CN101572515A - 发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种发电装置，包括：太阳能光电池板，用于利用光电转换产生电能；换热器，用于换热；发电芯片，具有热端和冷端，所述热端接合所述太阳能光电池板的基板，所述冷端接合所述换热器，利用冷端和热端之间的温度差产生电能。所述发电芯片包括：冷端陶瓷基板，与所述换热器相接合；第一导流条，接合在所述冷端陶瓷基板上；半导体材料粒子，一端与所述第一导流条相接设；第二导流条，所述半导体材料粒子的另一端与所述第二导流条的一面相接设，所述第二导流条的另一面接合所述太阳能光电池板。因此，本发明发电装置在简单的技术方案下，低成本和高效率的实现了发电，并且集成度高。

Description

发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其是一种利用光伏发电和热电温差发电的发电装置。
背景技术
目前太阳能光伏发电技术及热电温差发电技术日趋成熟。太阳能做为取之不尽的洁净能源有着广阔的应用价值。但是由于受到材料及技术的制约，光伏太阳能光电转换效率的提升受到限制(单晶硅材料最高16％左右；多晶硅材料12％左右，薄膜材料8％)。
热电转换技术利用半导体温差发电技术中的塞贝克效应，通过在半导体温差发电芯片两端形成一定的冷热温度差来提取电能，属热电转换技术。
现有的光电和热电技术结合的发电装置，采用对太阳能先进行集热转换系统(如太阳能热水器，通过真空集热管，使热量储存到水中，使水升温)将热量收集起来再进行热电转换。
因此现有的发电装置的技术方案复杂、成本高、系统集成度不好。
发明内容
本发明的目的是针对现有的发电装置的缺陷，提供一种发电装置，技术方案简单，成本低，并且集成度高。
为实现上述目的，本发明提供了一种发电装置，包括：
太阳能光电池板，用于利用光电转换产生电能；
换热器，用于换热；
发电芯片，具有热端和冷端，所述热端接合所述太阳能光电池板的基板，所述冷端接合所述换热器，利用冷端和热端之间的温度差产生电能。
所述太阳能光电池板为单晶硅、多晶硅或非晶硅薄膜。
所述发电芯片包括：冷端陶瓷基板，与所述换热器相接合；第一导流条，接合在所述冷端陶瓷基板上；半导体材料粒子，一端与所述第一导流条相接设；第二导流条，所述半导体材料粒子的另一端与所述第二导流条的一面相接设，所述第二导流条的另一面接合所述太阳能光电池板。
所述半导体材料粒子的一端通过焊接层与所述第一导流条接设，所述半导体材料粒子的另一端通过焊接层与所述第二导流条接设。
所述发电芯片还包括：热端陶瓷基板，所述第二导流条接合在所述热端陶瓷基板上，并且所述第二导流条的另一面通过所述热端陶瓷基板接合所述太阳能光电池板。
因此，本发明发电装置在简单的技术方案下，低成本和高效率的实现了发电，并且集成度高。
附图说明
图1为本发明发电装置的结构示意图；
图2为本发明发电装置的另一结构示意图；
图3为本发明发电装置的发电芯片实施例1的结构示意图；
图4为本发明发电装置的发电芯片实施例2的结构示意图。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
如图1所示，为本发明发电装置的结构示意图，本实施例的发电装置包括太阳能光电池板1、换热器2和发电芯片3，具有热端31和冷端32，热端31接合所述太阳能光电池板1的基板，冷端32接合换热器2。太阳能光电池板1利用光电转换产生电能，而发电芯片3利用冷端31和热端32之间的温度差产生电能。
太阳能光电池板1可以是单晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜等，这些太阳能光电池板1都可以利用光电转换产生电能，并且在接受太阳光的照射的时候，不仅可以完成光电转换，而且可以产生太阳能的集热，在太阳能光电池板1的基板形成高温区，与发电芯片3的热端31接合，提高热端31的温度，冷端32接合在换热器2上，换热器2通过与大气的热交换将温差发电芯片3热端31传递过来的热量散发掉，以降低温差发电芯片3的冷端32的温度，从而在发电芯片3的冷端32和热端31两端形成了冷热温差，利用塞贝克效应可以产生电能，提供电能输出。再有，可以与太阳能光电池板1的光伏发电，通过控制电路实现电能的叠加输出，提高了整个发电装置的转换效率。技术方案简单，成本低。
如图2所示，为本发明发电装置的另一结构示意图，本实施例中的发电芯片3通过结合材料4(如粘接剂、导热胶等)与换热器2接合。
如图3所示，为本发明发电装置的发电芯片实施例1的结构示意图，本实施例的发电芯片包括：冷端陶瓷基板302、第一导流条312、半导体材料粒子300和第二导流条311。冷端陶瓷基板302与换热器相接合，第一导流条312的一面接合在冷端陶瓷基板302上；半导体材料粒子300的一端与第一导流条312相接设，半导体材料粒子300的另一端与第二导流条311相接设；第二导流条311接合太阳能光电池板1。冷端陶瓷基板302上还连接有输出引线330。
第一导流条312和第二导流条311将半导体材料粒子300按一定的串、并联连接结构连接起来。为保证发电功率最大输出，半导体温差发电芯片3内部的半导体材料粒子300的高度、横截面积、串并联方式，或采用多个半导体发电芯片3的串并联结构等最终造成的半导体发电芯片3的总内阻需与负载阻值相匹配。
发电芯片只设置一面陶瓷基板(冷端陶瓷基板)是因为，温差发电时，半导体温差发电芯片的热端和冷端之间承受较大的温差，且热端的工作温度较高，发电芯片承受的热应力较大，所以热端可以采用开放式结构。
如图4所示，为本发明发电装置的发电芯片实施例2的结构示意图，本实施例的发电芯片除了包括发电芯片实施例1的结构外，还包括热端陶瓷基板301，第二导流条(图中未示出)的另一面接合在热端陶瓷基板301上，并且所述第二导流条通过热端陶瓷基板301接合太阳能光电池板。
在发电芯片具有热端陶瓷基板的情况下，发电芯片与太阳能电池板接合具有两种方式，第一，发电芯片可以利用热端陶瓷基板与太阳能电池板的基板接合，此时太阳能电池板利用基板和发电芯片的热端陶瓷基板进行热交换；第二，发电芯片可以直接利用热端陶瓷基板与太阳能电池板相接合，这样太阳能电池板不需要基板，直接利用发电芯片的热端陶瓷基板来实现，减少了温度传导的路径，进一步提高发电芯片热端陶瓷基板的温度。
并且半导体材料粒子300的一端可以通过焊接层与第一导流条312接设，半导体材料粒子300的另一端通过焊接层与第二导流条311接设。
因为工作发电时发电芯片3冷端32温度较热端31低且热端工作温度相对较低，故可靠性高，因此半导体发电芯片3的引线300一般焊在发电芯片3的冷端32上。半导体发电芯片3两面的陶瓷基板大小可不同，一般冷端陶瓷基板302的面积大于热端陶瓷基板301，利于焊接外接引线300。
本发明发电装置的太阳能光电池板1，在利用太阳能进行光伏发电产生电能的同时，在其基板集热形成高温区，将热量传递至接合的发电芯片3的热端31，提高热端31的温度。而发电芯片3的冷端32接合换热器2，利用换热器换热降低冷端32的温度，由此使温差发电芯片3产生电能。
因此本发明发电装置利用光伏和热电转换复合进行发电，而且技术方案简单，成本低，发电效率高。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1、一种发电装置，其特征在于包括：
太阳能光电池板，用于利用光电转换产生电能；
换热器，用于换热；
发电芯片，具有热端和冷端，所述热端接合所述太阳能光电池板，所述冷端接合所述换热器，利用冷端和热端之间的温度差产生电能。
2、根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于所述太阳能光电池板为单晶硅、多晶硅或非晶硅薄膜。
3、根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于所述发电芯片的热端接合所述太阳能电池板的基板。
4、根据权利要求3所述的发电装置，其特征在于所述基板为玻璃、不锈钢或陶瓷。
5、根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于所述发电芯片包括：
冷端陶瓷基板，与所述换热器相接合；
第一导流条，接合在所述冷端陶瓷基板上；
半导体材料粒子，一端与所述第一导流条相接设；
第二导流条，所述半导体材料粒子的另一端与所述第二导流条的一面相接设，所述第二导流条的另一面接合所述太阳能光电池板。
6、根据权利要求5所述的发电装置，其特征在于所述半导体材料粒子的一端通过焊接层与所述第一导流条接设，所述半导体材料粒子的另一端通过焊接层与所述第二导流条接设。
7、根据权利要求5所述的发电装置，其特征在于所述发电芯片还包括：热端陶瓷基板，所述第二导流条接合在所述热端陶瓷基板上，并且所述第二导流条的另一面通过所述热端陶瓷基板接合所述太阳能光电池板。
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