專利名稱:太陽能重復(fù)發(fā)電的方法與裝置的制作方法
本發(fā)明涉及太陽能利用，是一種將光電轉(zhuǎn)換和溫差電效應(yīng)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)重復(fù)發(fā)電的方法與裝置。
目前，太陽能直接發(fā)電的主要方法是利用太陽能電池，但這類光電池的光電轉(zhuǎn)換效率是有限的。如硅光電池的極限轉(zhuǎn)換效率不過20～24%，而工業(yè)產(chǎn)品的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率僅為15%左右。換言之，單一的太陽能電池只利用了太陽能的一小部分。
溫差發(fā)電技術(shù)早有應(yīng)用，但多用于高溫與中溫。只有極少數(shù)人探索過用于太陽能發(fā)電，但由于溫差電材料的優(yōu)值較低和太陽光的能量密度很低等原因，故至今仍未能商品化。
太陽能熱水集熱器的能量品位很低，又不宜存儲(chǔ)與遠(yuǎn)傳，故限制其使用范圍的擴(kuò)大。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種可附有熱水集熱器的太陽能重復(fù)發(fā)電裝置。它不僅能有效地提高太陽能的發(fā)電效率，而且可以將發(fā)電裝置與熱水集熱器有機(jī)地結(jié)合為一體，從而能進(jìn)一步提高太陽能的利用率。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實(shí)現(xiàn)的首先利用太陽能電池進(jìn)行直接光電轉(zhuǎn)換;然后，在熱量從太陽能電池傳遞到熱管的過程中，利用半導(dǎo)體溫差電器件進(jìn)行第二次重復(fù)發(fā)電，從而使總的光電轉(zhuǎn)換效率提高約一倍;最后，再利用熱管技術(shù)，把從陽光中獲取的熱量收集到水中，以供日常生活洗沐之用。
圖1為本發(fā)明的原理結(jié)構(gòu)圖。它主要由太陽能電池〔1〕，溫差發(fā)電器件〔2〕及低溫?zé)峁堋?〕組成。通過雙面金屬化的高致密度的氧化鋁陶瓷片〔4〕將三者焊為一體。
下面結(jié)合圖1和圖2詳細(xì)說明實(shí)施本發(fā)明的具體方法太陽能電池〔1〕宜采用具有多層抗反射膜的絨面電池或價(jià)格低廉的薄膜硅光電池。
溫差發(fā)電器件〔2〕宜采用常溫下具有優(yōu)值達(dá)3.0～3.5×10-3l/度的半導(dǎo)體溫差電材料，如以碲化鉍為基體的固熔體合金。制取溫差電器件用取向晶體法或粉末冶金均可。
制造半導(dǎo)體溫差電器件應(yīng)采用整體一次焊接工藝，其原理結(jié)構(gòu)如圖2所示。半導(dǎo)體溫差電器件(P型與N型)〔5〕，通過導(dǎo)電銅片〔6〕串聯(lián)，再經(jīng)引出端〔7〕接至外電路。該器件的冷面與熱面均通過雙面金屬化處理后的高致密度氧化鋁陶瓷片〔8〕，再分別與太陽能電池和低溫?zé)峁芟嗪浮?br>本裝置中的熱管工作溫度很低，一般不超過50℃，工作溫差要求很小，又考慮到與半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件的焊接等要求，故殼體的主要材料為無氧紫銅，其工質(zhì)為水。根據(jù)使用條件與要求的不同，熱管分為只用作重復(fù)發(fā)電裝置的風(fēng)冷式低溫?zé)峁芎蛶崴療崞鞯乃涫降蜏責(zé)峁軆煞N型式。
太陽能電池與半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件之間，及溫差發(fā)電器件與低溫?zé)峁苤g的連接，除要求有足夠的機(jī)械強(qiáng)度外，還必須有足夠的電絕緣水平與良好的導(dǎo)熱性。本發(fā)明采用耐電壓高，導(dǎo)熱性好的高致密度的三氧化二鋁陶瓷片作為過渡焊層，即采用高致密度的95～99氧化鋁工業(yè)用陶瓷片均可。該瓷片不能直接焊接，故必須燒結(jié)鉬錳，使之金屬化，再經(jīng)電鍍等處理，即可直接釬焊。
為充分發(fā)揮半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件的發(fā)電功能，并降低發(fā)電裝置的造價(jià)，宜配用太陽能聚光系統(tǒng)。宜采用低價(jià)的用鍍鋁塑料薄膜構(gòu)成的聚焦裝置或塑料菲涅爾透鏡等聚光方法。
本發(fā)明做出后，能利用三種技術(shù)，分三個(gè)步驟，重復(fù)將太陽能轉(zhuǎn)換為有用功。光電轉(zhuǎn)換，溫差發(fā)電與熱管技術(shù)是有機(jī)的結(jié)合，如熱管可大大改善溫差發(fā)電器件與太陽能電池的工作狀況，把原來單一太陽能電池中的不利因素-熱，轉(zhuǎn)變?yōu)闇夭畎l(fā)電和熱水加熱的動(dòng)力，從而大大提高了太陽能的利用率。
不帶熱水集熱器的重復(fù)發(fā)電系統(tǒng)，適用于電視轉(zhuǎn)播站，微波中繼站，航標(biāo)燈與人造衛(wèi)星等無人管理的太陽能發(fā)電裝置。其發(fā)電效率約為現(xiàn)有單一太陽能電池的兩倍。帶熱水集熱器的重復(fù)發(fā)電裝置不僅能為電視、照明等裝置提供電源，尚可提供日常生活所需的熱水。
權(quán)利要求
1.一種利用太陽能電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的方法，其特征是先利用太陽能電池直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，然后在熱量從太陽能電池傳遞到熱管的過程中，利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件進(jìn)行第二次重復(fù)發(fā)電，最后尚可利用熱管構(gòu)成熱水集熱器。
2.一種利用太陽能電池的發(fā)電裝置，其特征在于該裝置由太陽能電池〔1〕，半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件〔2〕和低溫?zé)峁堋?〕組成。
3.按照權(quán)利要求
2所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于太陽能電池〔1〕與半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件〔2〕之間的連接及該溫差發(fā)電器件〔2〕與低溫?zé)峁堋?〕之間的連接，均以金屬化的高致密度三氧化二鋁陶瓷片作為過渡層。
4.按照權(quán)利要求
2、3所述的太陽能發(fā)電裝置，其特征在于熱管分風(fēng)冷式低溫?zé)峁芎蛶崴療崞鞯乃涫降蜏責(zé)峁軆煞N。
專利摘要
一種太陽能重復(fù)發(fā)電的方法與裝置，其特點(diǎn)是首先利用太陽能電池進(jìn)行直接光電轉(zhuǎn)換，然后利用半導(dǎo)體溫差發(fā)電器件進(jìn)行第二次重復(fù)發(fā)電。此外，尚可利用熱管構(gòu)成熱水集熱器。其光電轉(zhuǎn)換效率及太陽能利用率均有顯著提高。本裝置可廣泛用于電視轉(zhuǎn)播站、微波中繼站、航標(biāo)燈與人造衛(wèi)星等處；也可用于民用供電及供熱水場合。
文檔編號H01L25/16GK85100099SQ85100099
公開日1986年8月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者張瑞武 申請人:清華大學(xué)導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan