一种光伏热电耦合柔性发电装置

本发明涉及发电设备，具体涉及一种光伏热电耦合柔性发电装置。

背景技术：

1、在传统的太阳能发电领域中，晶硅太阳能电池的制作成本高，光电转换效率低，投入成本高而回报低，在大面积应用后依然需要多年运行才能取得收益。近年来，钙钛矿太阳能电池一经问世便迅速发展，在十几年内不断突破光电转换效率上限，已超过目前已有晶硅技术的光电转换效率极限，具有更低成本、更高效率、更多应用的优势。然而，钙钛矿太阳能电池的稳定性却使其难以投进实际应用，其中，温度与湿度的工作条件对钙钛矿运行寿命的影响最大，不健康的温度与湿度条件将降低钙钛矿太阳能电池的发电效率，并使钙钛矿层降解而且大多数的电池连接通过串联的方式，致使输出的电流过小，难以满足实际的需求。经过多数研究人员的实验研究，已验证通过良好的封装技术可以将钙钛矿电池与环境良好隔绝，因此湿度对钙钛矿电池的运行影响可以忽略。而温度依然是作为限制钙钛矿太阳能电池应用的主要因素之一，对此，传统的冷却方式，如液冷、风冷等，因其成本问题、体积占用问题并不适用与钙钛矿这种低成本薄膜发电电池。传统晶硅太阳能电池为降低工作温度提高发电效率而采用了在电池底部叠加一层相变材料层，但传统的相变材料的应用依然会限制了钙钛矿柔性电池的应用。

2、因此，亟需研发一种可以实现对钙钛矿太阳能薄膜电池有效控温并提高光伏发电效率的发电装置。

技术实现思路

1、针对现有技术中的不足，本发明提供一种光伏热电耦合柔性发电装置，其能够实现对钙钛矿太阳能薄膜电池的有效控温并提高光伏发电效率。

2、为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：

3、一种光伏热电耦合柔性发电装置，其包括：

4、钙钛矿太阳能薄膜电池，

5、柔性复合相变材料储能层，其热连接在所述钙钛矿太阳能薄膜电池的下表面，所述柔性复合相变材料储能层包括上底面大于下底面的四棱台和连接在四棱台的下底面的突出平台；以及，

6、若干温差发电柔性薄膜电池，每个所述温差发电柔性薄膜电池的热面与突出平台热连接，其中，

7、所述柔性复合相变材料储能层在白天期间吸收上层所述钙钛矿太阳能薄膜电池因受光辐照而产生的热量，进而将所述钙钛矿太阳能薄膜电池的工作温度保持在设定区间，同时全天将白天期间所吸收的热量传达至底层所贴合的所述温差发电柔性薄膜电池从而进行温差发电。

8、如上所述的光伏热电耦合柔性发电装置，进一步的，还包括将所述钙钛矿太阳能薄膜电池、所述柔性复合相变材料储能层和若干所述温差发电柔性薄膜电池一体封装的外封装壳层。

9、如上所述的光伏热电耦合柔性发电装置，进一步的，所述温差发电柔性薄膜电池包括热电薄膜、衬底和导电块，其中，所述热电薄膜沿电传输和热传输方向的纵向截面为变截面，且所述热电薄膜通过所述导电块与突出平台热连接，所述衬底连接在所述热电薄膜的下底面。

10、如上所述的光伏热电耦合柔性发电装置，进一步的，所述热电薄膜的横截面为梯形。

11、如上所述的光伏热电耦合柔性发电装置，进一步的，所述钙钛矿太阳能薄膜电池与所述温差发电柔性薄膜电池之间对应位置重叠，且所述钙钛矿太阳能薄膜电池与所述温差发电柔性薄膜电池的对应正极及其对应负极区域通过导电金属锡连接，从而构成并联的回路。

12、如上所述的光伏热电耦合柔性发电装置，进一步的，所述柔性复合相变材料储能层具有可弯曲性和延展性。

13、如上所述的光伏热电耦合柔性发电装置，进一步的，所述柔性复合相变材料储能层的四棱台的上底面的形状尺寸与所述钙钛矿太阳能薄膜电池形状尺寸相同，所述柔性复合相变材料储能层的下底面的突出平台与热电薄膜的p-n结对数相适应，且该突出平台的侧面积大于导电块的面积。

14、本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

15、1、本发明通过柔性复合相变材料吸收钙钛矿太阳能电池受太阳辐射所产生的热量，使其温度区间始终位于输出功率为最佳的状态，以实现对钙钛矿太阳能薄膜电池的有效散热控温，从而能够提高光伏发电效率，延长电池运行寿命；

16、2、本发明将光伏发电过程中产生的热能储存在柔性复合相变材料中并用于温差发电，之后耦合钙钛矿太阳能薄膜电池与温差发电柔性薄膜电池，通过电池之间的并联电路提高了输出电流，并能在夜间持续发电。

技术特征：

1.一种光伏热电耦合柔性发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的光伏热电耦合柔性发电装置，其特征在于，还包括将所述钙钛矿太阳能薄膜电池、所述柔性复合相变材料储能层和若干所述温差发电柔性薄膜电池一体封装的外封装壳层。

3.根据权利要求1所述的光伏热电耦合柔性发电装置，其特征在于，所述温差发电柔性薄膜电池包括热电薄膜、衬底和导电块，其中，所述热电薄膜沿电传输和热传输方向的纵向截面为变截面，且所述热电薄膜通过所述导电块与突出平台热连接，所述衬底连接在所述热电薄膜的下底面。

4.根据权利要求4所述的光伏热电耦合柔性发电装置，其特征在于，所述热电薄膜的横截面为梯形。

5.根据权利要求1所述的光伏热电耦合柔性发电装置，其特征在于，所述钙钛矿太阳能薄膜电池与所述温差发电柔性薄膜电池之间对应位置重叠，且所述钙钛矿太阳能薄膜电池与所述温差发电柔性薄膜电池的对应正极及其对应负极区域通过导电金属锡连接，从而构成并联的回路。

6.根据权利要求1所述的光伏热电耦合柔性发电装置，其特征在于，所述柔性复合相变材料储能层具有可弯曲性和延展性。

7.根据权利要求1所述的光伏热电耦合柔性发电装置，其特征在于，所述柔性复合相变材料储能层的四棱台的上底面的形状尺寸与所述钙钛矿太阳能薄膜电池形状尺寸相同，所述柔性复合相变材料储能层的下底面的突出平台与热电薄膜的p-n结对数相适应，且该突出平台的侧面积大于导电块的面积。

技术总结
本发明公开了一种光伏热电耦合柔性发电装置，涉及发电设备技术领域，其包括：钙钛矿太阳能薄膜电池、柔性复合相变材料储能层以及若干温差发电柔性薄膜电池，柔性复合相变材料储能层热连接在所述钙钛矿太阳能薄膜电池的下表面，所述柔性复合相变材料储能层包括上底面大于下底面的四棱台和连接在四棱台的下底面的突出平台；每个所述温差发电柔性薄膜电池的热面与突出平台热连接，其中，所述柔性复合相变材料储能层在白天期间吸收上层所述钙钛矿太阳能薄膜电池因受光辐照而产生的热量，进而将所述钙钛矿太阳能薄膜电池的工作温度保持在设定区间，同时全天将白天期间所吸收的热量传达至底层所贴合的所述温差发电柔性薄膜电池从而进行温差发电。

技术研发人员：王长宏,佘增伟,伍尚烽,陈冠龙,罗思一
受保护的技术使用者：广东工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12