级Ll)：Nl个通道部形成NCl个严格平行的通道线路Ci、Co，其中NCl个通道线路的每个包括布置成直线的通道部。事实上，在给定的层级，同胞通道部严格平行(例如，图3，CPi111和CPi112，层级3)，但是一些具有不同父(例如，CPi111、CPi121和CPi131)的通道部可以被布置成直线，导致Ncl个平行通道(在图3的例子中，在层级3，NC3＝4)。布置成直线的通道部不一定处于流体连通：例如，可以在布置成直线的通道部之间或在通道部之间具有壁。注意根据上述定义，必须具有Bl≤NCl≤Nl。

[0153] 通过设置NCl＝Bl获得特别简单的设计，从而NCl个平行通道线路对应NCl条孔的平行线路，如图3所示，层级3。相应地，每条流体回路可以包括形成Bl条严格平行的通道线路的Nl个通道部。在该情形中，每条通道线路包括Bl-1个布置成直线的通道部(并且其可能在每层级Ll)。此外，在给定的通道线路中的通道部可以被连接来使一个通道部到另一个通道部能够流体连通。现在，一条通道线路可以包括唯一的通道部。例如，在层级1，假定在该情形中B0＝1，则具有Ci1＝CPi1；在层级2，由于B1＝1，具有Ci11＝CPi11等。然而，在层级3，有NC3＝B3＝4条平行通道线路(对于每条流体回路)，这些线路对应孔的相应的平行线路，并且每个包括3个孔和3条相应的通道部(B2＝3)。

[0154] 此外，理想的是进一步改进该布置的紧凑性，以最小化流体管道。为了该目的，在给定层级Lm(1≤m≤L)，流入流体回路的NCl个严格平行的通道线路Ci可以有利地与排出流体回路的NCl条严格平行的通道线路Co相间。相应地，在层级Lm，流入流体回路的每条通道线路导致与排出流体回路的每条通道线路平行。通道线路的相间可以实际上形成在若干层级，并且更优选地形成在每层级，这里通道部可以形成通道线路，以增强紧凑性。在这方面，应该牢记图1和3描绘了简单的示例，但是事实上可以补充通道部的附加层级(和层)。

[0155] 接下来，通道部的特定图案将被参照图1(放大的“B”区域)和图2(关注于被设计用于图1的装置的子层sL32的放大的“B”区域示出的特定图案)讨论。即，在给定层级Lm和对于每个流体回路，Nm个通道部中的至少一些可以被设计来具有不恒定的横截面。如图2中看到，流入和排出通道部可以被合适地移位(即，相间)来维持压缩布置(例如比较CPi124和CPo124)。更具体地，所述通道部的每个均可以包括扩大的区域，该区域与Nm个孔中的相应一个面对面，以改进从/到相应通道部(在给定层级Lm)的流体分布。

[0156] 可以设想附加的设计选项，其考虑边缘效应。例如，在给定层级Lm(例如图1中的L3)，两组孔(例如Oi11k和Oo13k，k＝1、2…),每组包括Bm个孔，被布置成与前一层级Lm-1相应的最外通道(例如CPi11和CPo13)对应。然后，在沿着层级Lm延伸的特定方向(即，图1的方向x)，两组所述Bm个孔的每一个和/或每个它们的相应通道部可以具有缩小的尺寸。

[0157] 除了多支管系统，冷却装置可以进一步包括热传递结构24，以将液体供应到热传递结构或从热传递结构抽取液体，如图1和图4所示。在变体中，热传递结构24可以首先与光伏模块集成，并且随后连接到冷却装置。在所有的情形中，热传递结构24可以被配置来连接一个流体回路到另一个流体回路。热传递结构优选包括硅，并且更优选为整体由硅制成，其理由将在随后讨论。

[0158] 热传递结构可以例如包括热传递通道部(例如图1中的CPt1311、CPt1312，放大的区域“D”)。每个所述传递通道部与流入流体回路的叶节点对应的至少一个通道部(例如，图1中的CPi131)连接到与排出流体回路的叶节点对应的一个通道部(例如，图1中的CPo131)。

[0159] 优选地，每个热传递通道部沿着相对于它连接的通道部延伸的方向旋转的方向延伸，遵从与已经关于冷却装置的树结构通道部讨论过相同的原理。

[0160] 类似地，热传递通道部可以经由狭缝(例如，图1中的Si131和So131)连接最低层级通道部，遵从与目前讨论的用于孔管嘴相同的原理，除了通常包括在热传递结构的层级的尺寸使得它优选具有狭缝来代替孔的密集直线布置，这是出于可制造性的原因。还有，狭缝可以被视为这样的布置的渐进限制。在这个意义上，热传递结构可以被认为形成或完成每个流体回路下的树结构的附加层级，例如图3中的层级4。

[0161] 接下来，一层级的所有孔累加的宽度(在横截面区域)优选为大致保持与另一层级的所有孔累加的宽度相等(例如，相差不超过±15％)，另一层级例如为连续层级(并优选为所有的其他层级)，以限制泵送努力。

[0162] 在一个示例中，对于给定的层级Lm：

[0163] –通道部的长度(不是边缘)为Lm＝(L1-Wmin)/Bm-1；并且

[0164] –通道部的宽度为Wm＝Lm-1/Bm/2-Wmin，

[0165] 其中Wm为在层级m的通道部的宽度并且Wmin为最小的壁厚度。如果Wm对于流入和排出通道部相同并且如果它对于每个部分都是恒定的，那么上述的尺寸是有效的，受制于边缘效应。

[0166] 例如一层级到其他层级的通道的高度可以彼此独立。假定所有层级应该具有相同的覆盖区，那么从一层级到下一层级，通道的侧向尺寸之间的关系将显著地取决于分支因子。

[0167] 在可制造性方面，具有一个或多个层级是有利的，每层级被具体化为叠加的子层(例如对于图1中的层级3的sL31和sL32)。在图1中：第一子层sL31包括孔，而第二子层sL32包括通道部。孔和通道部两者均可以在它们相应的子层被机械加工为通孔，这使得制造工艺更容易。如果必要的话，叠加的层可以由不同的材料制成，这是由于通道部对于孔的不同的尺寸和形状可以更容易使用不同的材料进行处理。

[0168] 诸如上述的冷却装置有利地与光伏接收器20一起使用，诸如在图8或图9中描绘的。该接收器可包括光伏模块21，诸如在图4或5中描绘的。该接收器应该进一步包括热回路部71a(图8、9)，其连接到光伏模块和冷却装置25，后者形成所述热回路部71a的一部分。

[0169] 优选地，上述的冷却装置与光伏热混合式太阳能接收器20一起使用，诸如在图8或图9中所示出的。后者进一步包括集热器22，其不同于接收器的光伏模块21。在该情形中，所述热回路71a为第一热回路部71a，其不同于连接到集热器的第二热回路部72a。

[0170] 这样的光伏热混合式太阳能接收器20将在2.2节中详细描述。

[0171] 2.1.2.冷却装置：特定的实施方式细节

[0172] 该冷却装置被优选地设计成允许以高温的冷却剂冷却电池封装，同时将该电池保持在适当温度(＜100℃)。由于它的高温水平，所以可见该集中的热能具有高值。

[0173] 为了该目的，该冷却装置被优选地设计成在该PV电池与该冷却流体之间具有最小的热阻。诸如上面所述的冷却装置可以提供小于0.11cm2K/W的热阻。假定PV电池通过焊接界面连接到冷却装置，那么从PV电池表面到冷却液的总热阻为0.17cm2K/W左右。这允许冷却超过400W/cm2的热流密度，同时保持电池低于100℃(假定流体进口温度为30℃)。

[0174] 冷却剂可以优选来工作在低的泵送功率，从而减少操作该系统所需的能量。

[0175] 上述方案允许在可以容易度量的扩充区上呈现均匀冷却性能(ΔT＜±0.2K)。

[0176] 封装的可靠性也可以被允许。使用硅作为基底材料的方案允许在PV电池(通常为锗)与冷却剂之间良好的热膨胀系数匹配，这减少了电池上的应力。硅的使用进一步允许使用MEMS工艺来构造冷却剂表面并在冷却剂中实现传感元件(温度、辐射、压力...)。

[0177] 最小化泵送功率同时最大化横跨冷却剂表面的温度均匀性可以都以如上所述的高效歧管实现，即带有两个主通路(流体进口和出口)的分层级的流体分布/收集系统。

[0178] 分布通道(歧管)和流入孔(喷嘴)的分层实施方式允许：

[0179] –使用不同的材料和制作方法来覆盖结构尺寸的宽广范围(例如，从20μm到20mm或更大)；

[0180] –使用不同的材料，其进而允许在冷却层中实现低热-机械应力，增加封装的使用寿命；以及

[0181] –可扩展性。

[0182] 冷却器封装优选为使用MEMS技术制作，利用微结构、分批处理、键合技术、传感元件的集成等的定义和处理。

[0183] 参考图1、4或5，该封装通常包括：

[0184] –层21，在顶部，包括：

[0185] ·PV电池211，形成多芯片模块212，PV电池由电互连连接(参见下面)；

[0186] ·旁通电极213，以及

[0187] ·电层(214)，以连接PV电池的底部电极

[0188] –层21可以进一步包括：

[0189] ·带有电阻型温度器件网络的传感器层，以画出正好在PV电池的底部(没有示出)的整个封装上的温度；

[0190] ·绝缘层，以将传感器层与电层(没有示出)绝缘；

[0191] 这些层通常使用薄膜淀积技术和电镀工艺处理。还可以通过电镀工艺或传统的如丝网印刷工艺来施加焊锡。

[0192] 在冷却子层中，微通道可以通过DRIE被制作来提高热移除。这些通道还可以使用多个切割机被制作。在带孔子层(例如图1中的sL31)：孔可以通过DRIE被制作。压铸和其他大量生产工艺还可以被用来制作这样的子层。

[0193] 多芯片模块封装包括如上述的冷却装置，将优选包括：

[0194] –高效率三结太阳能电池(或者“3JPV”、市售的)，被焊接到基板上，彼此之间具有最小距离。

[0195] –冷却器封装(或热沉)，具有：

[0196] ·微机械加工的硅晶片24，即，热交换器和电网络的载体，带有：

[0197] 在底侧上的微机械加工的热传递结构，包括通道(诸如图1或图4中的CPt1311)；

[0198] 集成的温度传感器；

[0199] 由导电板(214)构成的电网络，其连接到PV电池的底部电极。

[0200] ·歧管系统，用于流体分布和收集，其中：

[0201] 一个基板，结合带孔子层sL41和歧管子层sL32；以及

[0202] 一个基板，具有带孔子层sL31。通过这样的(特定)设计，两个子层可以结合到单个基板来利用双侧DRIE的特定处理。这么做，部件和接口的数量可以减少。一般性地，如果工艺和设计允许，层应该被组合以便于减少制作成本。

[0203] –电互连(包括导电板214、连接件216等)，在并联连接的情况下其将一个电池的顶部电极连接到另一个电池的顶部电极，或者在串联连接的情况下其将一个电池的顶部电极连接到导电板214，导电板214再连接到另一个电池的底部电极(参看下面，300μm导线键合、焊接或熔接铜带或导线框架)。

[0204] –用于机械支撑和接口到更大系统的载体251，其中：

[0205] ·歧管层(具体化为层级次L1和L2两者)，由聚合物、金属、复合材料等制成。

[0206] 参考图5，多芯片模块接收器封装将通常在此前描述的部件之外包括屏蔽215来保护部件不会暴露给辐射。此外，该屏蔽密封PV电池封装来保护不受到灰尘、湿气等影响。该屏蔽还包括盖窗口215a，如需要，其可以被用来过滤辐射，参见2.2节。屏蔽壁215b可以用作辅助反射器来均匀化入射光线。该屏蔽具有热恢复系统，其可以串联地耦合到冷却环，或者耦合到单独的热回路，如在下一节2.2中详细描述的。

[0207] 2.2.光伏热混合式太阳能接收器

[0208] 在2.2.1子节中讨论混合式接收器的主要方面(以及变体)。2.2.2子节涉及实施方式细节、应用、操作的方法等。

[0209] 2.2.1.主要方面和变体

[0210] 参照图6-10，现在描述新型的光伏热混合式太阳能接收器20。在每种情形中，混合式接收器首先包括集热器22。后者在第一平面220延伸，该平面通常为集热器延伸的主平面，即，该平面之上可以接收和收集辐射。所述第一平面的位置优选作为在该收集器的集热面板的平均平面的层级，如在图8或图9中描绘的。所以该热平面可以被称作“屏蔽”，如下面某些地方所述的。此外，集热器包括孔68。

[0211] 接收器20进一步包括光伏模块21。这样的模块被设计用于在操作中输送电气输出功率PO，其本身已知。该模块尤其包括光敏区域212，光敏区域212在第二平面210中延伸。后者通常为区域212延伸的主平面，例如，该模块的光敏面板的平均平面。为了简单和效率的原因，它进一步优选为与第一平面平行，尽管平行也完全不是必要的。在所有情形中，第二平面210与第一平面220成一距离232(参见图8或9)并且区域212与孔68面对面。孔的投影，即，垂直于第二平面210，对应于光敏区域(或者基本对应于它)。这里，“基本”意指光伏区域可以表示孔的投影区域的80到100％。

[0212] 上述的设计，其中平面210与平面220间隔开并且区域212被设置与孔68面对面，允许容易改变光伏模块21到集热器22的辐射曝光的比率，例如，通过简单地将该装置转换为垂于于平面210，相对于辐射焦点或平面。因此该装置使得从PV功率输送快速地“切换”为热功率存储成为可能。

[0213] 另一个优点在于：当光束失焦时，PV电输出变小但是前一个目标的热输出变大。因此甚至在没有对齐时也有益处。因而，可以实现精确度较低的追踪器和较高的最大光学集中，并且镜片的成本较低。

[0214] 此外，集热器和光伏模块可以被配置为保护光伏模块的外围区域不受击中该集热器的辐射的影响。即，该集热器可以被设计来保护光伏模块的主平面的外围区域和至少部分地屏蔽在光伏模块处从光源接收的辐射，例如，以保护光伏模块中的无源二极管或无源部件。

[0215] 优选地，混合式接收器进一步包括第一热回路部(参见图8或图9中的附图标记71a)，其热连接到光伏模块(在它的背部)，以及第二热回路部(72a)，其热连接到集热器。所述回路部可以被连接到相应的热回路部，其通常为闭环，如将在下面讨论的那样。如必要，所述回路部71a或72a可以彼此热绝缘。回路部71a或72a，或者回路部71a和72a两者都可以例如实施为先前在2.1节描述的冷却装置，例如参见图1或图4中的附图标记25。

[0216] 通常，第一回路部71a被添加到第一热回路71中，被配置用于冷却PV接收器，并且第二回路部72a被添加到独立于所述第一回路的第二回路72中，并且进而连接到蓄热器，其目的在下一节中描述。在变体中，所述第一部71a和所述第二部72a可以被串联地热连接到相同的热回路，将受到在稍后讨论的额外限制。为了完整性，图8、9示出相应的回路71、72的流入/排出回路部71i、71o、72i、72o。

[0217] 区域212与孔68的下端68a之间的距离231以及距离232都取决于若干设计和系统选项，它们将在稍后详细讨论(期望的绝缘、回路尺寸、均质器的存在、滤波器、集中器和它的特性，转换的速度和系统期望的反应性等)。

[0218] 例如，最邻近于光敏区域212的孔68的端部68a优选为保持离该区域212有一(小)距离，如图8中所示，以确保热绝缘。通常，孔68的该端部位于大于或等于0.2mm的距离的位置处，这可以已经足够来使集热器与PV接收器绝缘，如试验已经证明(空气可以被用来作为绝缘介质)。然而，取决于PV模块的尺寸和使用的冷却回路温度，该距离可以需要为大于或等于0.5mm，和/或可以使用其他的绝缘材料。在另一方面，该距离优选为小于或等于3.0mm。实际上，能够认识到该间距需要足够小以使得光线不能“逃逸”。即，离开该孔的光线具有限定的角度，因此上述距离被设计为小到足够使得出射射线不会击中该有源区域的外围。取决于其他装置规格，该距离可以更优选为小于或等于2.0mm，甚至更优选为1.0mm。附图明显地没有按比例绘制，至少没有按照每个示出特征的比例绘制。

[0219] 现在，能够认识到，由于(i)最小热回路的截面通常具有5mm的直径，并且(ii)端部68a位于距离大于0.2mm处，然后最小距离232需要大于2.7mm。作为替代，使用6mm回路直径将使该值达到3.2mm。此外，如果使用中间的均质器，该最小距离增加(例如，对于近似35*
35mm的孔并且53°的光入射角(抛物线盘的边缘角)为至少10mm最好为60mm长)。更一般性地，如果不提供均质器，图8的最小距离232由集热器的尺寸确定(其包括热回路72a、面板等)。

[0220] 注意，作为图8或图9的变体，集热器22可以包括锥形孔截面，即，带有不恒定的截面。在该情形中，孔68的所述端部68a将对应于非恒定截面的最小截面区域。

[0221] 如先前提及的，集热器可以进一步包括一个或多个镜元件74(参见图6、7或9)，例如匀光器或者，更一般性地，光学器件，即，辅助光学器件(集中器之外的)，位于第一平面220与第二平面210之间的中间部75。这样的镜元件可以被配置为特别反射入射光线90a-c并且分布反射的光线90b-c在光敏区域212上，如图9中所示。例如，镜元件可以被配置来均匀和/或进一步集中反射的辐射90b-c在区域212上。为了这个目的，简单的可能组成具有至少三个或四个镜元件74，形成闭合的中空部75，如图6、7或9所示。另外，可以使用单个管状镜。

[0222] 有利地，一个或多个镜元件74被热连接到第二热回路部72a，诸如有益于对应的热回路。在该情形中，如图9或10所示，如果回路部72a的至少部分绕着所述镜元件螺旋，将取得最好的结果。所需的回路例如可以适于模制或布置成绝缘本体，如在图7中较好看到的，其中第二热回路部的部分72a1-7是可见的。

[0223] 有趣的是，集热器可以例如在孔68的上端部的层级处进一步包括带通滤波器76(参见图7或图9)并且适配在所述孔中，以特别地选择PV电池的转换效率为最佳的带宽。最佳的通带在稍后描述为350-1500nm，即，它对应优选的PV电池具有大于80％的转换效率的频谱。优选的PV电池通常为多结点太阳能电池，例如，来自波音光谱实验室(Boing Spectrolab)、埃姆克公司(Emcore)、Azur Space等等。

[0224] 有利地，该滤波器可以进一步被设计来热吸收通带之外的辐射波长，即，再一次有益于热回路，优选为第二热回路72，以更高等级的热能形式。

[0225] 在该方面，该滤波器可以包括空腔，其填充有冷却流体77(参见图7)，与热回路流体连通，例如回路72。其他选项将稍后讨论。

[0226] 接下来，诸如上述的混合接收器20可以有利地用在设备10中，诸如在图10中描绘的(或更示意性地在图12或13中示出)。这种设备将进一步包括集中器27。如本身已知，后者被设计并可被配置用于将辐射集中到光学焦点80。光学焦点80为集中的光线的最大强度的区域，例如，基本位于小空间或被限制为邻近平面，例如，平面80，取决于实际实施方式。

[0227] 设备(或集中器装置本身)进一步包括定位装置27a、27b、30，这可以具有各种目的。在该方面，接收器和/或集中器可以经由定位装置被可移动地安装在该设备中。

[0228] 例如，所述定位装置可以被配置为改变在光伏模块处接收的辐射90b、c的强度比率以加强在集热器处接收的辐射90a的强度。由于他们的相对尺寸，经由定位装置30而不是经由集中器将混合式接收器可移动地安装在设备10中可能会更简单。该接收器能够进一步相对于光学焦点80可移动。因此，通过所述定位装置，接收器和/或集中器能够从光伏组件21处于光学焦点80的位置移动到集热器处于该光学焦点的位置(例如，沿着双向轴线84)。

[0229] 因此，经由接收器和/或集中器的简单转换，如上所述的强度比率的改变将很容易获得。在该方面，该定位装置可以简单地实施为如下中的一个：线性致动器，诸如齿条和齿轮；或者车辆，诸如轮式车辆、履带式车辆、或者轨道式车辆，例如包括手推车、台车等。更一般地，所述定位装置30优选为允许沿着垂直于第二平面210的轴线84的双向运动。所述装置30优选为具体用于改变上述比率的任务，并且可能仅用于该任务。在操作中，通常的追踪系统不允许沿着轴线84的适当的双轴运动。实际上，在现有系统中，接收器的位置对于标准系统在安装过程中被改善，但是随后接收器的位置对于该系统的寿命被(限制性地)固定。

[0230] 现在，集中器27或它的一个或多个元件271可以进一步经由其他定位装置27a、27b被可移动地安装在设备中，如在图10、12和13中示意性地描绘。

[0231] 图12-13是两个混合式系统的简单表示，其图示了在接收器处的点状几何形状的变体。在每个情形中，上面的图表示用于在接收器平面处聚焦的点的配置，同时该点在下面的图中失焦。此外，在图12中，典型的抛物线集中器(镜)27被使用，同时在图13中，该集中器包括多个镜271，它们可以由相应的定位装置27b致动，以改变在接收器平面(210或220，在图8-9中)的点几何形状。

[0232] 如示意性图示的，在接收器平面处的点几何形状可以由下面改变：

[0233] –图12：沿着光学轴线84移置接收器，例如，在旋转对称的抛物线集中器中，将包括或不包括均质器；和/或

[0234] –图13：改变主集中器的形状，例如通过将琢面镜的一个或多个(平坦)元件271倾斜。

[0235] 此外，可以通过改变主镜的弧度或折叠光束布置中的一个辅助光学器件来失焦该点。

[0236] 如上面谈到的，为了将接收器模块20移出焦距，该接收器可以被安装在可移动台上。该台可以由轴或步进电机致动，它们本身安装在关于集中器系统的焦点平面的固定位置。该可调节接收器定位单元表示控制元件30，由图10中的附图标记30符号表示。可替换地，带有接收器的台可以使用液压或气动致动活塞等移动。

[0237] 图16示出了，当使用旋转对称的抛物线主集中器时，对于沿着该系统的光学轴线移置的接收器模块，在PV接收器模块平面处(图8-9的附图标记220)的强度分布(正规化的强度)的典型截面。x-轴表示沿着穿过该孔的部分的距离r(mm)，其中r＝0对应孔的中心(通常为对称中心)。较暗的灰盒子对应于该孔，同时较亮的灰盒子指示该屏蔽，即，该收集器的热面板22平行于该接收器PV模块平面220延伸。如在图16中表示的各种曲线所指示，光线可以被聚焦使得辐射强度主要地或基本地分布在对应于该孔的区域之内(因此由于PV电池，该强度应被转换为电功率)。失焦该点(或改变镜的形状/元件)导致强度轮廓的加宽，使得辐射被基本收集在屏蔽处。

[0238] 在该方面，屏蔽22a(图6-9)优选基本上制成为大于孔68。通常，孔的尺寸(例如，在10*10和30*30mm之间)反映PV-MCM的尺寸，同时整个屏蔽的尺寸可以达到200*200mm或更大(500*500mm是可能的)。

[0239] 图17示出了在沿着光学轴线(在横坐标上距离d(mm))朝着主集中器移置该元件时，由热交换器(点状曲线)和PV接收器(全直线)获取的总辐射量(正规化的功率)。通常，到达该PVT接收器的太阳辐射的大约30％可以被转换为电能同时剩余的70％可以被获取为热量，这些与由集热器获取的辐射量一起被贡献给储存系统。该系统的设计点被优选设置在PVT接收器的负载的90-20％之间。

[0240] 2.2.2.其他变体，特定的实施方式细节，以及应用

[0241] 可以设想若干概念性变体。例如：

[0242] –集热器可以具有锥形；

[0243] –集热器和均质器可以为一个且为相同的元件，设置有合适的形状来收集太阳能辐射并分布/集中反射的光线，如在PV接收器上合适的一样：

[0244] –当使用平坦的琢面镜集中器时(如图13所示)，这些琢面中的一些可以被固定，其他的可以被移动。

[0245] –主镜的琢面可以被倾斜来使接收器20的外围上的光线改向，该外围放置有热接收器面板。

[0246] 附加的变体可以包括：

[0247] –直接安装在PV芯片上的带有冷却(高温)的光锥，其消除了3JPV芯片阵列的不活跃表面。这种锥被例如布置来使将击中太阳能电池的接触板和它们之间的间隔的光线改向。光线被改向到光伏区域，从而增加该系统的电效率；

[0248] –带有反射表面的前电极格栅，防止敏感PV表面的阴影。

[0249] –例如使用结合有前电极格栅的蛾眼图案的抗反射表面，前电极格栅通过将UV/蓝光反射回均质器有助于波长滤波功能，以用作吸收提高和滤波的更一般性功能，如早前谈到的。

[0250] –可开关的吸收器，取决于湿度(高湿度和清晨/深夜增加红移并且使蓝光二极管欠载)；

[0251] –附加的红吸收器等。

[0252] 关于混合式接收器的、在上面记载的各种特性可以被有利地以多种方式结合。例如，火用(exergetic)恢复可以通过具有用于多芯片接收器冷却25和用于均质器的分立的冷却环71和屏蔽冷却72。如解释的那样，电输出可以通过沿着光学轴线移动组件更接近镜并远离焦点平面而受控。火用优化可以进一步使用波长选择性反射滤波器来避免PV芯片曝光在它们不能转换的光线下(UV、以及远IR)，PV芯片例如为多芯片模块(或者MCM)三结芯片。芯片之间的不活跃区域通过具有放置在前电极和连接啮合上的三角反射器而被有利地缩小(为了简明起见没有示出)。

[0253] 如本文设想的由CPVT输送电功率的场景例如可以参考图18简单描述。图18示出了三条曲线，表示：

[0254] –实线：早晨功率需求高峰和夜晚需求高峰；

[0255] –点线(高斯曲线)：典型的PV2小时设计功率，在13:00附近具有最大值；

[0256] –短划线：典型的CPV6小时设计功率；以及

[0257] –虚线：8-9小时设计功率，由于本发明的实施例可以实现。

[0258] 8-9小时设计功率事实上可以实现，即，输出功率现在可以维持在超过8-9小时而不是像平坦PV那样只有2小时。特别地，混合式接收器可以移出焦点平面以减少光学强度，如先前所解释的。反馈环可以将该接收器移回到焦点平面来补偿暂时的辐射量损失(例如，光云)或者来满足更高的功率输出需求，在下一节中将更详细地解释。超出的能量利用为热量，通过集热器和关联的回路并且被用来桥接早晨和夜晚峰值需求，例如，以存储的热(和加压的)水(例如150℃)使用兰金引擎。取决于集热器的实际尺寸，该温度不可能太大，否则这将导致大面积集热器的辐射损失。

[0259] 在下一节中将给出对于操作方法和系统描述的更多细节。

[0260] 2.3.光伏热混合式系统和操作其的方法

[0261] 混合式系统和操作方法的主要方面(和变体)将在2.3.1子节中讨论。2.3.2子节涉及特定的实施方式细节。

[0262] 2.3.1.主要方面和变体

[0263] 本节关注操作光伏热混合式系统的方法。混合式系统10的示例在图10中示出。该系统的变体的一些部件在图1-9、12-15和19-20中示出。

[0264] 一般性地参照图1-20，尤其参照图11，所述方法一般基于系统10，系统10包括：

[0265] –诸如在2.2节中描述的混合式太阳能接收器20，即，其中该接收器包括光伏模块21，可操作地耦接到系统10从而例如为功率用户输送电输出功率PO；并且

[0266] –诸如还在2.2节中描述的集热器22。重要的是，为了实施本文描述的方法，该收集器必须与光伏模块有所区别(例如，热绝缘)。此外，光伏模块和/或集热器可移动地安装在该系统中(例如，在台上)。

[0267] 该系统进一步包括收集器热存储器42。如之前所讨论的，后者热连接到集热器22，通常经由闭环加热电路72，使得在集热器处收集的热量可以存储在所述存储器42中。在该应用中，两个部件“热连接”意指与两个部件“热耦合”相同，即，热可以从一个元件交换到另一个。

[0268] 最终，系统10包括定位装置30，其被适配为移动光伏模块和/或集热器。

[0269] 接下来，操作方法包括指示定位装置30来将光伏模块21和/或集热器22移动以改变辐射强度比率的步骤(图11、步骤S30)。所述比率将在PV模块21接收的辐射的强度(图11，步骤30)与在接收器22接收的强度(S10)进行比较。

[0270] 要理解这样的方法可以利用诸如在2.2节中描述的装置的优势。

[0271] 通常在诸如图20描绘的控制系统/单元100中决定是否指示定位装置30来移动光伏模块21和/或集热器22。该控制系统/单元将在下一节中详细地描述。

[0272] 注意决定S30可以基于如计算、预测等而来的功率需求，但是还可以基于热需求(至少部分地)。功率需求为电网在特定时刻需要的功率，例如，中午高峰或夜晚高峰。

[0273] 例如，特别参照图11，指示电功率需求PD的数据可以在步骤S80接收。然后决定S30可以基于PV输出功率PO(例如如由PV模块所输送的)与功率需求的比较而执行。

[0274] 注意，在典型的应用中，功率需求为AC然而输出功率为DC。因而，系统10通常会包括逆变器28，参见图10，通过逆变器28，功率在输送到功率用户之前被处理。如果这样，可能需要非直接的比较(AC到DC)，取决于系统的逻辑100。一般性地，PD始终为AC功率。由于DC/AC转换率或校正曲线通常为已知的，可以容易地集成到反馈环中。转换可以随负载改变(例如在100％负载为98％，在50％负载为96％)，但是确切的校正曲线通常是可用的。

[0275] 特别地，如果比较S20指示输出功率PO大于功率需求PD，可以做出决定S30来适当地移动PV模块和/或收集器来减少辐射强度比率。事实上，如果PO大于PD，可以认识到使PV模块的配置对收集器不改变是次最佳的。与之相比，带有诸如上述的接收器20，接收器20的配置可以被改变来适于热收集而不是电功率转换。

[0276] 现在，基于在步骤S20、S22进行的比较，如果PO匹配功率需求PD，则可以命令(步骤S24)来将由PV模块21产生的输出功率Po输送到功率用户，以满足功率需求PD。在图11中，Pd表示实际的输送功率(步骤S24、S57或S52)。图11的完整描述将在稍后给出。

[0277] 通常，这样的比较S20、S22服从公差，公差取决于系统容量、反应性等。该公差可以被经验型地调节，例如，基于试错法。同时，这里再一次，比较一致的功率值(例如，AC到AC)。

[0278] 附加的部件可以被提供在系统10中来进一步优化它。例如，系统10可以进一步包括热引擎62，如图14-15中所描绘的。热引擎62热连接到收集器热存储器42。

[0279] 在该情形中，本方法可以进一步包括命令热引擎62来开始热到电转换的处理的步骤(图11，步骤S50、S56)，以转换存储在收集器热存储器42中的热量。是否如此做通常基于比较S20、S22决定，即，如果结果是PO低于功率需求PD。

[0280] 注意热引擎62可以为任何类型的适于本发明目的的热到电转换器，例如运行兰金循环，优选为有机兰金循环(ORC)，其使用诸如n-戊烷或甲苯之类的有机液体以取代水和蒸汽。这允许使用低温热源，该低温热源通常工作在70-90℃左右，但是作为本来的预想，在诸如120-150℃的更高温度下仍然会工作得更好。可以在氯氟烃(HCFC)、含氯氟烃(CFC)、全氟化碳(PFC)、硅氧烷、醇类、醛类、醚类、氢氟醚(HFE)、胺、液体混合物(非共沸混合物的和共沸混合物的)、无机液体中选择合适的流体。例如：R245fa、R123、n-丁烷、n-戊烷和R1234yf、Solkatherm、R134a、R600、二氧化碳、R152a、R600a、R290等。流体的关键温度对系统最佳操作条件的比较如本文设想的允许完善选择。特别地，本发明的环境中导入的实验已经示出流体R134a、跟着R152a、R600、R600a、R290为用于由低于90℃的热源温度驱动的低温应用最适合的的流体。在变体中，依赖于热电发电机，其将热转换为电功率而不需要工作流体和移动部件。然而，热电发电机目前在用于kW到MW大小的转换器时具有较低转换效率。

[0281] 带有反馈环的控制系统(图20，附图标记100)被用来将电功率输出与所需的实际的需求适配，例如通过电网控制站。图11示出了用于可调度功率模式的主控制处理的示例。在该示例中，产生的电功率为可变的主控制并且使用接收器定位系统与需求适配。定位响应处于秒的范围内，同时兰金循环的开始可以被预测并且因此保持相同的响应时间。

[0282] 比调度的功率更有价值的是电网服务的功能。带有动力化接收器的光伏单元可以当反馈循环在处于电网中的相位角Φ(指示负载情况)与接收器的位置之间闭合时利用该功能。

[0283] 该角Φ越小则接收器离开焦点越远；角Φ越大则接收器移向焦点越近。由于本发明的实施例，最有价值的是电网服务可以反应非常快，即在几秒内，事情可以被实现。

[0284] 在该方面，逆变器可以在几毫秒内关断输入电流，例如，在电网故障的情况下(闪电或物理损坏)。在该情形中，接收器20可以在几秒内被移向最小的功率位置；因而功率可以在开路电压模式中耗散。产生的电荷流回到PV二极管中，增加热负载到微通道冷却器。因此，不会引发对系统的损害。

[0285] 接下来，如果该方法和系统集成了附加的客户处理，则可以实现附加的对系统10的优化。例如，该方法可以进一步包括命令的步骤(图11，步骤S42、S60)来触发附加的处理以从收集器热存储器耗散热。如果达到了该收集器热存储器42的热存储阈值，这优选在步骤S42决定。

[0286] 所述附加的处理优选为脱盐处理和/或吸收冷却处理。更一般性地，可以集成各种客户处理，例如，自由的冷却处理或输送热用于化学应用和/或处理的处理等。然而，可以认识到本系统/方法和脱盐处理或吸收(例如，吸水)冷却处理的结合在上下文中具有更多的价值，诸如本实施例所设想的，即，太阳能辐射水平越高，脱盐或冷却处理的输出的价值越大。

[0287] 此外，如图10所描绘的，系统10可以进一步包括第一热回路71(通常为闭环)，连接PV模块到PV热存储器41，其中后者不同于收集器热存储器42。PV热存储器41和回路71被用来冷却PV模块(用途可以例如由诸如在2.1节中描述的冷却装置25组成)。第二热回路72(通常也为闭环)也被提供，其不同于所述第一热回路71，将收集器热存储器42连接到集热器22。部件41、42也显示在图14和15中。

[0288] 注意在变体中，系统可以包括将PV模块和集热器都串联地连接到热存储器的热回路，使得在单个热回路中的流体首先到达光伏模块来冷却它然后再到达集热器。

[0289] 本文设想的任何热回路(当仅使用一个回路时的单个热回路或使用不同热回路时的两个回路中的一个或两个)可以被附加地用来冷却系统中的任何部件。因此，耗散热的部分或所有的部件可以包括在循环中，诸如有助于系统的能量转换效率。

[0290] 接下来，该系统可以进一步包括热交换器61，如图14所示。交换器61热连接到PV存储器41。因此，它可以被命令经由所述热交换器61将存储在PV存储器41中的热量提供到热用户64。

[0291] 有利地，热交换器61进一步热连接到收集器热存储器42。在该情况下，可以命令将存储在收集器热存储器42中的附加热量提供到热交换器61，同时经由交换器61将存储在PV存储器41中的热量提供到热用户64。

[0292] 热交换器61可以实际上包括两个串联的热交换器：第一个提升温度并且第二个将热传递给用户。第二热交换器可以为热用户64的集成部分。

[0293] 如图14中所示，系统10可以进一步包括附加的热交换器63，热连接到热引擎62和热用户64。有利地，热用户64(脱盐、吸收热泵)进一步被热连接到PV热存储器41。它可以进一步经由热交换器61连接到收集器热存储器42。然后该方法可以附加地包括命令该热引擎使用作为低温池的热交换器63开始存储在收集器热存储器42中的热的热到电转换的步骤(图11、S60)。

[0294] 附加的热交换器63可以被连接到热引擎62和热用户64以提供用于兰金循环的低温池。例如：

[0295] –盐水馈送可以被直接输入到用户64(步骤S64，图14)，在该情形中兰金循环可以使用空气作为低温池；或者

[0296] –盐水馈送可以通过热交换器63(优选选项，步骤63，图14)并且因而用作低温池来增加用于兰金循环的温差。

[0297] 目前，给出了图11的方法的完整描述。图11对应于特定的实施例，结合上述方法讨论的许多方面：

[0298] –步骤S10：太阳能辐射在集热器和/或PV模块上被接收；

[0299] –步骤S10：实际的PO与功率需求PD比较，由于关于如在步骤S80接收的功率需求的数据(例如，功率需求可以快速改变；对应的数据流可以在图20的单元100处被接收和处理)。特别地，如果其显示PO＞PD，处理转向S30。如所述，该比较优选地受到had-hac容差和可能的定时器的约束，以避免太频繁的致动。如果该条件没有被满足(PO不大于PD)，则处理转向S22：

[0300] –步骤S30：当PO>PD时，定位装置被命令来移动光伏模块和/或集热器，以减小在集热器处的辐射强度比率并由此有利于在集热器处收集的辐射。

[0301] –步骤S22：单元100测试是否PO≈PD，在该情形中PO可以被调度(步骤S24)，以满足当前的功率需求(PO＝Pd)。如果没有，则处理转向S50：

[0302] –步骤S50：单元100检测存储在存储器42中的热量是否足够开始热到电的转换并且由此满足功率需求PD；

[0303] –步骤S56：如果是，则热到电的转换处理开始；因此产生的电功率可以随后被输出(步骤S57)，以满足当前的功率需求。如果需要的话，由热到电的转换获得的电功率可以被“添加”到PV功率可用的PO来满足需求。然而，热电转换器的“尺寸”通常会是CPVT系统可以输送的最大功率的10-20％。在实际中，这足够来满足过夜的需求但不是在白天期间。

[0304] –步骤S52：如果没有(即，如果存储在存储器42中的热量不足以开始热到电的转换)，则该处理将不能满足需求。还有，然而可用的PV功率可以被输送；

[0305] –步骤S40：由于在步骤S30，定位装置可能已经移动光伏模块和/或集热器来有利于在集热器处收集的辐射，热可以方便地被存储(步骤S40)。如在S40存储的当前水平的热量被用作S50的输入；

[0306] –步骤S42：在另一方面，如果该存储容量显示为达到(如在S42监视到的)，单元100可以命令以开始附加的、客户处理(例如，自由冷却、脱盐、吸收冷却等)：处理转向S60。现在，如果存储容量还没有达到，则可以存储附加的热量(步骤S40)。

[0307] 遵从该原理，现在描述了特别高效的场景，尤其参考图14。通过热回路71(71i、71o)，热量从微通道冷却器收集(图1-5，附图标记25)到低等级热罐41(图14)。由于回路72(72i、72o)，热量进一步从均质器74(图9)和集热器22(图9)收集到高等级热罐42(图14)。低等级热罐直接馈送功率用户，即脱盐系统(薄膜脱盐)64。当低等级热罐被部分地或完全地耗尽时，附加的热交换器61可以使用来自高等级罐的热量升高温度。高等级热罐馈送兰金处理62以20-30％的效率来将热转换为电功率。低温池由输入的盐水S63或空气冷却器(图
14)得到。

[0308] 图15示出了用于系统10的另一种可能配置，它下面的方案允许在需求上管理电功率和水输送两者。图15示出了：

[0309] –如在图14中相同的部件20、41、42、62和64，除了包括64、64a和65的脱盐系统。现在附图标记64对应脱盐处理，64a为处理64的对应馈入，并且65指代脱盐水存储。脱盐水存储65被连接到脱盐处理64来提供需求的水66；

[0310] –热交换器63a，其连接到脱盐系统的馈入64a并连接到兰金处理62，如之前一样它本身连接到存储器41和42两者。注意图15中的热交换器63a扮演了与图14中的热交换器63相似的角色；

[0311] –如之前一样第一热回路71连接到第一存储器41。所述回路现在分支到脱盐处理64(经由回路部71b)，否则其由存储器41协助(经由回路部71c)。如需要，回路部71c可以包括热交换器。

[0312] 上述系统允许提供需要的电功率10a和水输送66，使得高和低等级热罐得到最佳利用。

[0313] 如果收集器热存储器42中的温度基本上大于PV热存储器41中的温度，即多过20℃，则在此之前描述的方法全部都更有效率。然而，多过30℃的温度差实质性改进了系统的性能。理想地，温度差多过50℃，在这里描述的实施例中的事情可以得以实现。

[0314] 混合式接收器20优选为可移动地安装在系统10中，如2.2节所描述的，通过沿着光学轴线的简单平移，使得定位装置30可以作为整体移动接收器20(例如，光伏模块和集热器不通过定位装置独立于彼此地移动)。这实质性地简化了系统的设计。此外，这允许集成的方案，该方案有效地获取由接收器20的各个部件耗散的热量，例如，经由回路72。进而，两个回路71、72之间的温度差可以被优化。

[0315] 在变体中，仅有集热器面板22a可以被移动(PV模块21被固定)。例如：集热器面板可以由混合有透镜阵列的热回路的基本上2D布置所构成，该集热器可以或多或少移动接近固定PV模块。此外，假定光伏接收器上的辐射均匀分布，那么该后者可以相对热接收器移动(反之亦然)，在进入辐射的侧向方向，以覆盖光伏接收器的部分并且因此改变在热回路中对在PV回路中获取的能量。

[0316] 2.3.2.天气预测、即需的预测的电和水

[0317] 在2.3.1节中描述的一些方法的目的在于基于由太阳能CPVT接收器输送的中/高等级热量提供即需的电力并同时满足在晴天地区的其它核心需求：例如，脱盐水和冷却。脱盐和/或冷却可以被直接操作或由存储的热量操作。由于以上方法，用于脱盐和冷却的足够的温度水平可以被达到。在高辐射量即超出用电需要的期间，热水可以被存储。来自PV冷却单元的冷却剂被存储在热水罐41中以用于其后在功率用户64的使用(脱盐和冷却)。当需要比来自PV接收器的可用的更多的电能时，低压有机兰金处理62被激活。由存储的热量驱动的微通道热交换器25产生蒸汽，驱动涡轮机并产生电功率。

[0318] 电需求曲线在最多的位置示出在中午期间的峰值和在早晨和夜晚的两个较小峰值。在夜晚期间的需求通常为10分之一更小。由于有机兰金设施10倍小于峰值光伏输出，夜晚时间的需求以及与部分太阳能功率一起，早晨和夜晚的峰值可以被覆盖。

[0319] 为了桥接夜晚，大约30％的白天热输入在高温水平被收集并通过高效率低温度有机兰金循环转换为电功率。热量在白天期间被存储在热水罐中，并且在夜晚低环境温度，兰金循环可以以相当良好的效率将热转换为电功率。通过使用太阳能集中器来辐射热能到在低或负的摄氏温度的空间，热电转换的效率将被改进。由于热脱盐提供了大于电输出的30％的相对值，可以认识到它是用于受控的输出功率站的理想候选。当使用大输出水存储罐时，热脱盐处理可以易于被调整为四倍，并且脱盐的水的输送可以是即需的。

[0320] 为了允许集中式光伏热系统来存储一星期用的用于脱盐的能量和在合理的价格的电能产生，需要两个独立的存储罐：(i)大约5000m3每MW的暖水大气压力存储池和大约1000m3受压的热水存储罐。暖水池存储来自PV微通道冷却器的90℃热的冷却剂，而热水存储罐存储来自集热器(面板+均质器)的150℃的冷却剂。在变体中，容积为大约5000m3的单个的低压罐被需要用于连续的冷却系统(串联的回路71和72)，其运行在大约120℃和2巴。
热水存储器可以被用来驱动低压有机兰金引擎，而暖水存储罐可以被用来驱动薄膜脱盐或吸收冷却处理(图14)。热交换器被设计来在电需求低的情况下将暖水罐的容量和脱盐能力扩张两倍。两个罐都使用分层的存储方法来避免在部分满的罐中温度下降。

[0321] 更多的问题为坏(下雨)天气的时期，直接的太阳能辐射非常小。幸运地，用于脱盐的水或冷却的需求在该时期是可忽略的。这意味着可以使用有机兰金设施将所有热存储转换为电力。随着改进的计算机建模，天气预测在五天内已经变得精确，即，用于这期间的热存储可以实现。

[0322] 热电转换的效率将通过使用太阳能集中器来辐射热能到在低或负摄氏温度的空间而改进。

[0323] 参照图19和20：对于具有多太阳能站的区域，这些面对风向的站可以用作连续的功率站的辐射预测器。这允许更精确的电功率的短期调度。对于即将到来的较大的云的情况，脱盐产生被减少以支持热存储来具有足够的能力用于兰金功率产生。执行这种功能的控制设施100可以为自动的。云的移动速度和方向可以通过检测在不同接收器上对于即将到来的云的覆盖速度和方向来测量到。该测量例如由象限检测器来执行，该象限检测器已经是两个轴线追踪器的一部分。然后这种输入被馈送到控制系统100以确定云的轨迹，并且确定相邻的电站是否以及何时将被影响。该监测可以持续执行。在主发电区域300之外，分散的“计量”接收器阵列301-303被放置，它们可以供给单独的房子和小村，但是主要用作用于主功率站的合适的调度策略的“预警”站。这些阵列必须大到足够能检测云的速度和方向。

[0324] 接下来，控制系统100可以被设计来根据天气预测调节缓冲能量。功率站的能力计划现在与天气预报耦合。在预测到的降雨之前，可以减少脱盐来累积用于发电的热量，以弥补在下雨期间直接太阳能辐射的缺失。由于降雨期间对于水的较低需求，这容易被补偿。热的累积和热存储的扩充通过运行冷却剂经由CPVT变热来牺牲电场而完成。

[0325] 2.3.3.特定的实施方式细节

[0326] 可以设想许多可选的特征，一些特征已经在2.1节和2.3节提到。

[0327] 首先，集热器22和PV模块21可以被实施为诸如在2.2节中描述的。类似地，接收器可以进一步包括镜元件74，诸如在图6-7中描绘的。后者在中间部分75(图9)中提供，并且优选为通过相同的回路72热连接到收集器热存储器42，回路72将集热器22连接到收集器热存储器42。

[0328] 该接收器还可以包括：

[0329] –带通滤波器76，如2.2节中描述的；

[0330] –集中器(图10、27、27a，27b、271)，具有在2.2节中描述的任意特征。

[0331] 涉及的操作方法：反馈算法还可以基于热需求，以产生水，冷冻或馈入另一个热处理，而且不仅基于功率需求。此外，兰金引擎可以反复运行，以助于“泵”上存储的热。可逆的兰金引擎能有助于电网服务，其使得在兰金引擎器上的投资使用得更长更有价值。

[0332] 3.附加的技术实施方式细节

[0333] 最终，图20示出适于实施本发明的方面的计算机化单元的例示性实施例。应该理解本文描述的方法大部分是非交互的且自动的。在例示性实施例中，本文描述的方法可以在互动的、部分互动的或非互动的系统中被实施。上述的方法可以部分由软件实施(例如固件)、硬件或它们的结合。在例示性实施例中，本文描述的方法以软件实施，作为可执行程序，并且由专用的或通用的数字计算机执行，例如个人计算机、工作站、迷你计算机、或大型计算器。因此系统100包括通用计算机101。

[0334] 在例示性实施例中，在硬件架构方面，如在图20中所示，计算机101包括处理器105、耦合到存储器控制器115的存储器110，以及一个或多个输入和/或输出(I/O)设备140、
145(或者外围设备)，它们通过本地输入/输出控制器135通信地耦合。输入/输出控制器135可以但不限于一个或多个总线，或其它的有线或无线的连接，如现有技术已知的。输入/输出控制器135可以具有附加的元件，它们为了简明起见而省略了，诸如控制器、缓存器(高速缓存)、驱动器、中继器和接收器，以允许通信。此外，本地接口可以包括地址、控制、和/或数据连接来允许在上述的部件之间合适的通信。如这里描述的I/O设备140、145可以为任何现有技术已知的通用的图形卡或智能卡。

[0335] 处理器105为用于执行软件的硬件设备，特别是存储在存储器110中的。处理器105可以为任何定制的或市售的处理器、中央处理单元(CPU)、协助计算机101的几个处理器之间的辅助处理器、基于半导体的微处理器(以微芯片或芯片组的形式)，微处理器或一般性的用于执行软件指令的任何设备。

[0336] 存储器110可以包括易失性存储器元件(例如，随机存储器，RAM、诸如DRAM、SRAM、SDRAM等)和非易失性存储器元件(例如，ROM、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可编程只读存储器(PROM)、磁带、压缩碟只读存储器(CD-ROM)、碟、软盘、盒、盒式磁带或类似物等)。此外，存储器110可以合并电子、磁、光学和/或其他类型的存储媒体。注意存储器110可以具有分布式结构，其中各种部件彼此远离布置，但是由处理器105读取。

[0337] 存储器110中的软件可以包括一个或多个单独的程序，它们中的每个包括定制的用于实施逻辑功能的可执行指令列表。在图20的示例中，存储器110中的软件包括根据例示性实施例在本文描述的方法和合适的操作系统(OS)111。OS111基本控制其他计算机程序的执行，诸如本文描述的方法，并提供目录、输入-输出控制、文件和数据管理，存储器管理和通信控制以及相关的服务。

[0338] 这里描述的方法可以为源程序、可执行程序(目标代码)、脚本或者任何其他包括一组用于执行的指令的实体的形式。当在源程序形式中时，则该程序需要被编译器、汇编器、解释程序等转换，它们可以或可以不包括在存储器110中，从而与OS111连接而合适地运行。此外，该方法可以被写为面向对象程序语言，其可以具有数据和方法的类，或者过程编程语言，其可以具有例程、子例程和/或函数。

[0339] 本文描述的方法可以是以源程序、可执行程序(对象代码)、脚本的形式，或包括一组要被执行的指令的任意其它实体。当在源程序中的形式时，则该程序需要经由编译器、汇编器、解释器或类似物被编译，其可以或可以不被包括在存储器110内，以便在与OS111连接时正确地操作。此外，该方法可以被写为一个面向对象的编程语言，其具有数据和方法的类，或者程序的编程语言，它具有例程、子例程、和/或函数。

[0340] 在示例性实施例中，传统的键盘150和鼠标155可以被耦合到输入/输出控制器135。其他的输出设备，诸如I/O设备140、145可以包括输入设备，例如但不限于打印机、扫描仪、麦克风等。最后，I/O设备140、145可以进一步包括与输入和输出两者通信的设备，例如但不限于网络接口卡(NIC)或调制器/解调器(用于访问其他文件、设备、系统或网络)，无线射频(RF)或其他的收发器、电话接口、网桥、路由器等。如本文描述的，I/O设备140、145可以为本领域已知的任何通用的图形卡或智能卡。系统100可以进一步包括耦合到显示器130的显示控制器125。在示例性实施例中，系统100可以进一步包括用于耦合网络165的网络接口
160。网络165可以为基于IP的网络，用于经由宽带连接在计算机101和外部的服务器或客户端等之间通信。网络165在计算机101和外部系统300、301、302、303之间发送和接收数据。在示例性实施例中，网络165可以是由服务提供者管理的受管IP网络。网络165可以以无线形式实施，例如，使用无线协议和技术，诸如WiFi、WiMax等。网络165还可以为分组交换网，诸如局域网、广域网、因特网或其他类型的网络环境。网络165可以为固定的无线网络、无线局域网(LAN)、无线广域网(WAN)、个人域网(PAN)、虚拟私人网络(VPN)、内部网络或其他合适的网络系统并包括用于接收和发送信号的装置。

[0341] 如果计算机101为PC、工作站、智能设备等，那么存储器110中的软件可以进一步包括基本的输入输出系统(BIOS)(为了简明起见省略)。BIOS存储在ROM中使得当计算机101被激活时BIOS可以被执行。

[0342] 当计算机101在运行时，处理器105被配置来执行存储在存储在存储器110中的软件，以将数据通信到存储器110或从存储器110中提取，并且根据该软件一般性地控制计算机101的操作。本文描述的方法和OS111，以整体或以部分由处理器105读取，或许缓存在处理器105内，并且然后被执行。

[0343] 当本文描述的系统和方法的方面在软件中实施时，如图11所示，该方法可以被存储在任何计算机可读介质中，例如存储器120中，用于由任何计算机相关系统或方法或与任何计算机相关系统或方法相连地使用。

[0344] 如本领域技术人员所理解的，本发明的方面可以实施为系统、方法或计算机程序产品。因此，所述方面可以使用整体硬件实施例、全部软件实施例(包括固件、常驻软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施例实现，一般在本文被称作“电路”、“模块”或“系统”。此外，系统的各方面可以使用以实施为一个或多个具有计算机可读程序代码的可读介质的计算机程序产品。

[0345] 可以使用任何一个或多个计算机可读介质的组合。计算机可读介质可以为计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可读存储介质可以例如为但不限于电子、磁、光学、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或任何上述的合适的组合。计算机可读存储介质的更特定的示例(非穷举列表)将包括下列：具有一个或多个线的电连接、便携式计算机软盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式压缩碟只读存储器(CD-ROM)、光学存储器、磁存储设备、或任何上述的合适组合。在本文的背景中，计算机可读存储介质可以为任何有形的介质，它可以包含或存储由指令执行系统或连接到指令执行系统、装置或设备使用的程序。

[0346] 计算机可读信号媒体可以包括传播的、计算机可读程序代码包含在其中的数据信号，例如，在基带中或作为载波的一部分。这样的传播信号可以使用各种形式中的任何一种，包括但不限于电磁、光学、或它们任何合适的组合。计算机可读信号介质可以为任何计算机可读介质，其不是计算机可读存储介质并且可以通信、传播或输送由指令执行系统、装置或设备使用或连接到其使用的程序。

[0347] 可以使用任何适当的介质发送包含在计算机可读介质中的程序代码，包括但不限于无线、有线、光纤电缆、RF等，或者上述的任何合适的组合。

[0348] 用于本发明方面的用于执行操作的计算机程序代码可以被写为一种或多种程序语言的组合，包括面向对象编程语言，诸如Java、Smalltalk、C++等和传统的过程编程语言，例如“C”编程语言或类似的编程语言。程序代码可以在用户的计算机中整个执行，部分在用户的计算机中执行或者作为单独的软件包，部分地在用户的计算机且部分地在远程计算机或整个在远程计算机或服务器上执行。在后者场景中，远程计算机可以通过任何类型的网络被连接到用户的计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接可以由外部计算机做出(例如，通过使用因特网服务提供商的因特网)。

[0349] 本发明的各方面参考根据本发明的实施例的方法的流程图和/或框图、装置(系统)和计算机程序产品描述。应该理解流程图的每个方框和/或框图可以由计算机程序指令执行。这些计算机程序指令可以被提供到通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器来产生机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置的指令，产生用于实现在流程图和/或程序框图或框中具体化的功能/动作的手段。

[0350] 计算机程序指令还可以被加载到计算机、其它可编程数据处理设备或其他装置以使在计算机、其它可编程设备或其它设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，使得在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的功能/动作的处理。

[0351] 图11、14和15中的流程图/框图示出系统可能的实施方式的架构、功能、和操作，包括根据实施例的方法和计算机程序产品。在这个方面，流程图或框图中的每个框可以表示代码的模块、段或部分，其包括一个或多个用于实施特定的逻辑函数的可执行指令。也应该注意，在可替换的实施例中，在框中呈现的功能可以发生在图中的指定的框之外。例如，顺序示出的两个框可以实际上被基本上同时执行，或者框可以有时以相反的顺序执行，取决于涉及的功能。也应该注意到框图和/或流程图的每个框，可以由专用的基于硬件的系统实现，其执行特定功能或动作，或由专用硬件和计算机指令的组合实现。

[0352] 尽管已经参考某些实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解可以做出各种变化和用等同物代替而不偏离本发明的范围。另外，可以做出许多修改来适应特别的情况，这基于本发明的教导而没有偏离它的范围。所以，本发明的意图非限于该揭露的特定实施例，而是本发明将包括所有的实施例，这所有的实施例都属于所带权利要求的范围。例如：

[0353] –冷却装置可以依赖各种其他的歧管层设计/尺寸/材料；

[0354] –集热器的热面板可以设想各种其他的形状/尺寸；

[0355] –附加的部件(本说明书提及的部件之外的)可以被添加图10、14和15的系统中；

[0356] –为了简明起见，在图1-10、12-15和19-20的装置和系统的描述中忽略了许多惯常部件。

[0357] 最后，非穷举的附图标记如下：

[0358] 1.用于基于光伏热混合式太阳能接收器的设备和系统的附图标记列表，图6-10[0359] 10       基于光伏热混合式太阳能接收器的设备或系统

[0360] 20       光伏热混合式太阳能接收器

[0361] 21       光伏模块

[0362] 210      光敏区域延伸平面

[0363] 212      光敏区域

[0364] 22       集热器

[0365] 220      集热器平面

[0366] 231      区域212与孔下端之间的最小的距离

[0367] 232      平面210与平面220之间的距离

[0368] 27       集中器

[0369] 271      集中器的镜元件

[0370] 27a/27b  集中器的定位装置

[0371] 28       逆变器

[0372] 30       混合式PV接收器的定位装置

[0373] 68       集热器孔

[0374] 68a      集热器孔下端

[0375] 71/71a   第一热回路/第一热回路部(光伏模块的)

[0376] 72/72a   第二热回路/第二热回路部(集热器的)

[0377] 74       镜元件(辅助的光学器件)

[0378] 75       平面210与220之间的中间部分(闭合的空心断面)

[0379] 76       带通滤波器

[0380] 77       滤波器的空腔(或它的冷却液)

[0381] 80       集中器的光学焦点

[0382] PO       光伏模块电气输出功率

[0383] 2.用于CPVT系统的附图标记列表，图14-15、19、20

[0384] 41       光伏热存储器

[0385] 42       收集器热存储器

[0386] 61       系统热交换器

[0387] 62       热引擎(兰金处理)，

[0388] 63       附加的系统热交换器

[0389] 63a      热交换器

[0390] 64       功率用户(吸收、冷却、脱盐等)

[0391] 64a      脱盐系统的馈入

[0392] 65       脱盐水存储器

[0393] 100      控制系统(控制单元/计算机化系统)

[0394] 300      主CPVT发电厂

[0395] 301-303  小型CPVT发电厂

[0396] PD       功率需求

[0397] Pd       调度的功率

[0398] PO       光伏模块的电气输出功率

[0399] 3.用于冷却装置的附图标记列表，图1-5

[0400] 24       热传递结构

[0401] 25       冷却装置

[0402] Bl+1      在层级l的分支因子

[0403] Ci/Co     流入/排出通道线路

[0404] CPi/CPO   流入/排出通道部

[0405] CPihk     对应于第h个流入回路的CPih的第k个孔的通道部

[0406] CPt      热传递通道部

[0407] i/o      流入/排出流体回路

[0408] L        树的层级的总数

[0409] Ll       树结构的第l层级

[0410] Oi/Oo     流入/排出孔

[0411] Oihk      由第h个流入回路的通道部CPih引起的第k个孔

[0412] sL       子层