支撑组件13和跟踪及驱动系统14，该部件组成了整个系统的支撑平台，支撑聚光分频装置以及光伏电池层16和曲面支撑层15。槽形面支撑架11直接支撑曲面支撑层15，转动连接件12连接槽形面支撑架11和固定支撑组件13。该固定支撑组件包括底座130，在底座130上设有支撑立柱131，在支撑立柱131上方设有支撑板132，在支撑立柱131上端还设有跟踪及驱动装置14。该跟踪及驱动装置14包括旋转电机140、止推轴承141和太阳光跟踪检测器142，其旋转电机140通过转动连接件12与曲面支撑层15连接。该跟踪及驱动装置14可根据太阳光跟踪检测器142检测到的太阳光入射角，通过旋转电机140的旋转带动，自行调节聚光分频装置的角度，确保太阳光与聚光分频镜面保持最佳的入射角度。
[0037]本实施例的光伏光热联合系统的工作原理如下:曲面支撑层15是由铝合金或其他导热性能良好的材料制造的槽型支撑层，其内表面设置有光谱分频器件21和光伏电池组件16，其中光谱分频器件21可将入射太阳光中的近红外和紫外光与可见光通过分频调控技术分割开来，其中的近红外和紫外光反射并聚集汇聚到焦线上，由真空集热管3吸收并转变为热能，该热能最终由真空集热管3中的集热介质吸收并传输到蓄热系统中储存起来，其可见光则通过光谱分频器件21而透射到光伏电池组件16上转变为电能，直接提供用户使用，光伏电池16采用多晶硅薄膜太阳能电池组件。固定支撑组件13、曲面支撑架11以及活动连接件12构成承载平台，支撑上述各部件，跟踪及驱动系统用14以保证太阳能光的入射角度，提高太阳能的利用效率。
[0038]请参阅图3，为本实用新型实施例提供的另一种全光谱的光伏光热联合系统的剖面图，该实施例所示的光伏光热联合系统与图1所示的光伏光热联合系统的区别在于，图3所示的槽型聚光分频镜面是分联式的。
[0039]请参阅图4和图5，为本实用新型实施例提供的又一种全光谱的光伏光热联合系统的结构示意图和局部示意图，本实施例的光伏光热联合系统与前述实施例的区别在于，聚光分频装置为蝶式结构，相应的支撑架51、光伏电池层56和曲面支撑层55为蝶式结构，集热装置包括集热管41和位于集热管上方的真空玻璃罩45，本实施例的集热装置由涡旋线状的玻璃管41组合而成，其外表面覆盖了太阳光选择性吸收涂层，该选择性吸收涂层的材料为太阳能利用中常见的高吸收率低反射率材料。在玻璃罩45与集热管41之间是真空的，可有效防止热量的散失，提高光热利用率。集热管的进出管44和42分别与真空玻璃罩45的进出口 46和47连接。
[0040]本实施例的光伏光热联合系统的工作原理为:曲面支撑层55采用蝶式结构，由铝合金或其他导热性能良好的材料制造，其内表面设置有光谱分频器件61和光伏电池组件56，其中光谱分频器件61可将入射太阳光中的近红外和紫外光与可见光通过分频调控技术分割开来，其中的近红外和紫外光反射并聚集汇聚到聚光位置上，由真空集热管41吸收并转变为热能，该热能最终由真空集热管41中的集热介质吸收并传输到蓄热系统中储存起来，其可见光则通过光谱分光器件61的透射到光伏电池组件56上转变为电能，直接提供用户使用，光伏电池56采用多晶硅薄膜太阳能电池组件。固定支撑组件53、镜面支撑架51以及活动连接件52构成承载平台，支撑上述各部件，跟踪及驱动系统用54以保证太阳能光的入射角度，提高太阳能的利用效率。
[0041]根据上述实施例提供的一种全光谱的光伏光热联合系统，通过聚光分频装置将太阳光中的近红外光和紫外光与可见光分离开来，聚光分频装置将近红外光和紫外光反射并聚集到集热装置，由集热装置吸收，转变为热能，可见光则直接通过光谱分频器透射到光伏电池层，由光伏电池层转变为电能，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。
[0042]具体地，本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和特点:
[0043]采用太阳光谱分光技术，通过光谱分频器件将可见光与太阳光中的红外光和紫外光分离开来。
[0044]由若干光谱分频器件组成的聚光分频装置，具有聚光效果，可将太阳光进行聚集，提高能量密度。对光伏电池来说避免了无用光谱的影响，降低温升，提高转换效率；对于光热转换而目可以提尚集热效率，进而提尚尚温热源温度。
[0045]先通过光谱分频器件将太阳光中红外光和紫外光反射出来，并聚焦到聚光分频装置的聚光位置上，获得高密度的光子流，被集热器所吸收。透过光谱分频器件的可见光光子被紧连的光伏组件吸收。从而实现了太阳光谱中不同波段的光子的分段有效利用。
[0046]本实用新型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，充分利用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最优化的太阳能转换效率。
[0047]本实用新型将光谱分频器件、光伏组件和聚焦装置紧密集成在一起，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。
[0048]本实用新型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。
[0049]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。
[0050]总之，以上所述仅为本实用新型技术方案的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种全光谱的光伏光热联合系统，其特征在于，所述系统包括:聚光分频装置、光伏装置和集热装置，所述聚光分频装置是由连续或非连续的光谱分频器组成的聚光分频镜面，所述光伏装置包括光伏电池层和曲面支撑层，所述光伏电池层位于所述聚光分频装置和所述曲面支撑层之间，所述集热装置设置在所述聚光分频装置的聚光位置上； 所述聚光分频装置将入射太阳光中的近红外光和紫外光与可见光分离开来，所述聚光分频装置将所述近红外光和紫外光反射并聚集到所述集热装置上，由所述集热装置吸收并转换为热能，所述聚光分频装置将所述可见光照射到所述光伏电池层，由所述光伏电池层转换为电能。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述聚光分频镜面为槽形曲面，所述槽形聚光分频镜面为一连续式的或非连续式的，所述槽形聚光分频镜面的截面形状包括:抛物线面、复合抛物线面。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述集热装置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，所述聚光分频镜面为蝶式曲面，所述蝶式聚光分频镜面的截面形状包括:抛物线面、复合抛物线面。5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述集热装置包括集热管和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，所述光伏装置与所述聚光分频装置紧密相连。8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述光伏装置还包括支撑架、转动连接件、固定支撑组件和跟踪及驱动装置，所述光伏电池层与光谱分频器件之间设有真空隔热层，所述支撑架支撑所述聚光分频装置、所述光伏电池和曲面支撑层，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支撑架和所述固定支撑组件，所述跟踪及驱动装置根据检测到的所述太阳光的入射角，调节所述聚光分频装置的水平角度。9.如权利要求2-6任意一项所述的系统，其特征在于，所述光伏电池层与所述曲面支撑层之间采用导热硅胶连接粘合，且所述支撑镜面相对于所述光伏电池层的外侧面设置有散热槽。10.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述聚光分频装置和所述光伏电池层以至少两组截面大小相同或不同的环状的均匀的设置在所述曲面支撑层上。
【专利摘要】本实用新型公开了一种全光谱的光伏光热联合系统。该系统包括：聚光分频装置、光伏装置和集热装置，聚光分频装置是由连续或非连续的光谱分频器组成的聚光分频镜面，光伏装置包括光伏电池层和曲面支撑层，光伏电池层位于聚光分频装置和曲面支撑层之间，集热装置设置在聚光分频装置的聚光位置上；聚光分频装置将入射太阳光中为近红外光和紫外光与可见光分离开来，聚光分频装置将近红外光和紫外光反射并聚集到集热装置上，由集热装置吸收并转换为热能，聚光分频装置将可见光照射到光伏电池层，由光伏电池层转换为电能。采用本实用新型，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】H02S40/44, H02S40/22
【公开号】CN204886860
【申请号】CN201520344348
【发明人】王恺, 何祝兵, 苏奇聪, 徐保民
【申请人】南方科技大学
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年5月26日