CN102195528A - 聚光光伏与温差联合发电装置 - Google Patents

聚光光伏与温差联合发电装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102195528A
CN102195528A CN201110150934XA CN201110150934A CN102195528A CN 102195528 A CN102195528 A CN 102195528A CN 201110150934X A CN201110150934X A CN 201110150934XA CN 201110150934 A CN201110150934 A CN 201110150934A CN 102195528 A CN102195528 A CN 102195528A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solar cell
gallium arsenide
power generation
energy
water
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201110150934XA
Other languages
English (en)
Inventor
王庆
何兴道
肖文波
赖相霖
黄苏华
王增辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN201110150934XA priority Critical patent/CN102195528A/zh
Publication of CN102195528A publication Critical patent/CN102195528A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E70/00—Other energy conversion or management systems reducing GHG emissions
    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

一种聚光光伏与温差联合发电装置，半导体温差发电片的下表面放入水中，半导体温差发电片的上表面设有紫铜散热片，紫铜散热片的上表面设有砷化镓太阳能电池，砷化镓太阳能电池的上方通过支架放置菲涅尔聚光镜，砷化镓太阳能电池和半导体温差发电片分别连接控制器，控制器连接蓄电池组。本发明的技术效果是：聚光光伏发电和半导体温差发电巧妙的结合在一起，实现了对太阳能的多级利用，大大的提高了太阳能的利用率。

Description

聚光光伏与温差联合发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种聚光光伏与温差联合发电装置。
背景技术
太阳能发电***的价格一直居高不下！主要原因是因为太阳能的密度低！太阳照射到地面上的平均光强为1千瓦/平米；单晶硅的转化率可以达到23%，多晶可以达到16%，薄膜只能可以达到8%。转换效率最高的砷化镓电池片能到35%以上，但是用砷化镓制造的太阳能发电***整体转换效率只有25%左右。现在兴起的聚光光伏发电，虽然用便宜和环保的光学元件替代大量和昂贵的太阳电池芯片，并且提升了太阳电池的转换效率，但同时存在一个问题，就是要增加额外的散热***，这样就使得一部分热能白白的散失掉了，而且还添加了成本。本装置不仅有聚光光伏的优点，同时还利用了电池芯片不太需要的太阳能热能，利用温差发电片将其转化为电能，最后用用高效率冷却中的水冷却，用水收集最后的热能并产生生活用热水，提高了能源利用率。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种聚光光伏与温差联合发电装置，为了解决当前日益严重的能源危机，寻找新型清洁能源显得非常有必要，本装置在一定程度上是提出一种理念，引发对能源多级利用的思考。本装置实现了太阳能的多级利用，在太阳能转化率上得到了提高。
通过这套装置，我们要实现太阳能综合利用的提高，达到最大化的利用太阳能资源。其能量的变化是：太阳能                                                
Figure 201110150934X100002DEST_PATH_IMAGE001
光电池的电能
Figure 325649DEST_PATH_IMAGE002
半导体温差发电片的电能
Figure 201110150934X100002DEST_PATH_IMAGE003
生活用热水，其中电能是我们装置主要的设计效率，水冷装置主要是给温差发电片降温，获得生活用热水这是附加效果。本装置在设计效果上实现了太阳能的阶梯利用，获得最大化的利用率。
A.为了实现太阳光的汇聚，我们采用菲涅尔聚光透镜，在材料的选择上，这里采用树脂材料，在光线透过率、能量汇聚率、耐候性能、抗震性等方面都比一般的玻璃要好，这样就能保证在户外长时间的正常工作；在外形半径和焦距方面目前还不能很确定，要实现的聚光倍数在50-1000之间。
B.将光能装换为电能的装置是具有高转换率的砷化镓太阳能电池。这种光电池一直应用于太空卫星上作为自给能源，近年来才转入地面应用。因其转换效率高但制作成本也同样高昂的矛盾，人们想出了利用聚光来实现对其的应用，最新信息美国的太阳能交叉公司（SolarJunction）生产的光电池转化效率高达到41%，本装置选用的三接面砷化镓太阳能电池转换率为39。
D.因为经聚光后的砷化镓太阳能电池温度能达到400℃左右的高温，而温差发电片所能承受的高温有限，所以这里我们选用了紫铜散热片。在铜及合金里，纯铜的散热最好。越纯的铜合金散热越好，其中紫铜的纯度最高，它的散热效果最好，能达到我们想要的效果。
E.温差发电：温差发电是这套***进一步利用太阳能（热能）的体现。考虑到耐温性，我们选用的温差发电片热面温度可长期承受260度的高温，瞬间冲击温度可达360度，冷面最高可承受160度的高温。
F.水冷却***：经过多方面考虑，我们最终采用水冷却的方式给温差发电片的冷端降温。
水冷的效果远远大于空气冷却方式，两者相关参数如下表
Figure 201110150934X100002DEST_PATH_IMAGE005
这里我们采用恒温控制水冷却方式，结构简图见附图说明。
这套水冷却***采用智能控制，使水的温度始终在一个定值（这一过程只需调节一个可变电阻），这一过程是由温度传感器、控制器和电控开关（比如继电器）组成，当容器里的水温达到设定值时，信号由传感器传回控制器，再通过控制器控制电控开关来控制水箱中的水流向容器，这样就能使容器中的水温始终在某个值，并且能达到很好的给温差发电片降温的效果。如果这个温度设定在某个较高值，流出的水就可以直接用来作为生活用水，类似于太阳能热水器的功能，但是这样也会产生一个不良后果就是降温效果会减小，所以这需要通过实验才能得出结论；通过查相关文献，得出“住宅、旅馆、别墅、宾馆等的使用水温为40℃”，这样就有大约50℃的温差，温差发电片能输出开路电压4V、短路电流2.5A的电能；同时将产生40℃的生活用水。
G.由于本装置有两个发电模块，而且这两个模块发出的电它们的波形是完全不同的，而且是变化的，这样就无法对产生的电能直接利用，这里我们采用两路同时稳压控制，再一起给蓄电池充电，整套装置的电能从蓄电池输出，实现聚光光伏和温差的联合发电。
本发明是这样来实现的，它包括半导体温差发电片、紫铜散热片、砷化镓太阳能电池、支架、菲涅尔聚光镜、控制器、蓄电池组,其特征是半导体温差发电片的下表面放入水中，半导体温差发电片的上表面设有紫铜散热片，紫铜散热片的上表面设有砷化镓太阳能电池，砷化镓太阳能电池的上方通过支架放置菲涅尔聚光镜，砷化镓太阳能电池和半导体温差发电片分别连接控制器，控制器连接蓄电池组。
本发明的技术效果是：a.聚光光伏发电和半导体温差发电巧妙的结合在一起，实现了对太阳能的多级利用，大大的提高了太阳能的利用率；b.利用温差发电片冷却水中的热能产生生活用热水；产业化的多晶硅光电转换效率在16%左右,单晶硅的光转换效率在18%左右,可见转换效率都很低,利用太阳能跟踪仪转化率在20%-%25,而我们设计的这套装置完全不同于传统的光伏发电，在获得光源方面采用了菲涅尔聚光镜对太阳光进行汇聚，光电转换芯片采用了航空领域的转换效率较高的砷化镓太阳能电池；并通过温差发电片对太阳能中的热能进行利用，最后再由水冷却***对热能进一步利用，实现了太阳能的多级利用；本套装置在理论上转化率在35%以上,最大限度的利用太阳能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
在图中，1、半导体温差发电片 2、紫铜散热片 3、砷化镓太阳能电池 4、支架 5、菲涅尔聚光镜 6、控制器 7、蓄电池组 8、冷却水容器。
具体实施方式
如图1所示，本发明是这样来实现的，半导体温差发电片1的下表面放入冷却水容器8，半导体温差发电片1的上表面设有紫铜散热片2，紫铜散热片2的上表面设有砷化镓太阳能电池3，砷化镓太阳能电池3的上方通过支架4放置菲涅尔聚光镜5，砷化镓太阳能电池3和半导体温差发电片1分别连接控制器6，控制器6连接蓄电池组7。菲涅尔聚光镜5将太阳光汇聚到一定的倍数，这个倍数是根据实际情况而确定，因为这涉及到整个装置的转换率；经汇聚后的太阳光具有很高的能量密度，往往是成百上千的增加，再利用高转换率的砷化镓太阳能电池3进行光电转换；因为光电池利用太阳能中主要的是光能量，还有大部分的热能可以用半导体温差发电片1进行利用，要产生大的温差，半导体温差发电片1的冷端还有用水冷却，而且这部分冷却水的温度会提高，当达到一定的温度是，就可以作为生活用热水，这样就最大限度的利用了太阳能。

Claims (1)

1. 一种聚光光伏与温差联合发电装置，它包括半导体温差发电片、紫铜散热片、砷化镓太阳能电池、支架、菲涅尔聚光镜、控制器、蓄电池组,其特征是半导体温差发电片的下表面放入水中，半导体温差发电片的上表面设有紫铜散热片，紫铜散热片的上表面设有砷化镓太阳能电池，砷化镓太阳能电池的上方通过支架放置菲涅尔聚光镜，砷化镓太阳能电池和半导体温差发电片分别连接控制器，控制器连接蓄电池组。
CN201110150934XA 2011-06-08 2011-06-08 聚光光伏与温差联合发电装置 Pending CN102195528A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110150934XA CN102195528A (zh) 2011-06-08 2011-06-08 聚光光伏与温差联合发电装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110150934XA CN102195528A (zh) 2011-06-08 2011-06-08 聚光光伏与温差联合发电装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102195528A true CN102195528A (zh) 2011-09-21

Family

ID=44603048

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110150934XA Pending CN102195528A (zh) 2011-06-08 2011-06-08 聚光光伏与温差联合发电装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102195528A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510240A (zh) * 2011-11-04 2012-06-20 汪荃 一种二次太阳能光电模组
CN103516301A (zh) * 2012-06-18 2014-01-15 傅伟铭 太阳能收集器架构总成
CN108692466A (zh) * 2018-06-13 2018-10-23 汪霜叶 一种智能砷化镓高倍聚光热电联产模组
CN110297176A (zh) * 2019-07-25 2019-10-01 安徽美通电力科技有限公司 一种断路器的数据传输操控***

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1960118A (zh) * 2006-11-22 2007-05-09 中国科学院电工研究所 基于太阳能光伏效应和热电效应的混合能源发电***
CN101783630A (zh) * 2009-12-08 2010-07-21 江苏中显集团有限公司 一种太阳能发电集热方法及其专用装置
US20100282315A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Raymond Gilbert Low concentrating photovoltaic thermal solar collector
CN202094828U (zh) * 2011-06-08 2011-12-28 南昌航空大学 聚光光伏与温差联合发电装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1960118A (zh) * 2006-11-22 2007-05-09 中国科学院电工研究所 基于太阳能光伏效应和热电效应的混合能源发电***
US20100282315A1 (en) * 2009-05-07 2010-11-11 Raymond Gilbert Low concentrating photovoltaic thermal solar collector
CN101783630A (zh) * 2009-12-08 2010-07-21 江苏中显集团有限公司 一种太阳能发电集热方法及其专用装置
CN202094828U (zh) * 2011-06-08 2011-12-28 南昌航空大学 聚光光伏与温差联合发电装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102510240A (zh) * 2011-11-04 2012-06-20 汪荃 一种二次太阳能光电模组
CN103516301A (zh) * 2012-06-18 2014-01-15 傅伟铭 太阳能收集器架构总成
CN108692466A (zh) * 2018-06-13 2018-10-23 汪霜叶 一种智能砷化镓高倍聚光热电联产模组
CN110297176A (zh) * 2019-07-25 2019-10-01 安徽美通电力科技有限公司 一种断路器的数据传输操控***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Michael et al. Flat plate solar photovoltaic–thermal (PV/T) systems: A reference guide
CN202059353U (zh) 高倍聚光太阳能光伏光热复合发电***
Sabonnadiere Renewable energy technologies
CN102104346B (zh) 一种聚光光伏-温差发电一体化装置
EP2239787A1 (en) Thermoelectric solar plate
Parthiban et al. An enhancement of the solar panel efficiency: a comprehensive review
CN104539234A (zh) 一种聚光光伏温差复合路灯供电***
CN104598716A (zh) 一种基于模型分析的聚光光伏/热热水太阳能***设计方法
Noro et al. Advancements in hybrid photovoltaic-thermal systems: performance evaluations and applications
Manokar et al. Performance analysis of parabolic trough concentrating photovoltaic thermal system
CN204271978U (zh) 一种太阳能热电联产装置
CN104378050A (zh) 一种太阳能热电联产装置
CN109417105B (zh) 利用聚光式及平板式混合太阳能电池的太阳光及太阳热复合发电***发电方法
CN102195528A (zh) 聚光光伏与温差联合发电装置
CN105391376A (zh) 太阳能光伏温差联合发电装置
CN103595296A (zh) 一种太阳能光热光电综合发电装置
CN101719748A (zh) 一种余热发电的太阳能聚光发电装置
CN104362940A (zh) 一种聚光光伏温差发电***
CN202094828U (zh) 聚光光伏与温差联合发电装置
CN206422079U (zh) 一种双重发电的半导体模块
Kulkarni et al. A green house electricity and heat generation: Solar PV/thermal panel-review
CN201878059U (zh) 回收聚光光伏发电余热的半导体温差发电装置
CN203933530U (zh) 高倍多次聚光热电联产光伏组件
Tursunov et al. Creation of All-Season Photothermal Installation of Increased Efficiency
CN204089680U (zh) 一种聚光光伏温差发电***

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20110921