[发明专利]一种基于热电效应的户外太阳能发电装置

说明书

本发明属于太阳能发电技术领域，涉及热电转换，具体提供一种基于热电效应的户外太阳能发电装置，用以解决现有太阳能发电装置存在的热‑电转换效率低、发电成本高等问题。本发明首次提出将经过Fe₃O₄吸热涂层修饰的黑色马氏体不锈钢板作为热端(吸热板)，黑色马氏体不锈钢板具有耐氧化、强吸热、低热容及快导热性能，使其能够尽可能吸收多个频段的红外线与可见光，并迅速升温至较高温度，即大大提升热端温度；同时，在冷端设置绝热、快蒸发降温的保温隔热箱，能够在户外有效降低冷端温度；最终，显著提高户外环境下太阳光热‑电转换两端的温度差，从而提高热‑电转换效率、降低发电成本。

技术领域

本发明属于太阳能发电技术领域，涉及热电转换，具体提供一种基于热电效应的户外太阳能发电装置。

背景技术

光伏发电与风能发电等新型能源一样都是清洁无污染的发电模式，光伏发电利用清洁无污染的太阳光、且工作过程中不会产生废料而污染环境；并且，光伏发电设备因为结构简单、无需燃料以及输变电线路建设，安装完成即可开始工作，即建设周期短、收效快；因此，光伏发电成为一种具有广阔应用前景的新型发电方式。但是，传统光伏发电主要是基于半导体硅基的光伏电池，需要成本相对较高的高纯度硅基片作衬底，有着生产成本高、工艺难度大、维护成本高等缺点。与之相比，基于热电效应发电的热电单元具有较低的生产维护成本、清洁环保、以及光热电站的出电量更加稳定可控等优点，因而成为研究的热点。

目前，已有部分科研工作者致力于开发设计出基于热电转换的发电器件及装置；如公开号为CN114576871A(现有技术1)的专利文献中提出一种太阳热能发电器，具有利用太阳辐射的热量可以不分昼夜、不分晴阴雨季天气持续地输出电力，通过擦拭杆和擦拭棉可以将玻璃屏外壁的灰尘擦除、方便对玻璃屏进行除尘等特点；又如公开号为CN217115954U(现有技术2)的专利文献中提出一种利用温差发电片发电的太阳能装置，通过导热管将阳光的热量传导至蓄热器内进行存储，并在导热管上设置导热托板，将温差发电片设置在导热托盘与蓄热器之间进行温差发电，有利于提高发电效率；再公开号为CN216904805U(现有技术3) 的专利文献中提出一种温差发电装置及太阳能发电装置，利用辐射制原理降低冷端温度，该温差发电装置同时利用了太阳能加热和辐射降温的制冷效果，可提高温差发电片两端的温差，进而提高热电片的输出功率。但是，热电发电在利用太阳光户外发电实际应用环境中，仍然存在具有热端-冷端温差较低，热端材料容易氧化/老化，导致热-电转换效率低及发电成本高等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于热电效应的户外太阳能发电装置，用以解决现有太阳能发电装置存在的热-电转换效率低、发电成本高等问题。本发明首次提出将经过Fe₃O₄吸热涂层修饰的黑色马氏体不锈钢板作为热端(吸热板)，黑色马氏体不锈钢板具有耐氧化、强吸热、低热容及快导热性能，使其能够尽可能吸收多个频段的红外线与可见光，并迅速升温至较高温度，即大大提升热端温度；同时，在冷端设置绝热、快蒸发降温的保温隔热箱，能够在户外有效降低冷端温度；最终，显著提高户外环境下太阳光热-电转换两端的温度差，从而提高热-电转换效率、降低发电成本。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于热电效应的户外太阳能发电装置，其特征在于，所述装置包括：Fe₃O₄吸热涂层 1、马氏体不锈钢板基底2、绝热板3、保温隔热箱4、热电转换单元5、导热硅胶6及集线器 7；其中，所述Fe₃O₄吸热涂层1覆盖于马氏体不锈钢板基底2的上表面、且二者共同构成吸热板，所述吸热板固定设置于绝热板3上，所述绝热板3固定设置于保温隔热箱4上；所述绝热板3中开设有若干个呈阵列排布的热电转换窗口，每个热电转换窗口中设置热电转换单元5、且热电转换单元之间通过埋嵌于绝热板3中的集线器7电气连接，所述热电转换单元的上表面与吸热板之间、下表面与保温隔热箱之间均设置导热硅胶6。