[发明专利]一种太阳能连续发电系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，特别涉及一种太阳能连续发电系统。

背景技术

太阳能是一种洁净并且可再生的新能源，太阳能发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式，其包括光伏发电、光化学发电、光感应发电、光生物发电等多种形式。利用太阳能发电不受资源分布及地域的限制，可就近发电，不仅获取能源所花费的时间短，而且能源质量高，是一种较为经济、清洁、环保的发电方式，应用前景广阔。

光伏发电是利用太阳能光伏电池将太阳光转化为电能，太阳能光伏电池主要分为硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池两类，前者主要包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶体硅太阳能电池，后者主要包括微晶硅薄膜硅太阳能电池(简称c-Si)、非晶硅薄膜太阳能电池(简称a-Si)、Ⅱ-Ⅵ族化合物太阳能电池(例如碲化镉、硒化铟铜等)和Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池(例如砷化镓、磷化铟、磷化镓铟等)。当半导体材料受到光照时，半导体的两端会产生电势差，在接入负载后可形成电流，光子能量即转换成电能。

目前，单晶硅太阳能电池的转换效率为16％～20％，多晶硅太阳能电池的转化效率为14％～16％，而薄膜太阳能电池中，除Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池的转换效率可高达30％以外，其他太阳能电池的转换效率一般在10％以下，太阳能利用率普遍较低；此外，利用太阳能发电受季节、昼夜以及阴晴等气象状况的影响较大，因此无法实现连续发电。

发明内容

本发明提供一种太阳能连续发电系统，用于解决现有技术中的太阳能发电系统对太阳能的利用率低、无法实现连续发电等技术缺陷。

本发明提供的一种太阳能连续发电系统，包括复合光伏发电装置和氢燃料电池，

所述复合光伏发电装置包括从上至下依次设置的上电极层、窗口层、光吸收层、下电极层、半导体电极层和对电极层，所述上电极层、窗口层、光吸收层、下电极层和半导体电极层均为透光设置，并且在所述半导体电极层与所述对电极层之间填充有水或电解液；

所述氢燃料电池设置在所述复合光伏发电装置的外部，在所述氢燃料电池与所述半导体电极层之间设有第一氢气输送管道。

本发明所述的复合光伏发电装置包括太阳能光伏电池和光催化制氢装置，光催化制氢装置位于太阳能光伏电池的正下方。具体地，所述上电极层、窗口层、光吸收层、下电极层和半导体电极层构成太阳能光伏电池，同时半导体电极层、对电极层和填充在所述半导体电极层与所述对电极层之间的水或电解液构成光催化制氢装置；所述各层及水或电解液可以采用常规方式封装成一体。其中，所述太阳能光伏电池是能够将太阳光直接转化为电能的电池；所述光催化制氢装置是能够利用太阳光制氢的装置；所述氢燃料电池是能够将氢气和氧气反应发电的化学电池；其结构均可以为本领域的常规结构。

进一步地，所述太阳能光伏电池可为单层或多层设置，例如双层或三层。包括双层太阳能光伏电池的复合光伏发电装置的结构包括从上至下依次设置的上电极层、窗口层、光吸收层、下电极层、半导体电极层、上电极层、窗口层、光吸收层、下电极层、半导体电极层和对电极层。采用多层太阳能光伏电池能够进一步提高太阳能连续发电系统的光电转换率。

本发明所述的复合光伏发电装置，通过将上电极层、窗口层、光吸收层、下电极层和半导体电极层设置为透光，从而使照射至太阳能光伏电池中的未被利用或不能利用的太阳光进入位于太阳能光伏电池下方的光催化制氢装置中制造氢气，制造的氢气进而通过第一氢气输送管道进入氢燃料电池中成为储备能源。该方式不仅有利于提高太阳能的利用率，同时在太阳光不足的条件下还可以利用氢燃料电池发电，从而实现连续发电。

进一步地，所述半导体电极层为由化合物半导体制成的气凝胶层，所述气凝胶层的孔径(介孔尺寸)为2～50nm，例如2～30nm。更进一步地，所述光吸收层为由化合物半导体制成的气凝胶层，所述气凝胶层的孔径为2～50nm，例如2～30nm。