聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型的一種太陽能發(fā)電裝置，尤其涉及一種光伏發(fā)電和溫差發(fā)電復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人類對于能源的需求不斷增加，環(huán)境受到不斷的破壞，要求我們開發(fā)新能源，改善能源結(jié)構(gòu)。太陽能作為一種取之不盡用之不竭的綠色能源，其利用越來越引起人們的關(guān)注。太陽能的利用主要包括了光熱利用和發(fā)電利用，由于傳統(tǒng)的發(fā)電利用由于成本遠大于壽命，且制造過程中產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，導(dǎo)致太陽能光電利用推廣緩慢。本實用新型的聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)，采用聚光式發(fā)電，有效減低光伏材料的成本；利用砷化鎵電池有效提高光利用效率和耐溫性。同時有效利用砷化鎵電池?zé)o法利用的紅外光熱效應(yīng)作為熱源，利用基于塞貝克效應(yīng)的溫差發(fā)電芯片進行二次發(fā)電利用；并通過相變儲能裝置作為溫差發(fā)電冷源散熱并將品味較低的熱能存儲，供生活用水使用。因此，本實用新型提出了一種具有光利用效率高，安全可靠，無運動，壽命長的光電-熱電和余熱一體化系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種太陽能高效利用、結(jié)構(gòu)簡單緊湊、使用壽命長的太陽能光伏-熱電和余熱一體化系統(tǒng)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是:本實用新型的聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)，包括聚光菲涅耳透鏡、容納有機相變材料的相變儲能換熱裝置、太陽能砷化鎵電池、溫差發(fā)電芯片，其中相變儲能換熱裝置裝設(shè)在螺桿的下端，聚光菲涅耳透鏡裝設(shè)在螺桿的上端，太陽能砷化鎵電池裝設(shè)在菲涅爾透鏡的光路聚焦處，溫差發(fā)電芯片放置于砷化鎵電池和相變儲能裝置之間，并通過耐高溫粘結(jié)劑進行粘結(jié)，保證彼此之間接觸，溫差發(fā)電芯片通過以砷化鎵電池作為熱端和相變儲能裝置作為冷端，形成穩(wěn)定的溫差，再通過半導(dǎo)體塞貝克效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，溫差發(fā)電芯片所發(fā)出的電壓送入蓄電池存儲，安裝在螺桿上的聚光菲涅耳透鏡、相變儲能換熱裝置、太陽能砷化鎵電池通過螺母固定并通過固定支架安置于地面。
[0005]本實用新型的有益效果是:聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)能通過能源的分級利用，將高品位能源用于發(fā)電，低品位能源用于熱利用。改過程相比傳統(tǒng)太陽能利用裝置有以下優(yōu)點:首先，本實用新型的聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)采用聚光式，有效減少了光伏電池制造成本，提高材料的利用效率，裝置小巧緊湊。其次，由于采用光電和熱電耦合，合理利用光譜能量，發(fā)電效率超過純光電轉(zhuǎn)化效率理論值。再次，由于溫差發(fā)電芯片冷源采用相變儲能裝置，將余熱采用相變材料存儲并通過換熱蛇型管加熱生活用水，供生產(chǎn)生活需要。
【附圖說明】
[0006]圖1為本實用新型聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)實施例的分解狀態(tài)側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0007]圖2為圖1所示聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)的分解狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖3為圖1所示聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0009]圖4為圖1所示聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)的側(cè)向結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖5為圖4中A區(qū)域的局部放大圖。
[0011]圖6為圖4中B區(qū)域的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0012]下面對本實用新型的實施方式進行具體描述。
[0013]如圖1~5所示，本實用新型的聚光式太陽能光伏-熱電-余熱一體化系統(tǒng)，其特征在于包括聚光菲涅耳透鏡11、容納有機相變材料的相變儲能換熱裝置22、太陽能砷化鎵電池14、溫差發(fā)電芯片15，其中相變儲能換熱裝置22裝設(shè)在螺桿16的下端，聚光菲涅耳透鏡11裝設(shè)在螺桿16的上端，太陽能砷化鎵電池14裝設(shè)在菲涅爾透鏡11的光路聚焦處，溫差發(fā)電芯片15放置于砷化鎵電池14和相變儲能裝置22之間，并通過耐高溫粘結(jié)劑進行粘結(jié)，保證彼此之間接觸，溫差發(fā)電芯片15通過以砷化鎵電池14作為熱端和相變儲能裝置22作為冷端，形成穩(wěn)定的溫差，再通過半導(dǎo)體塞貝克效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，溫差發(fā)電芯片15所發(fā)出的電壓送入蓄電池18存儲，安裝在螺桿16上的聚光菲涅耳透鏡11、相變儲能換熱裝置22、太陽能砷化鎵電池14通過螺母12固定并通過固定支架25安置于地面。
[0014]上述菲尼爾透鏡11由鋼化玻璃作為基板，透鏡表面透明鏡體上有多圈圓形齒槽，保證足夠強度、高折光率和低光損傷。所述的菲尼爾透鏡11聚焦區(qū)域為所述的砷化鎵電池14受光產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)區(qū)域，其聚焦倍率可通過調(diào)節(jié)螺桿16和螺母12機構(gòu)來控制菲尼爾透鏡與砷化鎵電池14受光區(qū)域的距離。
[0015]太陽能砷化鎵電池14的結(jié)構(gòu)示意圖見圖5的局部放大圖所示，為圖4中的A區(qū)域局部放大，其結(jié)構(gòu)包括聚光透鏡13、陶瓷基底砷化鎵電池143、控制器142和與所述蓄電池18相連導(dǎo)線。其中聚光透鏡13由鋼化玻璃制成，保證足夠的強度和耐溫性能，表面經(jīng)過高精度拋光處理，大大減少了光損傷。實施例采用陶瓷基底砷化鎵電池143作為光伏發(fā)電電池在于砷化鎵電池發(fā)電效率較硅電池高，轉(zhuǎn)換效率可高達40%，更重要的是耐熱性能好，可作為溫差發(fā)電芯片15熱源。所述控制器142用于對光伏發(fā)電和溫差發(fā)電輸入電壓進行穩(wěn)壓調(diào)節(jié)，并能自動防止蓄電池過充電電作用。
[0016]溫差發(fā)電芯片15放置于砷化鎵電池14和相變儲能裝置22之間，并通過耐高溫粘結(jié)劑進行粘結(jié)，保證之間緊密接觸。所述的溫差發(fā)電芯片15通過以砷化鎵電池14作為熱端和相變儲能裝置22作為冷端，形成穩(wěn)定的溫差，再通過半導(dǎo)體塞貝克效應(yīng)將熱能轉(zhuǎn)化為電能，其中溫差發(fā)電芯片15所發(fā)出的電壓先通過控制器142進行穩(wěn)壓后送入蓄電池18存儲。
[0017]上述相變儲能裝置22包括相變儲能容器20和相變換熱器23，其中相變儲能容器20內(nèi)裝有有機相變材料，并在相變材料中添加有泡沫金屬，或?qū)崾?，或翅片，相變換熱器23與相變儲能容器20中的泡沫金屬，或?qū)崾?，或翅片連接。泡沫金屬、導(dǎo)熱石墨或翅片能提高材料的導(dǎo)熱性能。
[0018]上述相變儲能容器20是鋼制容器。上述有機相變材料為石蠟、脂肪酸類、多元醇類等材料，相變?nèi)埸c于60°C -80°C之間。
[0019]上述相變換熱器23是蛇形管，蛇形管為銅制管，蛇形管通過釬焊方式與相變儲能容器20中的泡沫金屬，或?qū)崾?，或翅片連接，蛇型管內(nèi)的換熱流體為待加熱的冷水，通過相變儲能裝置22的加熱，使蛇型管內(nèi)的水溫提高，供生活生產(chǎn)使用。
[0020]圖4中B處的局部放大圖如圖6所示，上述固定支架25為可移動三角腳架，在固定支架25上設(shè)置有入射角調(diào)節(jié)機構(gòu)24。其中入射角調(diào)節(jié)機構(gòu)24是通過調(diào)節(jié)支撐架相對長度來改變太陽光入射角。
[0021]上述入射角調(diào)節(jié)機構(gòu)