一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统技术方案

本发明专利技术涉及太阳能电池领域，公开了一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统，所述系统包括半透明光伏电池、锯齿状透明结构、太阳能集热管；所述半透明光伏电池底部设置锯齿状透明结构，所述锯齿状透明结构下方设置太阳能集热管，所述锯齿状透明结构将透过半透明光伏电池的光聚集在太阳能集热管上。本发明专利技术有效解决了现有技术中光伏电池自分频型的光伏/光热系统只能产生低品位热能,热能利用范围窄的问题，本发明专利技术能够获得高品质的热能和电能，满足工商业和居民对热电的双重需求。满足工商业和居民对热电的双重需求。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统


[0001]本专利技术属于太阳能电池领域，更具体地涉及一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统。

技术介绍

[0002]太阳能电池是利用太阳能的重要形式。但是，太阳能电池受半导体材料带隙所限制，太阳能电池无法将分布在 400nm～2500nm光谱范围内的太阳能全部转化为电能。太阳能电池只能将光子能量大于半导体带隙的太阳光转换为电能。而光子能量小于半导体带隙的太阳光被太阳能电池中的自由载流子吸收并转化为有害热量，从而降低太阳能电池效率以及使用寿命。因此，发展全光谱太阳能高效利用具有重要意义。
[0003]光谱分频技术是实现全光谱太阳能利用，提高太阳能转换效率的一种有效方法。纳米薄膜和纳米流体是两种常用的光谱分频装置。基于纳米薄膜分频型的光伏/光热系统和基于纳米流体分频型的光伏/光热系统的原理是纳米薄膜和纳米流体可以将太阳光谱按照光子能量大小分成两部分，并且将光子能量大于半导体带隙的太阳光定向传输至光伏电池，将光子能量低于半导体带隙的太阳光定向传输至吸热器，从而实现太阳能全光谱光伏/光热综合利用。然而，基于纳米流体或纳米薄膜的光谱分频太阳能全光谱光伏/光热系统的应用受到以下限制：(1)精确的光路要求，如果不满足，会导致严重的漏光；(2)多个光器件导致光学损失高；(3)纳米薄膜制作费用昂贵，纳米流体存在不稳定性。

技术实现思路

[0004]为解决现有技术中光伏电池自分频型的光伏/光热系统只能产生低品位热能,热能利用范围窄的问题，本专利技术提供一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统。
[0005]本专利技术采用的具体方案为：一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统，所述系统包括半透明光伏电池、锯齿状透明结构、太阳能集热管；所述半透明光伏电池底部设置锯齿状透明结构，所述锯齿状透明结构下方设置太阳能集热管，所述锯齿状透明结构将透过半透明光伏电池的光聚集在太阳能集热管上。
[0006]所述锯齿状透明结构包括左锯齿、右锯齿两部分，所述左锯齿与右锯齿相同，所述左锯齿向右倾斜，所述左锯齿、右锯齿将两侧摄入的光折射在太阳能集热管上。
[0007]所述半透明光伏电池从上至下依次包括上表面电极、p
‑
α
‑
Si:H层、i
‑
α
‑
Si:H层、n
‑
α
‑
Si:H 层、下表面电极、基底。
[0008]所述上、下表面电极的材质为ITO。
[0009]所述太阳能集热管由外至内依次包括外层、真空层、镀膜层、内层、传热工质。
[0010]所述外层为玻璃管，内层为金属管。
[0011]所述镀膜层贴于金属管外表面，金属管流通传热工质。
[0012]所述锯齿状透明结构与半透明光伏电池一体成型。
[0013]所述锯齿状透明结构的材料为PMMA，齿宽为0.5～1mm。
[0014]本专利技术相对于现有技术具有如下有益效果：
[0015]1、本专利技术通过所述半透明光伏电池底部设置锯齿状透明结构，锯齿状透明结构下方设置太阳能集热管，锯齿状透明结构将透过半透明光伏电池的光聚集在太阳能集热管上，使用普通的半透明光伏电池而不是特殊的耐高温半透明光伏电池即可以获得高品质的热能和电能，满足工商业和居民对热电的双重需求，在自然资源日益匮乏的今天，具有重要的节能意义。
[0016]2、本专利技术中锯齿状透明结构与半透明光伏电池一体成型化，无需额外安装支架，省时省力，大幅度节约了成本。
附图说明
[0017]图1为本专利技术结构及原理图；
[0018]图2为半透明光伏电池结构示意图；
[0019]图3为本专利技术中锯齿状透明结构示意图；
[0020]图4为本专利技术太阳能集热管结构示意图；
[0021]图5为本专利技术半透明光伏电池在300～800nm波段测量的光谱吸收率示意图；
[0022]图6为在300～2500nm波段测量的光谱透射率；
[0023]图7为本专利技术中光伏/聚光光热系统的透射聚光比；
[0024]图8为本专利技术与现有技术对比图。
[0025]其中，附图标记分别为：
[0026]1.半透明光伏电池；2.锯齿状透明结构；3.太阳能集热管；4.上表面电极；5.p
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α
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Si:H 层；6.i
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α
‑
Si:H层；7.n
‑
α
‑
Si:H层；8.下表面电极；9.基底；10.外层；11.真空层；12.镀膜层；13.内层；14.传热介质；15.左锯齿；16.右锯齿；17.锯齿齿宽。
具体实施方式
[0027]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0028]一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统，所述系统包括半透明光伏电池1、锯齿状透明结构2、太阳能集热管3；所述半透明光伏电池1底部设置锯齿状透明结构2，所述锯齿状透明结构2下方设置太阳能集热管3，所述锯齿状透明结构将透过半透明光伏电池1的光聚集在太阳能集热管3上。因此，该基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统可以同时获得电能和高温热能。
[0029]所述锯齿状透明结构2包括左锯齿15、右锯齿16两部分，所述左锯齿15与右锯齿 16相同，所述左锯齿15向右倾斜，所述右锯齿16向左倾斜，两侧摄入的光在太阳能集热管上汇聚。因此，所述锯齿状透明结构可以聚集太阳光，提高入射太阳光能流密度。
[0030]所述半透明光伏电池从上至下依次包括上表面电极4、p
‑
α
‑
Si:H层5、i
‑
α
‑
Si:H层6、 n
‑
α
‑
Si:H层7、下表面电极8、基底9。因此，所述半透明光伏电池可以吸收可见光发电，透射红外光用于产生热能。
[0031]所述上、下表面6、7电极的材质为ITO。因此，所述上、下表面电极可以用来导电。
[0032]所述太阳能集热管3由外至内依次包括外层10、真空层11、镀膜层12、内层13、传热工质14。贴于金属管外表面的具有低发射比的镀膜层,用于减少辐射热损耗。因此，所述太
阳能集热管可以高效吸收从半透明光伏电池透射出来的太阳光，加热内部流体工质，并且具有高保温性能。
[0033]所述外层10为玻璃管，内层13为金属管。所述玻璃管具有无损吸收光性能，以及可以降低对流和导热损失。所述金属管具有高吸收光性能，可以高效吸收从半透明光伏电池透射出来的太阳光，加热内部流体工质。
[0034]所述镀膜层12贴于内层13金属管的外表面，金属管流通传热工质14。所述镀膜层具有高吸收太阳光，低发射红外光，从而避免了红外辐射损失。
[0035]所述锯齿状透明结构2与半透明光伏电池一体成型。因此，无需额外安装支架，省时省力，大幅度节本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统，其特征在于，所述系统包括半透明光伏电池(1)、锯齿状透明结构(2)、太阳能集热管(3)；所述半透明光伏电池(1)底部设置锯齿状透明结构(2)，所述锯齿状透明结构(2)下方设置太阳能集热管(3)，所述锯齿状透明结构(2)将透过半透明光伏电池(1)的光聚集在太阳能集热管(3)上。2.根据权利要求1所述的基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统，其特征在于，所述锯齿状透明结构(2)包括左锯齿(15)、右锯齿(16)两部分，所述左锯齿(15)与右锯齿(16)相同，所述左锯齿(15)、右锯齿(16)将两侧摄入的光折射在太阳能集热管(3)上。3.根据权利要求1所述的基于光伏电池自分频型的光伏/聚光光热系统，其特征在于，所述半透明光伏电池(1)从上至下依次包括上表面电极(4)、p
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α
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Si:H层(5)、i
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α
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Si:H层(6)、n
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α
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Si:H层(7)、下表面电极(8)、基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王富强，梁华旭，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学威海，
类型：发明
国别省市：