專利名稱：一種太陽(yáng)能光伏-熱電一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電系統(tǒng)，特別是通過(guò)光伏以及熱電方式轉(zhuǎn)化 太陽(yáng)能的發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)的飛速進(jìn)步，對(duì)能源的需求量也越來(lái)越大。為了應(yīng)對(duì)能源的日益緊缺，開(kāi) 發(fā)新能源已經(jīng)成為迫在眉睫的頭等大事。太陽(yáng)能是一種用之不竭的綠色環(huán)?？稍偕茉?。 我國(guó)的太陽(yáng)能儲(chǔ)量豐富，若能夠行之有效的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，將能夠大大緩解我國(guó)目 前的能源問(wèn)題。太陽(yáng)能可以通過(guò)光電效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)化為電能。其工作原理為光照在半導(dǎo)體P-N 結(jié)上生成電子_空穴對(duì)，空穴和電子向相對(duì)方向移動(dòng)形成電勢(shì)差，當(dāng)外接負(fù)載時(shí)可以輸出 電能。這被稱為光伏發(fā)電。通常的太陽(yáng)能電池板即是根據(jù)這一工作原理設(shè)計(jì)。但是，在光 伏發(fā)電中，一部分太陽(yáng)能會(huì)被轉(zhuǎn)化為熱能而流失，同時(shí)由于溫度的升高，會(huì)降低光伏轉(zhuǎn)化效 率。利用塞貝克效應(yīng)將這部分熱能轉(zhuǎn)化為電能，將能夠大大提高太陽(yáng)能利用率，同時(shí)降低光 伏電池溫度，提高光伏轉(zhuǎn)化效率。利用塞貝克效應(yīng)(熱電效應(yīng))發(fā)電的工作原理為當(dāng)半導(dǎo) 體材料兩端存在溫差時(shí)，N型材料的電子以及P型材料的空穴將向低溫端移動(dòng)從而產(chǎn)生電 勢(shì)差，當(dāng)外接負(fù)載時(shí)可以輸出電能。基于這一效應(yīng)制作的熱電電池在工作中無(wú)化學(xué)反應(yīng)且 無(wú)機(jī)械移動(dòng)，因此具有無(wú)噪聲、無(wú)污染、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)今的技術(shù)方案對(duì)光伏系統(tǒng)余熱的利用率不夠，或者是過(guò)度強(qiáng)調(diào)熱電系統(tǒng)而導(dǎo)致 光伏系統(tǒng)溫度過(guò)高而效率下降，從而影響了這一技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題和缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種太陽(yáng)能光 伏-熱電一體化裝置，其能提高太陽(yáng)能的利用率，利用了光伏系統(tǒng)的余熱并解決了光伏系 統(tǒng)工作中溫度升高導(dǎo)致效率下降的問(wèn)題。本發(fā)明的為實(shí)現(xiàn)其目的所采取的技術(shù)方案一種太陽(yáng)能光伏-熱電一體化裝置， 包括框架、光伏電池和光伏外接電極，在所述光伏電池2下方依次還設(shè)有熱量傳導(dǎo)層和熱 電電池，所述光伏電池安裝于框架內(nèi)部上方，熱電電池安裝于框架內(nèi)部下方，兩者之間通過(guò) 熱量傳導(dǎo)層連接，熱電外接電極與熱電電池連接。所述熱量傳導(dǎo)層中靠近光伏電池一側(cè)安裝信息傳感器。所述光伏外接電極安裝在框架上并連接至光伏電池，熱電外接電極安裝在框架上 并穿過(guò)熱阻層連接至熱電電池，信息傳感輸出端口安裝在框架上并連接至信息傳感器。熱電電池與框架相鄰的內(nèi)側(cè)之間安裝熱阻層，熱電電池下方安裝散熱層，散熱層 通過(guò)散熱針腳連接到外部冷源。信息傳感器通過(guò)信息輸出端口向外部傳輸溫度以及應(yīng)變信息，光伏電池通過(guò)光伏 外接電極向外部輸出電能，熱電電池通過(guò)熱電外接電極向外部輸出電能。
本發(fā)明的有益效果將太陽(yáng)能光伏發(fā)電和熱電發(fā)電整合于同一框架內(nèi)，大大提高 太陽(yáng)能的利用率，合理有效的利用了光伏系統(tǒng)的余熱并解決了光伏系統(tǒng)工作中溫度升高導(dǎo) 致效率下降的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施 方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述如圖1所示本發(fā)明包括框架1、光伏電池2和光伏外接電極8，在所述光伏電池2 下方依次還設(shè)有熱量傳導(dǎo)層3和熱電電池4，所述光伏電池2安裝于框架1內(nèi)部上方，熱電 電池4安裝于框架1內(nèi)部下方，兩者之間通過(guò)熱量傳導(dǎo)層3連接，熱電外接電極(10)與熱 電電池4連接。在光伏電池2和熱量傳導(dǎo)層3之間設(shè)信息傳感器7，信息經(jīng)信息傳感輸出端 口 9發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)。光伏外接電極8、熱電外接電極10和信息傳感輸出端口 9均安裝在 框架1上。熱電電池4與框架1的相鄰的側(cè)面之間設(shè)熱阻層5。熱電電池4下方安裝散熱 層6，散熱層6通過(guò)散熱針腳11連接到外部冷源。當(dāng)陽(yáng)光照射至如圖1所示的太陽(yáng)能光伏_熱電一體化設(shè)計(jì)頂部時(shí)，光伏電池2接 收太陽(yáng)能并通過(guò)熱伏效應(yīng)將其轉(zhuǎn)化為電能。光伏電池2轉(zhuǎn)化的電能通過(guò)光伏外接電極8引 出，可接至升壓電路并給蓄電池充電，或者接至升壓電路并通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后向負(fù)載輸送電 力。光伏電池2在通過(guò)光伏效應(yīng)轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能的同時(shí)，由于吸收了太陽(yáng)光中的長(zhǎng)波輻照 以及其本身工作時(shí)的發(fā)熱將產(chǎn)生熱能并導(dǎo)致溫度升高，當(dāng)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)導(dǎo)致光伏電池2的 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率下降。因此，利用熱量傳導(dǎo)層3將所產(chǎn)生的熱能吸收并向下方的熱電電池4 傳輸。熱量傳導(dǎo)層3在降低光伏電池2的溫度的同時(shí)，也發(fā)揮著集熱效果從而成為熱電電 池4的熱源。在熱量傳導(dǎo)層3貼近光伏電池2的位置所安裝的信息傳感器7可以收集溫度以及 應(yīng)力形變的信息并通過(guò)信息傳感輸出端口 9將其發(fā)送至監(jiān)控系統(tǒng)，從而對(duì)內(nèi)部信息進(jìn)行監(jiān) 控并使人們可以及時(shí)對(duì)運(yùn)行中的不良情況做出反應(yīng)。根據(jù)貝塞克效應(yīng)，熱量傳導(dǎo)層3(熱端)與散熱層6(冷端)在熱電電池4兩端產(chǎn) 生溫度差將驅(qū)使熱電電池4發(fā)電，所產(chǎn)生的電能通過(guò)熱電外接電極10引出，可接至升壓電 路并給蓄電池充電，或者接至升壓電路并通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換后向負(fù)載輸送電力。由于熱阻層5的存在，熱能的耗散降低從而能夠得到最大限度的利用，同時(shí)由熱 量傳導(dǎo)層3、熱阻層5以及散熱層6包圍的區(qū)域中，溫度梯度方向是垂直方向的，可以使熱電 電池4處于最佳工作環(huán)境。由熱量傳導(dǎo)層3傳導(dǎo)下來(lái)的熱量以及熱電電池4工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量將經(jīng)由散熱 層6通過(guò)散熱針腳11散發(fā)至外部散熱系統(tǒng)中，既維持了散熱層6與熱量傳導(dǎo)層5之間的溫 差，又能夠保證無(wú)法利用的熱量可以及時(shí)被帶走。若采用的是水冷系統(tǒng)，還可以利用這部分 剩余熱量產(chǎn)生熱水供生活使用。
本發(fā)明完成了太陽(yáng)能光伏-熱電一體化設(shè)計(jì)，將太陽(yáng)能光伏發(fā)電和熱電發(fā)電整合 于同一框架內(nèi)，大大提高太陽(yáng)能的利用率，合理有效的利用了光伏系統(tǒng)的余熱并解決了光 伏系統(tǒng)工作中溫度升高導(dǎo)致效率下降的問(wèn)題。
權(quán)利要求
一種太陽(yáng)能光伏 熱電一體化裝置，包括框架(1)、光伏電池(2)和光伏外接電極(8)，其特征在于在所述光伏電池(2)下方依次還設(shè)有熱量傳導(dǎo)層(3)和熱電電池(4)，所述光伏電池(2)安裝于框架(1)內(nèi)部上方，熱電電池(4)安裝于框架(1)內(nèi)部下方，兩者之間通過(guò)熱量傳導(dǎo)層(3)連接，熱電外接電極(10)與熱電電池(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏-熱電一體化裝置，其特征在于所述光伏電池 (2)和熱量傳導(dǎo)層(3)之間設(shè)信息傳感器(7)，信息經(jīng)信息傳感輸出端口(9)發(fā)送至監(jiān)控系 統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏-熱電一體化裝置，其特征在于所述熱電電池 (4)與框架(1)的相鄰的側(cè)面之間設(shè)熱阻層(5)，所述熱電電池(4)下方安裝散熱層(6)，散 熱層(6)通過(guò)散熱針腳(11)連接到外部冷源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的太陽(yáng)能光伏-熱電一體化裝置，其特征在于所述 光伏外接電極(8)、熱電外接電極(10)和信息傳感輸出端口(9)均安裝在框架⑴上。全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種太陽(yáng)能光伏-熱電一體化裝置，包括框架、光伏電池和光伏外接電極，在所述光伏電池2下方依次還設(shè)有熱量傳導(dǎo)層和熱電電池，所述光伏電池安裝于框架內(nèi)部上方，熱電電池安裝于框架內(nèi)部下方，兩者之間通過(guò)熱量傳導(dǎo)層連接，熱電外接電極與熱電電池連接。本發(fā)明通過(guò)將太陽(yáng)能光伏發(fā)電和熱電發(fā)電整合于同一框架內(nèi)，大大提高太陽(yáng)能的利用率，合理有效的利用了光伏系統(tǒng)的余熱并解決了光伏系統(tǒng)工作中溫度升高導(dǎo)致效率下降的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01L35/00GK101951196SQ20101029498
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者毛世峰, 江寅, 蔣建華, 蔣祺 申請(qǐng)人:蔣建華