家用式太阳能电热联产联用系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种家用式太阳能电热联产联用系统，包括聚光装置、回转装置、水平旋转装置和控制器，回转装置与聚光装置连接，水平旋转装置设置于聚光装置底部，回转装置带动聚光装置回转，水平旋转装置带动聚光装置水平转动；聚光器收集未被太阳能电池板所吸收的太阳能，再将热量导出进行利用；聚光装置上设有光线传感器，控制器通过光线传感器检测太阳光线与太阳能电池板所在平面的角度，通过回转装置和水平旋转装置调整太阳能电池板与太阳阳线的角度。导出太阳能电池板上无法吸收的多余热量进行利用，对太阳进行追踪，从而保证太阳光始终垂直射入太阳能电池板，提高太阳能的能量利用率。
【专利说明】
家用式太阳能电热联产联用系统
技术领域
[0001]本发明涉及太阳能发电设备技术领域，具体涉及一种家用式太阳能电热联产联用系统。
【背景技术】
[0002]目前，大家所知道的光伏光热装置是将太阳能电池板通过玻璃、空气层、PV板、粘合层、吸热层与水管相连，直接将太阳能电池板上的热量传递到水管中，对水进行加热，最后将水导出。但是，这样的热传递效率不是很高，太阳能板上的热量不能完全传递到水管中，从而使得太阳能板本身温度仍然较高，其发电效率仍然偏低，热量也不能得到充分的利用，最后导致其能量的综合利用率依旧难有较大水平的提升，推广困难。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在太阳能电池板的热量散发不充分以及水管吸收热量的不完全的问题，提供了一种家用式太阳能电热联产联用系统，导出太阳能电池板上无法吸收的多余热量进行利用，对太阳进行追踪，从而保证太阳光始终垂直射入太阳能电池板，提高太阳能的能量利用率。
[0004]本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是:
[0005]—种家用式太阳能电热联产联用系统，包括聚光装置、回转装置、水平旋转装置和控制器，回转装置与聚光装置连接，水平旋转装置设置于聚光装置底部，回转装置带动聚光装置回转，水平旋转装置带动聚光装置水平转动；
[0006]聚光装置包括太阳能电池板、聚光器和真空集热管，太阳能电池板设置于聚光器顶部，真空集热管设置于聚光器的聚焦线上，太阳能电池板有一定的透光性，太阳光照射到太阳能电池板上，部分太阳光被太阳能电池板吸收，转化为电能，未被吸收的太阳光透过太阳能电池板照射到聚光器中，再通过聚光器聚焦到真空集热管上，通过真空集热管将热量
B山寸出；
[0007]聚光装置上设有光线传感器，控制器通过光线传感器检测太阳光线与太阳能电池板所在平面的角度，通过回转装置和水平旋转装置调整太阳能电池板与太阳阳线的角度。
[0008]接上述技术方案，所述太阳能电池板为钙氖矿太阳能电池板，所述钙氖矿太阳能电池板是在透明导电膜板上印刷有钙钛矿型氧化物，实现太阳能电池板对可见光高度的透光度。
[0009]接上述技术方案，所述聚光装置还包括支撑托架和集热管支架，支撑托架嵌套于聚光器外壁上，真空集热管两端通过集热管支架与聚光器两端连接。
[0010]接上述技术方案，所述回转装置包括轴承座和第一电机减速机组，聚光器两端通过轴承座与水平旋转装置的顶部连接固定，第一电机减速机组的输出轴与聚光器一端连接，通过第一电机减速机组的输出轴的转动带动聚光器的回转。
[0011]接上述技术方案，聚光器为CPC槽式复合曲面聚光器，聚光面设置于槽式复合曲面的内侦U。
[0012]接上述技术方案，水平旋转装置包括支撑平板、支撑底座和第二电机减速机组，水平支撑平板设置于支撑底座顶部，第二电机减速机组固定于支撑底座上，第二电机减速机组的输出轴与支撑平板的的底部连接，第二电机减速机组的输出轴带动支撑平板旋转，支撑板与支撑底座之间设有多个球轴承，支撑底座上端通过球轴承与支撑板下端连接。
[0013]接上述技术方案，支撑平板与第二电机减速机组之间设有法兰连接件，支撑平板中心的底部通过法兰连接件与第二电机减速机组的输出轴连接。
[0014]接上述技术方案，所述球轴承个数为4?8个，均勾的分布于支撑板与支撑底座之间。
[0015]接上述技术方案，所述家用式太阳能电热联产联用系统还包括电源、指示灯和键盘，电源分别与太阳能发电板和控制器连接，键盘与控制器连接。
[0016]接上述技术方案，控制器包括单片机、光线采集模块、电机转动模块、电源模块、指示灯模块和键盘控制模块，单片机通过光线采集模块与光线传感器连接，通过电机转动模块分别与第一电机减速机组和第二电机减速机组连接，通过电源模块与电源连接。
[0017]本发明具有以下有益效果:
[0018]1、通过聚光装置将未被太阳能电池板所利用的太阳能进行收集，解决了太阳能电池板上多余无法吸收的热量导致高温，提高了太阳能电池板的发电效率，同时将多余的热量导出进行利用，导出热量可以用于对水加热，所加热的水满足家庭日常生活需要，这样能有效减少太阳能光伏电池温度的升高，提高光电转化效率，并且巧妙利用光伏发电部分无法使用的红外光，其经抛物面反射至真空管进行集热，实现光伏光热的一体化利用;通过光线传感器检测太阳光线的照射方向，利用回转装置和水平旋转装置对太阳进行追踪，从而保证太阳光始终垂直射入太阳能电池板，同时提高了光伏发电效率和光热效率，提高太阳能的能量利用率。
[0019]2、所述太阳能电池板为钙氖矿太阳能电池板并利用CPC槽式聚光器相结合对透过太阳能电池波段的能量汇集于一条焦线上，并在该结构的焦处放置太阳能真空集热管，实现光伏光热的一体化利用。
【附图说明】
[0020]图1是本发明实施例中家用式太阳能电热联产联用系统的结构示意图；
[0021 ]图2是本发明实施例中聚光装置的结构示意图；
[0022]图3是本发明实施例中水平旋转装置的结构示意图；
[0023]图4是本发明实施例中去掉支撑平板后水平旋转装置的结构示意图；
[0024]图5是本发明实施例中家用式太阳能电热联产联用系统的控制流程图；
[0025]图中，1-太阳能电池板，2-支撑托架，3-聚光器，4-真空集热管，5-集热管支架，6-轴承座，7-第一电机减速机组，8-支撑平板，9-支撑底座，10-球轴承，11-第二电机减速机组，12-法兰连接件。
【具体实施方式】
[0026]下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
[0027]参照图1?图5所示，本发明提供的一个实施例中的家用式太阳能电热联产联用系统，包括聚光装置、回转装置、水平旋转装置和控制器，回转装置与聚光装置连接，水平旋转装置设置于聚光装置底部，回转装置带动聚光装置回转，水平旋转装置带动聚光装置水平转动；
[0028]聚光装置包括太阳能电池板1、聚光器3和真空集热管4，太阳能电池板I设置于聚光器3顶部，真空集热管4设置于聚光器3的聚焦线上，太阳光照射到太阳能电池板I上，部分太阳光被太阳能电池板I吸收，转化为电能，未被吸收的太阳光透过太阳能电池板I照射到聚光器3中，再通过聚光器3聚焦到真空集热管4上，通过真空集热管4将热量导出，将导出的热量对水进行加热；
[0029]聚光装置上设有光线传感器，控制器通过光线传感器检测太阳光线与太阳能电池板I所在平面的角度，通过回转装置和水平旋转装置调整太阳能电池板I与太阳光线的角度，保证太阳光始终垂直照射到太阳能电池板I上。
[0030]通过聚光装置将未被太阳能电池板I所利用的太阳能进行收集，解决了太阳能电池板I上多余无法吸收的热量导致高温，提高了太阳能电池板I的发电效率，同时将多余的热量导出，导出热量可以用于对水加热，所加热的水满足家庭日常生活需要，这样能有效减少太阳能光伏电池温度的升高，提高光电转化效率，并且巧妙利用光伏发电部分无法使用的红外光，其经抛物面反射至真空管进行集热，产生热水，实现光伏光热的一体化利用；通过光线传感器检测太阳光线的照射方向，利用回转装置和水平旋转装置对太阳进行追踪，从而保证太阳光始终垂直射入太阳能电池板I，提高太阳能的能量利用率。
[0031]进一步地，所述太阳能电池板I为钙氖矿太阳能电池板I;所述钙氖矿太阳能电池板I是在透明导电膜板上印刷有钙钛矿型氧化物，实现太阳能电池板I对可见光高度的透光度。
[0032]进一步地，所述聚光装置还包括支撑托架2和集热管支架5，支撑托架2嵌套于聚光器3外壁上，对聚光器3起到支撑和保护作用，真空集热管4两端通过集热管支架5与聚光器3两端连接。
[0033]进一步地，所述回转装置包括轴承座6和第一电机减速机组7，聚光器3两端通过轴承座6与水平旋转装置的顶部连接固定，第一电机减速机组7的输出轴与聚光器3—端连接，通过第一电机减速机组7的输出轴的转动带动聚光器3的回转。
[0034]进一步地，聚光器3为CPC槽式复合曲面聚光器3，聚光面设置于槽式复合曲面的内侦L能够将垂直于太阳能发电板照射进来的阳光充分的反射到真空集热管4上。
[0035]进一步地，水平旋转装置包括支撑平板8、支撑底座9和第二电机减速机组11，水平支撑平板8设置于支撑底座9顶部，第二电机减速机组11固定于支撑底座9上，第二电机减速机组11的输出轴与支撑平板8的的底部连接，第二电机减速机组11的输出轴带动支撑平板8旋转。
[0036]进一步地，支撑平板8与第二电机减速机组11之间设有法兰连接件12，支撑平板8中心的底部通过法兰连接件12与第二电机减速机组11的输出轴连接。
[0037]进一步地，支撑板与支撑底座9之间设有多个球轴承10，支撑底座9上端通过球轴承10与支撑板下端连接。
[0038]进一步地，所述球轴承10个数为4?8个，均匀的分布于支撑板与支撑底座9之间。
[0039]进一步地，支撑板底部设有导轨，支撑板通过导轨与球轴承10接触。
[0040]进一步地，所述家用式太阳能电热联产联用系统还包括电源、指示灯和键盘，电源分别与太阳能发电板和控制器连接，键盘与控制器连接，电源用于储存太阳能发电板转化输出的电能，通过键盘向控制器输出指令，指示灯用于显示电源、太阳能发电板和真空集热管4的工作状态。
[0041]进一步地，控制器包括单片机、光线采集模块、电机转动模块、电源模块、指示灯模块和键盘控制模块，单片机通过光线采集模块与光线传感器连接，通过电机转动模块分别与第一电机减速机组7和第二电机减速机组11连接，通过电源模块与电源连接。
[0042]进一步地，将本装置进行阵列式分布后可利用于家庭的日常供电以及日常的热水供应，用水管将热管的放热端串联，对水管中的水加热后导入热水箱供日常生活热水使用，将太阳能发电板通过逆变器与家庭供电系统相连，为家庭日常供电。
[0043]所述太阳能电池板I为钙氖矿太阳能电池板I;所述钙氖矿太阳能电池板I是在透明导电膜板上印刷有钙钛矿型氧化物，实现太阳能电池板I对可见光高度的透光度，基于太阳能分频多级利用原则，利用透明导电膜基板、可印刷钙钛矿型氧化物的特性，实现电池板对可见光高度的透光度性，与传统的晶体硅太阳能电池相比，钙钛矿太阳能电池更容易生产，是目前最有可能实现低成本产业化以替代化石能源的太阳能电池。先把光电转化材料溶解在溶剂里，像墨水一样，再把“墨水”印在玻璃上，经测算，新能源汽车装上这种太阳能玻璃，一年发的电可跑3300公里，对私家车而言一年节能16% ; “墨水”还可涂在衣服上，手机充电器就直接“穿”上身;相对传统太阳能电池每瓦3.5到4元的成本来说，“印”出来的太阳能电池每瓦只要0.5到0.6元。
[0044]介孔结构的钙钛矿太阳电池为:FTO导电玻璃、Ti02致密层、Ti02介孔层、钙钛矿层、HTM层、金属电极。在此基础上，把多孔支架层η型半导体Ti02换成绝缘材料A1203，形成一种介观超结构的异质结型太阳电池，更进一步地，去掉绝缘的支架层。制备出具有类似于p-1-n结构平面型异质结电池。在钙钛矿太阳电池中致密Ti02作为阻挡层，在FTO与Ti02之间形成了肖特基势皇，有效地阻止了电子由FTO向HTM及空穴由HTM向FTO的回流，致密层的厚度，对电池的性能起着重要的影响，一般取40—70nm。
[0045]钙钛矿作为吸收层，在电池中起着至关重要的作用，以CH3NH3PbI3为例，钙钛矿薄膜作为直接带隙半导体，禁带宽度为1.55eV，电导率为10-3S/m3，载流子迀移率为50cm2/(V_s)，吸收系数105，消光系数较高，几百纳米厚薄膜就可以充分吸收SOOnm以内的太阳光，对蓝光和绿光的吸收明显要强于硅电池，且钙钛矿晶体具有近乎完美的结晶度，极大地减小了载流子复合，增加了载流子扩散长度，可高达I微米(掺Cl)，这些特性使得钙钛矿太阳电池表现出优异的性能。
[0046]HTM作为空穴传输层，必须满足以下条件:I )Η0Μ0能级要高于钙钛矿材料的价带最大值，以便于将空穴从钙钛矿层传输到金属电极;2)具有较高的电导率，这样可以减小串联电阻及提高FF;3)HTM层和钙钛矿层需紧密接触。目前应用最广泛的HTM层材料spiro-OMeTAD是小分子结构，可与钙钛矿层保持良好的接触，能够更好地实现空穴的传输。
[0047]钙钛矿太阳电池发展现状良好，但仍有若干关键因素可能制约钙钛矿太阳电池的发展:I)电池的稳定性问题，钙钛矿太阳电池在大气中效率衰减严重;2)吸收层中含有可溶性重金属Pb，易对环境造成污染;3)现今钙钛矿应用最广的为旋涂法，但是旋涂法难于沉积大面积、连续的钙钛矿薄膜，故还需对其他方法进行改进，以期能制备高效的大面积钙钛矿太阳电池，便于以后的商业化生产;4)钙钛矿太阳电池的理论研究还有待增强。
[0048]以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，包括聚光装置、回转装置、水平旋转装置和控制器，回转装置与聚光装置连接，水平旋转装置设置于聚光装置底部，回转装置带动聚光装置回转，水平旋转装置带动聚光装置水平转动； 聚光装置包括太阳能电池板、聚光器和真空集热管，太阳能电池板设置于聚光器顶部，真空集热管设置于聚光器的聚焦线上，太阳能电池板有一定的透光性，太阳光照射到太阳能电池板上，部分太阳光被太阳能电池板吸收，转化为电能，未被吸收的太阳光透过太阳能电池板照射到聚光器中，再通过聚光器聚焦到真空集热管上，通过真空集热管将热量导出； 聚光装置上设有光线传感器，控制器通过光线传感器检测太阳光线与太阳能电池板所在平面的角度，通过回转装置和水平旋转装置调整太阳能电池板与太阳阳线的角度。2.根据权利要求1所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，所述太阳能电池板为钙氖矿太阳能电池板。3.根据权利要求1所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，所述聚光装置还包括支撑托架和集热管支架，支撑托架嵌套于聚光器外壁上，真空集热管两端通过集热管支架与聚光器两端连接。4.根据权利要求1所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，所述回转装置包括轴承座和第一电机减速机组，聚光器两端通过轴承座与水平旋转装置的顶部连接固定，第一电机减速机组的输出轴与聚光器一端连接，通过第一电机减速机组的输出轴的转动带动聚光器的回转。5.根据权利要求1所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，聚光器为CPC槽式复合曲面聚光器。6.根据权利要求1所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，水平旋转装置包括支撑平板、支撑底座和第二电机减速机组，水平支撑平板设置于支撑底座顶部，第二电机减速机组固定于支撑底座上，第二电机减速机组的输出轴与支撑平板的的底部连接，第二电机减速机组的输出轴带动支撑平板旋转，支撑板与支撑底座之间设有多个球轴承，支撑底座上端通过球轴承与支撑板下端连接。7.根据权利要求6所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，支撑平板与第二电机减速机组之间设有法兰连接件，支撑平板中心的底部通过法兰连接件与第二电机减速机组的输出轴连接。8.根据权利要求6所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，所述球轴承个数为4?8个，均勾的分布于支撑板与支撑底座之间。9.根据权利要求1所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，所述家用式太阳能电热联产联用系统还包括电源、指示灯和键盘，电源分别与太阳能发电板和控制器连接，键盘与控制器连接。10.根据权利要求9所述的家用式太阳能电热联产联用系统，其特征在于，控制器包括单片机、光线采集模块、电机转动模块、电源模块、指示灯模块和键盘控制模块，单片机通过光线采集模块与光线传感器连接，通过电机转动模块分别与第一电机减速机组和第二电机减速机组连接，通过电源模块与电源连接。
【文档编号】G05D3/12GK105912030SQ201610238814
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年4月15日
【发明人】李鹏, 杨帆, 杨一帆, 张正敏, 戴宏宇
【申请人】武汉理工大学