[发明专利]一种具有电压匹配的光伏热电一体化器件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有电压匹配的光伏热电一体化器件及其制备方法。所述光伏热电一体化器件，其结构自上而下依次为：光伏电池、导电连接层、热电冷却器、导热连接层和温差电池，其中热电器件集成在光伏电池背面。本发明利用光照下光伏电池片产生的热能转化为电能，具有更高的能量利用效率，能充分利用光伏过程中的废热进行温差发电，通过串联光伏电池和热电冷却器既能给光伏电池降温，保证光伏电池热稳定性，又能使温差电池处保持较大温差，总体器件的能量转化效率，光伏电池和温差电池并联保证二者具有电压匹配。

技术领域

本发明属于光伏热器件领域，具体涉及一种具有电压匹配的光伏热电一体化器件及其制备方法。

背景技术

近年来，随着能源紧缺形势的逐渐严峻，发展清洁环保的新能源、集成新的能源转换方式已成为目前各研究学者关注的重点。太阳能光伏发电技术以其环境友好、高可靠性、能量来源分布广泛等优点，大量应用在卫星、集中发电、民用商品等领域。然而，光伏电池对太阳光的利用只能吸收能量高于太阳电池材料禁带宽度的波段，主要是紫外及可见光等部分光谱，红外及其他区域的光谱无法引起光伏效应，部分从太阳电池透射过去，部分能量以声子形式将热能传导到电池片结构中，引起光伏电池的温度上升，制约光伏电池的性能。热电发电则是可以利用热能，将其直接转换为电能的技术，当热电臂两端存在温差时，会生成电势差，即塞贝克效应；并在通路情况下伴有电流产生。将光伏电池与热电模块耦合能够对光伏电池产生的余热加以利用，实现能源的二次利用。对于光伏热电耦合系统而言，光伏电池光电转化效率随器件温度的上升而下降，而热电模块的发电需要较高的温差，二者受温度变化引发的反向关系是影响系统性能的重要因素。因此，如何强化光伏电池向热电模块的传热并保证热电器件有较大的温差是提高耦合系统总体性能的关键问题。

发明内容

为了改善光伏电池发电过程中的余热利用，减小光伏热电耦合器件中热量聚集引发的热损失，提高光伏热电一体化器件的总体性能，本发明的首要目的在于提供一种具有电压匹配的光伏热电一体化器件。

本发明所述光伏热电一体化器件既能在光伏电池附近保持较低的热聚集，减少光伏电池的光电转化效率的热损失，延长光伏电池的使用寿命，又能将余热高效传导到温差电池热端，更多地转化为电能，具有光利用率高，能量转化能力强等特点，并且制备工艺成本低。

本发明的再一目的在于提供上述一种具有电压匹配的光伏热电一体化器件的制备方法。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种具有电压匹配的光伏热电一体化器件，其结构自上而下依次为：光伏电池、导电连接层、热电冷却器、导热连接层和温差电池；

所述导电连接层一面粘附光伏电池的背电极面，另一面粘附热电冷却器冷端，热电冷却器热端通过导热连接层与温差电池热端粘合固定。

优选的，所述热电冷却器的外接导线通过导电连接层与光伏电池背电极连接，使热电冷却器和光伏电池串联；光伏电池-热电冷却器与温差电池器件并联。

优选的，所述热电冷却器内部由铜箔连接P型、N型热电臂对，构成P-N-P-N热电臂串联回路，温差电池内部由铜箔连接P型、N型热电臂对，构成P-N-P-N热电臂串联回路。

所述温差电池与热电冷却器连接处为热端，温差电池冷端外接热沉系统，增强冷端散热，增加温差电池热电能力。所述光伏电池与热电冷却器电极通过导线串联，光伏电池产生的电流给热电冷却器件供电，将光伏电池在光伏发电过程中的产热运输到温差电池热端。所述光伏电池和温差电池采用并联方法，保证光伏电池和温差电池的电压匹配，从而更好地向外输出电能。

优选的，所述导电连接层通过导电银浆与光伏电池的背电极、热电冷却器冷端连接，从而更方便地引出负极并通过导线与背面器件连接。

优选的，所述光伏电池可以为单结电池或多结电池，所述光伏电池为硅基薄膜太阳电池或砷化镓薄膜太阳电池。