CN205545009U - 平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置。所述发电装置包括外壳、平面菲涅尔透镜、半导体温差发电片、散热器和散热水槽，所述平面菲涅尔透镜是由多个平面菲涅尔透镜单元平铺后紧密连接而成；所述半导体温差发电片是由多个半导体温差发电片单元平铺后通过导线串联而成；平面菲涅尔透镜安装在外壳的上方，所述半导体温差发电片设置外壳下方对应平面菲涅尔透镜光路焦斑处；在半导体温差发电片上表面设有吸热涂层，多个散热片分散设置在每个半导体温差发电片单元的下表面。本实用新型结构简单、成本较低、清洁环保、噪音低、利用率相对较高，便于安装和应用，适用于小功率电器等，也可用于太阳能电池以提高效率。

Description

平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电领域，具体是一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置。

背景技术

太阳能是可再生能源、绿色低碳环保，应用广泛。目前，太阳能发电最常用的方式主要是直接光发电中的光伏发电和间接光发电中的聚光光热发电。大部分聚光光热发电由于需要较大面积的聚光器，具有用地面积广、安装复杂、成本高、太阳能利用效率低等缺点。随着世界能源危机、环境污染的日益加剧、人口的迅猛增长，人类对能源的需求日益加剧，迫切需要一种新型能源来代替传统能源。

温差半导体发电技术，是一种新型绿色环保的发电方式，它可以合理利用太阳能、地热能、工业余热等低位能源转化成电能。它的工作原理是利用塞贝尔效应将热能直接转换为电能。在两块不同性质的半导体两端设置一个温差，于是在半导体上就产生了直流电压。

传统的半导体温差发电装置存在温差太小，能量密度太低，发电量较少以及温差发电效率低；或者将其安装在带有储热系统的集热器上，以致系统复杂，成本提高等缺点。中国专利CN201310565764.0公开了基于菲涅尔透镜和热管原理的太阳能温差发电装置，但是该专利中采用热管，导致装置成本高，同时热管使用寿命不长，容易自然失效，或者发生爆管，需要更替，十分麻烦。中国专利CN201520050353.2公开了一种菲涅尔聚光温差发电装置，但是该专利采用单焦点聚光，散热器散热，温差提高不大，能流密度较小，光电转换效率不高。

为了降低装置成本，并且解决冷端使用寿命短问题，就需要找到更廉价的冷端冷却方式。除此之外，现有的温差发电装置还存在温差能流密度不高和冷热端温差小，太阳能的利用率不高等问题，都需要得到解决。

发明内容

本实用新型根据现有技术存在的缺陷，提出一种能够高倍聚光、结构简单、成本低、利用率相对较高、便于安装和应用的平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置。

本实用新型解决相应技术问题所采用的技术方案：所述一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置包括外壳、平面菲涅尔透镜、半导体温差发电片、散热器和散热水槽，所述平面菲涅尔透镜是由多个平面菲涅尔透镜单元平铺后紧密连接而成，多个平面菲涅尔透镜单元组成的阵列为5×5或5×6等阵列排布；所述半导体温差发电片是由多个半导体温差发电片单元平铺后通过导线串联而成；平面菲涅尔透镜安装在外壳的上方，所述半导体温差发电片设置外壳下方对应平面菲涅尔透镜光路上，太阳光入射所述平面菲涅尔透镜，被其汇聚后聚焦到半导体温差发电片上；在半导体温差发电片上表面设有吸热涂层，多个散热片分散设置在每个半导体温差发电片单元的下表面，散热水槽设置在散热片下方，且每个散热片完全浸入散热水槽内。

本实用新型进一步技的术方案：多个平面菲涅尔透镜单元与多个半导体温差发电片单元对应设置，太阳光通过每个平面菲涅尔透镜单元汇聚而成的焦斑位于各块半导体温差发电片单元的中心。

本实用新型较优的技术方案：在外壳内填充有隔热保温材料。

本实用新型较优的技术方案：所述散热水槽的上方设有进水口，下方设有出水口。

本实用新型较优的技术方案：所述吸热涂层为黑镍涂层或氧化铜转化涂层。

太阳光通过多个平面菲涅尔透镜单元组成阵列汇聚于其焦斑处，焦斑均位于各块半导体温差发电片中心，且多块半导体温差发电片以串联方式连接，用以增加其能流密度。温差发电片上方受到光照，温度升高，作为热端；装置外壳下方安装有散热片和散热水槽，作为冷端。隔热保温材料填充在装置外壳内部用于防止热量散失，保持半导体温差发电片热端温度较高。散热水槽内装有冷凝水，散热片完全浸入水中，打开进水口和出水口,使散热水槽内的水流动以加快冷端冷却速率，增大温差，提高半导体温差发电片发电效率，同时可定时对散热水槽中水进行替换，提高冷却效果。

本实用新型采用多个平面菲涅尔透镜单元组成阵列进行共同聚光，提高聚光效果；聚光焦斑处的半导体温差发电片通过串联方式连接，有效地提高聚光能流密度，且半导体温差发电片表面附有的吸热涂层有利于提升热端温度；装置下端外壳将其热端和冷端隔开，其外壳下方装有散热片和含有流动水的散热水槽共同有效地降低冷端温度，增加冷热两端温差，可进一步提高发电能力。

本实用新型结构简单、成本较低、清洁环保、噪音低、利用率相对较高，便于安装和应用，适用于小功率电器等，也可用于太阳能电池以提高效率。

附图说明

图1是平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置的结构示意图；

图2是温差发电片连接图；

图3是平面菲涅尔透镜排列图。

图中：1—平面菲涅尔透镜，2—散热片，3—半导体温差发电片，4—吸热涂层，5—散热水槽，5-1—进水口，5-2—出水口，6—外壳，7—导线，8—太阳光，9—隔热保温材料。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明，如图1所示的一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置包括外壳6、平面菲涅尔透镜1、半导体温差发电片3、多个散热片2和散热水槽5，所述外壳6可以设置成方形上敞口式壳体；如图3所示，所述平面菲涅尔透镜1是由多个平面菲涅尔透镜单元平铺后紧密连接而成，进行共同聚光，提高聚光效果；如图2所示半导体温差发电片3是由多个半导体温差发电片单元平铺后通过导线7串联而成，用以增加其能流密度。

如图1所示，所述平面菲涅尔透镜1设置在外壳6的上敞口面，并将外壳6的上敞口面盖合，外壳6的下方固定在半导体温差发电片3的中间，将其热端与冷端隔开。太阳光8入射所述平面菲涅尔透镜1后被其汇聚后聚焦到半导体温差发电片3上，多个平面菲涅尔透镜单元与多个半导体温差发电片单元对应设置，太阳光通过每个平面菲涅尔透镜单元汇聚而成的焦斑位于各块半导体温差发电片单元的中心，半导体温差发电片3上方受到光照，温度升高形成热端；在半导体温差发电片3上表面设有吸热涂层4，所述吸热涂层4为黑镍涂层或氧化铜转化涂层，增加吸热效果，在外壳6内填充有隔热保温材料9，用于防止热量散失，保持半导体温差发电片热端温度较高。所述多个散热片2与散热水槽5形成冷端，多个散热片2分散设置在每个半导体温差发电片单元的下表面，散热水槽5设置在散热片2下方，且每个散热片2完全浸入含有流动水的散热水槽5内，可有效地降低冷端温度，增加冷热两端温差；在散热水槽5的上方设有进水口5-1，下方设有出水口5-2，当装置工作时同时打开进水口5-1和出水口5-2,使散热水槽内的水流动，增加散热效果,为了环保,水槽内的流出的水还可以作他用。

本实用新型工作时，太阳光8通过多个平面菲涅尔透镜单元组成的阵列汇聚于其焦斑处，焦斑均位于各块半导体温差发电片单元的中心，半导体温差发电片3上方受到光照，半导体温差发电片3上表面的吸热涂层4进行吸热，使半导体温差发电片3上表面温度升高，作为热端；外壳6下方的散热片和散热水槽作为冷端。当半导体温差发电片3的上、下两个表面形成温度差之后，就会有电能输出。

Claims (5)

1.一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置，其特征是：所述发电装置包括外壳(6)、平面菲涅尔透镜(1)、半导体温差发电片(3)、多个散热片(2)和散热水槽(5)，所述平面菲涅尔透镜(1)是由多个平面菲涅尔透镜单元平铺后紧密连接而成，半导体温差发电片(3)是由多个半导体温差发电片单元平铺后通过导线(7)串联而成；平面菲涅尔透镜(1)安装在外壳(6)的上方，所述半导体温差发电片(3)设置外壳(6)下方对应平面菲涅尔透镜(1)光路上，太阳光(8)入射所述平面菲涅尔透镜(1)，被其汇聚后聚焦到半导体温差发电片(3)上；在半导体温差发电片(3)上表面设有吸热涂层(4)，多个散热片(2)分散设置在每个半导体温差发电片单元的下表面，散热水槽(5)设置在散热片(2)下方，且每个散热片(2)完全浸入散热水槽(5)内。

2.根据权利要求1所述的一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置，其特征是：多个平面菲涅尔透镜单元与多个半导体温差发电片单元对应设置，太阳光通过每个平面菲涅尔透镜单元汇聚而成的焦斑位于各块半导体温差发电片单元的中心。

3.根据权利要求1或2所述的一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置，其特征是：在外壳(6)内填充有隔热保温材料(9)。

4.根据权利要求1或2所述的一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置，其特征是：所述散热水槽(5)的上方设有进水口(5-1)，下方设有出水口(5-2)。

5.根据权利要求1或2所述的一种平面菲涅尔透镜太阳能温差发电装置，其特征是：所述吸热涂层(4)为黑镍涂层或氧化铜转化涂层。