形反光镜保持最佳的入射角度。
[0039]分频装置31基于光学薄膜或光学元件的折射、干涉或衍射而产生光谱分光/分频功能，该光学薄膜或光学元件包括但不限于:薄膜滤光片/膜，高折射率nl与低折射率n2介电薄层材料或金属-介电薄层材料相互交叠排列，或者折射率随厚度渐变的介电薄层材料；全息光栅；衍射微光学元件。
[0040]集热管322 —般是真空的，由两根同心玻璃管320和321组合而成，其中，内管321外表面覆盖了太阳光选择性吸收涂层，在内外玻璃管之间是真空层，可有效防止热量的散失，提高光热利用率。该选择性吸收涂层的材料为太阳能热利用中常见的高吸收率低反射率材料。集热管322中注满集热介质，其集热介质通过自然循环作用促使介质传输热能到蓄热系统中。该集热介质可以但不限于水、油等液态物质和石蜡、铝合金、无机盐等固态物质。
[0041]光伏电池组件21可采用但不限于晶硅薄膜太阳能电池组件。
[0042]光伏电池组件21与槽形反光镜11之间设有冷却管道22，可大幅度降低光伏电池的温升，提高光电转换效率。
[0043]该光伏光热联合系统的工作原理如下:反光镜面是由玻璃制造的槽型曲面，其内表面采用全反射银表面或镀铝薄膜，可将入射到抛物线槽内的太阳光全部汇聚到焦线上，太阳光中的近红外和紫外光照射到光伏电池组件前，通过太阳光分频调控技术，由集热管吸收并转变为热能，该热能最终由真空集热管中的集热介质吸收并传输到蓄热系统中储存起来，分频装置基于光学薄膜或光学元件的折射、干涉或衍射而产生光谱分光/分频功能。其可见光则通过分频装置的反射而垂直照射到光伏电池组件上转变为电能，直接提供用户使用，光伏电池采用多晶硅薄膜太阳能电池组件。固定支撑组件、支撑架以及活动连接件构成承载平台，支撑上述各部件，跟踪及驱动装置用以保证太阳能光的入射角度，提高太阳能的利用效率。
[0044]请参阅图3，为本发明实施例提供的另一种太阳能全光谱分频调控的光伏光热联合系统的结构示意图，该实施例所示的光伏光热联合系统与图1、图2所示的光伏光热联合系统的区别在于，该槽形反光镜82是分联式的，由大小一致的弧形槽条组成。
[0045]请参阅图4和图5，为本发明实施例提供的又一种太阳能全光谱分频调控的光伏光热联合系统的结构示意图及局部示意图，与图1-图3所示的光伏光热联合系统的区别在于，该聚光装置包括蝶式聚光器43和支撑装置，该支撑装置支撑该蝶式聚光器43，分频集热装置还包括真空玻璃罩45，支撑装置的结构相应为蝶式支撑装置。
[0046]该蝶式聚光器43的截面形状可以但不限于抛物线面、复合抛物线面和自由曲面，其内表面采用全反射银表面或镀铝薄膜。
[0047]集热管41由涡旋线状的玻璃管组合而成，其外表面覆盖了太阳光选择性吸收涂层。在玻璃罩45与分频装置43之间是真空层，可有效防止热量的散失，提高光热利用率。集热管41的进出管42和44通过玻璃罩的进出口 46和47与外部的真空集热管连接起来。
[0048]光伏电池组件61与聚光器之间设有冷却管道，可大幅度降低光伏电池的温升，提高光电转换效率。
[0049]在本实施例中，相应的支撑架为蝶式支撑架。
[0050]本实施例的光伏光热联合系统的工作原理如下:蝶式聚光器，其内表面采用全反射银表面或镀铝薄膜，可将入射到蝶式聚光器内的太阳光全部汇聚到焦点上，在焦点位置设置有分频集热装置，太阳光中的近红外和紫外光照射到光伏电池前，通过太阳光分频调控技术，由集热管吸收并转变为热能，该热能最终由集热管中的集热介质吸收并传输到蓄热系统中储存起来，分频装置4.3基于光学薄膜或光学元件的折射、干涉或衍射而产生光谱分光/分频功能，其可见光则通过分频装置的反射而垂直照射到光伏电池上转变为电能，直接提供用户使用，光伏电池组件采用多晶硅薄膜太阳能电池组件。固定支撑组件、支撑架以及活动连接件构成承载平台，支撑上述各部件，跟踪及驱动装置用以保证太阳能光的入射角度，提高太阳能的利用效率。
[0051]根据以上实施例提供的太阳能全光谱分频调控的光伏光热联合系统，与现有技术相比，具有如下的优点和特点:
[0052]采用太阳光谱分光技术，通过光谱分光器件将可见光与太阳光中的红外光和紫外光分离开来。
[0053]通过聚光装置，将太阳光进行聚集，提高能量密度。对光伏电池来说可以减小电池面积，同时提高转换效率；对于光热转换而言可以提高集热效率，进而提高高温热源温度。
[0054]先通过聚光装置将太阳光子聚焦到太阳光谱分光器件上，获得高能量密度的光子流。光子流经过太阳光谱分光器件的分光之后，可见光波段光子反射出来，照射到光伏电池上，获得吸收；紫外和红外光子则透过，被集热器所吸收。从而实现了太阳光谱中不同波段的光子的分段有效利用。
[0055]本发明装置能独立控制光伏和光热转换，主动有效利用占太阳光谱50%以上的红外光和紫外光作为集热源，同时将剩余的可见光光子用于光伏电池，充分各部分波段光子的各自优势。同时能将光伏和光热有机结合在整个系统中，从而可以最大限度的获得更优化的太阳能转换效率。
[0056]本发明将太阳光谱分光器件和集热器件结合在一起，光伏组件和聚光镜面结合在一起，可以高效低损耗的分离和吸收太阳光子，从而保障了总体能量转换效率。
[0057]本发明采用的聚光装置为具有广泛应用前景的槽式和锅式聚光器件，以及配备的单轴太阳跟踪系统，在保障必要的聚光倍数情况下，具有较大成本优势或成本下降潜力。
[0058]在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
[0059]总之，以上所述仅为本发明技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种太阳能全光谱分频调控的光伏光热联合系统，其特征在于，所述系统包括聚光装置、光伏电池组件和分频集热装置，所述分频集热装置设置在所述聚光装置的聚光位置上方，以及所述光伏电池组件位于所述聚光装置上和所述分频集热装置的正下方，所述分频集热装置包括分频装置和集热管； 入射到所述聚光装置上的太阳光反射并聚集到所述分频集热装置上，所述分频装置将所述太阳光分频为近红外光和紫外光、可见光，所述近红外光和紫外光由所述集热管吸收，转变为热能，所述分频装置将所述可见光反射到所述光伏电池组件，由所述光伏电池组件转变为电能。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述聚光装置包括槽形反光镜，所述槽形反光镜为连续式的或分联式的，所述槽形反光镜的内表面采用全反射银表面或镀铝薄膜，所述槽形反光镜的截面形状包括:抛物线面、复合抛物线面和自由曲面。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述集热管由同心的内管和外管组成，所述内管和外管之间是真空的。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述聚光装置包括蝶式聚光器，所述蝶式聚光器的截面形状包括:抛物线面、复合抛物线面和自由曲面。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述分频集热装置还包括位于所述集热管上方的真空玻璃罩，所述真空玻璃罩与所述集热管之间形成真空。6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述集热管为涡旋线状的玻璃管，所述集热管的进出管分别与所述真空玻璃罩的进出口连接。7.如权利要求2-6任意一项所述的系统，其特征在于，所述聚光装置还包括支撑装置，所述支撑装置支撑所述槽形反光镜或蝶式聚光器。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述支撑装置包括支撑架、转动连接件、固定支撑组件和跟踪及驱动装置，所述支撑架支撑所述聚光装置，所述转动连接件连接所述支撑架和所述固定支撑组件，所述跟踪及驱动装置连接所述聚光装置和所述固定支撑组件，所述跟踪及驱动装置根据所述检测到的所述太阳光的入射角，调节所述聚光装置的角度。9.如权利要求2-6任意一项所述的系统，其特征在于，所述光伏电池组件与所述槽形反光镜或蝶式聚光器之间设置有冷却管道。10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述集热管中注满集热介质。
【专利摘要】本发明公开了一种太阳能全光谱分频调控的光伏光热联合系统。该系统包括聚光装置、光伏电池组件和分频集热装置，所述分频集热装置设置在所述聚光装置的聚光位置上方，以及所述光伏电池组件位于所述聚光装置上和所述分频集热装置的正下方，所述分频集热装置包括分频装置和集热管；入射到所述聚光装置上的太阳光反射并聚集到所述分频集热装置上，所述分频装置将所述太阳光分频为近红外光和紫外光、可见光，所述近红外光和紫外光直接从分频装置透射到所述集热管并被其吸收，转变为热能，所述分频装置将所述可见光反射到所述光伏电池组件，由所述光伏电池组件转变为电能。采用本发明，可以充分利用太阳光全谱的能量，提高整个系统的能量转换效率。
【IPC分类】H02S40/20, H02S40/44, H02S40/22
【公开号】CN104901625
【申请号】CN201510272559
【发明人】何祝兵, 王恺, 苏奇聪, 徐保民
【申请人】南方科技大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月26日...