CN102005972A - 太阳能转换为电能的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及太阳能转换为电能的装置，包括光电转换模块和热电转换模块，光电转换模块和热电转换模块分别设置有与外部电路连接的导线，光电转换模块设置于热电转换模块的外侧，还包括相变层，相变层与热电转换模块连接。光电转换模块将太阳能中的光转换为电能，通过与外部电路连接的导线将电流导出；热电转换模块的背光面与相变层连接，由于热电转换模块的向光侧温度会比较高，而背光侧则由于相变物质的相变，温度保持不变，形成温差，热电转换模块发电，通过与外部电路连接的导线将电流导出，本发明既能实现太阳能的光能转换为电能，也能实现将太阳能中的热能转换为电能，太阳能利用率高，产生的电流稳定。

Description

太阳能转换为电能的装置

技术领域：

本发明涉及太阳能发电技术领域，尤其涉及太阳能转换为电能的装置。

背景技术：

光照射到某些物质上，引起物质的电性质发生变化，也就是光能量转换成电能，这类光致电变的现象被人们统称为光电效应(Photoelectric effect)。在日常生活中，只要光的频率超过某一极限频率，受光照射的金属表面立即就会逸出光电子，发生光电效应，当在金属外面加一个闭合电路，加上正向电源，这些逸出的光电子全部到达阳极便形成所谓的光电流。

太阳能光伏电池作为光电效应的应用，其原理是：太阳光照在半导体P-N结上形成空穴电子对，在P-N结电场的作用下，空穴由N区流向P区，电子由P区流向N区，接通电路后就形成电流。通过改变PN结的串并联形式可以获得不同数值的输出电压，改变光伏电池的面积可以获得不同的输出功率。

如果只是利用光电效应发电，会浪费太阳光谱中的热能部分。1821年德国物理学家塞贝克发现，两种不同导电材料构成的闭合回路中，当两个接点温度不同时，回路中产生的电势使热能转变为电能，这就是热电效应，也称作“塞贝克(Seeback)效应”，于是利用太阳光谱中的热能发电的装置也就产生。

温差发电应用于热电转换装置，而温差发电技术则应用在热端温度较高的情形，在太阳能光伏电池中，没有直接利用光伏电池背温作为温差发电动力。我国大多数地区日照时间相对较长，太阳能资源丰富，如果利用太阳能光伏电池背温作为发电动力的温差发电系统与太阳能光伏发电系统组成混合发电系统，不仅充分利用了太阳能光伏发电这种清洁能源，也解决了光伏电池背温过高影响发电效率的电池散热问题，太阳能光伏电池背温作为发电动力的温差发电系统与太阳能光伏发电系统组成混合发电系统，所面临的一个问题是受夜间，天气的影响其获得的电流不稳定性。

发明内容：

本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种能同时利用太阳能中的光能和热能发电，获得的电流稳定，太阳能利用率高的太阳能转换为电能的装置。

本发明的目的通过以下技术措施实现：一种太阳能转换为电能的装置，包括光电转换模块和热电转换模块，光电转换模块设置有与外部电路连接的导线，热电转换模块设置有与外部电路连接的导线，光电转换模块设置于热电转换模块的外侧，还包括相变层，相变层与热电转换模块连接。

其中，热电转换模块包括第一热电转换模块、第二热电转换模块，相变层设置于第一热电转换模块与第二热电转换模块之间。

其中，还设置有散热板，第二热电转换模块与散热板连接。

其中，光电转换模块外侧设置有透明罩，透明罩与散热板之间形成空腔。

其中，透明罩与散热板之间设置有密封层，透明罩与导线之间设置有密封物质。

其中，相变层包括密封袋和相变物质，相变物质设置于密封袋内。

其中，相变物质为高温熔盐、熔点为56℃的三水醋酸钠或石蜡。

其中，高温熔盐为硝酸钠、亚硝酸钠或硝酸钾。

本发明有益效果在于：一种太阳能转换为电能的装置，包括光电转换模块和热电转换模块，光电转换模块和热电转换模块分别设置有与外部电路连接的导线，光电转换模块设置于热电转换模块的外侧，还包括相变层，相变层与热电转换模块连接。光电转换模块将太阳能中的光转换为电能，并且通过与外部电路连接的导线将电流导出；热电转换模块的背光面与相变层连接，这样由于热电转换模块的向光侧温度会比较高，而背光侧则由于相变物质的相变，温度保持不变，热电转换模块的向光侧与背光侧形成温差，使得热电转换模块发电，并且通过与外部电路连接的导线将电流导出，由于设置有相变层，相变层能通过相变将热电转换模块传递过来的热量存储起来，在光线不足，或者夜晚的时候，相变物质相变放热，将热量传递给热电转换模块，热电转换模块可以再次发电，本发明既能实现太阳能的光能转换为电能，也能实现将太阳能中的热能转换为电能，太阳能利用率高，产生的电流稳定。

附图说明：

图1是本发明的剖视图。

附图标记：

1——光电转换模块         21——第一热电转换模块

22——第二热电转换模块    3——相变层

4——导线                 5——散热板

6——透明罩               7——密封层

8——密封物质             9——空腔。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明，如图1所示。

实施例1

本实施例提供一种太阳能转换为电能的装置，包括光电转换模块1和热电转换模块，光电转换模块1和热电转换模块分别设置有与外部电路连接的导线4，光电转换模块1设置于热电转换模块的外侧，还包括相变层3，相变层3与热电转换模块连接，热电转换模块包括第一热电转换模块21、第二热电转换模块22，相变层3设置于第一热电转换模块21与第二热电转换模块22之间，相变层3高温时是液态，低温时是固态。

当有太阳光照，光电转换模块1将太阳能中的光转换为电能，并且通过与外部电路连接的导线4将电流导出；第一热电转换模块21的背光面与相变层3连接，本发明外部温度较高时，第一热电转换模块21的向光侧温度会比较高，而第一热电转换模块21的背光则由于相变层3的相变，温度保持不变，第一热电转换模块21的向光侧与背光侧形成温差，使得第一热电转换模块21发电，通过导线4将电流导出，当然此时第二热电转换模块22也可能由于相变层3热泄漏产生微弱的电流。

由于设置有相变层3，相变层3能通过相变将第一热电转换模块21传导过来的热量存储起来，在光线不足，或者夜晚时，相变层3相变放热，将热量传递给第二热电转换模块22，第二热电转换模块22可以再次发电，本发明既能实现将太阳能的光能转换为电能，也能实现将太阳能中的热能转换为电能，太阳能利用率高，产生的电流稳定。

本实施例的相变层3包括密封袋、相变物质，相变物质设置于密封袋内，相变物质为熔点为56℃的三水醋酸钠，由于相变物质在相变时会变成液态，用密封袋包裹相变物质，可以防止液态的相变物质漏出。

实施例2

本实施例与实施例1不同之处在于还设置有散热板5，第二热电转换模块22与散热板5连接，散热板5可以迅速将第二热电转换模块22上的热量带走，当在光线不足，或者夜晚的时候，相变物质相变放热，并且将热量传递给第二热电转换模块22，第二热电转换模块22的相变物质侧与第二热电转换模块22的散热板5侧存在温差，第二热电转换模块22发电，为了增加散热效能，散热板5可附上导管，或浸在液体中，热量由液体带走，如果用清水作冷却，用作冷却后的水是暖水，可作生活用水。

实施例3

本实施例与实施例2不同之处在于，光电转换模块1外侧设置有透明罩6，透明罩6与散热板5之间形成空腔9，透明罩6与散热板5之间设置有密封层7，透明罩6与导线4之间设置有密封物质8，由于设置有密封物质8和一密封层7，透明罩6和散热板5构成密封的空腔9，光电转换模块1、热电转换模块和相变层3都设置于空腔9内，太阳光线进入空腔9内，因温室效应，热能不能流出，同时由于有密封层7和第二密封层8，空腔9内可以抽真空，降低空腔9内热能经对流及传导的损失，透明罩6同时起保护作用。

太阳能进入密封的空腔9后，因为温室效应，使其内部不断升温，如果没有相变物质，温度可超过100℃，因内有固态相变物质三水醋酸钠，其相变点为56℃，空腔9内温度升到56℃，其后多出的热能都会由相变物质吸收，由固态融化为液态。

因为热能由光电转换模块1传导至第一热电转换模块21，所以在热传导过程中，光电转换模块1和第一热电转换模块21发电，在有太阳的环境下，相变物质融解，第一热电转换模块21发电的过程不会停止，直至相变物质相变完毕，即变成液态，空腔9内温度与相变物质同温，第一热电转换模块21才停止发电。

在没有太阳照射的情况下，外界温度低，平均约22℃，冬天温度更低，其内部液态相变物质为56℃，高于外界温度，相变物质内热能，会经过第二热电转换模块22，传到散热板5，由散热板5传到空气，热能由空气带走，相变物质由液态转为固态，相变物质固化过程，第二热电转换模块22发电不会停止，直至相变物质完全相变完毕，变成固态，外界温度与相变物质同温，第二热电转换模块22才停止发电。

本实施例的工作原理为：

光电转换模块1直接产生电力，并吸收热能，使光电转换模块1高温，光电转换模块1的热能会经第一热电转换模块21传导到相变物质，在热传导过程中，第一热电转换模块21会产生电力。相变物质在高温时是液态，低温时是固态，相变物质由导热密封材料包装，例如塑胶袋，硅胶袋等，以防止液态时漏出。相变物质固态转为液态时，要大量吸热，其相变温度比光电转换模块1低，相变物质未完全相变完毕，都维持在该温度，所以第一热电转换模块21可以一直维持发电，直至相变物质相变完毕，并且与光电转换模块1温度相同才停止。

当没有太阳的热能时，外界温度低于相变物质，相变物质相变，由液态转为固态，释出热能，相变物质相变温度比下方的散热板5高，热能经第二热电转换模块22传导到散热板5，在传导过程中，第二热电转换模块22产生电力，散热板5与空气接触，热能由空气带走，散热板5得以保持低温，第二热电转换模块22保持发电，直至相变物质相变完毕，并且与散热板5温度相同才停止。为增加散热效能，散热板5上可设置导管，或浸在液体，热量由液体带走。本实施例还可以加上透明罩6，太阳光线进入透明罩6与散热板5构成的空腔9内，因温室效应，热能不能流出，透明罩6可起保护作用。

本发明的相变物质不局限于56℃的三水醋酸钠，还可以是水，石蜡，或者是高温熔盐，例如硝酸钠、亚硝酸钠或硝酸钾，可以根据不同地区的日晒情况，设置不同的相变物质，本发明的光电转换模块1可以是光电效应板，市场上能购买到的光电效应材料都能实现本发明，同样热电转换模块，可以是热电效应板，市场上能购买到的热电效应材料都能实现本发明。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，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实质和范围。

Claims (8)

1.一种太阳能转换为电能的装置，包括光电转换模块和热电转换模块，光电转换模块和热电转换模块分别设置有与外部电路连接的导线，光电转换模块设置于热电转换模块的外侧，其特征在于：还包括相变层，相变层与热电转换模块连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能转换为电能的装置，其特征在于：热电转换模块包括第一热电转换模块、第二热电转换模块，相变层设置于第一热电转换模块与第二热电转换模块之间。

3.根据权利要求2所述的太阳能转换为电能的装置，其特征在于：还设置有散热板，第二热电转换模块与散热板连接。

4.根据权利要求3所述的太阳能转换为电能的装置，其特征在于：光电转换模块外侧设置有透明罩，透明罩与散热板之间形成空腔。

5.根据权利要求4所述的太阳能转换为电能的装置，其特征在于：透明罩与散热板之间设置有密封层，透明罩与导线之间设置有密封物质。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的太阳能转换为电能的装置，其特征在于：相变层包括密封袋和相变物质，相变物质设置于密封袋内。

7.根据权利要求6所述的太阳能转换为电能的装置，其特征在于：相变物质为高温熔盐、熔点为56℃的三水醋酸钠或石蜡。

8.根据权利要求7所述的太阳能转换为电能的装置，其特征在于：高温熔盐为硝酸钠、亚硝酸钠或硝酸钾。

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