本發(fā)明屬于太陽能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種懸掛式太陽能分波段雙模式發(fā)電裝置及其方法。

背景技術(shù)：

當今世界面臨著能源日益緊缺的問題，向太陽這個取之不盡的能源寶庫索取能量實現(xiàn)人類歷史上的能源變革，已成為世界各國今后能源開發(fā)的主要目標，其中太陽能發(fā)電應(yīng)是提供未來大規(guī)模電力的主力。太陽能發(fā)電分為太陽能熱動力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電，太陽能熱動力發(fā)電需要集中用地、由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、投資成本高，目前尚未形成產(chǎn)業(yè)化，而太陽能光伏發(fā)電已是目前太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的主流技術(shù)，技術(shù)成熟，產(chǎn)業(yè)化程度高，并且方便與建筑物相結(jié)合構(gòu)建分布式能源。目前太陽能光伏方陣一般布置在建筑物的屋頂以便于采光，但隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，未來城市的高層建筑物越來越多，屋頂采光面積的比重減小，而外墻墻體采光面積的比重增大，因此將太陽能光伏方陣布置在城市高層建筑物外墻墻體上具有良好的發(fā)展前景。目前最常用的光伏電池是太陽能硅電池，其工作波長范圍通常處于可見光和很小范圍（約為760納米～1微米）內(nèi)的近紅外線區(qū)域，難以利用紫外線和很大范圍（約為1微米～1000微米）內(nèi)的中遠紅外線，而難以利用的紅外線所產(chǎn)生的熱效應(yīng)將使太陽能電池板的溫度顯著升高，從而降低太陽能硅電池的工作效率。若考慮在太陽光到達硅電池之前將難以被硅電池利用的太陽光波段先排除，只剩下可利用的太陽光波段到達硅電池表面，則可以有效降低太陽能電池板的溫度，提高太陽能硅電池的工作效率。而難以被硅電池利用的太陽光波段的輻射能量可以通過其他用途進行利用，優(yōu)先考慮用于加熱空氣并使熱空氣膨脹加速，所具有的動能即可用于做功發(fā)電。綜合上述的分析，若能尋求一種可行的方法從而實現(xiàn)提高太陽能硅電池性能和提高太陽光總利用效率的雙重目的，將對今后太陽能的開發(fā)利用產(chǎn)生非常重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種太陽能波段利用率高、電池運行性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、應(yīng)用范圍廣的懸掛式太陽能分波段雙模式發(fā)電裝置。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種實現(xiàn)太陽能分波段利用，將太陽能熱空氣發(fā)電和光伏電池發(fā)電相耦合的懸掛式太陽能分波段雙模式發(fā)電方法。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

本發(fā)明是一種懸掛式太陽能分波段雙模式發(fā)電裝置，它包括殼體、保溫密封材料、透明材料、帶通濾光玻璃、光伏電池板、散熱片、風力發(fā)電機、支架；所述的發(fā)電裝置為具有一定厚度的立式長方條形面板，其由外向內(nèi)分為五層結(jié)構(gòu)，分別為透明層、空氣層、濾光層、電池層和散熱層；所述的殼體構(gòu)成了發(fā)電裝置的上下面和兩側(cè)面，并在殼體的內(nèi)側(cè)填充保溫密封材料；所述的透明材料構(gòu)成了發(fā)電裝置的透明層，并在透明層的底部設(shè)有帶濾網(wǎng)的進風口，頂部設(shè)有出風口；所述的帶通濾光玻璃構(gòu)成了發(fā)電裝置的濾光層，濾光層與透明層之間保持一定的間距，其形成的夾層空間構(gòu)成了發(fā)電裝置的空氣層，并通過發(fā)電裝置透明層的進風口和出風口與外界相通；所述的光伏電池板粘附在帶通濾光玻璃上構(gòu)成了發(fā)電裝置的電池層；所述的散熱片焊接在光伏電池板上構(gòu)成了發(fā)電裝置的散熱層；所述的風力發(fā)電機安裝在發(fā)電裝置透明層的出風口位置；所述的支架與發(fā)電裝置的殼體以及散熱片進行焊接并將整個發(fā)電裝置固定安裝在高層建筑物外墻墻體上。

利用上述懸掛式太陽能分波段雙模式發(fā)電裝置的太陽能發(fā)電方法，它包括以下步驟：

1）直射和漫射的太陽光穿過發(fā)電裝置透明層的透明材料到達發(fā)電裝置濾光層的帶通濾光玻璃表面；

2）太陽光中的可見光和小部分近紅外線穿透帶通濾光玻璃到達發(fā)電裝置電池層的光伏電池板表面進行光伏發(fā)電，產(chǎn)生的電能向外輸出，未進行光電轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)化為熱能由發(fā)電裝置散熱層的散熱片排向外界；

3）太陽光中的紫外線和其他紅外線在帶通濾光玻璃表面被吸收和反射，這部分輻射能最終轉(zhuǎn)化為熱能對發(fā)電裝置空氣層內(nèi)的空氣進行加熱，形成的熱空氣向上流動不斷吸熱并膨脹加速，越來越多的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽⒃诎l(fā)電裝置透光層的出風口截面上熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿谋壤_到最高，形成的高速熱氣流從出風口排出對風力發(fā)電機進行做功發(fā)電，而外界冷空氣在壓差作用下從發(fā)電裝置透明層的進風口進入發(fā)電裝置空氣層進行補充。

采用上述方案后，本發(fā)明具有以下幾個特點：

1、太陽能分波段利用、能量總利用率高。本發(fā)明采用帶通濾光玻璃對太陽光進行分波段利用，可見光和近紅外線用于光伏發(fā)電，而紫外線和中遠紅外線用于熱空氣發(fā)電，由此全面有效地利用了太陽光的所有輻射能，能量總利用率很高。

2、電池運行性能好。光伏電池只接收可利用的光線，排除了不可利用的光線的干擾，大幅度避免了紅外線的熱效應(yīng)作用，能夠有效降低光伏電池的工作溫度，提高光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率，同時減小了光伏電池對應(yīng)的散熱面積。

3、裝置結(jié)構(gòu)緊湊，拆裝方便。該裝置是一種內(nèi)部布置合理緊湊的面板結(jié)構(gòu)，容易固定安裝在高層建筑物的外墻墻體上，也容易進行拆卸和轉(zhuǎn)移到其它建筑物上。

4、應(yīng)用范圍廣。該裝置可以緊貼牢固地布置于高層建筑物的外墻墻體上，具有采光面積大，占用空間小，超強抗風性的特點，同時不影響建筑物美觀，因此具有很廣泛的應(yīng)用范圍。

綜上所述，本發(fā)明的優(yōu)點是：分波段利用太陽能、能量總利用率高、電池運行性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便、應(yīng)用范圍廣。因此本發(fā)明可成為太陽能應(yīng)用中容易推廣的一種技術(shù)，尤其適合與城市高層建筑物相結(jié)合，進行低成本模塊化生產(chǎn)，可被廣泛應(yīng)用于太陽能技術(shù)領(lǐng)域中。

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明的裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖3是本發(fā)明的裝置戶外安裝示意圖。

具體實施方式

一、裝置

如圖1、圖2所示，本發(fā)明是一種懸掛式太陽能分波段雙模式發(fā)電裝置，它包括殼體1、保溫密封材料2、透明材料3、帶通濾光玻璃4、光伏電池板5、散熱片6、風力發(fā)電機7、支架8。

所述的發(fā)電裝置為具有一定厚度的立式長方條形面板，其由外向內(nèi)分為五層結(jié)構(gòu)，分別為透明層、空氣層、濾光層、電池層和散熱層；所述的殼體1構(gòu)成了發(fā)電裝置的上下面11和兩側(cè)面12，并在殼體1的內(nèi)側(cè)填充保溫密封材料2；所述的透明材料3構(gòu)成了發(fā)電裝置的透明層，并在透明層的底部設(shè)有帶濾網(wǎng)的進風口31，頂部設(shè)有出風口32；所述的帶通濾光玻璃4構(gòu)成了發(fā)電裝置的濾光層，濾光層與透明層之間保持一定的間距，其形成的夾層空間構(gòu)成了發(fā)電裝置的空氣層，并通過發(fā)電裝置透明層的進風口31和出風口32與外界相通；所述的光伏電池板5粘附在帶通濾光玻璃4上構(gòu)成了發(fā)電裝置的電池層；所述的散熱片6焊接在光伏電池板5上構(gòu)成了發(fā)電裝置的散熱層；所述的風力發(fā)電機7安裝在發(fā)電裝置透明層的出風口32位置；所述的支架8與發(fā)電裝置的殼體1以及散熱片6進行焊接并將整個發(fā)電裝置固定安裝在高層建筑物外墻墻體上。

二、方法

如圖1、圖2所示，本發(fā)明是一種懸掛式太陽能分波段雙模式發(fā)電方法，它包括以下步驟：

1）直射和漫射的太陽光穿過發(fā)電裝置透明層的透明材料3到達發(fā)電裝置濾光層的帶通濾光玻璃4表面；

2）太陽光中的可見光和小部分近紅外線穿透帶通濾光玻璃4到達發(fā)電裝置電池層的光伏電池板5表面進行光伏發(fā)電，產(chǎn)生的電能向外輸出，未進行光電轉(zhuǎn)換的能量轉(zhuǎn)化為熱能由發(fā)電裝置散熱層的散熱片6排向外界；

3）太陽光中的紫外線和其他紅外線在帶通濾光玻璃4表面被吸收和反射，這部分輻射能最終轉(zhuǎn)化為熱能對發(fā)電裝置空氣層內(nèi)的空氣進行加熱，形成的熱空氣向上流動不斷吸熱并膨脹加速，越來越多的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽?，并在發(fā)電裝置透光層的出風口32截面上熱能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽艿谋壤_到最高，形成的高速熱氣流從出風口32排出對風力發(fā)電機7進行做功發(fā)電，而外界冷空氣在壓差作用下從發(fā)電裝置透明層的進風口31進入發(fā)電裝置空氣層進行補充。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳實施例而已，故不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，即依本發(fā)明申請專利范圍及說明書內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范圍內(nèi)。