[发明专利]经分离太阳射线为长波长射线和短波长射线的发电和加热的混合型太阳能聚集器

说明书

本发明涉及发电和加热用的一种太阳能聚集器，更具体地，涉及一种把短波长太阳能转换为电能和把长波长太阳能转换为热能的混合型太阳能聚集器。太阳射线被分离成短波长射线和长波长射线。被分离的短波长射线聚集在用于把这种短波长太阳能转换为电能的一个太阳能电池上，被分离的长波长射线聚集在利用这种长波长射线能加热管内液体的一根管道上。

作为一种发电用的太阳能聚集器，已知有一种太阳能面板。这种太阳能面板由排列成平面形式的太阳能电池构成。而且，也已知一种大型的太阳能聚集器。这种太阳能聚集器由分布在地面上的把太阳射线聚集在一个聚集点上的大量反射镜和设置在这个聚集点上的一个太阳能电池构成。

另一方面，已知一种产生热能的太阳能聚集器。这种太阳能聚集器由聚集太阳射线的若干反射镜和设置在聚集点上的吸热管组成。

此外，已经提出另一种发电和加热用的太阳能聚集器。这种混合型太阳能聚集器使用了设置在太阳射线聚集点上的太阳能电池和设置在这个太阳能电池后表面的吸热管。

在普通的发电和加热用的混合型太阳能聚集器中，具有冷却太阳能电池的作用的吸热管不可能加热到高的温度。这是因为当太阳能电池加热到高温时，其效率急剧下降。因此，这种混合型太阳能聚集器仅能生产最高温度为40～50℃的温水。而且，这种太阳能电池的效率不可能有效地提高。

本发明提供了一种新型高效的发电和加热用的混合型太阳能聚集器。在本发明的这种混合型聚集器中，太阳射线被分离为两部分，其中一部分射线具有适合于由太阳能电池发电的波长(主要是可见的和波长较短的射线，或者说，其波长最好不大于9000埃的射线，下面称为“短射线”)，另一部分射线具有适用于加热的波长(主要是红外线，下面称为“长射线”)。

本发明的这种混合型聚集器包含一个把太阳射线分离为短射线和长射线的分离装置，这个分离装置被置于一个聚集太阳射线的光学系统中。而且，上述的太阳能电池安置在短射线的聚集点上，而吸热管设置在长射线的聚集点上。

最好以一种能反射短射线并可透过长射线的半透明镜作为这种分离装置。例如，这种半透明镜可通过在其上面沉积一层硅酮薄膜的玻璃板来构成。此外，这种分离装置最好还具有把短射线聚集在太阳能电池上的功能。

从下面的实施例和所附的权利要求书将更完整地理解本发明，附图中：

图1示出按照第一实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图。

图2示出使用第一实施例的混合型太阳能聚集器的一个太阳能聚集系统的局部平面图；

图3概略示出一个传热介质循环系统；

图4示出按照第二实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；

图5示出按照第三实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；

图6示出按照第四实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；

图7示出按照第五实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；

图8示出应用第五实施例的混合型太阳能聚集器的一个太阳能聚集系统的局部平面图；

图9示出按照第六实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；

图10示出另一个实施例的一个太阳能会聚系统的侧视图；

图11示出示于图10的太阳能会聚系统的平面图；

图12示出图10中的太阳能会聚系统中的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；

图13示出又一个实施例的一个太阳能会聚系统的平面图；

图14示出在图13中的太阳能会聚系统中应用的一个混合型太阳能聚集器的横截面图；

图15示出再一个实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图。

下面叙述把太阳射线分离为短射线和长射线并使短射线和长射线分别聚集的一种混合型太阳能聚集器的最佳实施例。一个太阳能电池设在短射线聚集点上，而一个吸热管设在长射线的聚集点上。

图1示出按照第一实施例的一个混合型太阳能聚集器的横截面图。图中标号2表示由强化玻璃制成的一个透明玻璃管。这个玻璃管2的横截面的上半部是圆形表面，下半部是抛物面2a。抛物面2a上用蒸汽沉积法涂上一层铝涂层2b以反射长射线。抛物面2a有一个焦点，一个吸热管12位于这个焦点外。吸热管12是由内管12b和外管12a构成的一种双层管。内管12b和外管12a之间有一真空间隙12c，因此内管12b与环境隔绝。内管12b的外壁表面涂成黑色以便高效地吸收长射线的热能。诸如聚乙二醇之类的传热介质14通过内管12b流动。这种聚乙二醇可以加热到几百度，还具有抗冻性能。