CN2911534Y - 一种太阳能综合利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种太阳能综合利用装置，包括固定安装在支架上的会聚透镜，沿会聚透镜光轴方向设置有太阳能电池组件、光导纤维、热管滤光镜等光能转换设备。由于本装置可使太阳光经过会聚达到高聚光度，大幅度降低了制造成本，并便于检修、更换，使用。

Description

一种太阳能综合利用装置

技术领域

本实用新型涉及一种太阳能利用设备，具体涉及一种太阳能综合利用装置。

背景技术

太阳能电池组件的光电转换效率和转换材料的效率与光生载流子的多少密切相关，采用大量的太阳能电池组件导致成本极高；太阳光中约50％的光不能产生载流子，仅产生热。因此，要满足高注入载流子的条件是提高光照强度。光照强度提高必然产生大量的热，而高热将使太阳能电池转换效率下降，甚至损坏太阳能电池；太阳能电池组件因封装和裸露于露天环境使表面不洁产生热岛效应，导致电池片的损坏相当高，且生产技术难度也较大；目前，太阳能热水器基本上是中、低温型，冬天或者在高寒地区不适用；目前使用的太阳能灶基本上是露天使用，即不方便也不卫生，并且不便于操作；现在应用的太阳光照明装置，由于采光原因达不到正常照明所要求的照度。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有太阳能应用设备的不足，设计制造一种结构简单、成本低廉的满足太阳能产生电能、热能或光能的太阳能综合利用装置。

上述目的是通过以下技术方案实现的：一种太阳能利用装置，包括固定安装在支架上的会聚透镜，在会聚透镜的下方，沿会聚透镜的光轴方向设置有光能转换设备。会聚透镜与光能转换设备之间的距离为，会聚透镜会聚在光能转换设备上的光斑面积，应等于光能转换设备垂直会聚透镜光轴的截面积。

所述光能转换设备为太阳能电池组件、光导纤维或热管等，使用该设备产生电能、热能或光能，以满足不同的使用要求。

本实用新型的有益效果是：由于本装置将太阳能会聚后利用，使光能转换设备得到充分利用，可以从整体上降低制造成本，并便于检修、更换，使用。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型单体发电、发热装置结构示意图；

图2为本实用新型多个小型单体集成发电、发热装置结构示意图；

图3为本实用新型多个小型单体集成太阳光照明、发热装置结构示意图。

图中：1.光轴  2.会聚透镜  3.会聚透镜护罩  4.太阳光跟踪装置  5.基座  6.太阳能电池组件  7.传热板  8.热管  9.水箱或蒸汽发电装置  10.会聚透镜支架  11.滤光镜  12.光纤  13.照明灯具  14.被照明空间

具体实施方式

本实用新型一种太阳能利用装置包括：固定安装在会聚透镜支架10上的会聚透镜2，在会聚透镜的下方，沿会聚透镜的光轴1方向，设置有光能转换设备。会聚透镜与光能转换设备之间的距离为，会聚透镜会聚在光能转换设备上的光斑面积，应等于光能转换设备垂直会聚透镜光轴的截面积。

所述光能转换设备为太阳能电池组件6、热管8、光纤12、等，使用这些设备产生电能、热能或光能，以满足不同的使用要求。

图1显示本实用新型单体发电、发热装置的实施例。按照使用要求，太阳能电池组件6可采用单片、也可用未经过封装的数片太阳能电池片层叠在一起，由于会聚的光束很强，因此透射的光线很强，可以将上部电池片透射的光传至后片同时发电，可最大限度避免光线反射散失，使太阳光得到充分利用。层叠在一起的太阳能电池片可简单封装，降低生产难度、减少封装材料、降低生产成本，并可避免热岛效应，提高电池寿命。

为了提高光电转换效率，同时降低太阳能电池组件表面的温度，可在会聚透镜2和太阳能电池组件6之间设置滤光镜11，滤光镜11可滤除不能产生载流子而只产生热的光。

如图1所示，在太阳能电池组件6底面设置传热板了，传热板与一根或以上热管8相连。热管8的另一端与水箱9相连，可将高会聚太阳光产生的热量传走，达到散热的目的，并产生高温热水，该水箱9可作成分体式，用于冬季取暖和吸附式或吸收式空调热源、或获取生活用热水。对于大型太阳能发电场，可将多个这样的单体太阳能光电发电装置产生的热汇集在一个或数个蒸汽发电装置上形成太阳能热蒸汽发电装置9，使太阳能得到更充分的利用，并可大大降低太阳能发电的总成本。

为了提高散热效果，也可在会聚透镜2与太阳能电池组件6之间设置传热板7和热管8，在使用滤光镜11的情况下，可在会聚透镜2与滤光镜11之间设置传热板7和热管8。

传热板7可以是任何形状，只要满足使用要求即可。传热板与热管可作成一体式。

除采用热管8散热外，也可依据不同条件改用水冷却系统，避免过热使太阳能电池组件的光电转换效率降低。

如图1所示，当把太阳能电池组件6撤去，该装置即成为单一的太阳能集热器，与水箱或热蒸汽发电装置9相连，可获取生活用热水或进行太阳能热发电。

图2显示本实用新型多个小型单体集成发电、发热装置的实施例。将多个会聚透镜2小型单体集中装在会聚透镜支架10上，在每个会聚透镜2沿光轴1的正下方设置太阳能转换设备，可达到与大型单体同样的功能。或者将图1的单体结构直接缩小后，多个集中装于一个太阳光跟踪装置4上。在相同条件下，小型单体集成装置比大型单体的造价低很多，可大大降低使用成本。

如图1或图2显示.根据产生热量温度的高低，可将会聚透境支架10作成开放式或者全封闭式，在将该装置用为单一的太阳能集热器时，最好采用全封闭式，并采用绝热材料制作会聚透镜支架10，以达到更好的集热效果。在采用全封闭形式时，可将会聚透镜支架10内部抽成真空或充入惰性气体，或加入除湿材料，以避免结雾，提高透明度。

图3显示为本实用新型多个小型单体集成太阳光照明、发热装置的实施例。在每个会聚透镜2沿光轴1的正下方设置光纤12，通过光纤12将太阳光引入需要照明的场所14内的照明灯13上，可获得很强的照明光线。实际使用中，还可以用导热快的材料制成太阳能光灶，将光纤12的另一端直接与太阳能光灶相连。

为了降低聚光所产生的热量，也可在会聚透镜2与光纤12之间设置滤光镜11，并在会聚透镜支架10内设置传热板7，并与热管8相连，将热管8通入水箱9，提供生活热水或直接用于蒸汽发电，或与太阳能热灶相连。

本实用新型所述的太阳能装置设置有太阳光跟踪装置4，可以保持会聚透镜2始终朝向太阳，达到聚光效果最佳。本装置可使聚光度达数百倍以上，因此在同等条件下，可大幅度减少太阳能电池组件的用量，同时可极大提高现有太阳能电池转换效率。

为了保护会聚透镜2，或者在会聚透镜支架10采用全封闭结构时的需要，可加装会聚透镜护罩3。会聚透镜护罩3应选用高透光率的材料制作。

本装置会聚透镜2可采用玻璃或其它高透光材科制作，只要能够满足使用要求即可。

本装置可设置有充电装置、蓄能装置、逆变器、稳压装置，能制成多种功率的太阳能电源，以满足不同负载的需要。通过大型阵列还可形成大型发电场，并网发电。

Claims (10)

1.一种太阳能综合利用装置，包括固定安装在支架上的会聚透镜、太阳能转换设备、滤光镜等，其特征是：所述会聚透镜设置在支架上，在会聚透镜的下方，沿会聚透镜光轴方向设置有光能转换设备。

2.如权利要求1所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：所述光能转换设备为太阳能电池组件、光纤或热管。

3.如权利要求1或2所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：在所述会聚透镜和光能转换设备之间可设置滤光镜。

4.如权利要求2所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：所述太阳能电池组件可以是单片太阳能电池板，也可以是经过简单封装的、层叠在一起的数片太阳能电池片。

5.如权利要求1或2所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：在所述会聚透镜和太阳能电池组件之间设置热管，热管的另一端与水箱或蒸汽发电装置相连，也可在太阳能电池组件底面设置热管。可用水冷却系统代替热管。

6.如权利要求1或2所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：在所述会聚透镜下方设置有热管，热管的另一端与太阳能热灶、水箱或蒸汽发电装置相连。

7.如权利要求1或2所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：在所述会聚透镜下设置有光纤，光纤另一端引入室内照明或与太阳能光灶相连。

8.如权利要求1或2所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：在所述会聚透镜和光纤之间可设置热管，热管的另一端与太阳能热灶、水箱或蒸汽发电装置相连。

9.如权利要求1所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：可将透镜支架作成封闭型，可抽真空或充入惰性气体或加入除湿材料。

10.如权利要求1所述的一种太阳能综合利用装置，其特征是：该装置设置有太阳跟踪系统，可加装充电装置、蓄能装置、逆变器和稳压装置等。

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