[实用新型]一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能利用技术领域，具体涉及一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统。

背景技术

21世纪人类对来自清洁能源的电能及纯净水源有着越来越强的需求，但是获得这些资源面临着巨大的技术挑战，尤其对中国这样的人口大国，电力和清洁水源也日趋渐紧，利用太阳能发电同时又供纯净水已成为研究的重要课题。

太阳能光伏发电是近年来太阳能众多利用方式中发展最快、最具活力的研究领域；但是，由于缺乏有竞争力的装机成本和上网电价，光伏产业一直没有取得突飞猛进的发展，其中聚光光伏技术在提高光电转换效率、降低光伏发电成本上被寄予厚望；但是，太阳电池仅能利用太阳光谱中的可见光波段和部分近红外波段（如硅电池为400-1200nm），其余波段的光子能量转化为热，而且热量会随着聚光比的增加而增加；而温度的升高会使太阳电池开路电压急剧降低以及转换效率的下降，长时间的高温还会缩短电池的使用寿命；另一方面由于构成电池组件的不同材料具有不同的热膨胀系数，长期热应力的作用会使组件结构永久破坏。而目前的太阳能光催化水处理系统所用的大部分光催化剂可以充分利用太阳能光谱中的紫外光波段来净化污水，同时水还可以吸收太阳能光谱中大于1200nm的低频长波区能量。如何更加高效地利用太阳光谱，同时避免非响应范围或低效率响应波段的辐射造成光伏电池本身温度上升的弊端（导致整体光伏电池效率下降）已成为研究的焦点。

发明内容

本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，解决聚光太阳电池由于可见光波段和部分近红外波段以外的波段的辐射造成光伏电池本身温度上升的问题，同时解决太阳能光催化水处理系统所用的大部分光催化剂仅能利用太阳能光谱中的紫外光波段来净化污水的问题，提高太阳能在整个波段的利用效率，同时降低聚光光伏发电系统和太阳能光催化水处理系统的成本。

本实用新型所采用的技术方案是：一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于该系统由聚光器，贮存待处理污水的污水箱，贮存经由复合接收装置处理后供用户使用的净水的净水箱，具有产生聚光光伏效应以提供电能又能处理污水以提供净水的复合接收装置，依次连接污水箱、复合接收装置和净水箱的管道，驱动污水进入复合接收装置进行处理的水泵，将复合接收装置中的聚光太阳电池产生电能输出的电极引线组成，复合接收装置接收来自聚光器的汇聚太阳光线。

所述复合接收装置包括侧壁、第一透明板、第二透明板、第一光催化剂、第二光催化剂、填充剂、聚光太阳电池和金属基板；按照入射太阳光线的方向，第一透明板、第二透明板、聚光太阳电池和金属基板依次固定安装在侧壁中，第一透明板和第二透明板构成流道，第一光催化剂和第二光催化剂分别附着在第一透明板和第二透明板与流道中的水接触的一侧，填充剂设置在第二透明板和聚光太阳电池间；流道一端通过管道和水泵与污水箱连接，流道的另一端通过管道与净水箱连接。起保护聚光太阳电池的金属基板背面设置有翅片。

所述聚光器为透射式聚光装置或者反射式聚光装置。

所述复合接收装置中的第一透明板选用在太阳光全波段透过率高的石英玻璃，第二透明板选用在太阳光可见光和近红外波段透过率高的超白玻璃。

所述复合接收装置中的第一光催化剂和第二光催化剂选用二氧化钛（TiO₂）或其它能够吸收不利于光伏转换的太阳能光谱中紫外波段的光催化剂，对污水进行光催化处理从而获得净水。

所述复合接收装置中的填充剂采用光谱透过率和环境稳定性都很高的有机硅胶。

所述复合接收装置中的聚光太阳电池采用聚光硅太阳电池组。

所述复合接收装置获得的净水可供人类饮用或作为生活用水。

所述复合接收装置输出的电能可用作水泵的电源或者储存起来另作它用。

本实用新型与现有技术相比的优点在于：

（1）  将聚光光伏发电技术和太阳能光催化水处理系统相结合，可以从源头上解决聚光太阳电池过热的可能，使得电池工作效率更高。

（2）  太阳能光催化水处理系统所用的大部分光催化剂仅仅在太阳能光谱的紫外波段和近紫外波段起作用，而剩下的90-95%的太阳辐射能量都白白浪费，而将聚光光伏发电技术和太阳能光催化水处理系统相结合，不仅可以提供净水，还可以将太阳能光催化水处理系统浪费的太阳光通过聚光太阳能电池转化为电能。

（3）复合接收装置产生的电能可以供光催化水处理单元使用，这样光催化水处理单元就不需要提供外部电源。