[实用新型]聚光光伏与温差联合发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，尤其涉及一种聚光光伏与温差联合发电装置。 

背景技术

太阳能发电系统的价格一直居高不下！主要原因是因为太阳能的密度低！太阳照射到地面上的平均光强为1千瓦/平米；单晶硅的转化率可以达到23%，多晶可以达到16%，薄膜只能可以达到8%。转换效率最高的砷化镓电池片能到35%以上，但是用砷化镓制造的太阳能发电系统整体转换效率只有25%左右。现在兴起的聚光光伏发电，虽然用便宜和环保的光学元件替代大量和昂贵的太阳电池芯片，并且提升了太阳电池的转换效率，但同时存在一个问题，就是要增加额外的散热系统，这样就使得一部分热能白白的散失掉了，而且还添加了成本。本装置不仅有聚光光伏的优点，同时还利用了电池芯片不太需要的太阳能热能，利用温差发电片将其转化为电能，最后用用高效率冷却中的水冷却，用水收集最后的热能并产生生活用热水，提高了能源利用率。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种聚光光伏与温差联合发电装置，为了解决当前日益严重的能源危机，寻找新型清洁能源显得非常有必要，本装置在一定程度上是提出一种理念，引发对能源多级利用的思考。本装置实现了太阳能的多级利用，在太阳能转化率上得到了提高。 

通过这套装置，我们要实现太阳能综合利用的提高，达到最大化的利用太阳能资源。其能量的变化是：太阳能 光电池的电能半导体温差发电片的电能生活用热水，其中电能是我们装置主要的设计效率，水冷装置主要是给温差发电片降温，获得生活用热水这是附加效果。本装置在设计效果上实现了太阳能的阶梯利用，获得最大化的利用率。 

A.为了实现太阳光的汇聚，我们采用菲涅尔聚光透镜，在材料的选择上，这里采用树脂材料，在光线透过率、能量汇聚率、耐候性能、抗震性等方面都比一般的玻璃要好，这样就能保证在户外长时间的正常工作；在外形半径和焦距方面目前还不能很确定，要实现的聚光倍数在50-1000之间。 

B.将光能装换为电能的装置是具有高转换率的砷化镓太阳能电池。这种光电池一直应用于太空卫星上作为自给能源，近年来才转入地面应用。因其转换效率高但制作成本也同样高昂的矛盾，人们想出了利用聚光来实现对其的应用，最新信息美国的太阳能交叉公司（SolarJunction）生产的光电池转化效率高达到41%，本装置选用的三接面砷化镓太阳能电池转换率为39±2%。。 

D.因为经聚光后的砷化镓太阳能电池温度能达到400℃左右的高温，而温差发电片所能承受的高温有限，所以这里我们选用了紫铜散热片。在铜及合金里，纯铜的散热最好。越纯的铜合金散热越好，其中紫铜的纯度最高，它的散热效果最好，能达到我们想要的效果。 

E.温差发电：温差发电是这套系统进一步利用太阳能（热能）的体现。考虑到耐温性，我们选用的温差发电片热面温度可长期承受260度的高温，瞬间冲击温度可达360度，冷面最高可承受160度的高温。 

F.水冷却系统：经过多方面考虑，我们最终采用水冷却的方式给温差发电片的冷端降温。 

水冷的效果远远大于空气冷却方式，两者相关参数如下表 

这里我们采用恒温控制水冷却方式，结构简图见附图说明。

这套水冷却系统采用智能控制，使水的温度始终在一个定值（这一过程只需调节一个可变电阻），这一过程是由温度传感器、控制器和电控开关（比如继电器）组成，当容器里的水温达到设定值时，信号由传感器传回控制器，再通过控制器控制电控开关来控制水箱中的水流向容器，这样就能使容器中的水温始终在某个值，并且能达到很好的给温差发电片降温的效果。如果这个温度设定在某个较高值，流出的水就可以直接用来作为生活用水，类似于太阳能热水器的功能，但是这样也会产生一个不良后果就是降温效果会减小，所以这需要通过实验才能得出结论；通过查相关文献，得出“住宅、旅馆、别墅、宾馆等的使用水温为40℃”，这样就有大约50℃的温差，温差发电片能输出开路电压4V、短路电流2.5A的电能；同时将产生40℃的生活用水。 

G.由于本装置有两个发电模块，而且这两个模块发出的电它们的波形是完全不同的，而且是变化的，这样就无法对产生的电能直接利用，这里我们采用两路同时稳压控制，再一起给蓄电池充电，整套装置的电能从蓄电池输出，实现聚光光伏和温差的联合发电。