专利名称：太阳能聚焦式温差发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种太阳能发电的装置，特别涉及一种新型太阳能聚焦式温差发电装置，用于实现将太阳能聚焦后所产生的热能转化为电能。本发明涉及的新型太阳能聚焦式温差发电装置与传统的太阳能发电装置及温差发电装置有着本质的区别。
背景技术：
目前将太阳能转化为电能主要有两种形式太阳能光伏发电和太阳能热发电。其中，太阳能光伏发电是利用具有光伏效应的材料将光能转化为电能；太阳能热发电则是利用汇聚的太阳光将水烧至沸腾变为水蒸气并用之发电。但是太阳能光伏发电能量密度低， 且其所发的电价格较高，为常规电价的5-15倍；而太阳能热发电技术则存在着成本过高、技术不成熟等缺陷。而且不管是太阳能光伏发电还是太阳能热发电，所发出的电都是直流电。传统的半导体温差发电装置虽然具有单位温差下发电量大的优点，但由于其受环境的影响较大，且只能在200°C以内工作从而大大限制了其应用。至今未见利用太阳能发电与温差发电相结合，利用调频装置实现对输出电流或电压频率进行控制的方法与装置。
发明内容
针对传统太阳能发电技术成本高、所发出的电为直流电的缺点以及温差发电技术工作范围较窄的局限，本发明提供一种能够提高发电功率的太阳能聚焦式温差发电装置， 可以实现对输出电参数的频率进行调节，同时可在一定程度上提高输出功率。本发明采用如下技术方案
一种太阳能聚焦式温差发电装置，包括支座和光源，在支座上设有菲涅尔透镜和温差发电模块，所述菲涅尔透镜将来自光源的入射光汇聚于温差发电模块上，所述温差发电模块包括陶瓷基板和热电偶，热电偶的热端位于陶瓷基板的一侧，热电偶的冷端位于陶瓷基板的另一侧，并且，所述菲涅尔透镜与设置热电偶热端的陶瓷基板一侧向面对。上述方案中所述温差发电装置包括调频装置，所述调频装置采用直流电机作为驱动电机，直流电机固定在支座上，通过导线与直流电机调速器相连接，在电机的输出轴上连接有斩光盘，在斩光盘上设有通光孔，并且，斩光盘位于菲涅尔透镜与设置热电偶热端的陶瓷基板一侧之间，当调频装置工作时，斩光盘上的通光孔经过由菲涅尔透镜汇聚的汇聚光光路。经过菲涅尔透镜聚焦后的光线周期性的通过通光孔照射在所述温差发电模块上， 使得所述温差模块上的热电偶热端温度周期性的升高，而热电偶的冷端则处于室温，这样在热电偶的冷热端之间的温度差就会周期性的变化。根据材料的塞贝克效应，热电偶的正负极之间就会形成电势差。根据实际的需要，温差发电模块上的热电偶之间可采用串联、并联或混联的方式从而在温差发电模块的正负极之间就会形成周期性的变化的电势差。在温差发电模块的正负极之间接入负载，所述的温差发电装置就会有功率输出。
与现有技术相比，本发明具有如下优点
1)受温度的限制较小，热端的温度越高，温差发电模块上热电偶冷热端之间的温度差越大，输出功率越大；
2)可根据实际需要对输出电参数的频率进行控制；
3)装置采用太阳能作为热源，工作过程中无污染物排放，环境友好；
4)装置采用廉价的金属材料与陶瓷基板，价格低廉，可节约发电成本。
图1是本发明太阳能聚焦式温差发电装置的主视图。图2是本发明太阳能聚焦式温差发电装置中调频装置主视图。图3是本发明太阳能聚焦式温差发电装置中斩光盘结构图。图4是本发明太阳能聚焦式温差发电装置中温差发电模块的主视图。图5是太阳能聚焦式温差发电装置中温差发电模块的侧视图。以上的图中有光源1，菲涅尔透镜2，支座3，调频装置4，温差发电模块5，支架6， 直流电机调速器7，导线8，电机9，法兰10，斩光盘11，通光孔12，扇形缺口 13，陶瓷基板14 和热电偶15。
具体实施例方式实施例1
一种太阳能聚焦式温差发电装置，包括支座3和光源1，在支座3上设有菲涅尔透镜2 和温差发电模块5，所述菲涅尔透镜2将来自光源1的入射光汇聚于温差发电模块5上，所述温差发电模块5包括陶瓷基板14和热电偶15，热电偶15的热端位于陶瓷基板14的一侧，热电偶15的冷端位于陶瓷基板14的另一侧，并且，所述菲涅尔透镜2与设置热电偶15 热端的陶瓷基板14 一侧向面对。在本实施例中，
所述温差发电装置包括调频装置4，所述调频装置4采用直流电机9作为驱动电机，直流电机9固定在支座3上，通过导线8与直流电机调速器7相连接，在电机9的输出轴上连接有斩光盘11，在斩光盘11上设有通光孔12，并且，斩光盘11位于菲涅尔透镜2与设置热电偶15热端的陶瓷基板14 一侧之间，当调频装置4工作时，斩光盘11上的通光孔12 经过由菲涅尔透镜2汇聚的汇聚光光路；所述的菲涅尔透镜2光透过率达90%，光线会聚率 75-85% ；陶瓷基板14上热电偶15呈阵列分布，热电偶之间采用串联、并联或混联连接。实施例2
一种太阳能聚焦式温差发电装置，包括支座3和光源1，在支座3上设有菲涅尔透镜2 和温差发电模块5，所述菲涅尔透镜2将来自光源1的入射光汇聚于温差发电模块5上，所述温差发电模块5包括陶瓷基板14和热电偶15，热电偶15的热端位于陶瓷基板14的一侧，热电偶15的冷端位于陶瓷基板14的另一侧，并且，所述菲涅尔透镜2与设置热电偶15 热端的陶瓷基板14 一侧向面对。在本实施例中，
所述温差发电装置包括调频装置4，所述调频装置4采用直流电机9作为驱动电机，直流电机9固定在支座3上，通过导线8与直流电机调速器7相连接，在电机9的输出轴上连接有斩光盘11，在斩光盘11上设有扇形缺口 13，并且，斩光盘11位于菲涅尔透镜2与设置热电偶15热端的陶瓷基板14 一侧之间，当调频装置4工作时，斩光盘11上的扇形缺口 13 经过由菲涅尔透镜2汇聚的汇聚光光路；所述的菲涅尔透镜2光透过率达90%，光线会聚率 75-85% ；陶瓷基板14上热电偶15呈阵列分布，热电偶之间采用串联、并联或混联连接。下面结合附图对本发明进一步说明。参见图1、2、3，本发明的新型太阳能聚焦式温差发电装置由光源1、菲涅尔透镜2、 调频装置4、温差发电模块5组成。其中调频装置由直流电机调速器7、电机9和边缘开有通光孔12的斩光盘11组成。电机9固定在支座3上，通过导线8与直流电机调速器7相连接，斩光盘11通过法兰10与电机9相连接。斩光盘11上等角度均勻的分布着通光孔12 或扇形缺口 13。不同形状的斩光盘相当于提供了不同的输入模式。调频装置的调制频率为电机转速与通光孔数目的乘积(S=n. m\通过改变电机的转速或者选用通光孔数目不同的斩光盘均可以改变调频装置的调制频率。温差发电模块由基板14与热电偶15组成，温差发电模块固定在支架6上。利用钻机在陶瓷基板上钻出一定数量的小孔，然后将热电偶的感温端(热端)穿过小孔5mm左右，再用导热绝缘胶将热电偶固定，这样在陶瓷基板上就形成了热电偶所组成的阵列。热电偶与热电偶之间根据需要可以采取串联、并联或混连的形式，为了避免热电偶之间出现短路需在热电偶上套上绝缘套管。将各个部分固定在支座3上，使温差发电模块5恰好位于菲涅尔透镜2的焦点处；调频装置4中通光孔12位于焦点前方， 距离焦点很近，且通光孔12的中心线、焦点的中心和温差发电模块的中心线位于同一轴线上。光源1发出的一束平行光经菲涅尔透镜2聚焦后形成能量积聚的较小的光斑，光斑穿过调频装置4周期性的照射在温差发电模块5上，从而使温差发电模块5上热电偶的热端温度周期性的变化，热电偶冷热端之间的温差也随之周期性的变化。由于金属的塞贝克效应，在热电偶的正负极之间就会形成周期性变化的电势差。产生的电势差变化的频率与调频装置的频率一致，调节调频装置4的频率可改变所产生的电势差的频率。当调频装置4频率为零且经过菲涅尔透镜2聚焦后的光线完全通过通光孔12时，温差发电模块5上热电偶冷热端之间的温差恒定，从而在热电偶正负极之间产生稳定的直流电势差。在温差发电模块的正负极之间接入一负载，所述的太阳能聚焦式温差发电装置就会产生一定的功率输出。
权利要求
1.一种太阳能聚焦式温差发电装置，其特征是，包括支座(3)和光源(1)，在支座(3) 上设有菲涅尔透镜(2 )和温差发电模块(5 )，所述菲涅尔透镜(2 )将来自光源(1)的入射光汇聚于温差发电模块(5)上，所述温差发电模块(5)包括陶瓷基板(14)和热电偶(15)，热电偶(15)的热端位于陶瓷基板(14)的一侧，热电偶(15)的冷端位于陶瓷基板(14)的另一侧，并且，所述菲涅尔透镜(2)与设置热电偶(15)热端的陶瓷基板(14) 一侧相面对。
2.根据权利要求1所述的太阳能聚焦式温差发电装置，其特征在于，所述温差发电装置包括调频装置(4)，所述调频装置(4)采用直流电机(9)作为驱动电机，直流电机(9)固定在支座(3)上，通过导线(8)与直流电机调速器(7)相连接，在电机(9)的输出轴上连接有斩光盘(11)，在斩光盘(11)上设有通光孔(12)，并且，斩光盘(11)位于菲涅尔透镜(2)与设置热电偶(15)热端的陶瓷基板(14) 一侧之间，当调频装置(4)工作时，斩光盘(11)上的通光孔(12 )经过由菲涅尔透镜(2 )汇聚的汇聚光光路。
3.根据权利要求1所述的太阳能聚焦式温差发电装置，其特征在于，所述温差发电装置包括调频装置(4)，所述调频装置(4)采用直流电机(9)作为驱动电机，直流电机(9)固定在支座(3 )上，通过导线(8 )与直流电机调速器(7 )相连接，在电机(9 )的输出轴上连接有斩光盘(11)，在斩光盘(11)上设有扇形缺口(13)，并且，斩光盘(11)位于菲涅尔透镜(2) 与设置热电偶(15)热端的陶瓷基板(14) 一侧之间，当调频装置(4)工作时，斩光盘(11)上的扇形缺口(13)经过由菲涅尔透镜(2)汇聚的汇聚光光路。
4.根据权利要求1所述的太阳能聚焦式温差发电装置，其特征在于所述的菲涅尔透镜 (2)光透过率达90%，光线会聚率75-85%。
5.根据权利要求1所述的太阳能聚焦式温差发电装置，其特征是，陶瓷基板(14)上热电偶(15)呈阵列分布，热电偶之间采用串联、并联或混联连接。
全文摘要
本发明提供一种能够提高发电功率的太阳能聚焦式温差发电装置。包括支座和光源，在支座上设有菲涅尔透镜和温差发电模块，菲涅尔透镜将来自光源的入射光汇聚于温差发电模块上，温差发电模块包括陶瓷基板和热电偶，热电偶的热端位于陶瓷基板的一侧，热电偶的冷端位于陶瓷基板的另一侧，并且，所述菲涅尔透镜与设置热电偶热端的陶瓷基板一侧相面对。经菲涅尔透镜聚焦后的光线周期性的照射在温差发电模块上，从而引起温差发电模块上热电偶冷热段之间温度差的周期性变化。由于金属的塞贝克效应，热电偶冷热端温度差周期性变化将会使其正负极间产生周期性变化的电势差。本发明具有可在高温下工作、较高发电功率、频率可控、环境友好、结构简单等优点。
文档编号G02B3/08GK102570920SQ201210006049
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者万广通, 吴仲武, 姚丽, 王红星, 董卫 申请人:东南大学