一种聚光光伏温差发电系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种聚光光伏温差发电系统，包括：温差发电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏孔；在太阳能电池板周围布置发光材料以增加入射光强，太阳能电池板通过太阳能聚光器之后温度会明显升高，在太阳能电池板的背面铺设温差发电片，将温差发电片的热端直接与太阳能发电片连接，在温差发电片与太阳能发电片之间填充导热胶以增加太阳能发电片与温差发电片热端之间的热传导，然后将温差发电片冷端通过散热片连接导热管直接连到地下，使得温差发电片冷端温度能够通过这种方式与地面进行热交换；降低了太阳能电池板的温度已提高发电效率，通过温差发电片将其能源进行二次利用，大大增加了发电效率；有效降低城市温度。
【专利说明】-种聚光光伏温差发电系统
【技术领域】
[0001] 本发明属于太阳能发电【技术领域】，尤其涉及一种聚光光伏温差发电系统。
【背景技术】
[0002] 光伏发电与温差发电在我们的生活中是两种低品味的发电方式，也就是说该两种 发电方式对于能源的要求较低。光伏发电现在无论是在航天军事还是民用生活发面都比较 成熟了。而W前温差发电由于其可靠性差、寿命短、效率低一直被搁置。但随着材料性能的 提高靠温差组件可靠性增加温差发电展示除了广阔的应用前景。
[0003] 光伏的发电是当光照射电池时，有一部分光会被半导体材料吸收。该意味着吸收 的光能将传给半导体。能量会导致电子逸出使它们可W自由流动。光伏电池中还有一个或 多个电场，可W迫使由光吸收并释放的电子W-定方向流动。电子的流动形成电流，通过在 光伏电池的顶部和底部安放金属触点，我们可W将电流引出来，W供使用。
[0004] 温差发电原理是将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于高 温状态，另一端开路并给W低温.由于高温端的热激发作用较强，此端的空穴和电子浓度 比低温端高，在该种载流子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而在低温开路 端形成电势差。将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块，就可得到足够高的 电压，形成一个温差发电机。该种发电机在有微小温差存在的条件下就能将热能直接转化 为电能，且转换过程中不需要机械运动部件，也无气态或液态介质存在，因此适应范围广、 体积小、重量轻、安全可靠、对环境无任何污染，是十分理想的电源.。温差发电的灵活、绿 色、安静和微小体积的特性，使其可在许多领域发挥重要的作用。
[0005] 无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远 低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10%。随着人们生产发展一次性能源在逐 渐减少，而太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全 性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长 期的能源战略中具有重要地位。
[0006] 在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系 统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大。温差发电技 术在航天、军用领域之中表现出了很好的应用前景，近年来在民用领域同样发展迅速。尽管 现在温差发电效率普遍较低，但随着新型高性能热电材料W及性能可靠的温差发电器的研 究与开发，温差发电技术将会更大地发挥其在低品位能源利用方面的优势。
【发明内容】
[0007] 本发明实施例的目的在于提供一种聚光光伏温差发电系统，旨在解决现有的温差 发电存在的可靠性差、寿命短、效率低的问题。
[0008] 本发明实施例是该样实现的，一种聚光光伏温差发电系统，该聚光光伏温差发电 系统包括；温差发电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏孔；
[0009] 温差发电片设置在太阳能发电片的背面，温差发电片连接散热片，导线连接温差 发电片，反射聚光镜设置在太阳能发电片的下方，导热支架设置在聚光光伏温差发电系统 的最外侧，并与散热片连接，漏孔设置在反射聚光镜的中也位置。
[0010] 进一步，该聚光光伏温差发电系统采用太阳能聚光技术，在太阳能电池板周围布 置发光材料W增加入射光强。
[0011] 进一步，温差发电片的热端直接与太阳能发电片连接，温差发电片冷端通过散热 片连接导热管直接连到地下。
[0012] 进一步，温差发电片与太阳能发电片之间填充导热胶W增加太阳能发电片与温差 发电片热端之间的热传导。
[0013] 进一步，温差发电片效率计算的方法：
[0014] 温差电器件的最大发电效率推导如下，当温差电材料用作发电时，从热端吸收的 热量QT分H部分；一是电流通过温差电材料时，将在热端吸热，在冷端放热，从热端吸收的 热量为am ;二是热传导，为K (T1-T2)A/L(T1〉T2) ;H是内阻焦耳热，计算表明传给热端 和冷端的焦耳热各为I2R/2 ;负载上的能量输出P为12化；I为电流，Tl, T2分别为热端和 冷端的温度，化为负载，L为材料的厚度，A为截面积，R为内阻，R又表示为R = L/ O A ;温 差电材料发电效率表示为：
[0015]
【权利要求】
1. 一种聚光光伏温差发电系统，其特征在于，该聚光光伏温差发电系统包括：温差发 电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏孔； 温差发电片设置在太阳能发电片的背面，温差发电片连接散热片，导线连接温差发电 片，反射聚光镜设置在太阳能发电片的下方，导热支架设置在聚光光伏温差发电系统的最 外侧，并与散热片连接，漏孔设置在反射聚光镜的中心位置。
2. 如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，该聚光光伏温差发电系 统采用太阳能聚光技术，在太阳能电池板周围布置发光材料以增加入射光强。
3. 如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片的热端直接 与太阳能发电片连接，温差发电片冷端通过散热片连接导热管直接连到地下。
4. 如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片与太阳能发 电片之间填充导热胶以增加太阳能发电片与温差发电片热端之间的热传导。
5. 如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片效率计算的 方法： 温差电器件的最大发电效率推导如下，当温差电材料用作发电时，从热端吸收的热量 QT分三部分：一是电流通过温差电材料时，将在热端吸热，在冷端放热，从热端吸收的热量 为QlTl ;二是热传导，为K (T1-T2)A/L(T1>T2);三是内阻焦耳热，计算表明传给热端和冷 端的焦耳热各为I2R/2 ;负载上的能量输出P为I2RL ;1为电流，Tl, T2分别为热端和冷端 的温度，RL为负载，L为材料的厚度，A为截面积，R为内阻，R又表示为R = L/ 〇 A ;温差电 材料发电效率表示为：
此=1?，电流1可表示为1=〇〇'1-12)/1?(1+5)，当两端的温度恒定时，上式中仅有3 一个自由变量，将上式对S求导并令导数为0,就得到最大效率为：
其中，T为两端的平均温度（T1+T2)/2 ;当材料处于最大输出效率时，负载与材料内阻 的比值为：
从（2)式知温差电器件的最大发电效率，跟材料优值Z和使用温度有关；优值越高， 温差越大，发电效率越高，产业化的Bi2Te3基温差电材料ZT值为1，它的最高工作温度为 550K ;当高温端工作温度为550K，低温端为室温时，最大发电效率接近10% ; 对于不同的内阻R，当效率最大时，输出功率以及与之相应的输入功率是不同的；因此 应根据输入功率，来确定内阻值，也即A/L的比值；输入功率为QT，欲使其具有最大输出效 率，则：
从（5)式可知，在一定的输入功率下，应合理设计器件的A/L比值，使达到应有的最高 效率；由（5)式还可知，当L减小时，A也应当减小，因而材料体积用量AL，理论上可以无限 小考虑太阳能的能流密度，温差电元件按输入功率为800W时效率最大化设计，温差电材料 的性能采用典型值，电导率为〇 =LOXlO5^r1nT1, Seebeck系数为a =LgXKr4VIT1,热 导率为K = I. SWnr1IT1,高温端温度为550K，低温端为300K，TZ为1. 02, A/L设计为0. 3m， 如厚度L为1mm，则面积A为0. 09cm2,当十二片发电片串联在一起，温差40°C电压达21. 6V， 温差60°C电压达28. 8V。
6.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，太阳能发电片效率计算 方法： 整体发电效率PRe公式为：
一 I3DR为测试时间间隔（At)内的实际发电量； 一PT为测试时间间隔（At)内的理论发电量； 理论发电量PT公式中：
为光伏电站测试时间间隔（At)内对应STC条件下的实际有效发电时间； 一 P为光伏电站STC条件下组件容量标称值； 一 Io为STC条件下太阳辐射总量值，Io = lOOOw/m2 ; 一 Ii为测试时间内的总太阳辐射值。
【文档编号】H02S10/30GK104362940SQ201410630950
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年11月11日
【发明者】李懿 申请人:西安航空学院