CN203904024U - 一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及太阳能利用技术领域，具体涉及一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统。该系统由聚光器，污水箱，净水箱，提供电能又能处理污水以提供净水的复合接收装置，连接污水箱、复合接收装置和净水箱的管道，驱动污水进入复合接收装置进行处理的水泵，将复合接收装置中的聚光太阳电池产生电能输出的电极引线组成。本实用新型利用聚光太阳电池能够高效响应的太阳光波段进行发电的同时，再利用太阳光的紫外光波段进行污水处理，从而实现太阳能的经济高效综合利用，另外还可以避免非响应范围或低效率响应波段的辐射造成聚光电池本身温度上升以致发电效率下降的问题，能够在相同聚光系统成本下，获得更多的能源，从而降低能源成本。

Description

一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统
技术领域
本实用新型涉及太阳能利用技术领域，具体涉及一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统。
背景技术
21世纪人类对来自清洁能源的电能及纯净水源有着越来越强的需求，但是获得这些资源面临着巨大的技术挑战，尤其对中国这样的人口大国，电力和清洁水源也日趋渐紧，利用太阳能发电同时又供纯净水已成为研究的重要课题。
太阳能光伏发电是近年来太阳能众多利用方式中发展最快、最具活力的研究领域；但是，由于缺乏有竞争力的装机成本和上网电价，光伏产业一直没有取得突飞猛进的发展，其中聚光光伏技术在提高光电转换效率、降低光伏发电成本上被寄予厚望；但是，太阳电池仅能利用太阳光谱中的可见光波段和部分近红外波段（如硅电池为400-1200nm），其余波段的光子能量转化为热，而且热量会随着聚光比的增加而增加；而温度的升高会使太阳电池开路电压急剧降低以及转换效率的下降，长时间的高温还会缩短电池的使用寿命；另一方面由于构成电池组件的不同材料具有不同的热膨胀系数，长期热应力的作用会使组件结构永久破坏。而目前的太阳能光催化水处理系统所用的大部分光催化剂可以充分利用太阳能光谱中的紫外光波段来净化污水，同时水还可以吸收太阳能光谱中大于1200nm的低频长波区能量。如何更加高效地利用太阳光谱，同时避免非响应范围或低效率响应波段的辐射造成光伏电池本身温度上升的弊端（导致整体光伏电池效率下降）已成为研究的焦点。
发明内容
本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，解决聚光太阳电池由于可见光波段和部分近红外波段以外的波段的辐射造成光伏电池本身温度上升的问题，同时解决太阳能光催化水处理系统所用的大部分光催化剂仅能利用太阳能光谱中的紫外光波段来净化污水的问题，提高太阳能在整个波段的利用效率，同时降低聚光光伏发电系统和太阳能光催化水处理系统的成本。
本实用新型所采用的技术方案是：一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于该系统由聚光器，贮存待处理污水的污水箱，贮存经由复合接收装置处理后供用户使用的净水的净水箱，具有产生聚光光伏效应以提供电能又能处理污水以提供净水的复合接收装置，依次连接污水箱、复合接收装置和净水箱的管道，驱动污水进入复合接收装置进行处理的水泵，将复合接收装置中的聚光太阳电池产生电能输出的电极引线组成，复合接收装置接收来自聚光器的汇聚太阳光线。
所述复合接收装置包括侧壁、第一透明板、第二透明板、第一光催化剂、第二光催化剂、填充剂、聚光太阳电池和金属基板；按照入射太阳光线的方向，第一透明板、第二透明板、聚光太阳电池和金属基板依次固定安装在侧壁中，第一透明板和第二透明板构成流道，第一光催化剂和第二光催化剂分别附着在第一透明板和第二透明板与流道中的水接触的一侧，填充剂设置在第二透明板和聚光太阳电池间；流道一端通过管道和水泵与污水箱连接，流道的另一端通过管道与净水箱连接。起保护聚光太阳电池的金属基板背面设置有翅片。
所述聚光器为透射式聚光装置或者反射式聚光装置。
所述复合接收装置中的第一透明板选用在太阳光全波段透过率高的石英玻璃，第二透明板选用在太阳光可见光和近红外波段透过率高的超白玻璃。
所述复合接收装置中的第一光催化剂和第二光催化剂选用二氧化钛（TiO2）或其它能够吸收不利于光伏转换的太阳能光谱中紫外波段的光催化剂，对污水进行光催化处理从而获得净水。
所述复合接收装置中的填充剂采用光谱透过率和环境稳定性都很高的有机硅胶。
所述复合接收装置中的聚光太阳电池采用聚光硅太阳电池组。
所述复合接收装置获得的净水可供人类饮用或作为生活用水。
所述复合接收装置输出的电能可用作水泵的电源或者储存起来另作它用。
本实用新型与现有技术相比的优点在于：
（1）  将聚光光伏发电技术和太阳能光催化水处理系统相结合，可以从源头上解决聚光太阳电池过热的可能，使得电池工作效率更高。
（2）  太阳能光催化水处理系统所用的大部分光催化剂仅仅在太阳能光谱的紫外波段和近紫外波段起作用，而剩下的90-95%的太阳辐射能量都白白浪费，而将聚光光伏发电技术和太阳能光催化水处理系统相结合，不仅可以提供净水，还可以将太阳能光催化水处理系统浪费的太阳光通过聚光太阳能电池转化为电能。
（3）复合接收装置产生的电能可以供光催化水处理单元使用，这样光催化水处理单元就不需要提供外部电源。
（4）本太阳能综合利用系统，能够实现太阳能的经济高效综合利用，能够在相同聚光系统成本下，获得更多的能源，从而降低能源成本。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构及原理示意图。
其中，1-聚光器、2-复合接收装置、3-污水箱、4-净水箱、5-管道、6-水泵、7-电极引线、8-第一透明板、9-第二透明板、10-第一光催化剂、11-第二光催化剂、12-流道、13-聚光太阳电池、14-填充剂、15-金属基板、16-翅片、17-侧壁。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
该系统由汇聚太阳光线并进行聚光的聚光器1，贮存待用复合接收装置2处理的污水的污水箱3，贮存经由复合接收装置2处理后供用户使用的净水的净水箱4，依次连接污水箱3、复合接收装置2和净水箱4的管道5，驱动污水进入复合接收装置2进行处理的水泵6，具有产生聚光光伏效应以提供电能又能处理污水以提供净水的复合接收装置2，将复合接收装置2中的聚光太阳电池13产生电能输出的电极引线7组成，复合接收装置接收来自聚光器的汇聚太阳光线。
其中，复合接收装置2具有产生聚光光伏效应以提供电能又能处理污水以提供净水两大功能，其结构是由在太阳光全波段透过率高的第一透明板8、在太阳光可见光和近红外波段透过率高的第二透明板9、分别附着于第一透明板和第二透明板与水接触侧的第一光催化剂10和第二光催化剂11、由第一透明板和第二透明板组成的流道12、将聚光太阳电池13封装在第二透明板背面的填充剂14、保护聚光太阳电池13的金属基板15、置于金属基板背面的翅片16和侧壁17组成，由第一透明板8和第二透明板9组成的流道一端通过管道5和水泵6与污水箱3连接，流道的另一端通过管道5与净水箱4连接。
聚光器1为透射式聚光装置或者反射式聚光装置。
第一透明板8选用在太阳光全波段透过率高的石英玻璃，第二透明板9选用在太阳光可见光和近红外波段透过率高的超白玻璃。
第一光催化剂10和第二光催化剂11选用二氧化钛（TiO2）或其它能够吸收不利于光伏转换的太阳能光谱中紫外波段的光催化剂。
填充剂14采用光谱透过率和环境稳定性都很高的有机硅胶。
所述复合接收装置中的聚光太阳电池13采用聚光硅太阳电池组。
本实用新型的工作流程为：太阳光线经聚光器1汇聚于复合接收装置2上，复合接收装置2中的第一光催化剂10和第二光催化剂11吸收太阳光谱中的紫外光波段以处理通过水泵6和管道5从污水箱3流入由第一透明板8和第二透明板9组成流道12的水，获得的净水最后通过管道5流入净水箱4供用户饮用或作为生活用水；同时流过流道12中 的水还可以吸收太阳能光谱中大于1200nm的低频长波区能量，穿过第二透明板9后的汇聚太阳光线中的其余波段通过填充剂14到达聚光太阳电池13，聚光太阳电池13充分利用汇聚太阳光线中的可见光波段和近红外光波段产生电能，通过电极引线7对外供电，未转化为电能的其余很小部分太阳光会在电池内部转化为热，可以通过聚光太阳电池13背面设置的金属基板15和金属基板背面的翅片16散去。
本太阳能综合利用系统，能够实现太阳能的经济高效综合利用，提高聚光太阳电池发电效率（减少低光谱响应率范围光谱的接收，即减少了能量向热量的转化，保证聚光太阳电池高效发电及理想工作温度），同时将紫外光光谱辐射利用光催化剂来处理污水以获得净水，能够在相同聚光系统成本下，提升太阳能综合利用效率，从而降低能源成本。

Claims (7)

1.一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，该系统由聚光器，贮存待处理污水的污水箱，贮存经由复合接收装置处理后供用户使用的净水的净水箱，具有产生聚光光伏效应以提供电能又能处理污水以提供净水的复合接收装置，依次连接污水箱、复合接收装置和净水箱的管道，驱动污水进入复合接收装置进行处理的水泵，将复合接收装置中的聚光太阳电池产生电能输出的电极引线组成，复合接收装置接收来自聚光器的汇聚太阳光线，其特征在于：所述复合接收装置包括侧壁、第一透明板、第二透明板、第一光催化剂、第二光催化剂、填充剂、聚光太阳电池和金属基板；按照入射太阳光线的方向，第一透明板、第二透明板、聚光太阳电池和金属基板依次固定安装在侧壁中，第一透明板和第二透明板构成流道，第一光催化剂和第二光催化剂分别附着在第一透明板和第二透明板与流道中的水接触的一侧，填充剂设置在第二透明板和聚光太阳电池间；流道一端通过管道和水泵与污水箱连接，流道的另一端通过管道与净水箱连接。
2.如权利要求1所述的一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于：起保护聚光太阳电池的金属基板背面设置有翅片。
3.如权利要求1所述的一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于：所述聚光器为透射式聚光装置或者反射式聚光装置。
4.如权利要求1所述的一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于：所述复合接收装置中的第一透明板选用在太阳光全波段透过率高的石英玻璃，第二透明板选用在太阳光可见光和近红外波段透过率高的超白玻璃。
5.如权利要求1所述的一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于：所述复合接收装置中的第一光催化剂和第二光催化剂选用二氧化钛。
6.如权利要求1所述的一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于：所述复合接收装置中的填充剂采用光谱透过率和环境稳定性都很高的有机硅胶。
7.如权利要求1所述的一种聚光太阳能光伏发电和水净化综合利用系统，其特征在于：所述复合接收装置中的聚光太阳电池采用聚光硅太阳电池组。
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