薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构制造技术

本发明专利技术提供一种薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，布置在太阳能集热管的金属管的外壁上，所述金属管内部可供待加热流体通过；包括：第一绝缘层，成型在金属管的外壁；PN结层，成型在第一绝缘层的外壁上，包括依次相接的P极、P‑N重叠区以及N极；所述P‑N重叠区位于所述金属管的相对高温位置，而所述P极与所述N极相反于所述P‑N重叠区的一端位于所述金属管的相对低温位置；第二绝缘层，成型在所述PN结层外侧；选择性吸收涂层，成型在所述第二绝缘层的外壁上。本发明专利技术采用涂层模式的温差发电结构，相对于常规的温差发电模块，具有显著的容易加工、材料成本和加工成本低廉的优势。

【技术实现步骤摘要】
薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构
本专利技术涉及一种太阳能集热管的涂层结构，特别涉及一种利用薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层的玻璃金属熔封直通太阳能集热管结构。
技术介绍
太阳能具有取之不尽、用之不竭且清洁环保的巨大优势，已经为社会所接受，并得以快速发展。目前，太阳能利用方式主要有发电和热利用两种。其中发电分为光伏发电和光热发电。热利用主要为太阳能转化为热能提供250℃以下的中温、低温工业或民用用热。随着技术发展，光伏、光热开始出现技术耦合趋势，即太阳能光伏发电时，通过热量回收，实现热电联供。太阳能光热制热时，可以利用集热系统的温差实现光热供热的同时，实现供电。或者，太阳能光热制热时，同时部分内置光伏发电组件，实现光伏发电。上述模式实现了太阳能热电联供。在现有的太阳能热电联供技术中，主要以聚光光伏冷却模式的热电联供，普通太阳能光伏板背板余热回收模式热电联供，以及普通太阳能集热管内置光伏组件，发电同时实现集热供热。由于普通太阳能光伏电池板成本在显著下降，相对于聚光光伏发电技术，普通太阳能光伏电池板技术和成本具有显著的竞争优势，因此，聚光光伏的优势将不再具有优势而逐渐退出市场。而普通太阳能集热管内置光伏发电组件实现热电联供，则出现了成本高昂，发电效率低，且不易操作的问题，造成难以市场化。普通太阳能光伏板背板余热回收模式热电联供技术，为近几年主要的热电联供模式。但也存在余热回收的能量不足以抵消用于余热回收的消耗的能量，出现了得不偿失的问题，也处于举步维艰的局面。CN200510098451提供一种太阳能热管温差发电装置，CN201220272211.7提供一种双通热伏真空管，CN201410088490提供一种双真空内冷凝式发电制热太阳能集热管，201320507705.3提供一种集热发电一体式太阳能真空集热管，这些专利提出了太阳能集热管与温差发电组件组合模式的热电联供组件，但仍然存在如下问题：1、均是以现有温差发电片组件的模式与低温太阳能集热管结合，结构与工艺复杂，难以进行规模化生产。2、由于温差较小，实际发电效率较低，会出现附加投入产出效益差，经济效益低下而无法为市场所接受问题。随着太阳能光热技术的发展，低温太阳能热利用技术已经趋于成熟，且因热利用温差较小而不适合通过温差发电技术实现太阳能热电联供。随着槽式太阳能集热管及槽式中温太阳能集热系统的成熟，该类太阳能将在目前80～550℃之间的中温工业热利用和太阳能高温发电方向有巨大的技术发展和市场空间。因此，如何充分利用槽式太阳能系统的特性，开发低成本，高可靠的太阳能热电联供系统将是未来槽式太阳能系统的主要发展方向。
技术实现思路
本专利技术提供一种薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，是目的是为提供一种开发成本低，可靠性高的太阳能热电联供系统而服务。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，布置在太阳能集热管的金属管的外壁上，所述金属管内部可供待加热流体通过；其特征在于，包括：第一绝缘层，成型在金属管的外壁；PN结层，成型在第一绝缘层的外壁上，包括依次相接的P极、P-N重叠区以及N极；所述P-N重叠区位于所述金属管的相对高温位置，而所述P极与所述N极相反于所述P-N重叠区的一端位于所述金属管的相对低温位置；第二绝缘层，成型在所述PN结层外侧；选择性吸收涂层，成型在所述第二绝缘层的外壁上。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述金属管的一侧接受太阳能辐射而称为聚光高温区，另一侧称为背光低温区，所述P极、P-N重叠区以及N极沿所述金属管的周向依次布置，所述P-N重叠区位于所述金属管的聚光高温区，所述P极与所述N极相反于P-N重叠区的一端位于所述背光低温区；所述P极与所述N极在所述背光低温区的一端相互分隔而形成P-N断开区。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述PN结层在金属管的轴向上形成串联、并联或串并联结构。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述金属管的进口端为低温端，出口端为高温端，所述P极以及N极沿所述金属管的轴向布置且相互间隔而形成P-N断开区，P极与N极在金属管的高温端处形成P-N重叠区，所述P极与所述N极相反于P-N重叠区的一端位于所述低温端。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述PN结层在金属管的周向上形成串联、并联或串并联结构。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：相接的PN结层通过导电涂层形成电连接，所述PN结层形成的电路的首尾两端连接有导出电极。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述导电涂层由高导电纯金属或合金材料构成。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述导出电极为钨或钼形成，其厚度介于1微米-100微米之间。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述第一绝缘层、第二绝缘层的厚度均介于0.1微米-10微米之间，其材料为金属氧化物、氮化物、金属氮氧化物、非金属氧化物、非金属氮化物、非金属氮氧化物的其中任一或者任意混合物构成的绝缘材料。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述PN结层的涂层厚度介于0.1微米-100微米之间。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述的选择性吸收涂层的厚度介于0.2-0.5微米之间。所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其中：所述的选择性吸收涂层由金属层、吸收层和减反层经层叠组成。与现有公开的温差发电耦合太阳能集热管结构比较，本专利技术的结构具有如下优势：1)工作时，太阳能集热管的选择性吸收涂层在圆周方向上存在聚光高温区和背光低温区，在轴向方向上同样存在进口低温端和出口高温端。上述高温区(端)和低温区(端)是自然存在的，并不因为增加温差发电涂层的厚度而显著改变。本专利技术特别适用于槽式太阳能集热管，可使两个温区之间的温差达到10～50℃之间，因此可充分利用槽式太阳能集热管的自然温差实现温差发电，并且不需要对低温区进行主动散热。2)采用涂层模式的温差发电结构，相对于常规的温差发电模块，具有显著的容易加工、材料成本和加工成本低廉的优势。3)薄膜温差发电结构与选择性吸收涂层叠加模式，并不影响选择性吸收涂层的吸收太阳能的性能。同时，薄膜结构的温差发电涂层对太阳能转化为热能，并向钢管传递的热阻影响是非常小的，可以忽略不计，并不影响集热管的集热，传热性能。4)真空夹层内导线形成有曲折段(S形或螺旋状)的设置，解决了集热管受热微变形时对电极拉伸变形的影响。而导线与罩玻璃管的直封或过渡熔封解决了温差发电结构的电能引出。5)温差发电涂层可实现PN结之间的串并联，以有效提高温差发电的效率。通过绝缘陶瓷层，实现了与钢管表面、选择性吸收涂层金属红外反射层的有效隔绝。附图说明图1、图2分别是一种具有薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构的太阳能集热管结构的纵向剖视图与横向剖视图；图3是沿周向布置的PN结层在轴向上进行串联的圆周展开结构示意图；图4是沿周向布置的PN结层在轴向上进行并联的圆周展开结构示意图；图5是沿周向布置的PN结层在轴向上进行串并联的圆周展开结构示意图；图6是沿轴向布置的PN结层在周向上进行串联的圆周展开结构示意图；图7是沿轴向布置的PN结层在周向上进行并联的圆周展开结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，布置在太阳能集热管的金属管的外壁上，所述金属管内部可供待加热流体通过；其特征在于，包括：第一绝缘层，成型在金属管的外壁；PN结层，成型在第一绝缘层的外壁上，包括依次相接的P极、P‑N重叠区以及N极；所述P‑N重叠区位于所述金属管的相对高温位置，而所述P极与所述N极相反于所述P‑N重叠区的一端位于所述金属管的相对低温位置；第二绝缘层，成型在所述PN结层外侧；选择性吸收涂层，成型在所述第二绝缘层的外壁上。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，布置在太阳能集热管的金属管的外壁上，所述金属管内部可供待加热流体通过；其特征在于，包括：第一绝缘层，成型在金属管的外壁；PN结层，成型在第一绝缘层的外壁上，包括依次相接的P极、P-N重叠区以及N极；所述P-N重叠区位于所述金属管的相对高温位置，而所述P极与所述N极相反于所述P-N重叠区的一端位于所述金属管的相对低温位置；第二绝缘层，成型在所述PN结层外侧；选择性吸收涂层，成型在所述第二绝缘层的外壁上。2.根据权利要求1所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其特征在于：所述金属管的一侧接受太阳能辐射而称为聚光高温区，另一侧称为背光低温区，所述P极、P-N重叠区以及N极沿所述金属管的周向依次布置，所述P-N重叠区位于所述金属管的聚光高温区，所述P极与所述N极相反于P-N重叠区的一端位于所述背光低温区；所述P极与所述N极在所述背光低温区的一端相互分隔而形成P-N断开区。3.根据权利要求2所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其特征在于：所述PN结层在金属管的轴向上形成串联、并联或串并联结构。4.根据权利要求1所述的薄膜温差发电耦合选择性吸收涂层结构，其特征在于：所述金属管的进口端为低温端，出口端为高温端，所述P极以及N极...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩成明，薛道荣，李峰，冯加龙，李强，
申请(专利权)人：河北道荣新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13