CN115118218A - 一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置，包括聚光器、支架、光伏电池、温差发电片和辐射制冷复合膜；所述光伏电池通过所述支架设置在所述聚光器上，所述温差发电片设置在所述光伏电池上，且所述光伏电池的背板与所述温差发电片的热端接触，所述辐射制冷复合膜设置在所述温差发电片上，且所述辐射制冷复合膜与所述温差发电片的冷端接触。该装置提高了光伏电池能量转化效率，也有效利用了多余的热能，并使其转化为电能，辐射制冷复合膜利用了太阳光全波段，通过辐射制冷使得与其相连的温差发电片的冷端降低，增大了温差发电片冷热端温差，提高了温差发电片的发电能力。本发明可广泛应用于新能源技术领域内。
Description
技术领域
本发明涉及新能源技术领域，尤其是一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置。
背景技术
目前，太阳能发电主要采取光伏发电的形式。但是相关技术中，现有的光伏电池存在着以下缺陷：一方面，现有的光伏发电装置采用了主动冷却方法将多余的热量散失到周围的环境，造成热污染；另一方面，发电装置的结构复制，造成机械部件接触热阻过大，影响了装置的发电效率。
发明内容
为解决上述技术问题至少之一，本发明的目的在于：提供一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置。
本发明实施例所采取的技术方案包括：
一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置，包括聚光器、支架、光伏电池、温差发电片和辐射制冷复合膜；所述光伏电池通过所述支架设置在所述聚光器上，所述温差发电片设置在所述光伏电池上，且所述光伏电池的背板与所述温差发电片的热端接触，所述辐射制冷复合膜设置在所述温差发电片上，且所述辐射制冷复合膜与所述温差发电片的冷端接触。
进一步地，所述辐射制冷复合膜包括辐射制冷薄膜和金属反射层，所述金属反射层与所述温差发电片的冷端接触。
进一步地，所述辐射制冷薄膜通过以下方法制得：
将丙酮、DMAC溶剂和PMMA颗粒加热搅拌，得到混合液；
在所述混合液中加入TiO2粉末继续搅拌，得到原液；
通过刮涂法将所述原液制成辐射制冷薄膜。
进一步地，所述光伏电池为单晶硅电池、多晶硅电池或砷化镓电池中任意一种。
进一步地，所述温差发电片包括P型热电材料块和N型热电材料块。
进一步地，所述金属反射层的材料包括铝、银、金、铜中至少一种。
进一步地，所述聚光器包括聚光透镜、虹彩光圈和升降螺旋。
本发明公开了一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置，具备如下有益效果：
本发明利用光伏温差协同辐射制冷共同生产电力，光伏电池和辐射制冷复合膜共同吸收利用太阳能全光谱波段，能够有效拓宽太阳能的光谱利用范围，利用温差发电片吸收光伏电池发电过程中产生的热量，利用辐射制冷复合膜降低温差发电片的冷端温度，增大其冷热端温差，将辐射制冷和太阳能发电良好耦合，能够有效提高发电效率。本发明结构简单、工作可靠、节能环保，并且可以在大部分实际场景中应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或者现有技术中的技术方案，下面对本发明实施例或者现有技术中的相关技术方案附图作以下介绍，应当理解的是，下面介绍中的附图仅仅为了方便清晰表述本发明的技术方案中的部分实施例，对于本领域的技术人员来说，在无需付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取到其他附图。
图1为本发明实施例提供的一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置的侧面结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置的拆分示意图。
其中，各附图标号为：
1-聚光器、2-支架、3-光伏电池、4-温差发电片、5-金属反射层、6-辐射制冷薄膜。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1、图2和图3，一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置，包括聚光器1、支架2、光伏电池3、温差发电片4和辐射制冷复合膜；所述光伏电池3通过所述支架2设置在所述聚光器1上，所述温差发电片4设置在所述光伏电池3上，且所述光伏电池3的背板与所述温差发电片4的热端接触，所述辐射制冷复合膜设置在所述温差发电片4上，且所述辐射制冷复合膜与所述温差发电片4的冷端接触。
通过阳光照射，一部分太阳光照射到辐射制冷薄膜6上，进而辐射制冷薄膜6和金属反射层5进行制冷，使得与所述金属反射层6相连的所述温差发电片4的冷端温度降低，提高了所述温差发电片4的发电能力。其余太阳光部分照射到所述聚光器1上，受到照射的所述聚光器1将太阳光汇聚照射到所述光伏电池3表面上，所述光伏电池4吸收太阳辐射而产生电能，所述光伏电池3为单晶硅电池、多晶硅电池或砷化镓电池。吸收过程中产生的热量被相连的所述温差发电片4所利用，进而被转化为电能。
本发明利用光伏温差协同辐射制冷共同生产电力，光伏电池和辐射制冷复合膜共同吸收利用太阳能全光谱波段，能够有效拓宽太阳能的光谱利用范围，利用温差发电片吸收光伏电池发电过程中产生的热量，利用辐射制冷复合膜降低温差发电片的冷端温度，增大其冷热端温差，将辐射制冷和太阳能发电良好耦合，能够有效提高发电效率。本发明结构简单、工作可靠、节能环保，并且可以在大部分实际场景中应用。
进一步作为可选的实施方式，所述辐射制冷复合膜包括辐射制冷薄膜和金属反射层，所述金属反射层与所述温差发电片的冷端接触。
辐射制冷，使温度较高的物体向外界辐射能量以降低温度的方法。利用在真空环境中，互不接触的物体，因温度的不同彼此进行辐射热交换的原理，使高温物体降温。
凡温度高于绝对零度的物体，都会产生电磁辐射。随着辐射物体材质、分子结构和温度等条件的不同，其辐射波长也各不相同。在红外辐射的波段里，从辐射的本质来讲，当分子中的原子或者原子团从高能量的振动状态转变到低能量的振动状态时，产生2.5μm～25μm波段的红外辐射。由科学家对大气光谱透过特性的分析可以知道，大气层对不同波长的电磁波有不同的透射率，透射率较高的波段称为“大气窗口”，例如0.3μm～2.5μm、3.2μm～4.8μm、7μm～14μm。大气层的光谱透过特性主要由大气层中的水蒸气、二氧化碳和臭氧决定的，它们的含量变化会引起透过率的变化，但是透射光谱的分布却变化不大。因此，地表上物体的热能可以通过辐射换热，将自身热量以7μm～14μm电磁波的形式通过“大气窗口”排放到温度接近绝对零度的外部太空，达到自身冷却的目的。
进一步作为可选的实施方式，所述辐射制冷薄膜通过以下方法制得：
将丙酮、DMAC溶剂和PMMA颗粒加热搅拌，得到混合液；
在所述混合液中加入TiO2粉末继续搅拌，得到原液；
通过刮涂法将所述原液制成辐射制冷薄膜。
具体地，辐射制冷薄膜由丙酮、DMAC溶剂和PMMA颗粒加热搅拌至一定地步后，再加入填充物TiO2粉末继续搅拌得到原液，最后采用刮涂法制得。
进一步作为可选的实施方式，所述光伏电池为单晶硅电池、多晶硅电池或砷化镓电池中任意一种。
光伏电池用于把太阳的光能直接转化为电能。地面光伏系统大量使用的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅太阳能电池。光伏电池通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。以光电效应工作的薄膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应原理工作的太阳能电池则还处于萌芽阶段。太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴--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。
进一步作为可选的实施方式，所述温差发电片包括P型热电材料块和N型热电材料块。
温差发电片是利用塞贝克效应，将热能直接转换成电能的一种发电器件。将一个p型温差电元件和一个n型温差电元件在热端用金属导体电极连接起来，在其冷端分别连接冷端电极，就构成一个温差电单体或单偶。在温差电单体开路端接入电阻为RL的外负载，如果温差电单体的热面输入热流，在温差电单体热端和冷端之间建立了温差，则将会有电流流经电路，负载上将得到电功率I2RL，因而得到了将热能直接转换为电能的发电器。
进一步作为可选的实施方式，所述金属反射层的材料包括铝、银、金、铜中至少一种。
进一步作为可选的实施方式，所述聚光器包括聚光透镜、虹彩光圈和升降螺旋。
聚光器安装在载物台下，其作用是将光源经反光镜反射来的光线聚焦于样品上，以得到最强的照明，使物象获得明亮清晰的效果。聚光器的高低可以调节，使焦点落在被检物体上，以得到最大亮度。一般聚光器的焦点在其上方1.25mm处，而其上升限度为载物台平面下方0.1mm。因此，要求使用的载玻片厚度应在0.8—1.2mm之间，否则被检样品不在焦点上，影响镜检效果。聚光器前透镜组前面还装有虹彩光圈，它可以开大和缩小，影响着成像的分辨力和反差，若将虹彩光圈开放过大，超过物镜的数值孔径时，便产生光斑；若收缩虹彩光圈过小，分辨力下降，反差增大。因此，在观察时，通过虹彩光圈的调节再把视场光阑(带有视场光阑的显微镜)开启到视场周缘的外切处，使不在视场内的物体得不到任何光线的照明，以避免散射光的干扰。
以上对本发明实施例的结构进行了说明。可以认识到，本发明相对于现有技术，既提高了光伏电池能量转化效率，也有效利用了多余的热能，并使其转化为电能，辐射制冷复合膜利用了太阳光全波段，通过辐射制冷使得与其相连的温差发电片的冷端降低，增大了温差发电片冷热端温差，提高了温差发电片的发电能力。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (7)
1.一种基于辐射制冷的光伏温差发电装置，其特征在于，包括聚光器、支架、光伏电池、温差发电片和辐射制冷复合膜；所述光伏电池通过所述支架设置在所述聚光器上，所述温差发电片设置在所述光伏电池上，且所述光伏电池的背板与所述温差发电片的热端接触，所述辐射制冷复合膜设置在所述温差发电片上，且所述辐射制冷复合膜与所述温差发电片的冷端接触。
2.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏温差发电装置，其特征在于，所述辐射制冷复合膜包括辐射制冷薄膜和金属反射层，所述金属反射层与所述温差发电片的冷端接触。
3.根据权利要求2所述的基于辐射制冷的光伏温差发电装置，其特征在于，所述辐射制冷薄膜通过以下方法制得：
将丙酮、DMAC溶剂和PMMA颗粒加热搅拌，得到混合液；
在所述混合液中加入TiO2粉末继续搅拌，得到原液；
通过刮涂法将所述原液制成辐射制冷薄膜。
4.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏温差发电装置，其特征在于，所述光伏电池为单晶硅电池、多晶硅电池或砷化镓电池中任意一种。
5.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏温差发电装置，其特征在于，所述温差发电片包括P型热电材料块和N型热电材料块。
6.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏温差发电装置，其特征在于，所述金属反射层的材料包括铝、银、金、铜中至少一种。
7.根据权利要求1所述的基于辐射制冷的光伏温差发电装置，其特征在于，所述聚光器包括聚光透镜、虹彩光圈和升降螺旋。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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