[发明专利]太阳能光伏与光热耦合型太阳能电池及其耦合发电方法

权利要求书

1.一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，由向光面光伏模块（1）、硅微通道板（2）、硅基背板（3）及散热片（4）依次组装而成；其中光伏模块、硅微通道板、硅基背板采用微电子机械工艺MEMS键合，所述散热片（4）采用导热型粘结剂贴合于硅基背板背面上侧，作为脉动热管回路的放热段，将工质吸收的热量释放到环境中。

2.根据权利要求1所述一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，所述光伏模块（1）由第一梳状电极（11）、减反膜（12）、PN结（13）、背电极层（14）、第一电绝缘层（15）、第二梳状电极（16）和第三梳状电极（17）叠合组成；其中第一梳状电极（11）和减反膜（12）加工在PN结（13）的向光面，减反膜（12）位于第一梳状电极（11）和PN结（13）之间，用于减少向阳面对太阳光的反射；背电极层（14）加工在PN结（13）背面，与第一梳状电极（11）组成PN结（13）的正负电极对，用于将PN结（13）产生的电能输出；在背电极层（14）的背面首先沉积或溅射所述第一绝缘层（15），继而沉积或溅射第二梳状电极（16）和第三梳状电极（17）。

3.根据权利要求2所述一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，所述减反膜为透明导电膜。

4.根据权利要求1所述一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，所述硅微通道板（2）上加工有蛇形微通道（21）、容纳第二梳状电极（16）的第一凹槽（22）和容纳第三梳状电极（17）的第二凹槽（23）及相应的第一电极引线孔（24）、第二电极引线孔（25）和第三电极引线孔（26）。

5.根据权利要求4所述一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，所述蛇形微通道的水力直径应小于临界毛细尺度，所述微通道水力直径应不大于：

DigρL-ρGσ≤2]]>

其中D_i为通道的水力直径，g为重力加速度，ρ_L、ρ_G分别为所述电绝缘工质B的液相、汽相密度，σ为电绝缘工质B的液相和汽相之间界面张力。

6.根据权利要求1所述一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，所述硅基背板（3）由硅板（31）、永磁薄膜阵列（32）及第二绝缘层（33）组成三层结构，并加工有第一电极背板引线孔（34）、第二电极背板引线孔（35）、第三电极背板引线孔（36）及抽真空注液端口（37）；所述硅板（31）面向微通道板一侧加工有第三凹槽（311），所述永磁薄膜阵列（32）沉积在第三凹槽（311）中；所述永磁薄膜阵列（32）位置正对所述微通道（21），从而产生垂直微通道方向的磁场；所述第二绝缘层（33）用于永磁薄膜阵列与微通道内流体的电绝缘。

7.根据权利要求1所述一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，所述硅基背板的第一电极背板引线孔（34）、第二电极背板引线孔（35）和第三电极背板引线孔（36）分别与所述硅微通道板上的第一电极引线孔（24）、第二电极引线孔（25）和第三电极引线孔（26）相对应；所述第一电极背板引线孔（34）用于背电极层的导线连接；所述第二电极背板引线孔（35）用于第二梳状电极的引线连接，所述第三电极背板引线孔（36）用于第三梳状电极的引线连接。

8.根据权利要求1所述一种太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，其特征在于，所述硅基背板上的抽真空注液端口（37）正对所述微通道板上的蛇形微通道（21），用于对微通道进行抽真空后交替充注高沸点导电工质A及低沸点绝缘工质B，充注完成后将抽真空注液端口封闭，从而使得蛇形微通道形成具有双工质的脉动热管封闭回路。

9.一种太阳能光伏与光热耦合发电方法,其特征在于，该方法采用太阳能光伏与光热的耦合型太阳能电池，将太阳能光伏发电与光热发电耦合集成在一起，即在向光面，采用普通光伏板的PN结结构；同时，在背光面集成双工质脉动热管直接热发电模块；所述双工质脉动热管直接热发电模块内交替充注高沸点导电工质A和低沸点绝缘工质B，其中低沸点绝缘工质B吸收来自向光面的太阳光热发生相变而吸热，有效降低所述向光面PN结的温度，从而提高其光伏转换效率；同时，在背光面的双工质脉动热管直接热发电模块内集成永磁薄膜阵列产生磁场，高沸点导电工质A的运动与磁场垂直，根据法拉第电磁感应定律，将在导电工质A的内部产生感应电动势从而实现热电直接转换；该光伏与光热耦合型电池在提高光伏效率的同时，也实现了光热直接发电，提高整体发电效率。