[0104]减反射层7.1
[0105]前平面触点7.3
[0106]转换区域7.5
[0107]后平面电触点 7.7
[0108]反射层7.9
[0109]热光伏器件100
[0110]热光伏系统200
[0111]燃料源50
[0112]余热回收单元 55
[0113]冷凝器单元60
【主权项】
1.一种用于热光伏器件的多层结构(10)，该多层结构(10)包括: -热传递-发射器单元(2)，该热传递-发射器单元(2)包括: -腔室外壳(2.1)，该腔室外壳(2.1)由耐高温材料，优选地为陶瓷材料制成，所述腔室外壳(2.1)限定流通热传递室(2.2)，所述腔室外壳(2.1)具有至少一个内表面和外表面； -电磁福射发射器(2.3)，该电磁福射发射器(2.3)与所述腔室外壳(2.1)的所述外表面相邻布置并且与所述外表面热连接，所述电磁辐射发射器(2.3)被配置为在经由与所述腔室外壳(2.1)的所述热连接暴露于高温时发射主要近红外辐射； -光谱整形器(3)，该光谱整形器(3)被布置为使得输入表面与所述电磁辐射发射器(2.3)相邻并且与所述电磁辐射发射器(2.3)热连接，其中，所述光谱整形器(3): -在暴露于高温时被配置成针对所述电磁辐射发射器(2.3)所发射的第一最佳谱带的辐射的带通滤波器；和/或 -被配置成针对所述电磁辐射发射器(2.3)所发射的另外的非最佳谱带的辐射的反射器，使得随着辐射被朝着所述电磁辐射发射器(2.3)重新引导，所述第二非最佳谱带辐射被重复利用。
2.根据权利要求1所述的多层结构(10)， 该多层结构(10)的特征在于所述热传递室(2.2)的所述内表面被设置有优选地通过催化涂层，将化学能载体(燃料)的燃烧过程集中到所述流通热传递室(2.2)的表面的装置，以便使所述热传递室(2.2)内的化学能载体(燃料)与所述腔室外壳(2.1)以及所述电磁辐射发射器(2.3)之间的热传递最大化。
3.根据权利要求1或2所述的多层结构(10)， 该多层结构(10)的特征在于所述电磁辐射发射器(2.3)包括在所述电磁辐射发射器(2.3)的辐射方向上从所述热传递-发射器单元(2)向外延伸的结构，以使所述电磁辐射发射器(2.3)的辐射表面最大化和/或例如通过光子晶体型纳米结构来优化辐射光谱。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的多层结构(10)， 该多层结构(10)的特征在于对近红外辐射透明的阻隔层(3.1)，优选地为石英阻隔层(3.1)，被设置在所述热传递-发射器单元(2)与所述光谱整形器(3)之间。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的多层结构(10)， 该多层结构(10)的特征在于所述光谱整形器(3)包括选择性发射器材料层，例如含稀土的层，优选地为氧化镱Yb2O3或铂发射器层和/或纳米结构过滤层。
6.一种热光伏器件(100)，该热光伏器件(100)包括: -根据权利要求1至6中的一项所述的多层结构(10);以及 -光伏电池(7)，该光伏电池(7)在所述多层结构(10)的电磁福射发射器(2.3)的福射方向上与所述多层结构(10)相邻地布置。
7.根据权利要求6所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于例如真空或气凝胶层的形式的热传导阻隔(4)被设置在所述光谱整形器(3)与所述光伏电池(7)之间。
8.根据权利要求6或7所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于光谱滤波器(5)被设置在所述光伏电池(7)与所述多层结构(10)的所述光谱整形器(3)之间。
9.根据权利要求6至8中的一项所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于主动冷却层(6)被设置在所述光伏电池(7)与所述多层结构(10)的所述光谱整形器(3)之间和/或在与所述光谱整形器(3)相反的方向上的所述光伏电池(7)的后侧，其中，所述主动冷却层(6)包括介于冷却剂输入(6.1)与冷却剂输出(6.2)之间的冷却剂，例如水或其它冷却剂，所述冷却层(6)被配置为吸收由所述多层结构(10)的所述光谱整形器(3)和/或所述电磁辐射发射器(2.3)发射的较短波长的辐射，通过热连接为所述光伏电池(7)提供冷却。
10.根据权利要求9所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于微通道被设置在所述冷却层￠)中，以连接所述冷却剂输入(6.1)和所述冷却剂输出(6.2)，以便改进所述冷却层(6)的辐射吸收。
11.根据权利要求6至100中的一项所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于所述光伏电池(7)包括针对主要近红外辐射优化的转换区域(7.5)，该转换区域(7.5)被布置在所述多层结构(10)的所述光谱整形器(3)和/或所述电磁辐射发射器(2.3)的辐射方向上。
12.根据权利要求11所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于所述光伏电池(7)包括减反射层(7.1)和反射层(7.9)，该减反射层(7.1)位于所述转换区域(7.5)的朝着所述多层结构(10)的所述光谱整形器(3)和/或所述电磁辐射发射器(2.3)的所述辐射方向的第一表面上，该反射层(7.9)位于所述转换区域(7.5)的在与所述第一表面相反的方向上的第二表面上，其中，后表面电触点(7.7)被设置在所述转换区域(7.5)与所述反射层(7.9)之间，并且其中，前表面电触点(7.3)被设置在所述减反射层(7.1)与所述转换区域(7.5)之间。
13.根据权利要求6至12中的一项所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于该热光伏器件(100)相对于所述热传递-发射器单元(2)在结构上和/或功能上对称地布置，在各个对称方向上具有至少一个光伏电池(7)。
14.根据权利要求13所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于该热光伏器件(100)被布置成十字形状，在十字的各个方向上具有至少一个光伏电池(7)。
15.根据权利要求6至12中的一项所述的热光伏器件(100)， 该热光伏器件(100)的特征在于: -所述光谱整形器(3);和/或 -所述光伏电池(7);和/或 -所述阻隔层(3.1);和/或 -所述热传导阻隔(4) 被配置成优选地围绕所述电磁辐射发射器(2)同轴布置的开口椭圆柱，优选地为开口圆柱。
16.一种热光伏系统(200)，该热光伏系统(200)包括: -根据权利要求6至15中的一项所述的热光伏器件(100); -燃料源(50)，该燃料源(50)被布置为将可燃燃料混合物从所述燃料源(50)朝着所述流通热传递室(2.2)的输入侧(2.4)引导，并被配置为使得燃烧被基本上限制到所述热传递-发射器单元(2)的表面，从而使得气相的燃料混合物的燃烧最小化。
17.根据权利要求14所述的热光伏系统(200)， 该热光伏系统(200)的特征在于所述燃料源(50)是化学能源，其中，所述化学能载体是诸如甲醇的化石燃料。
18.根据权利要求16或17所述的热光伏系统(200)， 该热光伏系统(200)的特征在于所述系统还包括余热回收单元(55)，该余热回收单元(55)被配置为从所述流通热传递室(2.2)的排放侧(2.5)的排放气体回收热，并且将所述回收的热反馈给所述输入侧(2.4)。
19.根据权利要求16至18中的一项所述的热光伏系统(200)， 该热光伏系统(200)的特征在于该热光伏系统(200)被配置成便携式能源，以同时或选择性地: -充当从所述热能源(50)和/或所述流通热传递室(2.2)和/或通过所述冷却层(6)的所述冷却剂输出(6.2)提供热辐射的热源； -充当在所述光伏电池(7)的输出端子处提供电能的电能源； -充当光源，所述电磁辐射发射器(2.3)被配置为在暴露于高温时提供可见光谱的电磁辐射。
20.根据权利要求19所述的热光伏系统(200)， 该热光伏系统(200)的特征在于该热光伏系统(200)还包括冷凝器单元(60)，该冷凝器单元被配置为通过使所述流通热传递室(2.2)的所述排放侧(2.5)的排放气体中的蒸汽冷凝，优选地使从作为燃料的甲醇的燃烧所得到的水蒸气冷凝，来回收液体，因此所述热光伏系统(200)还被配置成纯水源。
【专利摘要】一种用于热光伏器件的多层结构(10)，该多层结构(10)包括热传递-发射器单元(2)和光谱整形器(3)。所述热传递-发射器单元(2)包括：腔室外壳(2.1)，其由耐高温材料制成，限定流通热传递室(2.2)；电磁辐射发射器(2.3)，其被配置为在暴露于高温时发射主要近红外辐射。所述光谱整形器(3)与所述电磁辐射发射器(2.3)相邻布置并且与所述电磁辐射发射器(2.3)热连接，其中，所述光谱整形器(3)被配置成针对最佳谱带的辐射的带通滤波器，并被配置成针对另外的非最佳谱带的辐射的反射器，使得随着辐射被朝着所述电磁辐射发射器(2.3)重新引导，所述第二非最佳谱带辐射被重复利用。
【IPC分类】F23D14-12, F23M20-00, F23C3-00
【公开号】CN104603540
【申请号】CN201380043194
【发明人】R·霍尔茨纳, U·魏德曼
【申请人】三角资源控股(瑞士)公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2013年8月12日
【公告号】EP2883002A1, US20150207008, WO2014026946A1