專利名稱：一種聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種太陽能發(fā)電裝置，具體地涉及一種聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置。
背景技術：
太陽能發(fā)電作為一種可再生清潔能源，正在被廣泛的應用。目前，太陽能發(fā)電主要是光伏發(fā)電，其成本高、效率低，隨著半導體技術的飛速發(fā)展，半導體溫差發(fā)電已經達到低成本和較高的效率，正在被逐漸被廣泛的用于各種供電系統(tǒng)中。聚光型太陽能發(fā)電裝置主要包括聚光器、集熱器、半導體溫差發(fā)電片和水冷系統(tǒng)組成，其工作原理為聚光器將能量密度較低的太陽光聚集起來，集熱器將聚集后的太陽光光能轉換為熱能并在半導體溫差發(fā)電片的一端形成高溫端，水冷系統(tǒng)在半導體溫差發(fā)電片的另一端形成低溫端，而半導體溫差發(fā)電片具有溫差發(fā)電的特性，即可產生電能。目前，聚光型太陽能發(fā)電裝置多數采用帶有儲熱系統(tǒng)的集熱器，集熱器將太陽光能轉化為熱能后，加熱流體工質，流體介質再將熱量傳遞給半導體溫差發(fā)電片。這類裝置熱量傳遞過程復雜，能量損失大，結構比較復雜，可靠性不高，高溫端能夠達到的溫度也比較低，發(fā)電效率較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，該發(fā)電裝置可以克服太陽能能量密度小的缺點，將半導體溫差發(fā)電模塊用于太陽能發(fā)電的領域上，系統(tǒng)結構簡單、 效率高、成本低、實用性強。實現本發(fā)明目的所采用的技術方案為一種聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，包括菲涅爾聚光透鏡、集熱器、半導體溫差發(fā)電片、水冷系統(tǒng)、支架。菲涅爾聚光透鏡由支架固定，集熱器和水冷系統(tǒng)緊貼在半導體溫差發(fā)電片的上、下表面，并整體置于支架上，集熱器和半導體溫差發(fā)電片四周裹有保溫層。本發(fā)明所述的菲涅爾聚光透鏡由透明材料制作，通過折射原理將太陽光線聚集到集熱器表面。本發(fā)明所述的集熱器由金屬或其他高導熱固體材料制作，表面加工有微結構并涂有選擇性吸收涂層。表面微結構可以增加集熱器吸收太陽光的面積，增加系統(tǒng)效率。選擇性吸收涂層可以最大程度的將聚集以后的太陽能轉換成熱能。集熱器表面的微結構具體為在其表面加工多個圓孔、方孔、多個槽道。本發(fā)明所述的水冷系統(tǒng)起到在半導體溫差發(fā)電片的下表面形成低溫端。具體由水冷頭、管道、水箱、泵組成。本發(fā)明所述的保溫層由石棉、棉花等低導熱系數材料制作，緊緊包裹在集熱器和半導體溫差發(fā)電片的四周，起到防止集熱器的熱能向四周環(huán)境擴散的作用。本發(fā)明所述的菲涅爾聚光透鏡將太陽光聚集到集熱器表面，集熱器吸收光能，并將其轉換為熱能，半導體溫差發(fā)電片的上表面在形成高溫端；水冷系統(tǒng)在半導體溫差發(fā)電片形成低溫端；半導體溫差發(fā)電片是利用塞貝克原理制作而成，當其上、下表面形成溫差的時候，可以輸出電能，兩端的溫差越大，其輸出地電能也就越多。當集熱器吸收聚光能量形成高溫端、水冷系統(tǒng)形成低溫端后，半導體溫差發(fā)電片就可以輸出電能了。本發(fā)明是利用菲涅爾聚光透鏡聚集太陽能、集熱器吸收太陽光能形成高溫端、水循環(huán)冷卻系統(tǒng)形成低溫端和半導體溫差發(fā)電片的塞貝克效應原理的發(fā)電裝置，其主要有以下優(yōu)點(1)采用菲涅爾聚光透鏡，具有體積小、厚度薄、易安裝、聚光效率高的特點。(2)可以直接將太陽能光能轉換成熱能并通過導熱的方式直接傳遞給半導體溫差發(fā)電片，結構簡單、效率高、成本低、效率高。(3)裝置無污染、壽命長、安裝簡單，可以作為補充能源用于風光互補發(fā)電等各種聯合供電系統(tǒng)中。


圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是表面加工了圓孔的集熱器結構示意圖；圖3是表面加工了同心圓槽道的集熱器結構示意圖；圖4是表面加工了豎直槽道集熱器結構示意圖；圖5是表面加工了方孔的集熱器結構示意圖；1、太陽光，2、菲涅爾聚光透鏡，3、光線，4、集熱器，5、半導體溫差發(fā)電片，6水冷系統(tǒng)，7、支架，8、保溫層。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置包括菲涅爾聚光透鏡2、集熱器 4、半導體溫差發(fā)電片5、水冷系統(tǒng)6、支架7。菲涅爾聚光透鏡2由支架7固定，集熱器4和水冷系統(tǒng)6緊貼在半導體溫差發(fā)電片5的上、下表面，并且固定在支架7上，集熱器4和半導體溫差發(fā)電片5四周裹有保溫層8。如圖2所示，集熱器4的接受聚光的表面加工了圓孔、方孔槽道微結構，并且涂有選擇性吸收涂層。表面微結構可以增加集熱器4吸收聚光的面積，增加系統(tǒng)光熱轉換效率。 選擇性吸收涂層在太陽光能量集中波長區(qū)域具有高吸收率、低發(fā)射率，其可以使集熱器4 更多的吸收太陽光的能量，同時更少的向外輻射能量。保溫層8由石棉、棉花等低導熱系數材料制作，緊緊包裹在集熱器4和半導體溫差發(fā)電片5的四周，起到防止集熱器4的熱能向四周環(huán)境擴散的作用。當太陽光1平行入射菲涅爾聚光透鏡2后，被菲涅爾聚光透鏡2匯聚，匯聚后的光線3聚焦到集熱器4的上表面，集熱器4吸收太陽的光能后轉換成熱能，溫度升高，在半導體溫差發(fā)電片5的上表面形成高溫端。水冷系統(tǒng)6在半導體溫差發(fā)電片5的下表面形成低溫端。由于半導體溫差發(fā)電片5的特性其上、下兩個表面形成溫度差之后，就會有電能輸出。當集熱器4、水冷系統(tǒng)6在半導體溫差發(fā)電片5的兩端形成高、低溫端后，半導體溫差發(fā)電片5就可以輸出電能了。
權利要求
1.一種聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，包括菲涅爾聚光透鏡(2)、集熱器0)、半導體溫差發(fā)電片(5)、水冷系統(tǒng)(6)和支架(7)，其中，所述菲涅爾聚光透鏡( 固定在支架(7)上， 所述半導體溫差發(fā)電片( 設置于菲涅爾聚光透鏡( 光路上，其上表面和下表面分別緊貼有所述集熱器(4)和水冷系統(tǒng)(6)，太陽光(1)入射到所述菲涅爾聚光透鏡0)，被其匯聚后聚焦到所述集熱器(4)上，該集熱器(4)將吸收太陽光的光能轉換成熱能，在半導體溫差發(fā)電片(5)的上表面形成高溫端，所述水冷系統(tǒng)(6)在半導體溫差發(fā)電片(5)的下表面形成低溫端，通過該半導體溫差發(fā)電片(5)的上下兩個表面形成的溫度差即可產生電能。
2.根據權利要求1所述的聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述集熱器⑷和半導體溫差發(fā)電片(5)四周裹有保溫層(8)。
3.根據權利要求1或2所述的聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述集熱器 (4)表面加工有微結構并涂有選擇性吸收涂層。
4.根據權利要求3所述的聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述集熱器(4)表面上的微結構為設置在其表面的多個圓孔、方孔和/或槽道。
5.根據權利要求1-4之一所述的聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征在于，所述半導體溫差發(fā)電片(5)為由多個發(fā)電片并聯或串聯組成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種聚光型太陽能溫差發(fā)電裝置，包括菲涅爾聚光透鏡、集熱器、半導體溫差發(fā)電片、水冷系統(tǒng)和支架，其中，菲涅爾聚光透鏡固定在支架上，半導體溫差發(fā)電片設置于菲涅爾聚光透鏡光路上，其上表面和下表面分別緊貼有集熱器和水冷系統(tǒng)，太陽光入射到所述菲涅爾聚光透鏡，被其匯聚后聚焦到所述集熱器上，該集熱器將吸收太陽光的光能轉換成熱能，在半導體溫差發(fā)電片的上表面形成高溫端，所述水冷系統(tǒng)在半導體溫差發(fā)電片的下表面形成低溫端，通過半導體溫差發(fā)電片的上下兩個表面形成的溫度差即可產生電能。該發(fā)電裝置可以克服太陽能能量密度小的缺點，將半導體溫差發(fā)電模塊用于太陽能發(fā)電的領域上，系統(tǒng)結構簡單、效率高、成本低、實用性強。
文檔編號H02N11/00GK102437797SQ20111042479
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月16日 優(yōu)先權日2011年12月16日
發(fā)明者亞當馬蘇.B.塔姆拉特, 付星, 劉勝, 姚家偉, 羅小兵 申請人:華中科技大學