本發(fā)明涉及一種采用太陽(yáng)能光伏發(fā)電的裝置，尤其是一種同時(shí)利用溫差發(fā)電片進(jìn)行發(fā)電的模塊化裝置。

背景技術(shù)：

太陽(yáng)能發(fā)電，主要是通過(guò)利用半導(dǎo)體材料的光電效應(yīng),將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能。現(xiàn)常用的太陽(yáng)能發(fā)電板有單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池、非晶硅太陽(yáng)能電池(薄膜太陽(yáng)能電池)和多元化合物太陽(yáng)電池等。溫差發(fā)電是以塞貝克效應(yīng)為基礎(chǔ)的，它由N、P兩種不同類型的半導(dǎo)體熱電材料經(jīng)過(guò)導(dǎo)電性好的導(dǎo)流片串聯(lián)而成，當(dāng)熱端加熱時(shí)，使器件的兩端建立起溫差，兩種載流子都流向冷端，形成溫差發(fā)電器。溫差發(fā)電芯片具有眾多獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)：安全可靠，使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)費(fèi)用低，沒有噪聲，可以利用太陽(yáng)能、放射性同位素輻射等熱源，能適應(yīng)任何特殊氣候的地區(qū)使用。

在現(xiàn)有技術(shù)中，已公開有同時(shí)利用太陽(yáng)能電池板和溫差發(fā)電片進(jìn)行發(fā)電的裝置，如在公告號(hào)為CN102510240A的一種二次太陽(yáng)能光電模組，包括一框架，所述框架上部安裝有菲涅爾透鏡，與框架內(nèi)、菲涅爾透鏡的下方安裝有二次太陽(yáng)能光電模塊，所述二次太陽(yáng)能光電模塊從上到下依次包括有砷化嫁太陽(yáng)能電池片、第一快速導(dǎo)熱裝置、溫差發(fā)電片單元、第二快速導(dǎo)熱裝置以及散熱器。

該專利的技術(shù)方案中，砷化鎵太陽(yáng)能模組工作時(shí)熱量能及時(shí)散發(fā)，而且散發(fā)的熱量用于給溫差發(fā)電片的熱端加熱，實(shí)現(xiàn)溫差發(fā)電，相當(dāng)于對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行二次利用，提高了太陽(yáng)能利用率。采用釔合金超導(dǎo)熱裝置作為快速導(dǎo)熱裝置，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作成本低，導(dǎo)熱效率快；采用石墨膜夾層作為有效連接砷化嫁太陽(yáng)能電池單元、第一快速導(dǎo)熱裝置、溫差發(fā)電片單元、第二快速導(dǎo)熱裝置以及散熱器之間的夾層，利用石墨合金膜本身延展性好、導(dǎo)熱效率高等特性，確保各結(jié)構(gòu)層之間的全面有效解除并加速熱傳導(dǎo)，有利于散熱。

但是，在結(jié)構(gòu)上仍有簡(jiǎn)化的空間，尤其是第一快速導(dǎo)熱裝置、第二快速導(dǎo)熱裝置等部件不僅將至少產(chǎn)生4個(gè)連接處接觸面的熱阻，對(duì)散熱造成一定的影響，而且生產(chǎn)加工過(guò)程中，也會(huì)增加工藝的復(fù)雜型和產(chǎn)品后期使用過(guò)程的穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述不足，提供一種同時(shí)利用太陽(yáng)能和溫差發(fā)電的裝置，尤其是將溫差發(fā)電芯片直接制作在太陽(yáng)能發(fā)電板與散熱器表面之間的模塊化發(fā)電裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用太陽(yáng)能及溫差發(fā)電裝置的技術(shù)方案是：

太陽(yáng)能及溫差發(fā)電裝置，包括有二次太陽(yáng)能光電模塊，所述的二次太陽(yáng)能光電模塊從上到下依次包括砷化鎵太陽(yáng)能電池、第一快速導(dǎo)熱裝置、溫差發(fā)電單元、第二快速導(dǎo)熱裝置以及散熱器，包括有散熱器、絕緣層、太陽(yáng)能發(fā)電板，在所述散熱器表面設(shè)置有絕緣層，在所述絕緣層和所述太陽(yáng)能發(fā)電板之間直接設(shè)置有至少一個(gè)溫差發(fā)電芯片。

所述的溫差發(fā)電芯片由第一電路層、溫差發(fā)電層和第二電路層組成，第一電路層和第二電路層之間相互電氣連接，第一電路層設(shè)置在所述絕緣層表面，第二電路層設(shè)置在所述太陽(yáng)能發(fā)電板相對(duì)發(fā)電表面的背面。

所述的絕緣層為搪瓷層或三氧化二鋁的氧化層。

所述的絕緣層厚度為0.8～1.5微米。

所述絕緣層和/或太陽(yáng)能發(fā)電板相對(duì)發(fā)電表面的背面為粗化結(jié)構(gòu)。

所述的太陽(yáng)能發(fā)電板上方固定有聚光透鏡或聚光杯。

所述的聚光透鏡與太陽(yáng)能發(fā)電板之間的空間內(nèi)設(shè)置有呼吸器。

所述的太陽(yáng)能發(fā)電板表面設(shè)置有保護(hù)層。

所述的散熱器兩側(cè)分別設(shè)置有類似U型的開槽，兩側(cè)開槽方向相反，分別為垂直朝上和垂直朝下。

所述的散熱器為自然散熱、風(fēng)冷散熱或水冷散熱。

本發(fā)明的有益效果：

由于將溫差發(fā)電芯片直接制作在太陽(yáng)能發(fā)電板與散熱器表面之間，所以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱傳導(dǎo)高效，減少由于采用導(dǎo)熱層的熱量傳導(dǎo)，提高了整個(gè)的穩(wěn)定性。絕緣層采用搪瓷層或三氧化二鋁的氧化層機(jī)構(gòu)，不僅可以具有良好的絕緣效果，而且其導(dǎo)熱系數(shù)高，有助于熱量的傳導(dǎo)。

內(nèi)置呼吸器的結(jié)構(gòu)，可以有效減少聚光透鏡與太陽(yáng)能發(fā)電板之間密閉空間由于熱脹冷縮造成對(duì)密封性的破壞。

聚光透鏡采用菲涅爾透鏡，則可以有效的增加太陽(yáng)能發(fā)電板以及溫差發(fā)電芯片的單位面積溫度，從而提高太陽(yáng)能發(fā)電板與溫差發(fā)電芯片的發(fā)電效率。

本發(fā)明不僅可以將溫差發(fā)電芯片一個(gè)或多個(gè)以模組方式固定太陽(yáng)能發(fā)電板與散熱器表面之間，還可以采用整體方式固定，形成一個(gè)模塊化裝置。尤其是通過(guò)散熱器兩側(cè)的U字形開槽可進(jìn)行自由組合，不僅適用于大批量的工業(yè)化生產(chǎn)，而且其發(fā)電效率高，性能穩(wěn)定，市場(chǎng)前景良好。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的立體示意圖；

圖2為本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中心處的橫向剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，為本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例，由聚光透鏡1、散熱器2、太陽(yáng)能發(fā)電板3、絕緣層4、溫差發(fā)電芯片5、保護(hù)層6、呼吸器7和導(dǎo)線8等組成。

其中，在散熱器2表面直接制作有絕緣層4，在絕緣層4和太陽(yáng)能發(fā)電板3之間直接制作有一個(gè)以上的溫差發(fā)電芯片5。

絕緣層4是用過(guò)物理或者是化學(xué)的方式直接制作在散熱器2的表面，也就是說(shuō)絕緣層4和散熱器2接觸面之間沒有其他介質(zhì)，而且兩種材質(zhì)結(jié)合牢固且直接接觸。

溫差發(fā)電芯片5由第一電路層51、溫差發(fā)電層52和第二電路層53組成，第一電路層51和第二電路層52之間相互電氣連接，第一電路層51制作在絕緣層4的表面，第二電路層53制作在太陽(yáng)能發(fā)電板3相對(duì)發(fā)電表面的背面。

第一電路層51和第二電路層53上設(shè)置有線路層，采用印刷、電鍍、復(fù)合或噴涂方式制作。一般來(lái)說(shuō)，采用傳統(tǒng)印刷的方式能夠較好適用，尤其是在表面強(qiáng)度和耐久度，適合于批量化生產(chǎn)。線路層至少包括有可焊接部位和電氣連接分布，溫差發(fā)電芯片分別固定在可焊接部位，各個(gè)溫差發(fā)電芯片之間的電氣連接為串聯(lián)和/或并聯(lián)，使每個(gè)溫差發(fā)電芯片形成電氣連接為整體，統(tǒng)一輸出電壓和電流。

在線路層上除至少包括有可焊接部位和電氣連接分布外，還可以設(shè)置有靜電保護(hù)電路，整流、限壓、電流控制等電路中的一種或多種，以滿足不同的功能需要。

溫差發(fā)電層52主要是有N、P兩種不同類型的半導(dǎo)體熱電材料組成，分別對(duì)應(yīng)形成溫差發(fā)電芯片5的冷端與熱端，通過(guò)溫差發(fā)電層52的兩端溫差，驅(qū)動(dòng)電子移動(dòng)，從而產(chǎn)生電流發(fā)電，通過(guò)導(dǎo)線8輸出。

由此，我們可以知道，從太陽(yáng)能發(fā)電板3、到溫差發(fā)電芯片5、再到絕緣層4、減少了接觸面產(chǎn)生的熱阻，不僅簡(jiǎn)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、可以能夠有效提高產(chǎn)品的發(fā)電效率和穩(wěn)定性。尤其是，絕緣層4和/或太陽(yáng)能發(fā)電板3相對(duì)發(fā)電表面的背面粗化后，可以進(jìn)一步加強(qiáng)接觸面的連接強(qiáng)度，提高穩(wěn)定性。

絕緣層4具有良好絕緣效果，并導(dǎo)熱性能良好的一層，一般采用搪瓷層或三氧化二鋁的氧化層，厚度為0.8～1.5微米。本實(shí)施例采用的是搪瓷層，厚度為1微米。所謂搪瓷，是將含有無(wú)機(jī)玻璃質(zhì)的材料通過(guò)熔融凝于基體金屬上并與金屬牢固結(jié)合在一起的一種復(fù)合材料。搪瓷層的絕緣性能良好，通過(guò)添加其他高導(dǎo)熱性材料的，使其同時(shí)具有良好的導(dǎo)熱性。

在太陽(yáng)能發(fā)電板3的上方固定有聚光透鏡1，當(dāng)然也可以采用聚光杯，一面可以有效保護(hù)太陽(yáng)能電池板3，另一方面可以有效聚焦光線，提高發(fā)電效率。其中，太陽(yáng)能發(fā)電板表面設(shè)置有保護(hù)層。

聚光透鏡1與太陽(yáng)能發(fā)電板3之間的空間內(nèi)設(shè)置有呼吸器7，呼吸器7主要是在上述空間受冷后，空間變小的情況下，通過(guò)呼吸器7吸入空氣，同樣的，如果上述空間受熱膨脹，則通過(guò)呼吸器7呼出空氣，從而達(dá)到內(nèi)外空間的壓力平衡，保持空間的氣密性。

在散熱器2的兩側(cè)分別設(shè)置有類似U型的開槽22，兩側(cè)開槽22的方向相反，分別為垂直朝上和垂直朝下。散熱器2的散熱方式為自然散熱、風(fēng)冷散熱或水冷散熱，或者以上方式的組合應(yīng)用。在本實(shí)施例中，散熱器2的背部設(shè)置有眾多的散熱器片21，通過(guò)與空氣進(jìn)行自然對(duì)流散熱。

散熱器2一般采用導(dǎo)熱系數(shù)高、熱阻小，受熱后能夠快速將熱量傳導(dǎo)和均勻分布的物體或裝置，常用的為銅、熱管、鋁合金、相變材料、碳纖維、石墨烯等中的一種金屬、非金屬或裝置。在本實(shí)施列中，散熱器2優(yōu)選采用自然散熱，采用鋁合金材質(zhì)，由于鋁合金材料具有較高導(dǎo)熱系數(shù)，在230W/mK左右，而且金屬穩(wěn)定性較好，成本較低，通過(guò)鋁擠壓等工藝便于成型。除了本實(shí)施例的散熱器2外，還可以采用熱管、風(fēng)扇、水冷、鋁合金散熱器、翅片散熱器等中的一種或多種組合，以滿足不同環(huán)境和散熱強(qiáng)度要求。

本實(shí)施例在實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中，在相同的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，環(huán)境溫度為15℃-26℃的情況下，采用相同的太陽(yáng)能發(fā)電板，A為本實(shí)施例的發(fā)電功率，B為傳統(tǒng)太陽(yáng)能發(fā)電板發(fā)電功率，下表分從早上5時(shí)，到下午17時(shí)的發(fā)電功率對(duì)比數(shù)據(jù)。

從上述數(shù)據(jù)中，我們可以知道本技術(shù)方案的發(fā)電效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)單純太陽(yáng)能發(fā)電板的發(fā)電效率，性能優(yōu)勢(shì)明顯。

以上所述的實(shí)施例，只是本發(fā)明較優(yōu)選的具體實(shí)施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在技術(shù)方案范圍內(nèi)進(jìn)行的通常變化和替換都應(yīng)該包括在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。