CN205070938U - 基于太阳能电池板的温差发电系统 - Google Patents

基于太阳能电池板的温差发电系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开的基于太阳能电池板的温差发电系统，包括太阳能电池板、置于太阳能电池板背光侧的温差发电模块以及散热机构，该温差发电系统在不降低光伏太阳能电池板发电效率的前提下，对光伏太阳能电池板与环境所形成的温差加以利用，采用热管散热器对温差发电模块进行快速散热，散热效果好，更有利于提高温差发电的效率，从而有效提高对太阳能的利用率，具有绿色环保、适应范围广、安全可靠、高效能等特点，使用简便，可以长期免维护工作，同时体积小，重量轻，便于携带和运输，利于推广普及，具有广阔的应用前景。

Description

基于太阳能电池板的温差发电系统
技术领域
本实用新型涉及发电装置，尤其是一种基于太阳能电池板的温差发电系统。
背景技术
目前，我国电力资源比较紧张，而且主要依靠火力发电为主，污染较大，同时随着全球石油消耗的剧增而伴随的全球能源价格的不断攀升，越来越多的技术活动集中到新能源的开发及各类能源的综合利用方面。而太阳能、风能等绿色发电所占比例极小。在我国太阳能发电的开发前景最为广阔，所受限制较小。我国多数地区都符合太阳能发电的要求，同时大力发展太阳能发电又符合国家的可持续发展的战略。但现有的太阳能光电池发电效率较低，还不能够满足当前的需求，向产业普及受到很大的限制。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供的一种基于太阳能电池板的温差发电系统，将太阳能光伏发电和太阳能热发电进行结合，使太阳能电池板具有更高效的能量转换，提高发电效率。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
基于太阳能电池板的温差发电系统，包括太阳能电池板、置于太阳能电池板背光侧的温差发电模块以及散热机构，所述温差发电模块的热端面通过导热层紧贴在太阳能电池板的背光面上，所述散热机构通过导热层紧贴在所述温差发电模块的冷端面上，所述散热机构为热管散热器，该热管散热器包括热管和设在热管上的散热鳍片。
优选的，所述温差发电模块包括半导体温差发电片和升压电路，所述半导体温差发电片包括热端面侧的热端电极层、冷端面侧的冷端电极层以及置于所述热端电极层和冷端电极层之间的温差发电层，所述温差发电层上引出正负电极与所述升压电路连接，所述升压电路输出连接负载。
优选的，所述导热层包括导热双面胶、导热硅胶和均热板，所述均热板与太阳能电池板和散热机构的接触面上均涂覆有导热双面胶和导热硅胶，以使得均热板能够牢固紧贴在太阳能电池板与温差发电模块之间，以及温差发电模块与散热机构之间。
更优选的，所述均热板为铝质或铜质板体，使热量传递更均匀。
优选的，所述太阳能电池板包括太阳能电池组以及置于太阳能电池组底部的金属蓄热板，所述温差发电模块的热端面与金属蓄热板贴合，通过金属蓄热板能更有效地将太阳能电池板的热量传递至温差发电模块。
优选的，所述热管为全铜热管，所述散热鳍片为铜质散热鳍片。
本实用新型的有益效果：该温差发电系统在不降低光伏太阳能电池板发电效率的前提下，对光伏太阳能电池板与环境所形成的温差加以利用，采用热管散热器对温差发电模块进行快速散热，散热效果好，更有利于提高温差发电的效率，从而有效提高对太阳能的利用率，具有绿色环保、适应范围广、安全可靠、高效能等特点，使用简便，可以长期免维护工作，同时体积小，重量轻，便于携带和运输，利于推广普及，具有广阔的应用前景。该系统可作为家庭用电的补充，又可作为边疆哨所等常规电力难以到达的地区的有效能源。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。
图1是本实用新型的原理示意图；
图2是本实用新型中太阳能电池板与输出电压的关系曲线图；
图3是本实用新型中半导体温差发电片输出电压与温差的关系曲线图。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的基于太阳能电池板的温差发电系统，包括太阳能电池板1、置于太阳能电池板1背光侧的温差发电模块2以及散热机构3，所述温差发电模块2包括热端面和冷端面，热端面通过导热层4紧贴在太阳能电池板1的背光面上，所述散热机构3通过导热层4紧贴在冷端面上，该发电系统将太阳能光伏发电和太阳能热发电进行结合，太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。同时温差发电模块2具有适应范围广、体积小、重量轻、安全可靠、对环境无任何污染，是十分理想的电源；在不降低光伏太阳能电池板1效率的前提下对光伏太阳能电池板1与环境所形成的温差加以利用，进而提高太阳能的利用率。
另外，除光伏太阳能电池板1自身及地理因素外，温度也是影响其效率的要素之一，对于标准的光伏面板，该实施例采用1000w太阳灯进行照射试验，根据实验数据显示，当太阳能电池板1温度升高时，其输出电压降低；计算得出结论，温度每上升1℃，太阳能电池板1效率将下降0.5%，如图2所示的关系曲线图。通过半导体温差发电片对太阳能电池板1的余热进行利用，在太阳能电池板1背面建立高效的散热系统，不仅能在温差发电片两端建立起较大的温差，还能有效降低太阳能电池板1的面板温度，使得光伏太阳能电池板1可以更高效的运作，获得较高的发电功率，提高对太阳能的利用效率。
本实施例中，散热机构3采用的是热管散热器，该热管散热器包括热管和设在热管上的散热鳍片，优选的，采用的热管为全铜热管，散热鳍片为铜质散热鳍片，其中，热管的工作原理为，管内液体在吸热段吸热蒸发，在冷却段冷凝回流，这样循环带走热量。因此，热管具有很高的传热系数，并能小温差的情况下快速传递热量，使得本实施例具有较好的散热效果，更有利于提高温差发电的效率。
该实施例中，温差发电模块2包括半导体温差发电片和升压电路，所述半导体温差发电片包括热端面侧的热端电极层、冷端面侧的冷端电极层以及置于所述热端电极层和冷端电极层之间的温差发电层，所述温差发电层上引出正负电极与所述升压电路连接，该温差发电模块2可以由多块半导体温差发电片连接组成。具体的，半导体温差发电片的原理是将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于高温状态，另一端开路并给以低温，即热端电极层和冷端电极层，由于高温端的热激发作用较强，此端的空穴和电子浓度比低温端高，在这种载流子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而在低温开路端形成电势差，将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块，就可得到足够高的电压，形成一个温差发电机。这种发电机在有微小温差存在的条件下就能将热能直接转化为电能，且转换过程中不需要机械运动部件，也无气态或液态介质存在，因此适应范围广、体积小、重量轻、安全可靠、对环境无任何污染，是十分理想的电源，在许多领域发挥重要的作用。
优选的，上述的导热层4包括导热双面胶、导热硅胶和均热板，采用的均热板为铝质或铜质板体，均热板与太阳能电池板1和散热机构3的接触面上均涂覆有导热双面胶和导热硅胶，以使得均热板紧贴在太阳能电池板1与温差发电模块2之间，以及温差发电模块2与散热机构3之间，热量传递更均匀、更迅速。
本实施例中，太阳能电池板1包括太阳能电池组以及置于太阳能电池组底部的金属蓄热板，所述温差发电模块2的热端面与金属蓄热板贴合，利用金属蓄热板能将太阳能电池板1的热量进行收集，并能快速传递至温差发电模块2上。
使用时，太阳能电池板1和温差发电模块2独立工作，可以分别连接负载进行供电使用，或将两路供电耦合成一路进行供电，使用灵活方便。该温差发电系统在不降低光伏太阳能电池板1发电效率的前提下，对光伏太阳能电池板1与环境所形成的温差加以利用，从而有效提高对太阳能的利用率，具有绿色环保、适应范围广、安全可靠、高效能等特点，使用简便，可以长期免维护工作，同时体积小，重量轻，便于携带和运输，利于推广普及，具有广阔的应用前景，适用于所有应用太阳能电池板1的地方，例如，家庭发电、工厂厂房发电、太阳能发电站等。
该实施例利用1000w太阳灯进行照射试验，如图3所示的关系曲线图，当温差升高时，半导体温差发电片的电压将升高;通过计算，温差上升1℃，半导体温差发电片空载电压约提高0.15v。通过数据推算可以得出，在10/℃的温差条件下，每平米半导体温差发电片发功率约为40W，在太阳能光伏发电每平米120W的基础上提高了30%。现以一万平方米的太阳能光伏发电站为例，每天工作8小时的情况下计算，该发电站一年的发电量约为116.8万度电，现市场上的电价约为0.5元/度，则该发电站一年的收益增加约为70万元。根据资料得知，半导体温差发电片的使用寿命约为太阳能电池板1的3倍，所以半导体温差发电片在光伏发电站上可以被多次利用，从而大大提升了其收益期限，为节能减排做出贡献。
以上所述，只是本实用新型的较佳实施例而已，本实用新型并不局限于上述实施例中所提到的形状结构，只要其以相同的手段达到本实用新型的技术效果，都应属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.基于太阳能电池板的温差发电系统，包括太阳能电池板（1）、置于太阳能电池板（1）背光侧的温差发电模块（2）以及散热机构（3），其特征在于：所述温差发电模块（2）的热端面通过导热层（4）紧贴在太阳能电池板（1）的背光面上，所述散热机构（3）通过导热层（4）紧贴在所述温差发电模块（2）的冷端面上，所述散热机构（3）为热管散热器，该热管散热器包括热管和设在热管上的散热鳍片。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能电池板的温差发电系统,其特征在于:所述温差发电模块（2）包括半导体温差发电片和升压电路，所述半导体温差发电片包括热端面侧的热端电极层、冷端面侧的冷端电极层以及置于所述热端电极层和冷端电极层之间的温差发电层，所述温差发电层上引出正负电极与所述升压电路连接，所述升压电路输出连接负载。
3.根据权利要求1所述的基于太阳能电池板的温差发电系统,其特征在于:所述导热层（4）包括导热双面胶、导热硅胶和均热板，所述均热板与太阳能电池板（1）和散热机构（3）的接触面上均涂覆有导热双面胶和导热硅胶。
4.根据权利要求3所述的基于太阳能电池板的温差发电系统,其特征在于:所述均热板为铝质或铜质板体。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能电池板的温差发电系统,其特征在于:所述太阳能电池板（1）包括太阳能电池组以及置于太阳能电池组底部的金属蓄热板，所述温差发电模块（2）的热端面与金属蓄热板贴合。
6.根据权利要求1所述的基于太阳能电池板的温差发电系统,其特征在于:所述热管为全铜热管，所述散热鳍片为铜质散热鳍片。
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