一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列技术方案

本发明专利技术涉及热电转换技术领域，尤其涉及一种热辐射源选择性透过的热电转换系统，该系统包括热辐射源、波段选择性透过装置和光电转换装置，热辐射源和光电转换装置之间的全部或部分空间为真空状态；热辐射源的辐射能量中只有特定波段的辐射能量能透过波段选择性透过装置，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源，特定波段的辐射能量投射至光电转换装置转换为电能，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源。本发明专利技术提供的一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列，具备较高的光电转换效率，同时，具有能量损失小、结构布置简单、成本低、热传输距离短、控制简单等优点。

A thermoelectric conversion system and array selectively permeated by a thermal radiation source

【技术实现步骤摘要】
一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列
本专利技术涉及热电转换
，尤其涉及一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列。
技术介绍
热电转换是一种将热能转换为电能的发电技术，包括热能直接发电方式，即温差发电，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时，由于高温端的热激发作用较强，空穴和电子浓度也比低温端高，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；如果将许多对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，实现发电。此种发电方式虽然能实现热能直接转化为电能，但是，其转换效率较低，一般在10％左右。另一种是利用热能间接发电的方式，常见的方法为将热能转换为机械能，再将机械能转换为电能。以汽轮机发电为例，利用热能加热水成蒸汽，通过蒸汽使汽轮机做功，进而带动发电机发电，此过程需要完成热能转换为机械能，再转换为电能的步骤。上述间接发电方式存在的缺点在于：1、转换效率低，一般转换效率仅为10％-40％左右；2、投入成本高，汽轮机自身成本较高，操控复杂，且能力传输距离长，不利于后期维护维修；由此可知，如何得到一种更优的热电转换系统仍是目前亟需解决的技术问题。目前，常见的光电转化器件，如光伏电池等，其本质是一种由辐射能转化电能的器件；而热能通常能以辐射的形式传递，因此理论上可以采用热能提供辐射能。光电转换器件的光电转换效率，如，多晶硅光伏组件的光电转换效率为20％左右，碲化镉光伏组件的光电转换效率21％左右，上述转换效率均是光伏组件接收太阳光全光谱能量得到的转换效率，而全光谱中的一些波段的光电转换效率较低，进而直接导致了光伏组件的转换效率低。如果光伏组件只接收高光电转换效率的特定波段的辐射能量，可使光伏组件的光电转换效率会大大提高，以多晶硅光伏组件为例，如果多晶硅光伏组件只接收波长在600-900nm之间的辐射能量，其光电转换效率可达80％以上。因此，本申请的目的是针对上述技术问题，专利技术创造一种新的系统，可以发出特定波段的辐射能量，再利用特定波段的辐射能量进行光电转换，实现发电。
技术实现思路
本专利技术提供一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列，光电转换装置接收高转换率的特定波段的辐射能量，进而使其电能转换效率更高，而且特定波段以外的其余波段的辐射能量经过反复的反射最终几乎都会形成特定波段的辐射能量，使得热辐射源释放的热能几乎全部高效利用，避免能量损失。根据本专利技术的实施例，提供一种热辐射源选择性透过的热电转换系统，包括热辐射源、波段选择性透过装置和光电转换装置，所述热辐射源和光电转换装置之间的全部或部分空间为真空状态；所述热辐射源的辐射能量中只有特定波段的辐射能量能透过所述波段选择性透过装置，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源，所述特定波段的辐射能量投射至光电转换装置转换为电能，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源。进一步的，所述波段选择性透过装置套设在所述光电转换装置外侧，所述热辐射源套设在所述波段选择性透过装置的外侧，所述热辐射源特定波段的辐射能量由外向内透过所述波段选择性透过装置投射到所述光电转换装置。进一步的，所述波段选择性透过装置套设在所述热辐射源外侧，所述光电转换装置套设在所述波段选择性透过装置的外侧，所述热辐射源特定波段的辐射能量由内向外透过所述波段选择性透过装置投射到所述光电转换装置。进一步的，所述热辐射源至少由电能、太阳能、核能、化学能、生物质能、燃料型能源中的一种提供。进一步的，所述波段选择性透过装置包括至少一片波段选择性透过片。进一步的，所述波段选择性透过装置包括至少两片所述波段选择性透过片，其中的一片所述波段选择性透过片为ITO镀膜玻璃片。进一步的，所述热辐射源的表面有增强辐射涂层。进一步的，所述增强辐射涂层为特定波段增强辐射涂层。进一步的，所述光电转换装置为光伏发电组件。进一步的，所述光电转换装置为晶硅发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为600-900nm。进一步的，所述光电转换装置为砷化镓发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为500-850nm。进一步的，其特征在于，所述光电转换装置为碲化镉发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为550-850nm。进一步的，所述光电转换装置为铜铟镓硒发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为450-1000nm。进一步的，所述光伏发电组件为聚光光伏发电组件。进一步的，所述聚光光伏发电组件包括至少一组用于反射所述特定波段的辐射能量的聚光反射镜及用于接收所述特定波段的辐射能量的双面电池片。进一步的，所述聚光光伏发电组件包括散热装置或热利用装置。进一步的，所述热辐射源/所述光电转换装置呈圆筒状、多棱柱状或球状。进一步的，所述热辐射源与所述波段选择性透过装置之间设有用于使辐射能量定向投射的指向结构。进一步的，所述指向结构指向所述光电转换装置/所述热辐射源的轴心。进一步的，还包括用于调节所述光电转换装置接收特定波段的辐射能量面积的调控结构。本专利技术还提供一种热辐射源选择性透过的热电转换系统阵列，包括多个热辐射源选择性透过的热电转换系统。进一步的，所述热辐射源选择性透过的热电转换系统为由外至内依次为热辐射源、波段选择性透过装置、光电转换装置的结构；所述热辐射源的形状为多棱柱形，多个所述热辐射源选择性透过的热电转换系统呈蜂窝状排列，相邻的两个所述热辐射源之间至少一个面相互贴合。由以上技术方案可知，本申请中的一种热辐射源选择性透过的热电转换系统，工作时，热辐射源释放的辐射能量中仅有特定波段的辐射能量能透过波段选择性透过装置，特定波段指对于光电转换装置转换效率高的波段，其余波段(特定波段之外)的辐射能量则由波段选择性透过装置反射回到热辐射源上，其余波段的辐射能量经过一次或多次于热辐射源和波段选择性透过装置之间的反射后，最终形成特定波段的辐射能量，实现透过波段选择性透过装置。热电转换过程中，热辐射源发出的辐射能量中仅有少部分被波段选择性透过装置吸收，大部分的辐射能量用于实现光电转换，而光电转换时始终使用高光电转换率的特定波段的辐射能量，可使光电转换装置一直处于高转换效率。由此可知该热电转换系统热电转换过程中能量损失小、光电转换效率高。同时，该热辐射源选择性透过的热电转换系统，采用热辐射源提供辐射能量，无需使用汽轮机做功进行发电，热辐射源的构造为一简单的筒状或球状结构即可，具有结构简单、能量传输距离短、成本低、控制简单等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的热辐射源选择性透过的热电转换系统的圆筒状的结构示意图图2为本专利技术提供的热辐射源选择性透过的热电转换系统的多棱柱状的结构示意图；图3为本专利技术提供的热辐射源选择性透过的热电转换系统的球状的结构示意图；图4为本专利技术提供的热辐射源选择性透过的热电转换系统的辐射能量由外向内投射的剖视图；图5为本专利技术提供的热辐射源选择性透过的热电转换系统的辐射能量由内向外投射的剖视图；图6为本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，包括热辐射源、波段选择性透过装置和光电转换装置，所述热辐射源和光电转换装置之间的全部或部分空间为真空状态；所述热辐射源的辐射能量中只有特定波段的辐射能量能透过所述波段选择性透过装置，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源，所述特定波段的辐射能量投射至光电转换装置转换为电能。

【技术特征摘要】
1.一种热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，包括热辐射源、波段选择性透过装置和光电转换装置，所述热辐射源和光电转换装置之间的全部或部分空间为真空状态；所述热辐射源的辐射能量中只有特定波段的辐射能量能透过所述波段选择性透过装置，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源，所述特定波段的辐射能量投射至光电转换装置转换为电能。2.根据权利要求1所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述波段选择性透过装置套设在所述光电转换装置外侧，所述热辐射源套设在所述波段选择性透过装置的外侧，所述热辐射源特定波段的辐射能量由外向内透过所述波段选择性透过装置投射到所述光电转换装置。3.根据权利要求1所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述波段选择性透过装置套设在所述热辐射源外侧，所述光电转换装置套设在所述波段选择性透过装置的外侧，所述热辐射源特定波段的辐射能量由内向外透过所述波段选择性透过装置投射到所述光电转换装置。4.根据权利要求1-3任一项所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述热辐射源至少由电能、太阳能、核能、化学能、生物质能、各类余热、化石燃料型能源中的一种提供能量。5.根据权利要求1-3任一项所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述波段选择性透过装置包括至少一片波段选择性透过片。6.根据权利要求5所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述波段选择性透过装置包括至少两片所述波段选择性透过片，其中的一片所述波段选择性透过片为ITO镀膜玻璃片。7.根据权利要求1-3任一项所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述热辐射源的表面有增强辐射涂层。8.根据权利要求7所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述增强辐射涂层为特定波段增强辐射涂层。9.根据权利要求1所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述光电转换装置为光伏发电组件。10.根据权利要求9所述的热辐射源选择性透过的热电转换系统，其特征在于，所述光电转换装置为晶硅发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为600-900nm。11.根据权利要求1或9所述的热辐射源选择性透过的热电转...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，
申请(专利权)人：北京实力源科技开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11