TWI840725B - 能量系統 - Google Patents
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Abstract
本發明涉及一種的能量系統，涉及通過在太陽能電池上表
面邊角放置水準結構的熱電器件來同時生成太陽能電池的電能和熱電器件的電能的能量收集技術，本發明一實施例的能量系統包括：太陽能電池，基於太陽光生成電能；傳熱層，在上述太陽能電池中上述太陽光入射的上表面的至少一個邊角部分形成；以及熱電器件，包括第一電極、第二電極及熱電通道，上述熱電通道位於上述第一電極與上述第二電極之間，上述第一電極位於上述傳熱層，具有與上述太陽能電池水準配置的水準結構，基於上述太陽光的上述太陽能電池的熱量通過上述傳熱層傳遞到上述第一電極，基於上述第一電極的溫度與上述第二電極的溫度之間的溫度差生成額外電能。
Description
本發明涉及一種能量系統，涉及通過在太陽能電池上表面邊角放置水準結構的熱電器件來同時生成太陽能電池的電能和熱電器件的電能的能量收集技術。
最近，隨著石油和煤炭等現有能量資源的枯竭，對代替這些能源的關注度日益增長。
其中，太陽能電池由於能量資源豐富且不存在環境污染問題，尤其受到關注。
在太陽能電池中存在使用太陽能產生轉動渦輪所需電力的太陽能電池和使用半導體的性質將太陽光轉換為電能的太陽光電池。
太陽能電池的特徵在於，如二極體具有p型半導體和n型半導體的接合結構，當光入射到太陽能電池時，由於光和構成太陽能電池的半導體的物質的相互作用，產生帶負(-)電荷的電子和由於電子流失帶正(+)電荷的空穴，電流隨著它們的移動而流動。
另一方面，太陽能電池作為能量收集器件，可以將在周圍中存在的熱量或如太陽光等能源立即轉換為電能，但由於能源的強度隨著周邊環境而變化，因此所生成的電能的量有限。
能量收集器件為利用熱量、摩擦、壓力、太陽光等來生成電能的器件，可包括熱電器件、太陽能電池、壓電器件及摩擦電器件等。
為了增加利用周邊溫度生成的電能的量，正在開發與能量收集器件聯動的能量系統。
但是，在現有技術的能量收集技術中，能量收集器件所生成的電能的量有限，因此在電能生成方面存在待改善之處。
並且，正在積極進行利用太陽光、熱量、摩擦及壓力等生成電能的能量收集技術領域的相關研究。
由於現實生活中使用的能量消耗量的增加，需要開發利用太陽光及微熱能的能量發電，可以使用的電力源。
並且，為了能量收集器件的實際應用，需要開發高集成度的系統並提高單位面積生成的功率。
本發明的目的在於，通過使熱電器件應用於太陽能電池來使空間利用率最大化，通過太陽能電池生成電能，並利用太陽能電池的熱量來追加生成熱電器件的電能。
本發明的目的在於，提供如下的空間利用率，即，隨著在太陽能電池上以水準結構形成熱電器件，僅利用太陽能電池的最小空間保持太陽能電池的電能生成性能，同時，增加電能生產量。
本發明的目的在於，提供如下的能量系統，即，通過在太陽能電池和熱電器件中同時將太陽能轉換為電能來提高能量系統的發電性能，並可使所生成的電能立即被使用。
本發明的目的在於，由於使用半導體工藝技術製作的水準結構的熱電器件的尺寸與太陽能電池相比消耗較小的區域，因此，在沒有額外空間消耗的情況下，使電能的生產量增加。
本發明的目的在於，基於太陽能電池和熱電器件的水準結構確保太陽能電池的電能生產效率，同時，確保從太陽能電池到熱電器件的高熱導率，從而提高能量收集性能。
本發明的目的在於，提供如下的能量系統，即，應用於可穿戴設備、無電源感測器、日常生活設備及工業用設備等，延長產品壽命和操作時間，同時，利用自然界的能量在日常生活設備及工業用設備等多種領域執行核心電源供應作用。
本發明的目的在於，提供如下的能量系統，即，可應用於第四次工業及可穿戴設備來創造多種社會及文化創新，由此，有助於克服能量危機。
本發明一實施例的能量系統可包括：太陽能電池，基於太陽光生成電能；傳熱層，在上述太陽能電池中上述太陽光入射的上
表面的至少一個邊角部分形成；以及熱電器件，包括第一電極、第二電極及熱電通道，上述熱電通道位於上述第一電極與上述第二電極之間，上述第一電極位於上述傳熱層，具有與上述太陽能電池水準配置的水準結構，基於上述太陽光的上述太陽能電池的熱量通過上述傳熱層傳遞到上述第一電極，基於上述第一電極的溫度與上述第二電極的溫度之間的溫度差生成額外電能。
當在上述上表面的四個邊角部分形成上述傳熱層時，上述熱電器件可具有基於四邊形結構的上述水準結構，當在上述上表面的一個邊角部分形成上述傳熱層時，上述熱電器件可具有基於條狀直線形結構的上述水準結構。
上述熱電器件可基於上述四邊形結構及上述直線形結構中的一種結構，形成上述太陽光入射到上述太陽能電池的部分中與上述至少一個邊角部分相結合的上述水準結構。
上述太陽能電池可基於上述水準結構通過上述至少一個邊角部分將上述太陽能電池的熱量釋放到上述第一電極，並且上述太陽光入射到除上述至少一個邊角部分之外的其他部分來生成上述電能。
上述第一電極及上述第二電極可以由金(Au)、鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)、鈦(Ti)及鎢(W)中的一種金屬物質形成，上述熱電通道可以由碲化銀(Ag2Te)、硒化銀(Ag2Se)、硒化亞銅(Cu2Se)、碲化亞銅(Cu2Te)、碲化汞(HgTe)、硒化汞(HgSe)、碲化鉍(Bi2Te3)、碲硒鉍(BiSeTe)、碲銻鉍(BiSbTe)、碳化鈦粉
(Ti3C2)、碳化鉬(Mo2C)、Mo2Ti2C3、二硫化鉬(MoS2)及二硫化鎢(WS2)中的一種合成的納米粒子物質形成。
上述熱電通道基於上述合成物質可包括p通道和n通道，上述p通道及上述n通道中的一個通道可與上述第一電極相連接，上述p通道及上述n通道中的剩餘一個通道可與上述第二電極相連接。
上述太陽能電池可包括矽膠(Si)太陽能電池、染料敏化太陽能電池、單晶太陽能電池、多晶太陽能電池及薄膜太陽能電池中的至少一種。
上述傳熱層可通過使用氮化硼(BN，boron nitride)、還原氧化石墨烯(rGO，reduced graphene oxide)、氮化鋁(AlN，aluminum nitride)、碳化矽(SiC，silicon carbide)、氧化鈹(BeO，beryllium oxide)及炭黑(CB，carbon black)中的至少一種導熱物質來形成。
上述傳熱層可基於至少一種上述導熱物質控制熱導率，來使從上述太陽能電池到上述第一電極的熱傳導順暢地進行，控制從上述太陽能電池到上述第一電極的電流流動。
上述熱電器件還可包括基板，上述基板通過使用聚醚碸(PES，polyether sulfone)、聚醯亞胺(PI，polyimide)、透明聚醯亞胺(CPI，colorless polyimide)及聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene terephthalate)中的至少一種聚合物物質來形成。
上述基板可基於至少一種上述聚合物物質阻隔來自上述
太陽光的熱量傳遞到上述熱電器件。
在上述熱電器件中，隨著上述太陽光的強度的變化，上述第一電極與上述第二電極之間的溫度差發生變化，可通過增加上述太陽光的強度及增加熱電器件的通道長度來增加上述溫度差。
在上述太陽光的強度為300W至1000W的情況下，在上述熱電器件中測量的上述溫度差可以為2.4℃至5.9℃。
在本發明中，可通過將熱電器件應用於太陽能電池來使空間利用率最大化，通過太陽能電池生成電能，並可利用太陽能電池的熱量追加生成熱電器件的電能。
在本發明中，可以提供如下的空間利用率，即，隨著在太陽能電池上以水準結構形成熱電器件，僅利用太陽能電池的最小空間保持太陽能電池的電能生成性能，同時，增加電能生產量。
在本發明中，可以提供如下的能量系統，即，通過在太陽能電池和熱電器件中同時將太陽能轉換為電能來提高能量系統的發電性能，並可使所生成的電能立即被使用。
在本發明中，由於使用半導體工藝技術製作的水準結構的熱電器件的尺寸與太陽能電池相比消耗較小的區域，因此，可以在沒有額外空間消耗的情下，使電能的生產量增加。
在本發明中，基於太陽能電池和熱電器件的水準結構確保太陽能電池的電能生產效率，同時，可確保從太陽能電池到熱電器件的高熱導率，從而可提高能量收集性能。
在本發明中，可以提供如下的能量系統，即，應用於可穿戴設備、無電源感測器、日常生活設備及工業用設備等，延長產品壽命和操作時間，同時，利用自然界的能量在日常生活設備及工業用設備等多種領域執行核心電源供給作用。
本發明可以提供如下的能量系統，即，可應用於第四次工業及可穿戴設備來創造多種社會及文化創新，由此，有助於克服能量危機。
100:能量系統
110:太陽能電池
120:傳熱層
130:熱電器件
131:基板
132:第一電極
133:第二電極
134:熱電通道
140:熱流
圖1為用於說明本發明一實施例的能量系統的圖。
圖2及圖3為用於說明本發明一實施例的能量系統的多種結構的圖。
圖4為用於說明本發明一實施例的能量系統的水準結構的圖。
圖5為用於說明本發明一實施例的能量系統的熱電器件的圖。
圖6為用於說本發明一實施例的能量系統的溫度分佈測量結果的圖。
圖7為用於說本發明一實施例的能量系統的熱電器件中基於太陽光的強度的溫度差特性的圖。
以下，參照附圖記載本文的多種實施例。
應理解的是，實施例及在其所使用的術語包含相應實施例的多種變更、等同技術方案、和/或代替技術方案，而不是將本文中所記載的技術限定於特定的實施方式。
在下述的多種實施列的說明中，在判斷為相關的公知結構或功能的具體說明不必要地混淆發明的主旨的情況下，將省略對其的詳細說明。
而且，後述的術語是考慮到多種實施例中的功能而定義的術語，這可能根據使用人員、操作人員的意圖或管理而有所不同。因此，需基於本說明書中全文內容來定義其。
關於附圖的說明，可以對相似的結構要素使用相似的附圖標記。
除非在文脈上明確表示不同，否則單數的表述可包括複數的表述。
在本文中，“A或B”或“A和/或B中的至少一種”等的表述可包括一同羅列的專案的所有組合。
“第一”、“第二”、“首先”或“其次”等表述可不分順序或重要性地修飾相應結構要素，只是用於區分一個結構要素與另一結構要素，並不限定相應結構要素。
當提及一(例：第一)結構要素與另一(例：第二)結構要素“(功能上或通信上)連接”或“聯接”時，應理解為上述一結構要素可以與上述另一結構要素直接連接或通過其他結構要素(例：第三結構要素)連接。
在本說明書中，“以~方式構成(或設置)(configured to)的”可根據狀況，例如，在硬體上或軟體上可以與“適合於~”的、“具有~能力的”、“以~方式變更的”、“以~方式製造的”、“能夠進行~”或“以~方式設計的”相互互換(interchangeably)使用。
在一些情況下，“以~方式構成的裝置”的表述可以表示該裝置與其他裝置或部件一同“能夠進行~的”。
例如，語句“以執行A、B及C的方式構成的(或設置的)處理器”是指用於執行相應操作的專用處理器(例：嵌入式處理器)，或通過運行存儲在記憶體設備的一個以上的軟體程式來執行相應操作的通用處理器(例：中央處理器(CPU)或應用處理器(application processor))。
並且，術語“或”可以為包括性邏輯合“兼或(inclusive or)”，而不是排他性邏輯合“異或(exclusive or)”。
即，除非另有說明或在文脈上不明確，否則“x使用a或b”的表述是指包含性的自然序列(natural inclusive permutations)中的一種。
以下，所使用的“......部”、“......基”等術語是指處理至少一種功能或操作的單位，這可通過硬體、軟體或硬體及軟體的結合來實現。
圖1為用於說明本發明一實施例的能量系統的圖。
圖1例示本發明一實施例的能量系統的結構要素及太陽
能電池與熱電器件的結合結構。
參照圖1，本發明一實施例的能量系統100包括太陽能電池110、傳熱層120及熱電器件130。
根據本發明的一實施例，能量系統100為集成了將太陽能轉換為電能的太陽能電池110和將熱能轉換為電能的熱電器件130的系統，是一種支援從太陽光或周邊環境產生的不規則能量中生成電力並使用其的能量系統。
參照能量系統100的放大圖，例示能量系統100包括太陽能電池110、傳熱層120及熱電器件130，熱電器件130由基板131、第一電極132、第二電極133及熱電通道134構成。
作為一例，太陽能電池110可基於入射的太陽光生成電能。
太陽能電池110可以包括矽膠太陽能電池、染料敏化太陽能電池、單晶太陽能電池、多晶太陽能電池及薄膜太陽能電池中的至少一種。
即，太陽能電池110可以使用多種類型的太陽能電池，例如矽膠太陽能電池、染料敏化太陽能電池、單晶太陽能電池、多晶太陽能電池及薄膜太陽能電池。
根據本發明一實施例，傳熱層120在太陽能電池110中太陽光入射的上表面的至少一個邊角部分形成。
作為一例，傳熱層120可通過使用氮化硼、還原氧化石墨烯、氮化鋁、碳化矽、氧化鈹及炭黑中的至少一種導熱物質來形
成。
即，傳熱層120可通過使用碳納米結構等物質來形成，其具有高熱導率，以較好的將熱量從太陽能電池110傳遞到熱電器件130的第一電極132，具有低導電率，以抑制電流從太陽能電池110向熱電器件130的第一電極132流動。
根據本發明的一實施例，傳熱層120可基於至少一種導熱物質控制熱導率，來使從太陽能電池110到第一電極132的熱傳導順暢地進行，並可控制從太陽能電池110到第一電極132的電流流動。
即，傳熱層120塗敷於太陽能電池110與熱電器件130之間，來使從太陽能電池110到熱電器件130的第一電極132的熱傳遞順暢地進行，為了控制電流流動，使用具有高熱導率和低導電率的物質來形成。
根據本發的明一實施例，熱電器件130包括第一電極132、第二電極133及熱電通道134，上述熱電通道134位於第一電極132與第二電極133之間。
熱電器件130具有如下的水準結構，即，第一電極132位於傳熱層120來與太陽能電池110水準配置。
在熱電器件130中，可通過傳熱層120向第一電極132傳遞基於太陽光的太陽能電池110的熱量，由此，增加第一電極132的溫度，並可基於所增加的溫度與第二電極133的溫度之間的溫度差生成額外電能。
因此，本發明可以提供如下的能量系統，即，在太陽能電池和熱電器件中同時將太陽能轉換為電能來提高能量系統的發電性能，並可使所生成的電能立即被使用。
例如，太陽能電池110的熱量通過傳熱層120傳導的第一電極132可以為熱(hot)電極，太陽能電池110的熱量不傳導的第二電極133可以為冷(cold)電極。
其中，熱流140例示了熱量從太陽能電池110通過傳熱層120傳遞到熱電器件130的第一電極132的流動。
作為一例，第一電極132及第二電極133可以由金、鋁、鉑、銀、鈦及鎢中的一種金屬物質形成。
例如，熱電通道134由碲化銀、硒化銀、硒化亞銅、碲化亞銅、碲化汞、硒化汞、碲化鉍、碲硒鉍、碲銻鉍、碳化鈦粉、碳化鉬、Mo2Ti2C3、二硫化鉬及二硫化鎢中的一種合成的納米粒子物質形成。
根據本發明的一實施例，熱電通道134可基於合成物質包括p通道和n通道，p通道及n通道中的一個通道與上述第一電極132相連接，p通道及n通道中的剩餘一個通道與第二電極133相連接。
作為一例，熱電器件130可包括基板131，基板131通過使用聚醚碸、聚醯亞胺、透明聚醯亞胺及聚對苯二甲酸乙二醇酯中的至少一種聚合物物質來形成。
根據本發明的一實施例，基板可基於至少一種聚合物物
質阻隔來自太陽光的熱量傳遞到熱電器件。
即，基板可以阻隔隨著太陽光入射而產生的熱量傳遞到第一電極132、第二電極133及熱電通道134。
根據本發明的一實施例，在能量系統100中，傳熱層120僅形成在太陽能電池110的邊角部分，隨著在傳熱層120上形成與太陽能電池110水準配置的水準結構的熱電器件130，太陽能電池110和熱電器件130可形成水準結構。
因此，本發明可通過將熱電器件應用於太陽能電池來使空間利用率最大化，可通過太陽能電池生成電能，並可利用太陽能電池的熱量追加生成熱電器件的電能。
並且，本發明可以提如下的供空間利用率，即，隨著在太陽能電池上以水準結構形成熱電器件，僅利用太陽能電池的最小空間保持太陽能電池的電能生成性能，同時，增加電能生產量。
圖2及圖3為用於說明本發明一實施例的能量系統的多種結構的圖。
圖2例示本發明一實施例的能量系統中太陽能電池和四邊形結構的熱電器件相結合的結構。
參照圖2，例示如下的立體結構的能量系統200，即，在本發明一實施例的太陽能電池210形成有傳熱層220，在傳熱層220形成熱電器件230，從而同時執行太陽能電池210的電能生產和熱電器件230的電能生產。
即，本發明一實施例的能量系統200由太陽能電池210、
傳熱層220及熱電器件230構成，具有太陽能電池210、傳熱層220及熱電器件230重疊的結構。
作為一例，當傳熱層220在太陽能電池210的上表面的四個邊角部分形成時，熱電器件230可具有基於四邊形結構的水準結構。
熱電器件230可具有如下的水準結構，即，僅與太陽光入射到太陽能電池210的部分中的形成傳熱層220的邊角部分相結合。
圖3例示本發明一實施例的能量系統中太陽能電池和直線形結構的熱電器件相結合的結構。
參照圖3，例示如下的立體結構的能量系統300：在本發明一實施例的太陽能電池310形成有傳熱層320，在傳熱層320形成熱電器件330，從而同時執行太陽能電池310的電能生產和熱電器件330的電能生產。
即，本發明一實施例的能量系統300由太陽能電池310、傳熱層320及熱電器件330構成，具有太陽能電池310、傳熱層320及熱電器件330重疊的結構。
作為一例，當傳熱層320在太陽能電池310的上表面的一個邊角部分形成時，熱電器件330可具有基於條狀直線形結構的上述水準結構。
熱電器件300可具有如下的水準結構，即，僅與太陽光入射到太陽能電池310的部分中的形成傳熱層320的一部分邊角
部分相結合。
即，本發明一實施例的熱電器件基於四邊形結構及直線形結構中的任一種結構，形成與太陽光入射到太陽能電池的部分中的至少一個邊角部分相結合的水準結構。
因此，在本發明中，隨著使用半導體工藝技術製作的水準結構的熱電器件的尺寸與太陽能電池相比消耗較小的區域，可在沒有額外空間消耗的情況下，增加電能的生產量。
並且，在本發明中，可基於太陽能電池和熱電器件的水準結構確保太陽能電池的電能生產效率，同時，確保從太陽能電池到熱電器件的高熱導率，從而可提高能量收集性能。
圖4為用於說明本發明一實施例的能量系統的水準結構的圖。
參照圖4，本發明一實施例的太陽能電池410和熱電器件430中存在與傳熱層420的形成部分相同的重複的區域。
作為一例，重複的區域具有0.1mm的尺寸，在假設太陽能電池410的寬度411為1cm的情況下，在太陽能電池410中重複的區域比率可視為1/100。
即，以水準結構製作熱電器件430與太陽能電池410，由此可以僅利用太陽能電池410的最小空間。
另一方面，熱電器件430的第一電極可以位於傳熱層420的形成部分。
根據本發明的一實施例，太陽能電池410可基於水準結
構通過至少一個邊角部分將太陽能電池410的熱量釋放到熱電器件430的第一電極，同時，太陽光入射到除至少一個邊角部分之外的剩餘部分來生成電能，從而可增加太陽能電池410的效率。
例如，太陽能電池410可基於與熱電器件430的水準結構通過至少一個邊角部分將太陽能電池410的熱量釋放到熱電器件430的第一電極，同時，太陽光入射到除至少一個邊角部分之外的剩餘部分，由此，與在太陽能電池410的下部形成熱電器件的現有的垂直結構相比，可以增加電能的生產量。
作為一例，能量系統可以使太陽能電池410的空間利用率最大化，從而防止太陽能電池410的效率下降，並可通過利用太陽光來在太陽能電池410和熱電器件430中同時生成電能。
即，能量系統可以生成將通過太陽能電池410生成的電能和通過熱電器件430生成的額外電能結合的電能。
例如，能量系統可以將熱電器件430與太陽能電池410接合來製作成融合器件，上述熱電器件430通過在太陽能電池410的上表面邊角塗敷傳熱層420來製作而成。
另一方面，為了製作能量系統，四邊形結構及條狀結構等的熱電器件430可以與塗敷在太陽能電池410的傳熱層420直接接合，或在必要時通過切割工藝去除除熱電通道之外的基板內部後接合形成。
因此，本發明可以提供如下的能量系統，即，應用於可穿戴設備、無電源感測器、日常生活設備及工業用設備等，延長產品
壽命和操作時間，同時，利用自然界的能量在日常生活設備及工業用設備等多種領域執行核心電源供給作用。
並且，本發明可以提供如下的能量系統，即，可應用於第四次工業及可穿戴設備來創造多種社會及文化創新，由此，有助於克服能量危機。
圖5為用於說明本發明一實施例的能量系統的熱電器件的圖。
圖5例示本發明一實施例的熱電器件的結構。
參照圖5，本發明一實施例的熱電器件500由基板501、第一電極502、第二電極503及熱電通道504構成。
作為一例，熱電器件500包括第一電極502作為熱電極，包括第二電極503作為冷電極，熱電通道504為納米粒子薄膜，其包括p通道和n通道。
熱電器件500可通過利用在第一電極502與第二電極503之間產生的溫度差來將熱電電壓生成為額外電能。
基板501、第一電極502、第二電極503及熱電通道504的形成物質與圖1中描述的內容相同。
根據本發明的一實施例，熱電器件500可以在較小面積內形成多個pn陣列，因此使用微熱能也可以生成電能。
並且，熱電器件500可以實現空間效率高、集成度高的能量系統。
並且，由於熱電器件500與太陽能電池形成水準結構，
可以防止在垂直結構中太陽能電池下部釋放熱量問題帶來的太陽能電池的效率下降。
圖6為用於說明本發明一實施例的能量系統的溫度分佈測量結果的圖。
參照圖6，表示溫度分佈測量結果的圖像600圖示在太陽能電池中的熱量601通過傳熱層傳導到第一電極所在的位置602來導致與第二電極所在的位置603發生溫度差。
根據圖像600，在能量系統中，可通過在太陽能電池與熱電器件之間塗敷傳熱層來保持太陽能電池的效率，同時，使向熱電器件的熱傳遞順暢地進行。
即，本發明一實施例的能量系統可以保持太陽能電池的功率並可將太陽能電池的熱量傳遞到熱電器件來追加生成能量。
例如，在位置602中測量的溫度可以為90.1℃，在位置603中測量的溫度可以為84.2℃。
因此，能量系統可通過在太陽能電池與熱電器件之間塗敷的傳熱層，在沒有額外的熱源的情況下，可將太陽能電池的熱量傳遞到熱電器件的第一電極。
圖7為用於說明本發明一實施例的能量系統的熱電器件中基於太陽光的強度的溫度差特性的圖。
參照圖7的圖表700，例示根據與太陽光強度相對應的電力變化的第一電極和第二電極兩端的溫度差的變化。
可將根據與入射到本發明一實施例的能量系統的太陽光
強度相對應的的電力變化的第一電極和第二電極中測量的溫度與所測量的溫度之間的溫度差整理成如下述表1所示。
例如，第一電極相當於通過傳熱層從太陽能電池接收熱量來使溫度上升的熱(hot)電極，第二電極與第一電極共用熱電通道，由於並未從太陽能電池接收熱量，上述第二電極相當於溫度相對低的冷(cold)電極。
參照表1，可以確認第一電極與第二電極之間的溫度差隨著太陽光強度的增加而增加。
在太陽能電池中，電能的生產量可隨著太陽光強度的增加而增加，在熱電器件中，電能的生產量可隨著第一電極與第二電極之間的溫度差的增加而增加。
作為一例，在熱電器件中，第一電極與第二電極之間的溫度差可隨著太陽光的強度的變化而變化。
作為一例，在熱電器件中，在太陽光的強度為300W至1000W的情況下，所測量的溫度差可為2.4℃至5.9℃。
另一方面，在熱電器件中，可通過太陽光的強度增加及熱電器件的通道長度的增加來增加溫度差。
即，在熱電器件中，在太陽光的強度增加或通道長度增加的情況下，可以測量出大於5.9℃的溫度差，因此溫度差不限於上述溫度差的範圍。
因此，本發明可基於太陽能電池和熱電器件的水準結構確保太陽能電池的電能生產效率，同時，確保從太陽能電池到熱電器件的高熱導率，從而可提高能量收集性能。
在上述具體實施例中，本發明所包括的結構要素根據提出的具體實施例以單數或複數表述。
但是，單數或複數的表述是根據為了方便描述而提出的狀況進行選擇的，上述實施例並不限定於單數或複數的結構要素，表述為複數的結構要素也能夠以單數構成，表述為單數的結構要素也能夠以複數構成。
另一方面，在發明的說明中描述了具體實施例，但可以在多種實施例所包含的技術思想的範圍內進行多種變形是理所當然的。
因此，本發明的範圍並不限定於所描述的實施例，不僅由後述的申請專利範圍定義，還可由與該申請專利範圍等同的方案定義。
100:能量系統
110:太陽能電池
120:傳熱層
130:熱電器件
131:基板
132:第一電極
133:第二電極
134:熱電通道
140:熱流
Claims (12)
- 一種能量系統，其中，包括：太陽能電池，基於太陽光生成電能；傳熱層，在上述太陽能電池中上述太陽光入射的上表面的至少一個邊角部分形成；以及熱電器件，包括第一電極、第二電極及熱電通道，上述熱電通道位於上述第一電極與上述第二電極之間，上述第一電極位於上述傳熱層，具有與上述太陽能電池水準配置的水準結構，基於上述太陽光的上述太陽能電池的熱量通過上述傳熱層傳遞到上述第一電極，基於上述第一電極的溫度與上述第二電極的溫度之間的溫度差生成額外電能，其中，當在上述上表面的四個邊角部分形成上述傳熱層時，上述熱電器件具有基於四邊形結構的上述水準結構，當在上述上表面的一個邊角部分形成上述傳熱層時，上述熱電器件具有基於條狀直線形結構的上述水準結構。
- 如請求項1之能量系統，其中，上述熱電器件基於上述四邊形結構及上述直線形結構中的一種結構，形成上述太陽光入射到上述太陽能電池的部分中與上述至少一個邊角部分相結合的上述水準結構。
- 如請求項2之能量系統，其中，上述太陽能電池基於上述水準結構通過上述至少一個邊角部分將上述太陽能電池的熱量釋放到上述第一電極，並且上述太陽光入射到除上述至少一個邊角部分之外的其他部分來生成上述電能。
- 如請求項1之能量系統，其中， 上述第一電極及上述第二電極由金(Au)、鋁(Al)、鉑(Pt)、銀(Ag)、鈦(Ti)及鎢(W)中的一種金屬物質形成，上述熱電通道由碲化銀(Ag2Te)、硒化銀(Ag2Se)、硒化亞銅(Cu2Se)、碲化亞銅(Cu2Te)、碲化汞(HgTe)、硒化汞(HgSe)、碲化鉍(Bi2Te3)、碲硒鉍(BiSeTe)、碲銻鉍(BiSbTe)、碳化鈦粉(Ti3C2)、碳化鉬(Mo2C)、Mo2Ti2C3、二硫化鉬(MoS2)及二硫化鎢(WS2)中的一種合成的納米粒子物質形成。
- 如請求項4之能量系統，其中，上述熱電通道基於上述合成物質包括p通道和n通道，上述p通道及上述n通道中的一個通道與上述第一電極相連接，上述p通道及上述n通道中的剩餘一個通道與上述第二電極相連接。
- 如請求項1之能量系統，其中，上述太陽能電池包括矽膠(Si)太陽能電池、染料敏化太陽能電池、單晶太陽能電池、多晶太陽能電池及薄膜太陽能電池中的至少一種。
- 如請求項1之能量系統，其中，上述傳熱層通過使用氮化硼(BN，boron nitride)、還原氧化石墨烯(rGO，reduced graphene oxide)、氮化鋁(AlN，aluminum nitride)、碳化矽(SiC，silicon carbide)、氧化鈹(BeO，beryllium oxide)及炭黑(CB，carbon black)中的至少一種導熱物質來形成。
- 如請求項7之能量系統，其中，上述傳熱層基於至少一種上述導熱物質控制熱導率，來使從上述太陽能電池到上述第一電極的熱傳導順暢地進行，控制從上述太陽能電池到上述第一電極的電流流動。
- 如請求項1之能量系統，其中，上述熱電器件還包括基板，上述基板通過使用聚醚碸(PES，polyether sulfone)、聚醯亞胺(PI，polyimide)、透明聚醯亞胺(CPI，colorless polyimide)及聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET，polyethylene terephthalate)中的至少一種聚合物物質來形成。
- 如請求項9之能量系統，其中，上述基板基於至少一種上述聚合物物質阻隔來自上述太陽光的熱量傳遞到上述熱電器件。
- 一種能量系統，其中，包括：太陽能電池，基於太陽光生成電能；傳熱層，在上述太陽能電池中上述太陽光入射的上表面的至少一個邊角部分形成；以及熱電器件，包括第一電極、第二電極及熱電通道，上述熱電通道位於上述第一電極與上述第二電極之間，上述第一電極位於上述傳熱層，具有與上述太陽能電池水準配置的水準結構，基於上述太陽光的上述太陽能電池的熱量通過上述傳熱層傳遞到上述第一電極，基於上述第一電極的溫度與上述第二電極的溫度之間的溫度差生成額外電能，其中，在上述熱電器件中，隨著上述太陽光的強度的變化，上述第一電極與上述第二電極之間的溫度差發生變化，通過增加上述太陽光的強度及增加熱電器件的通道長度來增加上述溫度差。
- 如請求項11之能量系統，其中，在上述太陽光的強度為300W至1000W的情況下，在上述熱電器件中測量的上述溫度差為2.4℃至5.9℃。
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|---|---|---|---|---|
| US20200382055A1 (en) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | Ricoh Company, Ltd. | Photoelectric conversion module and photoelectric conversion module array |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20200382055A1 (en) | 2019-05-31 | 2020-12-03 | Ricoh Company, Ltd. | Photoelectric conversion module and photoelectric conversion module array |
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