CN101951196A - 一种太阳能光伏-热电一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能光伏-热电一体化装置，包括框架、光伏电池和光伏外接电极，在所述光伏电池2下方依次还设有热量传导层和热电电池，所述光伏电池安装于框架内部上方，热电电池安装于框架内部下方，两者之间通过热量传导层连接，热电外接电极与热电电池连接。本发明通过将太阳能光伏发电和热电发电整合于同一框架内，大大提高太阳能的利用率，合理有效的利用了光伏系统的余热并解决了光伏系统工作中温度升高导致效率下降的问题。
Description
技术领域
本发明涉及将太阳能转化为电能的发电系统，特别是通过光伏以及热电方式转化太阳能的发电系统。
背景技术
随着社会的飞速进步，对能源的需求量也越来越大。为了应对能源的日益紧缺，开发新能源已经成为迫在眉睫的头等大事。太阳能是一种用之不竭的绿色环保可再生能源。我国的太阳能储量丰富，若能够行之有效的将太阳能转化为电能，将能够大大缓解我国目前的能源问题。
太阳能可以通过光电效应将光能转化为电能。其工作原理为：光照在半导体P-N结上生成电子-空穴对，空穴和电子向相对方向移动形成电势差，当外接负载时可以输出电能。这被称为光伏发电。通常的太阳能电池板即是根据这一工作原理设计。但是，在光伏发电中，一部分太阳能会被转化为热能而流失，同时由于温度的升高，会降低光伏转化效率。利用塞贝克效应将这部分热能转化为电能，将能够大大提高太阳能利用率，同时降低光伏电池温度，提高光伏转化效率。利用塞贝克效应(热电效应)发电的工作原理为：当半导体材料两端存在温差时，N型材料的电子以及P型材料的空穴将向低温端移动从而产生电势差，当外接负载时可以输出电能。基于这一效应制作的热电电池在工作中无化学反应且无机械移动，因此具有无噪声、无污染、使用寿命长等优点。
现今的技术方案对光伏系统余热的利用率不够，或者是过度强调热电系统而导致光伏系统温度过高而效率下降，从而影响了这一技术的实际应用。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的问题和缺陷，本发明的目的在于提供一种太阳能光伏-热电一体化装置，其能提高太阳能的利用率，利用了光伏系统的余热并解决了光伏系统工作中温度升高导致效率下降的问题。
本发明的为实现其目的所采取的技术方案：一种太阳能光伏-热电一体化装置，包括框架、光伏电池和光伏外接电极，在所述光伏电池2下方依次还设有热量传导层和热电电池，所述光伏电池安装于框架内部上方，热电电池安装于框架内部下方，两者之间通过热量传导层连接，热电外接电极与热电电池连接。
所述热量传导层中靠近光伏电池一侧安装信息传感器。
所述光伏外接电极安装在框架上并连接至光伏电池，热电外接电极安装在框架上并穿过热阻层连接至热电电池，信息传感输出端口安装在框架上并连接至信息传感器。
热电电池与框架相邻的内侧之间安装热阻层，热电电池下方安装散热层，散热层通过散热针脚连接到外部冷源。
信息传感器通过信息输出端口向外部传输温度以及应变信息，光伏电池通过光伏外接电极向外部输出电能，热电电池通过热电外接电极向外部输出电能。
本发明的有益效果：将太阳能光伏发电和热电发电整合于同一框架内，大大提高太阳能的利用率，合理有效的利用了光伏系统的余热并解决了光伏系统工作中温度升高导致效率下降的问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述：
如图1所示：本发明包括框架1、光伏电池2和光伏外接电极8，在所述光伏电池2下方依次还设有热量传导层3和热电电池4，所述光伏电池2安装于框架1内部上方，热电电池4安装于框架1内部下方，两者之间通过热量传导层3连接，热电外接电极(10)与热电电池4连接。在光伏电池2和热量传导层3之间设信息传感器7，信息经信息传感输出端口9发送至监控系统。光伏外接电极8、热电外接电极10和信息传感输出端口9均安装在框架1上。热电电池4与框架1的相邻的侧面之间设热阻层5。热电电池4下方安装散热层6，散热层6通过散热针脚11连接到外部冷源。
当阳光照射至如图1所示的太阳能光伏-热电一体化设计顶部时，光伏电池2接收太阳能并通过热伏效应将其转化为电能。光伏电池2转化的电能通过光伏外接电极8引出，可接至升压电路并给蓄电池充电，或者接至升压电路并通过D/A转换后向负载输送电力。
光伏电池2在通过光伏效应转化太阳能的同时，由于吸收了太阳光中的长波辐照以及其本身工作时的发热将产生热能并导致温度升高，当温度过高时会导致光伏电池2的太阳能转化效率下降。因此，利用热量传导层3将所产生的热能吸收并向下方的热电电池4传输。热量传导层3在降低光伏电池2的温度的同时，也发挥着集热效果从而成为热电电池4的热源。
在热量传导层3贴近光伏电池2的位置所安装的信息传感器7可以收集温度以及应力形变的信息并通过信息传感输出端口9将其发送至监控系统，从而对内部信息进行监控并使人们可以及时对运行中的不良情况做出反应。
根据贝塞克效应，热量传导层3(热端)与散热层6(冷端)在热电电池4两端产生温度差将驱使热电电池4发电，所产生的电能通过热电外接电极10引出，可接至升压电路并给蓄电池充电，或者接至升压电路并通过D/A转换后向负载输送电力。
由于热阻层5的存在，热能的耗散降低从而能够得到最大限度的利用，同时由热量传导层3、热阻层5以及散热层6包围的区域中，温度梯度方向是垂直方向的，可以使热电电池4处于最佳工作环境。
由热量传导层3传导下来的热量以及热电电池4工作时所产生的热量将经由散热层6通过散热针脚11散发至外部散热系统中，既维持了散热层6与热量传导层5之间的温差，又能够保证无法利用的热量可以及时被带走。若采用的是水冷系统，还可以利用这部分剩余热量产生热水供生活使用。
本发明完成了太阳能光伏-热电一体化设计，将太阳能光伏发电和热电发电整合于同一框架内，大大提高太阳能的利用率，合理有效的利用了光伏系统的余热并解决了光伏系统工作中温度升高导致效率下降的问题。
Claims (4)
1.一种太阳能光伏-热电一体化装置，包括框架(1)、光伏电池(2)和光伏外接电极(8)，其特征在于：在所述光伏电池(2)下方依次还设有热量传导层(3)和热电电池(4)，所述光伏电池(2)安装于框架(1)内部上方，热电电池(4)安装于框架(1)内部下方，两者之间通过热量传导层(3)连接，热电外接电极(10)与热电电池(4)连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能光伏-热电一体化装置，其特征在于：所述光伏电池(2)和热量传导层(3)之间设信息传感器(7)，信息经信息传感输出端口(9)发送至监控系统。
3.根据权利要求1所述的太阳能光伏-热电一体化装置，其特征在于：所述热电电池(4)与框架(1)的相邻的侧面之间设热阻层(5)，所述热电电池(4)下方安装散热层(6)，散热层(6)通过散热针脚(11)连接到外部冷源。
4.根据权利要求1-3任一项所述的太阳能光伏-热电一体化装置，其特征在于：所述光伏外接电极(8)、热电外接电极(10)和信息传感输出端口(9)均安装在框架(1)上。
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| CN (1) | CN101951196A (zh) |
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- 2010-09-25 CN CN2010102949874A patent/CN101951196A/zh active Pending
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