CN106784106B - 一种双重发电的半导体模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双重发电的半导体模块，包括叠合的光电转换单元和热电转换单元，光电转换单元包括太阳能电池片和光电单元引出线，热电转换单元包括上基板、下基板及设置于上下基板之间的由P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对，热电转换单元设有热电单元引出线，本发明通过将两种不同的发电单元组合在一起，光电转换单元利用光能发电，热电转换单元利用太阳能的辐射热和太阳能电池片的工作热量进行热能温差发电，使太阳能的转换效率得到了有效提高，热电转换单元的上基板又作为太阳能电池片的底板，使得半导体模块既具有双重发电的功能，体积又控制在合理的范围内，实用性得到了极大的提升。

Description

一种双重发电的半导体模块
技术领域
本发明涉及到一种半导体模块，尤其涉及到一种具有较高转换效率的双重发电的半导体模块。
背景技术
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源和环保提出越来越高的要求，收集一切可以收集的能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能电池片作为一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件而应用的非常广泛，但是由于光电转换的效率比较低，大部分的能量还是以热量的形式扩散无法被收集利用，单一利用太阳能的效率并不高，因此，多种方式来利用太阳能就成为研究和生产的方向，如热电致冷器就可以有效收集热量，但由于设备体积和生产成本的关系，多功能太阳能设备的实用性和转换效率还是比较低，无法满足需要。
发明内容
本发明主要解决现有太阳能设备功能单一、实用性较差、转换效率较低的技术问题；提供了一种具有较高转换效率的双重发电的半导体模块。
为了解决上述存在的技术问题，本发明主要是采用下述技术方案：
本发明的一种双重发电的半导体模块，包括叠合的光电转换单元和热电转换单元，所述光电转换单元包括太阳能电池片和光电单元引出线，所述太阳能电池片上设有聚光器，所述聚光器的聚光区域对应太阳能电池片表面，所述热电转换单元包括上基板、下基板及设置于上下基板之间的由P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对，上下基板和半导体元件端部之间设有导流片，所述热电转换单元设有热电单元引出线，通过将两种不同的发电单元组合在一起，光电转换单元利用光能发电，热电转换单元利用太阳能的辐射热和太阳能电池片的工作热量进行热能温差发电，使太阳能的转换效率得到了有效提高，热电转换单元的上基板又作为太阳能电池片的底板，使得半导体模块既具有双重发电的功能，体积又控制在合理的范围内，实用性得到了极大的提升。
作为优选，所述上基板面积大于太阳能电池片面积，上基板上表面固设有正极铜片和负极铜片，所述太阳能电池片与所述正极铜片相吻合且与正极铜片焊接，所述负极铜片置于正极铜片周沿并围绕正极铜片，太阳能电池片负极与负板铜片之间设有连接板，所述光电单元引出线分别与正极铜片和负极铜片焊接，光电转换单元的电流通过引出线导出。
作为优选，所述光电转换单元还包括聚光板，所述聚光板与所述上基板尺寸相吻合并覆盖上基板上表面且围合所述太阳能电池片，在上基板上设置聚光板，将太阳能光线聚集至上基板上，充分利用了原来散失的辐射能量，提升了上基板的温度，有利于提升热电转换单元的转换效率。
作为优选，所述半导体模块包括隔热保护板，所述隔热保护板与所述下基板尺寸相吻合并覆盖下基板上表面且围合所述聚光板，在下基板上表面设置隔热保护板，隔绝了热电转换单元冷热面的热量传递，使得上下基板的温差保持在较大程度，热电转换单元的转换效率较高。
作为优选，所述半导体模块还包括隔热保护条，所述隔热保护条围合所述下基板周沿并与所述隔热保护板一体结构，隔热保护条既隔绝上下基板之间的热量扩散，又可作为半导体模块的框架，保护半导体模块。
作为优选，所述聚光板为菲涅尔透镜，较薄的菲涅尔透镜有利于减小聚光板的厚度，缩小半导体模块的尺寸。
作为优选，所述下基板底面设有散热器，作为热电转换单元的冷面，散热器能保证下基板的温度保持在40～60℃，使热电转换单元保持较大的温差，有利于提升转换效率。
本发明的有益效果是：通过将两种不同的发电单元组合形成半导体模块，光电转换单元利用光能发电，热电转换单元利用太阳能的辐射热和太阳能电池片的工作热量进行热能温差发电，使半导体模块的转换效率得到了有效提高，热电转换单元的上基板作为太阳能电池片的底板，使半导体模块既具有双重发电的功能，体积又控制在合理范围内，使实用性得到了极大提升，而上基板表面设置聚光板，更提升了上基板的温度，使光能利用率和热能转换效率更高。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图。
图2是图1结构的爆炸示意图。
图3是本发明的另一种结构示意图。
图4是图3结构的爆炸示意图。
图中 1.太阳能电池片，2.光电单元引出线，3.上基板，4.下基板，5.电偶对，6.导流片，7.热电单元引出线，8.正极铜片，9.负极铜片，10.连接板，11.聚光板，12.隔热保护板。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：本实施例1的一种双重发电的半导体模块，如图1和图2所示，包括叠合的光电转换单元和热电转换单元，光电转换单元包括太阳能电池片1和光电单元引出线2，太阳能电池片上安装有菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的聚光区域对应太阳能电池片表面，热电转换单元包括上基板3、下基板4及设置于上下基板之间的由P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对5，上下基板的内侧面对应各半导体元件端部区域烧结有导流片6，各电偶对通过导流片组成串联或并联电路，并通过热电单元引出线引出7，上基板面积的大于太阳能电池片面积，太阳能电池片位于上基板中央，在上基板的上表面烧结有正极铜片8和负极铜片9，正极铜片位于上基板中央，太阳能电池片与正极铜片相吻合且与正极铜片焊接，负极铜片位于正极铜片周沿并围绕正极铜片，太阳能电池片的负极通过左右两条连接板10与负极铜片连接，光电单元引出线分别与正极铜片和负极铜片焊接并引出，作为光电转换单元的电流引出线。
装配时，在上基板和下基板表面通过DBC技术烧结导流片和相应的正极铜片和负板铜片，将半导体电偶对分别焊接在相应的导流片上，形成热电转换单元，上下基板之间形成温差，热电单元引出线焊接在相应的导流片上构成电路，再将太阳能电池片焊接在上基板的正极铜片和负极铜片上，形成光电转换单元，再将连接板焊接在负极铜片和太阳能电池片之间，在正极铜片和负极铜片上焊接光电单元引出线，完成双重发电的半导体模块的制作。
使用时，在太阳能电池片上安装菲涅尔透镜，在下基板上安装散热器，将光电单元引出线和热电单元引出线分别接入外接电路，即组成完整的发电模块，当太阳光照射时，菲涅尔透镜聚焦太阳光至太阳能电池片上，在太阳能电池片上产生约100～180℃的温度并进行光能发电，同时，半导体电池片传递辐射热和电池片工作余热至上基板表面，使上基板的表面温度慢慢上升，当下基板因为散热器作用而保持在40～60℃的较低温度时，在上下基板之间就形成了温差，使热电转换单元开始温差发电，半导体模块持续向外部电路输出电能。
实施例2：本实施例2的一种双重发电的半导体模块，包括叠合的光电转换单元和热电转换单元，光电转换单元包括太阳能电池片，热电转换单元包括上基板、下基板及设置于上下基板之间的由P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对，如图3和图4所示，光电转换单元还包括聚光板11，聚光板为菲涅尔透镜，聚光板与上基板尺寸相吻合并覆盖上基板上表面且围合太阳能电池片，半导体模块还包括一体结构的隔热保护板12，隔热保护板与下基板尺寸相吻合并覆盖下基板的上表面且围合聚光板。
使用时，太阳能电池片周边的光线经过聚光板的聚焦作用，使辐射热量直接投射在上基板表面，再次提升了上基板的温度，而隔热保护板则隔离了上下基板，防止上下基板之间的热量扩散和融合，保持上下基板之间的温差稳定。
本实施例2的其它部分均与实施例1的相应部分类同，本文不再赘述。
在本发明的描述中，技术术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“纵”、“横”、“内”、“外”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本发明的技术方案，以上说明并非对本发明作了限制，本发明也不仅限于上述说明的举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、增添或替换，都应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双重发电的半导体模块，其特征在于：所述半导体模块包括叠合的光电转换单元和热电转换单元，所述光电转换单元包括太阳能电池片（1）和光电单元引出线（2），所述太阳能电池片上设有聚光器，所述聚光器的聚光区域对应太阳能电池片表面，所述热电转换单元包括上基板（3）、下基板（4）及设置于上下基板之间的由P型半导体元件和N型半导体元件组成的电偶对（5），上下基板和半导体元件端部之间设有导流片（6），所述热电转换单元设有热电单元引出线（7），所述上基板面积大于太阳能电池片面积，上基板上表面固设有正极铜片（8）和负极铜片（9），所述太阳能电池片与所述正极铜片相吻合且与正极铜片焊接，所述负极铜片置于正极铜片周沿并围绕正极铜片，太阳能电池片负极与负板铜片之间设有连接板（10），所述光电单元引出线分别与正极铜片和负极铜片焊接。
2.根据权利要求1所述的一种双重发电的半导体模块，其特征在于：所述光电转换单元还包括聚光板（11），所述聚光板与所述上基板尺寸相吻合并覆盖上基板上表面且围合所述太阳能电池片（1）。
3.根据权利要求2所述的一种双重发电的半导体模块，其特征在于：所述半导体模块包括隔热保护板（12），所述隔热保护板与所述下基板（4）尺寸相吻合并覆盖下基板上表面且围合所述聚光板（11）。
4.根据权利要求3所述的一种双重发电的半导体模块，其特征在于：所述半导体模块还包括隔热保护条，所述隔热保护条围合所述下基板周沿并与所述隔热保护板一体结构。
5.根据权利要求2所述的一种双重发电的半导体模块，其特征在于：所述聚光板为菲涅尔透镜。
6.根据权利要求1所述的一种双重发电的半导体模块，其特征在于：所述下基板底面设有散热器。
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