[发明专利]利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏系统

说明书

本发明公开了一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏系统，包括吸收腔、吸收器、换热器、储热室、辐射器、光电池等组件，吸收腔能将太阳光反射至吸收器，吸收器吸收太阳辐射并加热自身；换热器能将吸收器的热量传至储热室，加热相变材料实现储能；辐射器固定在储热室上吸收来自储热室的热量并加热自身至较高温度，并向光伏电池组发出特点热辐射；辐射器与光伏电池之间用纳米真空间隙隔开；光电池背面有散热器，控制光电池在最佳工作温度。本系统利用近场技术、超材料技术改造太阳辐射，提高了光伏电池侧接受到的辐射量及可利用占比，提高了传统储能式太阳能热光伏系统的系统效率；利用储能技术，实现了不受天气因素干扰的稳定供能。

技术领域

本发明涉及太阳能热光伏供电领域，尤其涉及一种近场-储能式太阳能热光伏系统。

背景技术

太阳能作为一种洁净能源,既是一次能源,又是可再生能源,有着矿物质能源不可比拟的优越性。开发利用太阳能,对于节约常规能源、保护自然环境、减缓气候变化等,都具有极其重大的意义。太阳能光伏技术被认为是最有前途的技术之一，目前已在世界范围内广泛使用。太阳辐射波段在0-2500纳米，而传统光伏硅电池吸收光的波长范围仅为300-1200纳米，大量能量低于禁带的入射光子无法被利用，进而导致光伏效率较低，最高转化效率仅为32％，现有的、规模化的太阳能光伏转化效率也仅为21.8％。储能式太阳能热光伏系统作为一种潜在的高效太阳能利用技术在近几年也吸引了大批研究者的注意力。理想的储能式太阳能热光伏系统，通过吸收器与辐射器的联合作用，可以使太阳能的转化效率提高至54％。

因此，有必要提供一种系统简单、效率高、能免受天气因素干扰稳定供能的储能式太阳能热光伏系统。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供近场-储能式太阳能热光伏系统。

本发明公开了一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏系统，其包括吸收腔、吸收器、换热器、储热室、辐射器和光电池，所述吸收腔设置在吸收器的顶部，吸收腔顶部设有至少一个供太阳光进入的开口，且吸收腔内壁面上布置有用于将太阳光反射回吸收器上的反射镜；

所述吸收器包括单/多层超薄基板和设置在超薄基板上表面的周期性纳米结构；所述换热器由热管组成，换热器用于强化吸收器与储热室之间、以及储热室与辐射器之间的换热，所述储热室内设有相变材料，所述辐射器包括单/多层超薄基板和设置在超薄基板下表面的周期性纳米结构；光电池位于辐射器下方，所述辐射器向光电池发出特点热辐射，所述辐射器与光电池之间用纳米真空间隙隔开，所述光电池背面设有散热器。

作为本发明的优选方案，所述的吸收腔上窄下宽，开口位于顶部；其壁面为连续曲面或其壁面由若干平面和/或曲面连接构成；所述吸收腔内壁面四周安装反射镜，将吸收器反射的辐射再次反射回吸收器。

作为本发明的优选方案，吸收器表面有微纹理结构、纳米结构，提高吸收性能，减少反射，并采用超材料技术提高全波段吸收性能。所述吸收器位于吸收腔的底部，吸收器底部连接储热室，所述超薄基板的厚度为0.01-100微米；所述周期性纳米结构的周期为0.01-10微米，纳米结构自身尺寸(最大尺寸)为10-1000纳米。纳米结构内部具有空腔，空腔的最小尺寸为10纳米，所述纳米结构在厚度方向上有多层材料交替叠加而成。

作为本发明的优选方案，所述换热器包括第一热管组和第二热管组，所述第一热管组设置在相变材料内，其蒸发段与吸收器背面接触；所述第二热管组设置在相变材料内，其冷凝段与辐射器背面相接触；所述第一热管组和第二热管组在相变材料内部不接触。第一热管组和第二热管组以锂(1374℃)、钙(1440℃)、锑(1440℃)等材料的作为工质，在超高温下实现提高吸收器、相变材料、辐射器间的高效换热。

作为本发明的优选方案，所述第一热管组内的工质相变温度高于第二热管组内工质的相变温度。