一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置，包括吸收腔、吸收器、换热器、储热室、辐射器、光电池等组件，吸收腔能将太阳光反射至吸收器，吸收器吸收太阳辐射并加热自身；换热器能将吸收器的热量传至储热室，加热相变材料实现储能；辐射器固定在储热室上吸收来自储热室的热量并加热自身至较高温度，并向光伏电池组发出特点热辐射；辐射器与光伏电池之间用纳米真空间隙隔开；光电池背面有散热器，控制光电池在最佳工作温度。本装置利用近场技术、超材料技术改造太阳辐射，提高了光伏电池侧接受到的辐射量及可利用占比，提高了传统储能式太阳能热光伏装置的装置效率；利用储能技术，实现了不受天气因素干扰的稳定供能。扰的稳定供能。扰的稳定供能。

【技术实现步骤摘要】
一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置


[0001]本技术涉及太阳能热光伏供电领域，尤其涉及一种近场
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储能式太阳能热光伏装置。

技术介绍

[0002]太阳能作为一种洁净能源,既是一次能源,又是可再生能源,有着矿物质能源不可比拟的优越性。开发利用太阳能,对于节约常规能源、保护自然环境、减缓气候变化等,都具有极其重大的意义。太阳能光伏技术被认为是最有前途的技术之一，目前已在世界范围内广泛使用。太阳辐射波段在0
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2500纳米，而传统光伏硅电池吸收光的波长范围仅为300
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1200纳米，大量能量低于禁带的入射光子无法被利用，进而导致光伏效率较低，最高转化效率仅为32％，现有的、规模化的太阳能光伏转化效率也仅为21.8％。储能式太阳能热光伏装置作为一种潜在的高效太阳能利用技术在近几年也吸引了大批研究者的注意力。理想的储能式太阳能热光伏装置，通过吸收器与辐射器的联合作用，可以使太阳能的转化效率提高至54％。
[0003]因此，有必要提供一种装置简单、效率高、能免受天气因素干扰稳定供能的储能式太阳能热光伏装置。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本技术的目的在于提供近场
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储能式太阳能热光伏装置。
[0005]本技术公开了一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置，其包括吸收腔、吸收器、换热器、储热室、辐射器和光电池，所述吸收腔设置在吸收器的顶部，吸收腔顶部设有至少一个供太阳光进入的开口，且吸收腔内壁面上布置有用于将太阳光反射回吸收器上的反射镜；
[0006]所述吸收器包括单/多层超薄基板和设置在超薄基板上表面的周期性纳米结构；所述换热器由热管组成，换热器用于强化吸收器与储热室之间、以及储热室与辐射器之间的换热，所述储热室内设有相变材料，所述辐射器包括单/多层超薄基板和设置在超薄基板下表面的周期性纳米结构；光电池位于辐射器下方，所述辐射器向光电池发出特点热辐射，所述辐射器与光电池之间用纳米真空间隙隔开，所述光电池背面设有散热器。
[0007]作为本技术的优选方案，所述的吸收腔上窄下宽，开口位于顶部；其壁面为连续曲面或其壁面由若干平面和/或曲面连接构成；所述吸收腔内壁面四周安装反射镜，将吸收器反射的辐射再次反射回吸收器。
[0008]作为本技术的优选方案，吸收器表面有微纹理结构、纳米结构，提高吸收性能，减少反射，并采用超材料技术提高全波段吸收性能。所述吸收器位于吸收腔的底部，吸收器底部连接储热室，所述超薄基板的厚度为0.01
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100微米；所述周期性纳米结构的周期为0.01
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10微米，纳米结构自身尺寸(最大尺寸)为10
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1000纳米。纳米结构内部具有空腔，空腔的最小尺寸为10纳米，所述纳米结构在厚度方向上有多层材料交替叠加而成。
[0009]作为本技术的优选方案，所述换热器包括第一热管组和第二热管组，所述第一热管组设置在相变材料内，其蒸发段与吸收器背面接触；所述第二热管组设置在相变材料内，其冷凝段与辐射器背面相接触；所述第一热管组和第二热管组在相变材料内部不接触。第一热管组和第二热管组以锂(1374℃)、钙(1440℃)、锑(1440℃)等材料的作为工质，在超高温下实现提高吸收器、相变材料、辐射器间的高效换热。
[0010]作为本技术的优选方案，所述第一热管组内的工质相变温度高于第二热管组内工质的相变温度。
[0011]作为本技术的优选方案，储热室相变材料的相变温度需位于第一热管和第二热管的工作温度之间。所述蓄热室相变材料可采用Cu(1083℃)、MgF2(1263℃)、Si(1414℃)、Ni(1455℃)、Be(1182℃)、B(1282℃)、Sc(1534℃)等高温相变材料，具有较高的相变温度以及相变焓，实现超高温、高能量密度相变储热。所述蓄热室相变材料可掺杂碳或其他纳米颗粒球，提高相变材料的导热性能。
[0012]作为本技术的优选方案，所述辐射器位于储热室的底部，所述超薄基板的厚度为0.01
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100微米；所述周期性纳米结构的周期为0.01
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10微米，纳米结构自身尺寸(最大尺寸)为10
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1000纳米。纳米结构内部具有空腔，空腔的最小尺寸为10纳米，所述纳米结构在厚度方向上有多层材料交替叠加而成。
[0013]作为本技术的优选方案，所述纳米真空间隙的厚度为150
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3500纳米，可以实现近场热辐射，进而提高热辐射、发电效率及输出功率密度。所述光电池选用低能隙带电池及其串联/并联形式。
[0014]作为本技术的优选方案，所述装置还包括聚光器，所述聚光器设置在吸收器的上方，聚光器将太阳辐射聚集，并反射或透射到吸收腔内。
[0015]作为本技术的优选方案，所述装置还包括滤波装置，所述滤波装置布置在光电池表面，用于对辐射器所辐射的辐射能进行选择性过滤。
[0016]本技术具有以下有益效果：
[0017]本技术由于本装置采用太阳能作为热量来源，具有热量利用效率高，辐射器温度高，无无环境污染，无燃料成本等优势。
[0018]本技术装置可以利用汇聚的太阳光，吸收器吸收高聚光度太阳辐射并加热自身，并通过换热装置加热量传输至蓄热室内高温相变材料以及辐射器，被加热至高温的选择性辐射器向光伏电池发射热辐射，光伏电池吸收热辐射并将其转化为电能。由此近场
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储能式太阳能热光伏发电装置结合了太阳能吸收技术、热光伏技术、近场热辐射技术和超材料技术，具有简单稳定的装置结构，能较好地适应复杂多变的工作环境，不受天气因素干扰稳定供能，做到了高效率、无燃料、可持续、无污染，具有结构简单、装置效率高、输出功率密度高、安全性高、可蓄热储能等优点，实现了太阳能的新型高效利用。
[0019]由于本技术利用了近场辐射，装置设计尺寸小、结构紧凑，单位能量密度高，可以做到小型化或微型化；由于近场效应存在，辐射强度急剧增大，可以实现高装置效率；由于储能技术的应用，本装置可实现不受天气因素干扰，24小时稳定供能。
附图说明
[0020]图1为本技术一具体实施方式中近场
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储能式太阳能热光伏发电装置的结构
示意图；
[0021]图2为本技术一具体实施方式中超材料辐射器/吸收器的结构示意图；
具体实施方式
[0022]下面结合具体实施方式对本技术做进一步阐述和说明。本技术中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
[0023]本技术公开了一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置，其包括吸收腔2、吸收器4、换热器6、储热室5、辐射器9和光电池10，所述吸收腔2设置在吸收器4的顶部，吸收腔2顶部设有至少一个供太阳光进入的开口，且吸收腔2内壁面上布置有用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置，其特征在于，包括吸收腔、吸收器、换热器、储热室、辐射器和光电池，所述吸收腔设置在吸收器的顶部，吸收腔顶部设有至少一个供太阳光进入的开口，且吸收腔内壁面上布置有用于将太阳光反射回吸收器上的反射镜；所述吸收器包括单/多层超薄基板和设置在超薄基板上表面的周期性纳米结构；所述换热器由热管组成，换热器用于强化吸收器与储热室之间、以及储热室与辐射器之间的换热，所述储热室内设有相变材料，所述辐射器包括单/多层超薄基板和设置在超薄基板下表面的周期性纳米结构；光电池位于辐射器下方，所述辐射器向光电池发出特点热辐射，所述辐射器与光电池之间用纳米真空间隙隔开，所述光电池背面设有散热器。2.如权利要求1所述的利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置，其特征在于，所述的吸收腔上窄下宽，开口位于顶部；其壁面为连续曲面或其壁面由若干平面和/或曲面连接构成；所述吸收腔内壁面四周安装反射镜，将吸收器反射的辐射再次反射回吸收器。3.如权利要求1所述的利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置，其特征在于，所述吸收器位于吸收腔的底部，吸收器底部连接储热室，所述超薄基板的厚度为0.01
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100微米；所述周期性纳米结构的周期为0.01
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10微米，纳米结构自身尺寸为10
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1000纳米；纳米结构内部具有空腔，空腔的最小尺寸为10纳米，所述纳米结构在厚度方向上有多层材料交替叠加而成。4.如权利要求1所述的利用近场热辐射技术的储能式太阳能热光伏装置，其特征在于，所述换热器包括第一热管组和第二热管组，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志军，张彦威，王智化，杨卫娟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：