一种聚光光伏温差发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种聚光光伏温差发电系统，包括：温差发电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏孔；在太阳能电池板周围布置发光材料以增加入射光强，太阳能电池板通过太阳能聚光器之后温度会明显升高，在太阳能电池板的背面铺设温差发电片，将温差发电片的热端直接与太阳能发电片连接，在温差发电片与太阳能发电片之间填充导热胶以增加太阳能发电片与温差发电片热端之间的热传导，然后将温差发电片冷端通过散热片连接导热管直接连到地下，使得温差发电片冷端温度能够通过这种方式与地面进行热交换；降低了太阳能电池板的温度已提高发电效率，通过温差发电片将其能源进行二次利用，大大增加了发电效率；有效降低城市温度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能发电
，尤其涉及一种聚光光伏温差发电系统。
技术介绍
光伏发电与温差发电在我们的生活中是两种低品味的发电方式，也就是说这两种发电方式对于能源的要求较低。光伏发电现在无论是在航天军事还是民用生活发面都比较成熟了。而以前温差发电由于其可靠性差、寿命短、效率低一直被搁置。但随着材料性能的提高靠温差组件可靠性增加温差发电展示除了广阔的应用前景。光伏的发电是当光照射电池时，有一部分光会被半导体材料吸收。这意味着吸收的光能将传给半导体。能量会导致电子逸出使它们可以自由流动。光伏电池中还有一个或多个电场，可以迫使由光吸收并释放的电子以一定方向流动。电子的流动形成电流，通过在光伏电池的顶部和底部安放金属触点，我们可以将电流引出来，以供使用。温差发电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.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.。温差发电的灵活、>绿色、安静和微小体积的特性，使其可在许多领域发挥重要的作用。无论从世界还是从中国来看，常规能源都是很有限的，中国的一次能源储量远远低于世界的平均水平，大约只有世界总储量的10％。随着人们生产发展一次性能源在逐渐减少，而太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，在长期的能源战略中具有重要地位。在今后的十几年中，中国光伏发电的市场将会由独立发电系统转向并网发电系统，包括沙漠电站和城市屋顶发电系统。中国太阳能光伏发电发展潜力巨大。温差发电技术在航天、军用领域之中表现出了很好的应用前景，近年来在民用领域同样发展迅速。尽管现在温差发电效率普遍较低，但随着新型高性能热电材料以及性能可靠的温差发电器的研究与开发，温差发电技术将会更大地发挥其在低品位能源利用方面的优势。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供一种聚光光伏温差发电系统，旨在解决现有的温差发电存在的可靠性差、寿命短、效率低的问题。本专利技术实施例是这样实现的，一种聚光光伏温差发电系统，该聚光光伏温差发电系统包括：温差发电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏孔；温差发电片设置在太阳能发电片的背面，温差发电片连接散热片，导线连接温差发电片，反射聚光镜设置在太阳能发电片的下方，导热支架设置在聚光光伏温差发电系统的最外侧，并与散热片连接，漏孔设置在反射聚光镜的中心位置。进一步，该聚光光伏温差发电系统采用太阳能聚光技术，在太阳能电池板周围布置发光材料以增加入射光强。进一步，温差发电片的热端直接与太阳能发电片连接，温差发电片冷端通过散热片连接导热管直接连到地下。进一步，温差发电片与太阳能发电片之间填充导热胶以增加太阳能发电片与温差发电片热端之间的热传导。进一步，温差发电片效率计算的方法：温差电器件的最大发电效率推导如下，当温差电材料用作发电时，从热端吸收的热量QT分三部分：一是电流通过温差电材料时，将在热端吸热，在冷端放热，从热端吸收的热量为αIT1；二是热传导，为κ(T1-T2)A/L(T1>T2)；三是内阻焦耳热，计算表明传给热端和冷端的焦耳热各为I2R/2；负载上的能量输出P为I2RL；I为电流，T1，T2分别为热端和冷端的温度，RL为负载，L为材料的厚度，A为截面积，R为内阻，R又表示为R＝L/σA；温差电材料发电效率表示为：η=PQT=I2RLαIT1-12I2R+κAL(T1-T2)---(1)]]>RL＝RS，电流I可表示为I＝α(T1-T2)/R(1+S)，当两端的温度恒定时，上式中仅有S一个自由变量，将上式对S求导并令导数为0，就得到最大效率为：ηmax=T1-T2T1·1+ZT‾-11+ZT‾+T2/T1---(2)]]>其中，T为两端的平均温度(T1+T2)/2；当材料处于最大输出效率时，负载与材料内阻的比值为：S=RLR=1+ZT‾---(3)]]>从(2)式知温差电器件的最大发电效率，跟材料优值Z和使用温度有关；优值越高，温差越大，发电效率越高，产业化的Bi2Te3基温差电材料ZT值为1，它的最高工作温度为550K；当高温端工作温度为550K，低温端为室温时，最大发电效率接近10％；对于不同的内阻R，当效率最大时，输出功率以及与之相应的输入功率是不同的；因此应根据输入功率，来确定内阻值，也即A/L的比值；输入功率为QT，欲使其具有最大输出效率，则：QT·ηmax=(αΔT)2(R+RL)2·RL---(4)]]>其中，ΔT为温差T1-T2；(4)式转化后得到：AL=QT·ηmax(1+S)2α2ΔT2Sσ---(5)]]>从(5)式可知，在一定的输入功率下，应合理设计器件的A/L比值，使达到应有的最高效率；由(5)式还可知，当L减小时，A也应当减小，因而材料体积用量AL，理论上可以无限小考虑太阳能的能流密度，温差电元件按输入功率为800W时效率最大化设计，温差电材料的性能采用典型值，电导率为σ＝1.0×105Ω-1m-1，Seebeck系数为α＝1.9×10-4VK-1，热导率为κ＝1.5Wm-1K-1，高温端温度为550K，低温端为300K，TZ为1.02，A/L设计为0.3m，如厚度L为1mm，则面积A为0.09cm2，当十二片发电片串联在一起，温差40℃电压达21.6V，温差60℃电压达28.8V。进一步，太阳能发电片效率计算方法：整体发电效率PRE公式为：PRE=PDRPT]]>—PDR为测试时间间隔(Δt)内的实际发电量；—PT为测试时间间隔(Δt)内的理论发电量；理论发电量PT公式中：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚光光伏温差发电系统，其特征在于，该聚光光伏温差发电系统包括：温差发电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏孔；温差发电片设置在太阳能发电片的背面，温差发电片连接散热片，导线连接温差发电片，反射聚光镜设置在太阳能发电片的下方，导热支架设置在聚光光伏温差发电系统的最外侧，并与散热片连接，漏孔设置在反射聚光镜的中心位置。

【技术特征摘要】
1.一种聚光光伏温差发电系统，其特征在于，该聚光光伏温差发电系统包
括：温差发电片、散热片、太阳能发电片、导线、反射聚光镜、导热支架、漏
孔；
温差发电片设置在太阳能发电片的背面，温差发电片连接散热片，导线连
接温差发电片，反射聚光镜设置在太阳能发电片的下方，导热支架设置在聚光
光伏温差发电系统的最外侧，并与散热片连接，漏孔设置在反射聚光镜的中心
位置。
2.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，该聚光光伏
温差发电系统采用太阳能聚光技术，在太阳能电池板周围布置发光材料以增加
入射光强。
3.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片
的热端直接与太阳能发电片连接，温差发电片冷端通过散热片连接导热管直接
连到地下。
4.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片
与太阳能发电片之间填充导热胶以增加太阳能发电片与温差发电片热端之间的
热传导。
5.如权利要求1所述的聚光光伏温差发电系统，其特征在于，温差发电片
效率计算的方法：
温差电器件的最大发电效率推导如下，当温差电材料用作发电时，从热端
吸收的热量QT分三部分：一是电流通过温差电材料时，将在热端吸热，在冷

\t端放热，从热端吸收的热量为αIT1；二是热传导，为κ(T1-T2)A/L(T1>T2)；
三是内阻焦耳热，计算表明传给热端和冷端的焦耳热各为I2R/2；负载上的能量
输出P为I2RL；I为电流，T1，T2分别为热端和冷端的温度，RL为负载，L
为材料的厚度，A为截面积，R为内阻，R又表示为R＝L/σA；温差电材料发电
效率表示为：
η=PQT=I2RLαIT1-12I2R+κAL(T1-T2)---(1)]]>RL＝RS，电流I可表示为I＝α(T1-T2)/R(1+S)，当两端的温度恒定时，上式
中仅有S一个自由变量，将上式对S求导并令导数为0，就得到最大效率为：
ηmax=T1-T2T1·1+ZT‾-11+ZT‾+T2/T1---(2)]]>其中，T为两端的平均温度(T1+T2)/2；当材料处于最大输出效率时，负载
与材料内...

【专利技术属性】
技术研发人员：李懿，
申请(专利权)人：西安航空学院，
类型：发明
国别省市：陕西;61