基于分光谱利用的太阳能热电联产聚光器的制作方法

本发明涉及一种光伏光热的综合利用系统，尤其是一种基于分光谱利用的太阳能热电联产聚光器

背景技术：

太阳能光伏利用是指通过光生伏打效应，将太阳能直接转换为电能的太阳能利用方法。阳光照射至光伏电池表面，光伏电池中的电子吸收光子能量由基态跃迁至激发态，形成电子空穴对，在内建电场的作用下，电子由n区移向p区，空穴由p区移向n区，从而形成电动势，当接通两极时，电子与空穴共同流动从而形成电流。截至目前，光伏发电整体利用效率约为25％，对于单结光伏电池，其效率仍低于30％，如商业化的单晶硅光伏电池，在近20年之内，对其效率都没达到1％的提升。可见当前光伏发电存在瓶颈，发电效率低下并且成本偏高。

太阳能光热利用技术按聚光方式不同主要分为线聚焦的槽式太阳能光热利用技术，点聚焦的碟式太阳能光热利用技术，塔式太阳能光热利用技术与菲涅尔式太阳能光热利用技术。截至目前光热的利用效率约为50％，整体来看，光凭借光热技术对太阳能利用有着近50％的能量流失，所以光热利用技术也处于一个相对较低的水平。

近年来，为了提高太阳能利用效率，将光伏光热进行了综合利用，截至目前整体的利用效率约为80％，效率虽高，但是热电不平衡的问题很难解决。用户对于热能与电能的需求不同，当热能存储时，温度升高，严重影响太阳能电池的发电效率。对于硅太阳能电池来说，工作温度每升高1℃，光电转换效率下降约为0.5％。无论对光伏还是光热的利用都造成了巨大的损失。

综上所述，现今将光伏与光热高效有序利用势在必行，现课题采取聚焦太阳光并在电池板与集热器之间加装分光装置，将光伏与光热解耦，在一个系统中分别利用，互不影响。加装分光装置的目的是将太阳光的可见光部分与热射线分离开，透过可见光，反射热射线，并将可见光和热射线分别用于光伏和光热技术，由此可以大大降低光伏电池的运行温度、提高光热利用温度，对光伏光热综合利用有巨大帮助，对提升光伏光热利用效率的科研进展有着巨大的推动力。

技术实现要素：

为减轻光伏发电所产生的热效应所带来的影响，提高太阳能发电效率，减少太阳能损失，降低整体光伏光热利用成本，本发明提供一种基于分光谱利用的太阳能热电联产聚光器，重点解决聚焦情况下，光伏光热综合利用以及对太阳能分光谱利用的问题，推动光伏光热综合利用走向商业化。

本发明可以通过以下技术方案来实现:一种基于分光谱利用的太阳能热电联产聚光器，具有至少一个太阳能电池板，至少一个分光装置，以及至少一个热吸收器，所述分光装置设置在太阳能电池板下方，所述分光装置下方设置热吸收器，所述热吸收器下方设置聚光集热器，所述聚光集热器将太阳光聚集照射在分光装置上，经过分光装置的400—700nm波段可见光线透过分光装置中的分光片投射到太阳能光伏电池板上，700—1100nm波段光线被分光装置反射后通过热吸收器吸收利用，从而达到对光伏光热的充分利用。

进一步，所述聚光集热器为槽式聚光集热器，所述分光装置和槽式聚光集热器分别横向平行悬挂于热吸收器上下方；所述太阳能电池板横向覆盖在分光装置上方，太阳光通过槽式聚光集热器聚集打在分光装置上，分光装置透过的光线打在太阳能电池板上，通过光生伏打效应产生电能；分光装置反射的热射线部分通过热吸收器收集，将热能转化，直接利用或者间接发电。

进一步，所述聚光集热器为碟式聚光集热器，所述分光装置位于碟式聚光集热器的焦点上；所述太阳能电池板将分光装置全部覆盖，使太阳光通过碟式聚光集热器聚集打在分光装置上，分光装置透过的光线打在太阳能电池板上，通过光生伏打效应以产生电能；分光装置反射的热射线部分通过热吸收器收集，将热能转化，直接利用或者间接发电。

本发明具有以下有益效果:

1.实现对光伏光热的综合利用，减少能量损失；

2.充分利用可见光，将热射线反射，减轻光伏板在工作时候的发热现象；

3.节能、环保。

4.将太阳能电池片与热吸收器解耦，大大减轻传统的热电不平衡问题，降低由于光热利用对电池板温度的影响。

附图说明

图1为本发明实施例一中通过槽式聚光集热器实现对光伏光热的利用截面图；

图2为本发明实施例一中通过槽式聚光集热器实现对光伏光热的利用立体图；

图3为本发明实施例二中通过碟式聚光集热器实现对光伏光热的利用截面图；

图4为为本发明实施例二中通过碟式聚光集热器实现对光伏光热的利用立体图。

具体实施方式

下面结合示意图对本发明进行详细说明，本实例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方案和具体操作过程。

实施例一，如图1，2所示：

(1)将太阳光通过槽式聚光集热器4-1聚集打在分光装置2上，分光装置2和槽式聚光集热器4-1分别横向平行悬挂于热吸收器3上下方；

(2)太阳能电池板1横向覆盖在分光装置2上方，分光装置2透过的光打在太阳能电池板1上，通过光生伏打效应以产生电能；

(3)分光装置2反射的热射线部分通过热吸收器3收集，将热能转化，利用形式多样，如直接利用或者间接发电。

实施例一利用槽式聚光集热器将太阳光聚集照射在分光装置2的分光片上，依据分光片特性400—700nm波段可见光透过分光片并投射到太阳能光伏电池板上，400nm以下的光线通过吸收加透射的方式消耗掉，而700—1100nm波段光线被反射后通过热吸收装置吸收利用，从而达到对光伏光热的充分利用。

实施例二，如图3，4所示：

(1)将太阳光通过碟式聚光集热器4-2聚集打在分光装置2上，分光装置2的位置为碟式聚光集热器4-1的焦点上；

(2))太阳能电池板1将分光装置2全部覆盖，由于焦点面积小，可大量节省电池片，分光装置2透过的光打在太阳能电池板1上，通过光生伏打效应以产生电能；

(3)分光装置2反射的热射线部分通过热吸收器3收集，将热能转化，利用形式多样，如直接利用或者间接发电。

实施例二利用碟式聚光集热器将太阳光聚集照射在分光装置的分光片上，依据分光片特性400—700nm波段可见光透过分光片并投射到太阳能光伏电池板上，400nm以下的光线通过吸收加透射的方式消耗掉，而700—1100nm波段光线被反射后通过热吸收装置吸收利用，从而达到对光伏光热的充分利用。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于分光谱利用的太阳能热电联产聚光器，具有至少一个太阳能电池板，至少一个分光装置，以及至少一个热吸收器，所述分光装置设置在太阳能电池板下方，所述分光装置下方设置热吸收器，所述热吸收器下方设置聚光集热器，所述聚光集热器将太阳光聚集照射在分光装置上，经过分光装置的400—700nm波段可见光线透过分光装置中的分光片投射到太阳能光伏电池板上，700—1100nm波段光线被分光装置反射后通过热吸收器吸收利用，从而达到对光伏光热的充分利用。本发明重点解决了聚焦情况下，光伏光热综合利用以及对太阳能分光谱利用的问题，能推动光伏光热综合利用走向商业化。

技术研发人员：仇中柱;张云鹏;高贵姝;袁一鸣
受保护的技术使用者：上海电力学院
技术研发日：2019.01.24
技术公布日：2019.04.26