[实用新型]一种二次发电的热光伏热电联产装置

说明书

技术领域

本发明属于热光伏技术领域，具体涉及一种新型利用热光伏原理的热电联产技术，特指一种能够二次发电的热光伏热电联产装置。 

背景技术

近年来，对热光伏(TPV)系统的开发已成为世界范围内的一个研究热点。传统的热光伏系统包括以下几个部分：热源、热辐射器、光子过滤器、光电池，它利用某种能量加热辐射体使其达到较高温度，高温辐射器释放的光子碰撞光电池表面，通过内部的半导体p-n结转化为电能。TPV系统所需的热源来源丰富，其中燃烧产生化学能是最为常见的热源形式，受光伏电池光电转换效率、过滤器滤波效果的限制、以及高温废气的能量浪费，该种TPV系统的整体效率普遍不高，在实验条件下得到的装置整体转换效率都在10％以下。 

对于热光伏系统的核心部件——光伏电池，由于吸收了很多不能进行光电转换的辐射能，其表面温度会不断升高，导致工作效率下降。据研究显示，在辐射源温度为1227℃、光电池温度为25℃情况下，GaSb光电池转换效率为25％，而当电池温度为130℃时，光电池的转换效率则降低为17％。因此，为使光伏电池保持最佳工作状态，光伏电池的冷却效果必须得到保障。此外，燃烧过程必然会产生一定的废弃物，通常这些高温产物都是直接排放的，这不仅浪费能源，还对环境造成危害。 

关于降低光伏电池温度的结构设计，现有技术中已有相关的技术方案公开，如中国专利号：201210543617.9，发明名称为：一种带余热回收的小型热光伏热电联产系统，该系统包括热源、热辐射器、光子过滤器、热光伏电池，在热光伏电池板的背面设有光电池冷却设备；在热辐射器的烟气排放出口设置一个烟气余热换热设备，所述冷却设备由水泵和冷却水管构成，所述烟气余热换热设备包括烟气管道和水通道，所述水通道是冷却水管的延伸。该申请案虽然实现了光伏电池的降温，通过烟气余热换热设备把高温烟气的余热回收变为热水，但是该申请案没有利用高温烟气产生电能，实现高温烟气的更充分的利用，提高TPV系统的转换效率。 

基于以上分析，为进一步提高TPV系统的转换效率，如何合理利用发电过程 各个环节的余热废热，实现热电联产就显得非常有必要。 

发明内容

1、发明要解决的技术问题 

本发明的目的是根据热光电系统的工作特点，提供一种一种二次发电的热光伏热电联产装置，从而实现系统能量转换效率较大程度的提高。 

2、技术方案 

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案： 

一种二次发电的热光伏热电联产装置，包括燃烧器、选择性过滤器、光伏电池、电池冷却通道、废热回收换热器、压缩机、燃气轮机和发电机组； 

所述燃烧器与光伏电池对中平行放置，所述选择性过滤器设于光伏电池的接受面，电池冷却通道设置在光伏电池板的背面，燃烧器的排烟出口设有废热回收换热器和压缩机，所述燃气轮机的一端与压缩机连接，其另一端与发电机组连接；所述废热回收换热器为管翅式结构，水在光滑的管内流动，烟气在管外的翅片上流动。 

更进一步地，所述燃烧器为平行板结构，其内部填充多孔介质，其材料为Al₂O₃。 

更进一步地，所述光伏电池选禁带宽度0.72ev、截止波长1.78μm的GaSb电池。 

更进一步地，所述光伏电池的冷却通道为平行板结构，通道内部设置扰流翅片。 

更进一步地，所述选择性过滤器为一维周期性Si/SiO₂光子晶体薄膜型过滤器，并采用真空溅射的方式直接镀在电池的接受表面。 

热光伏热电联产装置同时利用热光伏技术和燃气轮机发电技术，产生电能。 

热光伏热电联产装置在完成二次发电工作的同时，产生不同温度的热水，实现了余热和废热利用。