CN102623541A

CN102623541A - 太阳能转换装置

Info

Publication number: CN102623541A
Application number: CN2012100913805A
Authority: CN
Inventors: 庞怡
Original assignee: 庞俊
Priority date: 2012-03-31
Filing date: 2012-03-31
Publication date: 2012-08-01

Abstract

本发明揭示一种太阳能转换装置，能同时发电和供热，包括透明壳体、以及在其内部的光电器件和导热装置；所述的透明壳体底部涂有反光膜或在透明壳体内部设置聚光元件；所述光电器件位于所述聚光元件或涂有反光膜的透明壳体的聚焦线上或附近；所述的导热装置为多边形导热装置，所述的光电器件围绕所述的多边形导热装置排列；所述的导热装置由多边形金属管及其内部的工质组成。由于本发明主要利用多边形导热装置，使得导热装置与光电器件的接触面大幅增加，从而提高了光电器件的散热效率。

Description

太阳能转换装置

技术领域

本发明涉及一种太阳能转换装置，具体是涉及一种能将太阳能转换成电能和热能的能量转换器，尤其涉及一种可以提高能量转换效率的转换装置。

背景技术

在现有技术中，已知的同时能产生电能与热能的太阳能转换器是用折射聚光的，其聚光效果不如反射聚光。折射聚光需要高折射率的材料，跟踪太阳也需要双轴调节。

而且折射聚光要取得高度聚光，对光学器件的要求及复杂程度要高的多。这样就使得太阳能转换器的造价和成本非常高，而且维修保养困难，器件更换繁杂，在很大程度上限制了太阳能转换器的大规模推广应用。

基于此，有解决方案提供了通过聚光元件和位于聚光元件聚焦线上的光电元件来实现能量的充分吸收，并通过置于容器中的折射率与容器材料一致的液体对光电元件进行散热，但是此方案对液体的折射率要求比较高，并且光电元件与液体直接接触，影响了光电元件的使用寿命。

另外，如中国专利号“200610002978.7”，名称为“内聚光太阳能光电光热复合管”的发明专利，揭示了一种由粘结在金属集热条带上的晶体硅太阳能电池，焊接在该金属条带上的金属管，槽形反射聚光器及封装的透明玻璃管组成。槽形反射聚光器将入射的太阳光聚集至金属集热条带及另一面的晶体硅太阳能电池上，玻璃管内抽成真空或充氮气。该太阳能电池吸收的太阳能一部分转换成电能，由金属导线引出玻璃管外；一部分转换成热能通过金属条带传递到金属管，通过金属管内工质传出玻璃管外。但是此方案的缺陷在于1) 聚光倍数小（特别对于小型系统）；2）只有部分阳光用于光电转换；3）由于形状的限制，光强均匀性和光电转换不高；3）热能的传递不够直接充分；4）由于辐射面积大，热损耗较大；5）金属管的反射会浪费一部分太阳光。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提供一种能够充分利用太阳能优先产生电能、其次热能，光电器件散热迅速，工作性能稳定可靠的太阳能转换装置。

本发明的技术方案是：一种太阳能转换装置，包括光电器件和导热装置，

还包括，透明壳体；

所述的光电器件和导热装置位于所述的透明壳体内部;

所述的透明壳体底部涂有反光膜或在透明壳体内部设置聚光元件；

所述光电器件位于所述聚光元件或涂有反光膜的透明壳体的聚焦线上或附近；

所述的导热装置为多边形导热装置，所述的光电器件围绕所述的多边形导热装置排列。

在本发明一个优选实施例中，所述的多边形导热装置包括多边形金属管，以及位于所述的多边形金属管内部的工质。

在本发明一个优选实施例中，所述的多边形金属管为倒五角形的金属管，所述的工质为低汽化点的流质或流动的冷却液。所述的至少从透明壳体的一端进出，也可从透明壳体的一端进，另一端出。

在本发明一个优选实施例中，所述的光电器件为三个或三组，分别位于倒五角形的金属管顶边和底部两条边附近，并且光电器件和金属管的边平行。

在本发明一个优选实施例中，所述的聚光元件为聚光反射凹镜，并且所述的聚光反射凹镜呈抛物面状，所述的光电器件及多边形导热装置位于所述聚光反射凹镜的聚焦线上或附近。

在本发明一个优选实施例中，所述的透明壳体是密封的，并且内部呈真空状态。

在本发明一个优选实施例中，所述的透明壳体是圆形的玻璃管。

在本发明一个优选实施例中，所述的光电器件为单晶硅太阳能电池。

在本发明一个优选实施例中，所述的多边形金属管为铜管或铝管。

在本发明一个优选实施例中，所述的太阳能转换装置还包括电能输出装置

本发明揭示的太阳能转换装置，由于其中主要利用多边形导热装置，使得导热装置与光电器件的接触面大幅增加，从而提高了光电器件的散热效率；并且可以设置多块光电器件于多边形导热装置的四周，可以使阳光直射或比较均匀地反射到其表面上，从而提高了太阳光的利用率；另一方面，本发明能够同时采用太阳能板的光电效应发电，并将剩余的太阳能作为热能取出，因此总体能量转换效率很高，同时冷却工质能避免太阳能板的温度变得很高而影响效率。热量通过流质的相变或液体的循环流动，由外部的热交换带出；起到了散热和热能利用的双重功能。透明壳体是抽真空的，以减少热能的损耗。由于光伏发电，以及将光伏未能利用上而产生的热量充分利用，总体的太阳能的利用效率大大地提高。

附图说明

图1是本发明太阳电转换装置优选实施例的局部结构示意图;

图2是本发明太阳电转换装置优选实施例的透视结构示意图;

图3是本发明太阳电转换装置优选实施例的整体构造示意图;

图4是本发明太阳电转换装置优选实施例的示意图。

图中：100–透明壳体；110–聚光元件；120–光电器件；130–多边形金属管； 140–液体入口；150–液体出口；160–蜗杆齿轮；170–齿轮；180–伺服电机；190–太阳光。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

参见图1，太阳能转换装置包括透明壳体100，在透明壳体100内部设置有聚光元件110和光电器件120，光电器件120位于聚光元件110的聚焦线上或者附近。在本实施例种，聚光元件110是凹镜，当然形状并不局限于此。太阳光190由太阳能转换装置的透明壳体100的外表面进入，一小部分直接照射在多边形顶边的光电器件120，另外的大部分经过聚光元件110的反射到达位于多边形底部的光电器件120上。本发明另一实施例中，可以将透明壳体100底部涂上反光膜，从而可以在透明壳体100内部不设置聚光元件110，同样达到对太阳光聚光的效果。

在本发明实施例中，光电器件120设置有三个或三组，并且呈倒五边形的形状排列在聚光元件110的聚焦线上，同样可以设置四个或者倒三角形或者多个光电器件120，组成多边形排列。在光电器件120包围处，设置有多边形导热装置，多边形导热装置包括多边形金属管130和位于多边形金属管130内部的工质（图中未示出）。此处的工质主要用于冷却光电器件120，并将光电器件120的热量带走，优选是低汽化点的流质，如戊烷工质。

本发明实施例中，光电器件120与多边形金属管130之间平行设置，从而增加了光电器件120与多边形金属管130之间的交换面积，使得光电器件120的热量能被多边形金属管130内部的液体快速带走，提高了光电器件120的散热效果。本发明所涉及的光电器件120可以是单晶硅太阳能电池或其他高效率的太阳能电池。

本发明实施例中，多边形金属管130可以采用铜或铝材料制成，以导热效果好的金属材料制成为佳。透明壳体100可以是圆形，也可以是其他形状，此处不做限制。透明壳体100可以由玻璃、透明塑料制成，主要是可使太阳光穿透，并对光电器件120和聚光元件110起到保护作用，避免光电器件120和聚光元件110直接暴露在空气中，受到长期的空气或者水、盐雾、酸雨等的腐蚀。透明壳体100两端是封住的，内部抽成真空状态，从而可以防止透明壳体100内部热量的外泄。或者在透明壳体100内部填充隔热气体，例如氩、氪之类的堕性气体。

参见图2，太阳能转换装置一端设置有工质入口或出入口140，冷却的工质从那里进入多边形导热装置，被光电器件120加热过（或汽化了）的工质从液体出口150或140流出。加热过的液体经过热交换器（图中未示出）冷却后又进入太阳能转换装置。

光电器件120的位置靠近透明壳体100的中上部，与聚光元件110的聚焦线重合或者大部分重合。多个透明壳体100的光电器件120的输出可以串联或并联起来（图中未示出），以增强总体的输出电压或输出电流。

多个透明壳体100可以连接或组合在一起，构成一个太阳能转换装置模块。参见图3与图4，在本发明实施例中，显示了一种可以同时调节多个太阳能收集器的太阳跟踪系统。它使得太阳光190横向垂直进入透明壳体100，进而聚焦到光电器件120上。

本发明实施例中，首选的太阳跟踪系统包括一套蜗杆齿轮160和伺服电机180。每个透明壳体100的一端都有一个齿轮170咬着此蜗杆齿轮160。蜗杆齿轮160的转动将调节所有的与其连着的透明壳体100的角度。这套系统不会影响透明壳体长轴的角度。一个太阳能转换装置模块内可以有一套太阳跟踪系统。

此发明当然也可使用别种太阳跟踪系统或额外的太阳跟踪讯号，这些系统也是已知的成熟技术。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims

1.一种太阳能转换装置，包括光电器件和导热装置，其特征在于：

还包括，透明壳体；

所述的光电器件和导热装置位于所述的透明壳体内部；

2.根据权利要求1所述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的多边形导热装置包括多边形金属管，以及位于所述的多边形金属管内部的工质。

3.根据权利要求2所述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的多边形金属管为倒五边形的金属管，所述的工质为低汽化点的流质或流动冷却液，所述的工质至少需要从透明壳体的一端出入。

4.根据权利要求3所述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的光电器件为三个或三组，分别位于倒五角形的金属管顶边及下部两条边附近，并且光电器件和金属管的边平行。

5.根据权利要求1~4之一阳能转换装置，其特征在于，所述的聚光元件为聚光反射凹镜，并且所述的聚光反射凹镜呈抛物面状，所述的光电器件及多边形导热装置位于所述聚光反射凹镜的聚焦线上或附近。

6.根据权利要求5述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的透明壳体是密封的，并且内部呈真空状态或填充隔热气体。

7.根据权利要求6述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的透明壳体是圆形的玻璃管。

8.根据权利要求5所述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的光电器件为单晶硅太阳能电池。

9.根据权利要求5所述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的多边形金属管为铜管或铝管。

10.根据权利要求5所述的太阳能转换装置，其特征在于，所述的太阳能转换装置还包括电能输出装置。