一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及太陽能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)。該系統(tǒng)由聚光器，污水箱，凈水箱，提供電能又能處理污水以提供凈水的復合接收裝置，連接污水箱、復合接收裝置和凈水箱的管道，驅(qū)動污水進入復合接收裝置進行處理的水泵，將復合接收裝置中的聚光太陽電池產(chǎn)生電能輸出的電極引線組成。本實用新型利用聚光太陽電池能夠高效響應的太陽光波段進行發(fā)電的同時，再利用太陽光的紫外光波段進行污水處理，從而實現(xiàn)太陽能的經(jīng)濟高效綜合利用，另外還可以避免非響應范圍或低效率響應波段的輻射造成聚光電池本身溫度上升以致發(fā)電效率下降的問題，能夠在相同聚光系統(tǒng)成本下，獲得更多的能源，從而降低能源成本。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及太陽能利用【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈 化綜合利用系統(tǒng)。 一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 21世紀人類對來自清潔能源的電能及純凈水源有著越來越強的需求，但是獲得這 些資源面臨著巨大的技術(shù)挑戰(zhàn)，尤其對中國這樣的人口大國，電力和清潔水源也日趨漸緊， 利用太陽能發(fā)電同時又供純凈水已成為研究的重要課題。
[0003] 太陽能光伏發(fā)電是近年來太陽能眾多利用方式中發(fā)展最快、最具活力的研究領(lǐng) 域；但是，由于缺乏有競爭力的裝機成本和上網(wǎng)電價，光伏產(chǎn)業(yè)一直沒有取得突飛猛進的發(fā) 展，其中聚光光伏技術(shù)在提高光電轉(zhuǎn)換效率、降低光伏發(fā)電成本上被寄予厚望；但是，太陽 電池僅能利用太陽光譜中的可見光波段和部分近紅外波段(如硅電池為400-1200nm)，其余 波段的光子能量轉(zhuǎn)化為熱，而且熱量會隨著聚光比的增加而增加；而溫度的升高會使太陽 電池開路電壓急劇降低以及轉(zhuǎn)換效率的下降，長時間的高溫還會縮短電池的使用壽命；另 一方面由于構(gòu)成電池組件的不同材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，長期熱應力的作用會使組件 結(jié)構(gòu)永久破壞。而目前的太陽能光催化水處理系統(tǒng)所用的大部分光催化劑可以充分利用太 陽能光譜中的紫外光波段來凈化污水，同時水還可以吸收太陽能光譜中大于1200nm的低 頻長波區(qū)能量。如何更加高效地利用太陽光譜，同時避免非響應范圍或低效率響應波段的 輻射造成光伏電池本身溫度上升的弊端(導致整體光伏電池效率下降）已成為研究的焦點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本實用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種聚光太陽能光伏發(fā)電和 水凈化綜合利用系統(tǒng)，解決聚光太陽電池由于可見光波段和部分近紅外波段以外的波段的 輻射造成光伏電池本身溫度上升的問題，同時解決太陽能光催化水處理系統(tǒng)所用的大部分 光催化劑僅能利用太陽能光譜中的紫外光波段來凈化污水的問題，提高太陽能在整個波段 的利用效率，同時降低聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能光催化水處理系統(tǒng)的成本。
[0005] 本實用新型所采用的技術(shù)方案是：一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系 統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)由聚光器，貯存待處理污水的污水箱，貯存經(jīng)由復合接收裝置處理后 供用戶使用的凈水的凈水箱，具有產(chǎn)生聚光光伏效應以提供電能又能處理污水以提供凈水 的復合接收裝置，依次連接污水箱、復合接收裝置和凈水箱的管道，驅(qū)動污水進入復合接收 裝置進行處理的水泵，將復合接收裝置中的聚光太陽電池產(chǎn)生電能輸出的電極引線組成， 復合接收裝置接收來自聚光器的匯聚太陽光線。
[0006] 所述復合接收裝置包括側(cè)壁、第一透明板、第二透明板、第一光催化劑、第二光催 化劑、填充劑、聚光太陽電池和金屬基板；按照入射太陽光線的方向，第一透明板、第二透明 板、聚光太陽電池和金屬基板依次固定安裝在側(cè)壁中，第一透明板和第二透明板構(gòu)成流道， 第一光催化劑和第二光催化劑分別附著在第一透明板和第二透明板與流道中的水接觸的 一側(cè)，填充劑設置在第二透明板和聚光太陽電池間；流道一端通過管道和水泵與污水箱連 接，流道的另一端通過管道與凈水箱連接。起保護聚光太陽電池的金屬基板背面設置有翅 片。
[0007] 所述聚光器為透射式聚光裝置或者反射式聚光裝置。
[0008] 所述復合接收裝置中的第一透明板選用在太陽光全波段透過率高的石英玻璃，第 二透明板選用在太陽光可見光和近紅外波段透過率高的超白玻璃。
[0009] 所述復合接收裝置中的第一光催化劑和第二光催化劑選用二氧化鈦（Ti02)或其 它能夠吸收不利于光伏轉(zhuǎn)換的太陽能光譜中紫外波段的光催化劑，對污水進行光催化處理 從而獲得凈水。
[0010] 所述復合接收裝置中的填充劑采用光譜透過率和環(huán)境穩(wěn)定性都很高的有機硅膠。
[0011] 所述復合接收裝置中的聚光太陽電池采用聚光硅太陽電池組。
[0012] 所述復合接收裝置獲得的凈水可供人類飲用或作為生活用水。
[0013] 所述復合接收裝置輸出的電能可用作水泵的電源或者儲存起來另作它用。
[0014] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于：
[0015] (1)將聚光光伏發(fā)電技術(shù)和太陽能光催化水處理系統(tǒng)相結(jié)合，可以從源頭上解決 聚光太陽電池過熱的可能，使得電池工作效率更高。
[0016] (2)太陽能光催化水處理系統(tǒng)所用的大部分光催化劑僅僅在太陽能光譜的紫外 波段和近紫外波段起作用，而剩下的90-95%的太陽輻射能量都白白浪費，而將聚光光伏發(fā) 電技術(shù)和太陽能光催化水處理系統(tǒng)相結(jié)合，不僅可以提供凈水，還可以將太陽能光催化水 處理系統(tǒng)浪費的太陽光通過聚光太陽能電池轉(zhuǎn)化為電能。
[0017] (3)復合接收裝置產(chǎn)生的電能可以供光催化水處理單元使用，這樣光催化水處理 單元就不需要提供外部電源。
[0018] (4)本太陽能綜合利用系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能的經(jīng)濟高效綜合利用，能夠在相同聚 光系統(tǒng)成本下，獲得更多的能源，從而降低能源成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理示意圖。
[0020] 其中，1-聚光器、2-復合接收裝置、3-污水箱、4-凈水箱、5-管道、6-水泵、7-電 極引線、8-第一透明板、9-第二透明板、10-第一光催化劑、11-第二光催化劑、12-流道、 13-聚光太陽電池、14-填充劑、15-金屬基板、16-翅片、17-側(cè)壁。

【具體實施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。
[0022] 該系統(tǒng)由匯聚太陽光線并進行聚光的聚光器1，貯存待用復合接收裝置2處理的 污水的污水箱3,貯存經(jīng)由復合接收裝置2處理后供用戶使用的凈水的凈水箱4,依次連接 污水箱3、復合接收裝置2和凈水箱4的管道5,驅(qū)動污水進入復合接收裝置2進行處理的 水泵6,具有產(chǎn)生聚光光伏效應以提供電能又能處理污水以提供凈水的復合接收裝置2,將 復合接收裝置2中的聚光太陽電池13產(chǎn)生電能輸出的電極引線7組成，復合接收裝置接收 來自聚光器的匯聚太陽光線。
[0023] 其中，復合接收裝置2具有產(chǎn)生聚光光伏效應以提供電能又能處理污水以提供凈 水兩大功能，其結(jié)構(gòu)是由在太陽光全波段透過率高的第一透明板8、在太陽光可見光和近紅 外波段透過率高的第二透明板9、分別附著于第一透明板和第二透明板與水接觸側(cè)的第一 光催化劑10和第二光催化劑11、由第一透明板和第二透明板組成的流道12、將聚光太陽電 池13封裝在第二透明板背面的填充劑14、保護聚光太陽電池13的金屬基板15、置于金屬 基板背面的翅片16和側(cè)壁17組成，由第一透明板8和第二透明板9組成的流道一端通過 管道5和水泵6與污水箱3連接，流道的另一端通過管道5與凈水箱4連接。
[0024] 聚光器1為透射式聚光裝置或者反射式聚光裝置。
[0025] 第一透明板8選用在太陽光全波段透過率高的石英玻璃，第二透明板9選用在太 陽光可見光和近紅外波段透過率高的超白玻璃。
[0026] 第一光催化劑10和第二光催化劑11選用二氧化鈦（Ti02)或其它能夠吸收不利于 光伏轉(zhuǎn)換的太陽能光譜中紫外波段的光催化劑。
[0027] 填充劑14采用光譜透過率和環(huán)境穩(wěn)定性都很高的有機硅膠。
[0028] 所述復合接收裝置中的聚光太陽電池13采用聚光硅太陽電池組。
[0029] 本實用新型的工作流程為：太陽光線經(jīng)聚光器1匯聚于復合接收裝置2上，復合接 收裝置2中的第一光催化劑10和第二光催化劑11吸收太陽光譜中的紫外光波段以處理通 過水泵6和管道5從污水箱3流入由第一透明板8和第二透明板9組成流道12的水，獲得 的凈水最后通過管道5流入凈水箱4供用戶飲用或作為生活用水；同時流過流道12中的 水還可以吸收太陽能光譜中大于1200nm的低頻長波區(qū)能量，穿過第二透明板9后的匯聚太 陽光線中的其余波段通過填充劑14到達聚光太陽電池13,聚光太陽電池13充分利用匯聚 太陽光線中的可見光波段和近紅外光波段產(chǎn)生電能，通過電極引線7對外供電，未轉(zhuǎn)化為 電能的其余很小部分太陽光會在電池內(nèi)部轉(zhuǎn)化為熱，可以通過聚光太陽電池13背面設置 的金屬基板15和金屬基板背面的翅片16散去。
[0030] 本太陽能綜合利用系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)太陽能的經(jīng)濟高效綜合利用，提高聚光太陽電 池發(fā)電效率(減少低光譜響應率范圍光譜的接收，即減少了能量向熱量的轉(zhuǎn)化，保證聚光太 陽電池高效發(fā)電及理想工作溫度)，同時將紫外光光譜輻射利用光催化劑來處理污水以獲 得凈水，能夠在相同聚光系統(tǒng)成本下，提升太陽能綜合利用效率，從而降低能源成本。
【權(quán)利要求】
1. 一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)，該系統(tǒng)由聚光器，貯存待處理污 水的污水箱，貯存經(jīng)由復合接收裝置處理后供用戶使用的凈水的凈水箱，具有產(chǎn)生聚光光 伏效應以提供電能又能處理污水以提供凈水的復合接收裝置，依次連接污水箱、復合接收 裝置和凈水箱的管道，驅(qū)動污水進入復合接收裝置進行處理的水泵，將復合接收裝置中的 聚光太陽電池產(chǎn)生電能輸出的電極引線組成，復合接收裝置接收來自聚光器的匯聚太陽光 線，其特征在于：所述復合接收裝置包括側(cè)壁、第一透明板、第二透明板、第一光催化劑、第 二光催化劑、填充劑、聚光太陽電池和金屬基板；按照入射太陽光線的方向，第一透明板、第 二透明板、聚光太陽電池和金屬基板依次固定安裝在側(cè)壁中，第一透明板和第二透明板構(gòu) 成流道，第一光催化劑和第二光催化劑分別附著在第一透明板和第二透明板與流道中的水 接觸的一側(cè)，填充劑設置在第二透明板和聚光太陽電池間；流道一端通過管道和水泵與污 水箱連接，流道的另一端通過管道與凈水箱連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)，其特征在 于：起保護聚光太陽電池的金屬基板背面設置有翅片。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)，其特征在 于：所述聚光器為透射式聚光裝置或者反射式聚光裝置。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)，其特征在 于：所述復合接收裝置中的第一透明板選用在太陽光全波段透過率高的石英玻璃，第二透 明板選用在太陽光可見光和近紅外波段透過率高的超白玻璃。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)，其特征在 于：所述復合接收裝置中的第一光催化劑和第二光催化劑選用二氧化鈦。
6. 如權(quán)利要求1所述的一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)，其特征在 于：所述復合接收裝置中的填充劑采用光譜透過率和環(huán)境穩(wěn)定性都很高的有機硅膠。
7. 如權(quán)利要求1所述的一種聚光太陽能光伏發(fā)電和水凈化綜合利用系統(tǒng)，其特征在 于：所述復合接收裝置中的聚光太陽電池采用聚光硅太陽電池組。
【文檔編號】C02F1/32GK203904024SQ201320848422
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】韓新月, 何志霞, 王謙, 屈健, 朱躍進 申請人:江蘇大學