【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于太阳能及热能发电，具体涉及一种柔性光伏热电发电系统模块。
技术介绍
1、近年来随着全球经济的发展，各国对能源的需求日渐增长。能源的消耗引起全球气候变化，加剧各国生态环境问题。为了解决这一问题，各国均在大力发展利用可持续能源，如水能、太阳能、风能、波浪能、地热能、潮汐能等，同时也研究提高能源利用效率的技术。
2、其中太阳能是一种资源丰富的清洁能源，它的开发、利用和转换已成为人类寻求新能源的主要途径，将太阳辐射产生的热能耦合到半导体热电材料中，作为温差发电模块的热源，利用热电材料的塞贝克效应完成太阳能向电能的转换，称为光伏热电耦合发电系统。一般而言，光伏热电耦合发电系统主要由光伏电池、热电器件以及热沉三部分构成，其中光伏电池、热电器件和热沉相互接触，直接层叠在一起。当太阳光照射在光伏热电耦合发电系统上时，首先太阳光照射在光伏电池表面，光伏电池吸收太阳光后，将一部分的太阳能转换成为电能，剩余的太阳能则是转换成热，通过光伏电池和热电器件间的接触界面传递给热电器件。随后，热电器件再利用塞贝克效应(又称温差发电效应：是由于温差的存在，导致热端活跃的载流子扩散迁移至冷端，从而产生电压和电流。因此热电器件两端温差越大，发电效率越高。)将一部分热能转换为电能，剩下的热则是通过热电器件和热沉的接触界面传递到热沉。最终，热沉将无法被利用的热散发到环境中，从而实现太阳能的全光谱梯级利用，提高太阳能的能源利用效率。这种发电方式不仅节能环保，而且在使用太阳能作为热源时，利用了太阳光的全部光谱，整个发电装置体积小，属于固态能量转换，
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种柔性光伏热电发电系统模块，能有效提高太阳能综合利用率，将光伏与热电器件做成薄膜结构，实现轻质、超薄、可弯折，可推动太阳能热电电池在航空航天、医疗监护以及可穿戴等领域的应用。
2、本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种柔性光伏热电发电系统模块，包括柔性薄膜基底、柔性发电薄膜模块和柔性dc-dc电路模块，柔性发电薄膜模块和柔性dc-dc电路模块放置在柔性薄膜基底上，柔性发电薄膜模块和柔性dc-dc电路模块之间设置有柔性隔热层，柔性发电薄膜模块包括依次设置在柔性薄膜基底上的金属散热层、柔性温差电池模块、金属导热键合层和柔性太阳电池模块，柔性dc-dc电路模块通过金丝引线连接至柔性太阳电池模块和柔性温差电池模块；柔性太阳电池模块用于将光能转换为电能，柔性温差电池模块用于将柔性太阳电池模块产生的热能转换为电能，柔性dc-dc电路模块用于控制柔性太阳电池模块和柔性温差电池模块给负载供电，金属导热键合层放置在柔性太阳电池模块下方，用于收集热能并有效传导至柔性温差电池模块的热面，金属散热层用于加强柔性温差电池模块散热能力，提高温差电池电输出性能，柔性隔热层用于减少热能向两侧的扩散，提高热流在系统纵向方向上的流动，提高系统的电输出性能。
3、所述柔性太阳电池模块采用多结iii-v族太阳电池，输出电压在2.3v～3v，受光面积为4cm2～6cm2，在有光照条件下输出功率120mw，厚度不超过1mm。
4、所述柔性温差电池模块，柔性冷端绝缘基体和柔性热面绝缘层均为聚酞亚胺薄膜，柔性温差电池模块的面积为4cm2～6cm2，柔性温差电池模块的厚度不超过0.5mm，柔性温差电池模块的输出功率为1mw～10mw。
5、所述柔性隔热层为高密度多孔泡沫,厚度为0.5-2mm。
6、所述金属导热键合层为银或金的金属膜中的一种，厚度为0.5-2μm。
7、所述金属散热层为铝或镍的金属膜中的一种，通过电镀工艺、光刻工艺及干法刻蚀，制备蜂窝状金属薄膜，厚度为0.1mm-0.5mm。
8、所述柔性基底膜厚度为0.2-0.5mm，包括聚碳酸酯膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
9、所述金属导热键合层的键合温度范围为150-450℃，键合压力范围为0.1～1mpa。
10、所述柔性光伏热电发电系统模块的有效面积为6cm2～8cm2，有效厚度为5mm～10mm。
11、所述柔性太阳电池模块为柔性砷化镓太阳电池模块，柔性温差电池模块为柔性碲化铋温差电池模块。
12、本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术将柔性碲化铋温差电池集成在柔性砷化镓太阳电池背光面，在柔性砷化镓太阳电池吸收太阳能发电的同时，柔性温差电池收集柔性太阳电池工作时产生的多余热量，利用温差发电原理将热能转换为电能。将两者金属键合集成，提高器件工作时对太阳能的能量利用率。本专利技术采用碲化铋柔性薄膜作为热电材料，其尺寸可调，便于通过减小热电材料尺寸增加pn结数量，从而提高热电模块开路电压。本专利技术的柔性光伏热电发电系统模块轻薄、绿色环保、结构设计简明，不含运动部件，不消耗外界能源。本专利技术通过金属键合技术，将柔性砷化镓太阳电池和柔性碲化铋温差电池异质集成起来，实现两种柔性电池之间的金-金键合连接。这种柔性光伏热电发电系统模块通过键合技术制备，不需考虑热流的传导过程中的损失问题，节省成本。
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1.一种柔性光伏热电发电系统模块，包括柔性薄膜基底(1)、柔性发电薄膜模块和柔性DC-DC电路模块，其特征在于，柔性发电薄膜模块和柔性DC-DC电路模块(2)放置在柔性薄膜基底(1)上，柔性发电薄膜模块和柔性DC-DC电路模块(2)之间设置有柔性隔热层(7)，柔性发电薄膜模块包括依次设置在柔性薄膜基底(1)上的金属散热层(6)、柔性温差电池模块(5)、金属导热键合层(4)和柔性太阳电池模块(3)，柔性DC-DC电路模块(7)通过金丝引线连接至柔性太阳电池模块(3)和柔性温差电池模块(5)；柔性太阳电池模块(3)用于将光能转换为电能，柔性温差电池模块(5)用于将柔性太阳电池模块产生的热能转换为电能，柔性DC-DC电路模块(2)用于控制柔性太阳电池模块和柔性温差电池模块给负载供电，金属导热键合层(4)放置在柔性太阳电池模块下方，用于收集热能并有效传导至柔性温差电池模块的热面，金属散热层(6)用于加强柔性温差电池模块散热能力，提高温差电池电输出性能，柔性隔热层(7)用于减少热能向两侧的扩散，提高热流在系统纵向方向上的流动，提高系统的电输出性能。
2.根据权利要求1所述柔性光
3.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述柔性温差电池模块(5)，柔性冷端绝缘基体和柔性热面绝缘层均为聚酞亚胺薄膜，柔性温差电池模块的面积为4cm2～6cm2，柔性温差电池模块的厚度不超过0.5mm，柔性温差电池模块的输出功率为1mW～10mW。
4.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述柔性隔热层(7)为高密度多孔泡沫,厚度为0.5-2mm。
5.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述金属导热键合层(4)为银或金的金属膜中的一种，厚度为0.5-2μm。
6.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述金属散热层(6)为铝或镍的金属膜中的一种，通过电镀工艺、光刻工艺及干法刻蚀，制备蜂窝状金属薄膜，厚度为0.1mm-0.5mm。
7.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述柔性基底膜(1)厚度为0.2-0.5mm，包括聚碳酸酯膜和聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。
8.根据权利要求5所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述金属导热键合层(4)的键合温度范围为150-450℃，键合压力范围为0.1～1MPa。
9.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述柔性光伏热电发电系统模块的有效面积为6cm2～8cm2，有效厚度为5mm～10mm。
10.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述柔性太阳电池模块(3)为柔性砷化镓太阳电池模块，柔性温差电池模块(5)为柔性碲化铋温差电池模块。
...【技术特征摘要】
1.一种柔性光伏热电发电系统模块，包括柔性薄膜基底(1)、柔性发电薄膜模块和柔性dc-dc电路模块，其特征在于，柔性发电薄膜模块和柔性dc-dc电路模块(2)放置在柔性薄膜基底(1)上，柔性发电薄膜模块和柔性dc-dc电路模块(2)之间设置有柔性隔热层(7)，柔性发电薄膜模块包括依次设置在柔性薄膜基底(1)上的金属散热层(6)、柔性温差电池模块(5)、金属导热键合层(4)和柔性太阳电池模块(3)，柔性dc-dc电路模块(7)通过金丝引线连接至柔性太阳电池模块(3)和柔性温差电池模块(5)；柔性太阳电池模块(3)用于将光能转换为电能，柔性温差电池模块(5)用于将柔性太阳电池模块产生的热能转换为电能，柔性dc-dc电路模块(2)用于控制柔性太阳电池模块和柔性温差电池模块给负载供电，金属导热键合层(4)放置在柔性太阳电池模块下方，用于收集热能并有效传导至柔性温差电池模块的热面，金属散热层(6)用于加强柔性温差电池模块散热能力，提高温差电池电输出性能，柔性隔热层(7)用于减少热能向两侧的扩散，提高热流在系统纵向方向上的流动，提高系统的电输出性能。
2.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述柔性太阳电池模块(3)采用多结iii-v族太阳电池，输出电压在2.3v～3v，受光面积为4cm2～6cm2，在有光照条件下输出功率120mw，厚度不超过1mm。
3.根据权利要求1所述柔性光伏热电发电系统模块，其特征在于，所述柔性温差电池模块(5)，柔性冷端绝缘基体和...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙斌玮，张丽丽，高鹏，王赫，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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