CN201479052U - 跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置 - Google Patents

跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置，包括内表面为高反射的集光槽与太阳跟踪装置、热交换管及安装在该热交换管两端的转动轴、出水管和进水管，其特征在于还包括安置集光槽最上方的平凸透镜，和安置在平凸透镜下方焦点处的光电池板，且光电池板经由电绝缘薄膜与热交换管固定在一起，所述的集光槽是V形且底部为开放式的结构体，集光槽位于光电池板的上方并固定在热交换管上。本实用新型大大增强了投射在光电池板表面的太阳光强度，而增大了光电池板的输出功率，降低了光电设备的投入成本。使光热与光电利用联合同步进行，显著提高了太阳能的利用率，且经过汇聚的太阳光又使热交换管中的水在短时间内达到较高的温度。

Description

跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置
技术领域
本实用新型涉及太阳能利用领域，特别涉及一种能跟踪汇聚太阳光、并将太阳能光电转换与光热转换联合进行进而同步产生能量的装置——跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置。
背景技术
越来越受到全世界重视的太阳能是自然界巨大而且无污染的能源，尤其是不产生如二氧化碳等温室气体。它可以通过光电效应产生电能，也可以通过其辐射的热效应产生热能。但是目前光电转换产生电能的效率仍很低，利用率一般在20％左右，而各类光电转换元器件的生产成本又较高，限制了太阳能光电应用的大规模发展；太阳能热效应的利用率较高，转换装置也比较简单，但是要想利用其热能来发电，则必须增加用来发电的附加设备，需投入的成本也较高，且总体效率也较低。
鉴于以上情况，把光电转换利用了20％的能量之后剩下的80％部分再通过光热转换尽量利用起来，即把光电、光热效应对太阳能的利用结合起来，能大幅度提高太阳能的利用率。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置，以弥补现有太阳能利用技术的不足。
本实用新型的设计构思是用平凸透镜将太阳光汇聚后投射到光电池板表面，当阳光照射到平凸透镜时其直射部分受到汇聚，汇聚光束于平凸透镜下方焦点附近形成条形聚焦光斑，与其形状一致的条状光电池板就放置在该光斑处。如果平凸透镜的宽度为光电池板宽度的N倍，那么同时在焦面光斑处的光照强度也约为太阳光的N倍，光电池板的输出功率也提升至N倍。至于太阳光中非直射的散射光，也通过平凸透镜汇聚后向下方辐射，但不能汇聚于焦点附近。对这一部分光的进一步汇聚，本实用新型采用的是内表面有高反射率金属镀层的V形反射式集光槽，其底部是开放的并位于平凸透镜和光电池板之间。经过平凸透镜汇聚后的散射光以不同角度投射到集光槽内表面上，经过多重反射最终也被汇聚到集光槽底部的光电池板上，其光照强度也约为原散射光强的N倍，从而使太阳光的直射与散射光都能被加强并汇聚到光电池板上，显著提高了光电池板表面的光照强度，加大其输出电流的电功率。
光电池板受到因汇聚而增强的太阳光辐射后，温度会升高，其本身就可作为一种电热元件。在光电池板的下表面设置一层电绝缘但导热的薄膜，薄膜下方有金属热交换管，该管既作为安装光电池板的支撑体，又作为热交换过程的导热体，同时也是导水与贮水的管道。热交换管直接将光电池板产生的热量交换给管道中的水，成为太阳辐射的光热接收器，因为对太阳光进行了聚光，所以产生热水具有升温快的优点。热交换管装有转动轴，可以通过转动使与之相连的平凸透镜朝向太阳光的直射方向，从而充分利用太阳能。这样就实现了光电、光热同时产生和利用的目的，即创造了整体提高太阳能利用率和方便使用的条件。
本实用新型是在跟踪聚光太阳能的光热装置的基础上进行的改进。
为了实观上述目的，本实用新型提供的技术方案是：包括内表面为高反射的集光槽与太阳跟踪装置、热交换管及安装在该热交换管两端的转动轴、出水管和进水管，其特征在于还包括安置集光槽最上方的平凸透镜，和安置在平凸透镜下方焦点处的光电池板，且光电池板经由电绝缘薄膜与热交换管固定在一起，所述的集光槽是V形且底部为开放式的结构体，且位于光电池板的上方并固定在热交换管上。
所述的平凸透镜呈长柱形，是一个长柱形的柱面透镜。
本实用新型通过对太阳光的跟踪和聚光增强了投射在光电池板表面的太阳光强度，大大增大了光电池板输出的光电流及电功率，大幅降低了光电设备的投入成本。同时由于将光电池板作为加热元件，使光热利用与光电利用联合同步进行，显著提高了太阳能的利用率。并且经过汇聚的太阳光又使热交换管中的水在短时间内达到较高的温度。
附图说明：
图1为本实用新型总体结构的纵剖面示意图。
图2为本实用新型总体结构的横剖面示意图。
其中，1、平凸透镜，2、集光槽，3、光电池板，4、电绝缘薄膜，5、热交换管，6、保温套，7、转动轴，8、出水管，9、进水管。
具体实施方式
如图1所示，一种跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置，包括内表面为高反射的集光槽2与太阳跟踪装置、热交换管5及安装在该热交换管5两端的转动轴7、出水管8和进水管9，其特征在于还包括安置在集光槽2最上方的平凸透镜1，和安置在平凸透镜1下方的焦点处的光电池板3，且光电池板3经由电绝缘薄膜4与热交换管5固定在一起，所述的集光槽2是V形且底部为开放式的结构体，且位于光电池板3的上方并固定在热交换管5上。所述的平凸透镜1是呈长柱形，是长柱形的柱面透镜。
为了达到良好的保温效果，所述的集光槽2与热交换管5的连接处设有保温套6。
上述太阳跟踪装置的转动轴7通过转动使平凸透镜1对准太阳直射的方向，太阳光的直射光被平凸透镜1汇聚后投射到焦点处的光电池板3的上表面，太阳光的散射光通过平凸透镜1又经聚光槽2多次反射后也被投射到光电池板3的上表面，该光电池板3的输出的电功率提高，在增强的光照辐射下，光电池板3本身的温度迅速升高并传导至热交换管5中的水中，加热后的水经出水管8可以直接使用。
本实用新型优选采用长为1米的热交换管5及同样长度的平凸透镜1，以及V形反射式集光槽2和条状的光电池板3组成一个光电、光热转换部件。多个相同的这种的部件排列成数量可选定的列阵，形成一套跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置。本实用新型可以通过出水管8将加热后的热水送出至外接的保温贮水器，但因热水升温快，热交换管5本身即可作为热水的保温贮水器。

Claims (3)

1.一种跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置，包括内表面为高反射的集光槽(2)与太阳跟踪装置、热交换管(5)及安装在该热交换管(5)两端的转动轴(7)、出水管(8)和进水管(9)，其特征在于还包括安置在集光槽(2)最上方的平凸透镜(1)，和安置在平凸透镜(1)下方焦点处的光电池板(3)，且光电池板(3)经由电绝缘薄膜(4)与热交换管(5)固定在一起，所述的集光槽(2)是V形且底部为开放式的结构体，该集光槽(2)位于光电池板(3)的上方并固定在热交换管(5)上。
2.如权利要求1所述的跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置，其特征在于所述的平凸透镜(1)是呈长柱形。
3.如权利要求1所述的跟踪聚光太阳能的光电光热联合产生装置，其特征在于所述的集光槽(2)与热交换管(5)的连接处设有保温套(6)。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102184994A (zh) * 2011-02-15 2011-09-14 宣建民 太阳能电池板
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CN110108309A (zh) * 2019-03-26 2019-08-09 长江大学 一种高灵敏度光电传感装置

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