CN220754681U - 一种基于光伏热电的一体化发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于光伏热电的一体化发电装置。通过用于吸收太阳光能的薄膜光伏板；所述薄膜光伏板下依次设置有用于将薄膜光伏板余下能量转换成热能的吸热体、用于存储吸热体热能的储能介质、用于将热量均匀分散并传递给热电材料的均热板，以及用于将热电的余热散走并保持热电材料两端温差的散热鳍片；所述装置还设置有隔热保温层，所述均热板、热电材料、散热鳍片、吸热体和储能介质设置于所述隔热保温层内；所述热电材料通过导线并结合整流器将电能实时输出，可以实现将太阳光所产生的热能与光能更好的利用起来，提高太阳光这一清洁能源的利用率，产生更多的电能；并且通过储热介质存储作用实现稳定发电效率，提高热电效率。
Description
技术领域
本实用新型属于光伏发电设备技术领域，具体涉及一种基于光伏热电的一体化发电装置。
背景技术
现目前，半导体热电材料冷热两端的温度梯度较小、热源不稳定，使得半导体热电材料的发电效率难以达到理想水平。也就是说，传统的热电发电材料表面温差小，热源不稳定，限制了其发展，难以产业化。
因此，针对以上存在的技术问题缺陷，急需设计和开发一种基于光伏热电的一体化发电装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于光伏热电的一体化发电装置；
本实用新型的目的是这样实现的：所述装置包括用于吸收太阳光能的薄膜光伏板；所述薄膜光伏板下依次设置有用于将薄膜光伏板余下能量转换成热能的吸热体、用于存储吸热体热能的储能介质、用于将热量均匀分散并传递给热电材料的均热板，以及用于将热电的余热散走并保持热电材料两端温差的散热鳍片；
所述装置还设置有隔热保温层，所述均热板、热电材料、散热鳍片、吸热体和储能介质设置于所述隔热保温层内；
所述热电材料通过导线并结合整流器将电能实时输出。
本实用新型通过用于吸收太阳光能的薄膜光伏板；所述薄膜光伏板下依次设置有用于将薄膜光伏板余下能量转换成热能的吸热体、用于存储吸热体热能的储能介质、用于将热量均匀分散并传递给热电材料的均热板，以及用于将热电的余热散走并保持热电材料两端温差的散热鳍片；所述装置还设置有隔热保温层，所述均热板、热电材料、散热鳍片、吸热体和储能介质设置于所述隔热保温层内；所述热电材料通过导线并结合整流器将电能实时输出，可以实现将太阳光所产生的热能与光能更好的利用起来，提高太阳光这一清洁能源的利用率，产生更多的电能；并且通过储热介质存储作用实现稳定发电效率，提高热电效率。
附图说明
图1为本实用新型一种基于光伏热电的一体化发电装置结构示意图；
图2为本实用新型一种基于光伏热电的一体化发电装置之吸热体结构示意图；
图3为本实用新型一种基于光伏热电的一体化发电装置之ITO膜最高温度数据示意图；
图中： 1-均热板、2-n型热电臂、3-p型热电臂、4-散热鳍片、5-薄膜光伏板、6-吸热体、7-储能介质、8-隔热保温层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，以便所属领域技术人员详细了解本实用新型，但不以任何方式对本实用新型加以限制。依据本实用新型的技术启示所做的任何变换或改进均属于本实用新型的保护范围。
以下结合附图对本实用新型作进一步阐述。
如图1-图3所示，本实用新型提供了一种基于光伏热电的一体化发电装置，所述装置包括用于吸收太阳光能的薄膜光伏板；所述薄膜光伏板下依次设置有用于将薄膜光伏板余下能量转换成热能的吸热体、用于存储吸热体热能的储能介质、用于将热量均匀分散并传递给热电材料的均热板，以及用于将热电的余热散走并保持热电材料两端温差的散热鳍片；
所述装置还设置有隔热保温层，所述均热板、热电材料、散热鳍片、吸热体和储能介质设置于所述隔热保温层内；
所述热电材料通过导线并结合整流器将电能实时输出。
所述热电材料包括n型热电臂和p型热电臂；所述n型热电臂与p型热电臂成对封装于热电片中。
所述均热板的材质为紫铜或铝；所述均热板将上端收集的热量均匀分散并传递给下端热电材料。
所述散热鳍片的材质为紫铜或铝；所述散热鳍片用于实现热电冷端散热。所述薄膜光伏板用于收集的太阳光能量，并将太阳光能量转换成电能。
所述吸热体的材质为紫铜；所述吸热体表面沉积一层黑铬涂层，通过所述黑铬涂层将太阳辐射的能量收集起来并传导给储能介质。
所述隔热保温层为岩棉或矿棉或聚苯乙烯或聚氨酯发泡塑料，采用的是目前市面上比较常见的隔热材料，很好的隔离了上下两层的界面，让热电材料能够长时间保持一定的温度梯度。
在本实用新型具体的实施例中，提供一种新型光伏-热电一体化发电装置，包括均热板1、n型热电臂2、p型热电臂3、散热鳍片4、薄膜光伏板5、吸热体6、储能介质7、隔热保温层8，所述薄膜光伏板5在最表面层，吸收太阳光能；所述薄膜光伏板5的下一层为吸热体6，将薄膜光伏板5余下的能量转换成热能；所述储能介质7位于吸热体下端，将吸热体6的热能，很好的存储起来，作为热电材料的稳定热源；所述均热板1位于储能介质7下端，将其热量均匀分散，传递给下端热电材料；所述n型热电臂2与p型热电臂3成对封装与热电片中，为热电材料发电的核心部件；所述散热鳍片4位于热电片下端，将热电的余热散走，保持热电材料两端的温差；所述隔热保温层8将均热板1、n型热电臂2、p型热电臂3、散热鳍片4、吸热体6、储能介质7包覆其中；所述均热板1的材质为紫铜、铝，将上端收集的热量均匀分散，传递给下端热电材料；所述n型热电臂2、p型热电臂3成对封装在热电片中，为发电的核心器件；所述散热鳍片4的材质为紫铜、铝，主要起到热电冷端散热的作用。所述薄膜光伏板5为厚度很薄无机非材质，其厚度约为2-5mm，在吸收太阳光能的同时，对热传递也无太大的阻碍作用。并收集特定波段的太阳光能量，并将其转换成电能。
所述吸热体6材质为紫铜，表面采用电镀工艺，沉积一层黑铬涂层，能够高效的将太阳辐射的能量收集起来并传导给下方材料；
所述储能介质7的材质为水、油，作为热电材料稳定的能量热源；其中有机导热油通常由多种有机化合物混合而成，其中包括苯、二苯乙烯、二苯基氧化硅、二苯基乙烯、二苯基甲烷等。而硅油主要由聚二甲基硅氧烷（PDMS）组成，是一种有机硅化合物。硅油可以具有不同的分子量和粘度，以适应不同的应用需求。这些主要为市场上常见的产品，来源广，易获得、且现对便宜。
所述隔热保温层8为岩棉、矿棉、聚苯乙烯、聚氨酯发泡塑料，这些材质密度小、热导低，能够很好的降低热量的损失。
也就是说，本实用新型的目的在于提供一种新型光伏-热电一体化发电装置，以平板太阳能集热器收热板为启示，采用同样的吸热体材料（黑铬涂层、阳极氧化涂层、蓝膜涂层），能够更高效的将太阳辐射能量收集起来并传导给下方材料，热量更加集中，热端温度更大，热电片两端产生的温度梯度更大，热电效率更加高；
本实用新型的目的是这样实现的，包括均热板、n型热电臂、p型热电臂、散热鳍片、薄膜光伏板、吸热体、储能介质、隔热保温层，所述薄膜光伏板在最表面层，吸收太阳光能；所述薄膜光伏板的下一层为吸热体，将薄膜光伏板余下的能量转换成热能；所述储能介质位于吸热体下端，将吸热体的热能，很好的存储起来，作为热电材料的稳定热源；所述均热板位于储能介质下端，将其热量均匀分散，传递给下端热电材料；所述n型热电臂与p型热电臂成对封装与热电片中，为热电材料发电的核心部件；所述散热鳍片位于热电片下端，将热电的余热散走，保持热电材料两端的温差；所述隔热保温层将均热板、n型热电臂、p型热电臂、散热鳍片、吸热体、储能介质包覆其中；
本实用新型一种新型光伏-热电一体化发电装置所用均热板的材质为紫铜、铝，紫铜、铝材质的热导率在385 W/(m•K)和237 W/(m•K)，能很好的将上端收集的热量均匀分散，传递给下端热电材料，保证了下方热电材料热端温度的恒定、均匀；
本实用新型一种新型光伏-热电一体化发电装置所用n型热电臂、p型热电臂成对封装在热电片中，为发电的核心器件；以塞贝克效应(Seebeck Effect)可知，n型热电臂和p型热电臂两种不同电导体的温度差异会引起两种物质间产生电压差，热电材料内部的载流子在温度梯度下会定向移动，从而形成电流；
本实用新型一种新型光伏-热电一体化发电装置所用散热鳍片的材质为紫铜、铝外加被动散热装置；紫铜、铝外加被动散热装置主要起到热电片冷端散热的作用，使得热电片两端的温度梯度大且稳定。
本实用新型一种新型光伏-热电一体化发电装置所用薄膜光伏板为厚度很薄的无机非材质；薄膜光伏板主要用于收集特定波段的太阳光能量，并将其转换成电能；
本实用新型一种新型光伏-热电一体化发电装置所用吸热体的材质为紫铜片，表面采用电镀工艺，沉积有一层很薄的黑铬涂层，以平板太阳能集热器收热板为启示，采用同样的黑铬涂层，能够高效的将太阳辐射能量收集起来并传导给下方材料；
本实用新型一种新型光伏-热电一体化发电装置所用储能介质的材质为水、油；水、油这种热容大的材质作为储能介质，可作为热电材料稳定的能量热源，保证热电材料两端温度梯度更加稳定；
本实用新型一种新型光伏-热电一体化发电装置所用隔热保温层为岩棉、矿棉、聚苯乙烯、聚氨酯发泡塑料；这些材质密度小、热导低，能够很好的降低热量的损失，维持内部稳定的温差；
本实用新型的上述新型光伏-热电一体化发电装置采用吸热体以平板太阳能集热器收热板为启示，采用同样的吸热体材料（黑铬涂层、阳极氧化涂层、蓝膜涂层），能够更高效的将太阳辐射能量收集起来并传导给下方材料，热量更加集中，热端温度更大，热电片两端产生的温度梯度更大，热电效率更加高；本实用新型的上述新型光伏-热电一体化发电装置将太阳光所产生的热能与光能更好的利用起来，提高了太阳光这一清洁能源的利用率，产生了更多的电能；同时，储热介质比容大作为稳定热源，可极大的稳定发电效率。
采用上述的结构设计了新型光伏-热电一体化发电装置，为了详细说明上述新型光伏-热电一体化发电装置的结构特点和性能参数，现对其选取的结构参数和材料特性进行详细补充说明；吸热体：平板太阳能集热器作为一种吸收太阳能辐射能量向工质传递热量的装置，其吸热板是平板集热器内吸收太阳能辐射能并向传热工质传递热量的部件，具有极高的能量利用率；鉴于此，如图2所示，本实用也新型采用同样的黑铬电镀涂层，在非铜件上，先预镀铜，再镀镍，最后镀黑铬。其吸收比：0.93～0.97，发射比：0.07～0.15，黑铬涂层的热稳定性和抗高温性能很好，具有较好的耐候性和耐蚀性，更具高效吸收热能的特质。
热电材料发电效率：以塞贝克效应(Seebeck Effect)可知，n型热电臂和p型热电臂两种不同电导体的温度差异会引起两种物质间产生电压差，热电材料内部的载流子在温度梯度下会定向移动，从而形成电流；本实验采用新型的半导体热电片材料进行发电测试，样件大小为40mm×40mm，通过对热电片材料的温度梯度和电压、电流、功率的测量，得出如下数据，从图中可以看出，温度梯度和电压、电流、功率几乎呈正比的关系，以实际测试的温度来看，普通平板太阳能集热器的实际热源温度大概在50-60℃左右，参考部分的能量被光伏板吸收，整体热源温度大概在30-40℃左右，既产生理论功率约为2-3W，其转换效率在10-15%得到其发电能力为100-150W/m²*h，对比光伏板的发电能力是50-60W/m²*h，热电材料的发电能力远远胜于光伏板。
本实用新型工作原理：本实用新型采用ITO陶瓷加热薄膜，导电薄膜设有正负两个电极引脚，在通电状态下，导电的ITO陶瓷加热薄膜整体会在极短的时间下发热，将热量热传递出去。
本实用新型通过用于吸收太阳光能的薄膜光伏板；所述薄膜光伏板下依次设置有用于将薄膜光伏板余下能量转换成热能的吸热体、用于存储吸热体热能的储能介质、用于将热量均匀分散并传递给热电材料的均热板，以及用于将热电的余热散走并保持热电材料两端温差的散热鳍片；所述装置还设置有隔热保温层，所述均热板、热电材料、散热鳍片、吸热体和储能介质设置于所述隔热保温层内；所述热电材料通过导线并结合整流器将电能实时输出，可以实现将太阳光所产生的热能与光能更好的利用起来，提高太阳光这一清洁能源的利用率，产生更多的电能；并且通过储热介质存储作用实现稳定发电效率，提高热电效率。
Claims (7)
1.一种基于光伏热电的一体化发电装置，其特征在于，所述装置包括用于吸收太阳光能的薄膜光伏板；所述薄膜光伏板下依次设置有用于将薄膜光伏板余下能量转换成热能的吸热体、用于存储吸热体热能的储能介质、用于将热量均匀分散并传递给热电材料的均热板，以及用于将热电的余热散走并保持热电材料两端温差的散热鳍片；
所述装置还设置有隔热保温层，所述均热板、热电材料、散热鳍片、吸热体和储能介质设置于所述隔热保温层内；
所述热电材料通过导线并结合整流器将电能实时输出。
2.根据权利要求1所述的一种基于光伏热电的一体化发电装置，其特征在于，所述热电材料包括n型热电臂和p型热电臂；
所述n型热电臂与p型热电臂成对封装于热电片中。
3.根据权利要求1所述的一种基于光伏热电的一体化发电装置，其特征在于，所述均热板的材质为紫铜或铝；
所述均热板将上端收集的热量均匀分散并传递给下端热电材料。
4.根据权利要求1所述的一种基于光伏热电的一体化发电装置，其特征在于，所述散热鳍片的材质为紫铜或铝；
所述散热鳍片用于实现热电冷端散热。
5.根据权利要求1所述的一种基于光伏热电的一体化发电装置，其特征在于，所述薄膜光伏板用于收集的太阳光能量，并将太阳光能量转换成电能。
6.根据权利要求1所述的一种基于光伏热电的一体化发电装置，其特征在于，所述吸热体的材质为紫铜；
所述吸热体表面沉积一层黑铬涂层，通过所述黑铬涂层将太阳辐射的能量收集起来并传导给储能介质。
7.根据权利要求1所述的一种基于光伏热电的一体化发电装置，其特征在于，所述隔热保温层为岩棉或矿棉或聚苯乙烯或聚氨酯发泡塑料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant |