專利名稱：Cpc太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種太陽能聚集與光伏聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)裝置，屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
太陽能資源豐富，清潔易得，開發(fā)太陽能高效利用技術(shù)對節(jié)能減排，改善環(huán)境，以及滿足空間飛行器功率需求具有重要意義。傳統(tǒng)的太陽能應(yīng)用系統(tǒng)是單一的光熱或光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，沒有根據(jù)太陽能的光譜特點進行綜合性開發(fā)，利用效率較低。CPC具有較好的接收特性，不需要精確跟蹤太陽，在海水淡化，規(guī)模制氫，熱動力發(fā)電等太陽能高溫領(lǐng)域有重要應(yīng)用潛力。然而現(xiàn)有太陽能應(yīng)用系統(tǒng)沒有將太陽輻射能中的紅外和可見光區(qū)別利用，利用效率較低?，F(xiàn)有裝置加工成較高、運行費用高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置，以將太陽輻射能中的紅外和可見光區(qū)別利用，具有更好的利用效率。本發(fā)明在對入射的太陽光進行聚集反射的同時，將部分可見光透過石英玻璃到達太陽電池表面，輸出電功率。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是本發(fā)明所述的CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置包括CPC太陽能聚光器、鍍膜石英玻璃層、太陽能光伏電池和泡沫石英介質(zhì)層，在CPC太陽能聚光器的內(nèi)腔(或內(nèi)表面)中設(shè)置鍍膜石英玻璃層，在鍍膜石英玻璃層與CPC太陽能聚光器的內(nèi)壁面之間布置太陽能光伏電池，鍍膜石英玻璃層與太陽能光伏電池之間填充有泡沫石英介質(zhì)層；所述鍍膜石英玻璃層由石英玻璃層和選擇性涂層構(gòu)成，選擇性涂層鍍在石英玻璃層的內(nèi)面表上；鍍膜石英玻璃層上的的選擇性涂層用于透過太陽能中的可見光，反射紅外光。本發(fā)明的技術(shù)思路是在CPC的內(nèi)壁面安裝一層石英玻璃，玻璃內(nèi)表面鍍蓋透射可見光、反射紅外的特征薄膜。玻璃外表面布置一層菱角毛玻璃，太陽電池布置在CPC內(nèi)壁面上，入射到玻璃內(nèi)表面的太陽輻射能，可見光部分會透過石英玻璃，經(jīng)泡沫石英介質(zhì)多次折射和反射，均勻到達太陽電池表面，輸出電功率，太陽輻射能中的紅外波譜以及部分可見光波普經(jīng)石英玻璃反射聚集，到達吸熱器完成光熱轉(zhuǎn)換。本發(fā)明裝置技術(shù)基于譜帶特點，將太陽輻射能中的紅外和可見光區(qū)別利用，具有更好的利用效率。且整個裝置與CPC聚光器自承一體，加工成本低、運行費用少，具有較好的開發(fā)應(yīng)用潛力。本發(fā)明的有益效果是I.可同時獲得太陽熱能和電能飛行太陽輻射能中的可見光波段的輻射能透過石英玻璃到達太陽電池表面，輸出電功率。紅外波段的輻射能經(jīng)反射聚集進入吸熱器，得到中高溫度的熱能。即本發(fā)明裝置充分利用太陽光的譜帶特性，可同時獲得熱能和電能，太陽能綜合利用效果好。2.太陽電池發(fā)電效率高
透過石英玻璃的可見光波，經(jīng)泡沫石英介質(zhì)多次反射和折射，可以較均勻地到達太陽電池表面，改善太陽電池組的輸出性能。同時將不能轉(zhuǎn)變成電能的紅外光波反射，降低了太陽電池的熱負荷。3.加工運行簡單CPC是依據(jù)邊緣光線原理設(shè)計，具有較好的接收性能，不需要實時跟蹤太陽，運行成本低。石英玻璃由單元塊拼接而成，降低石英玻璃CPC曲面的加工難度，具有較好的技術(shù)可實現(xiàn)性。4.靈活的結(jié)構(gòu)設(shè)計CPC聚光器既可以是二維或三維結(jié)構(gòu)。二維CPC加工運行性較好，可用于太陽能 海水淡化等領(lǐng)域，三維CPC即可單獨使用，也可以布置在吸熱器的太陽光入射口上，提高太陽能的聚集效果和減少截取損失。本發(fā)明主要針對太陽能應(yīng)用系統(tǒng)中的太陽輻射的光譜特點，進行區(qū)別開發(fā)轉(zhuǎn)換，太陽能利用效率高?？蓱?yīng)用于太陽能高溫海水淡化，太陽能規(guī)模制氫，太陽能高溫發(fā)電等太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明綜合利用太陽能，即可提供熱能量，又可提供電功率，且加工、運行簡單，具有重大應(yīng)用潛力。


圖I是本發(fā)明的CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是二維CPC太陽能聚光器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3三維CPC太陽能聚光器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一如圖I 3所示，本實施方式所述的CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置包括CPC太陽能聚光器I、鍍膜石英玻璃層2、太陽能光伏電池3和泡沫石英介質(zhì)層4，在CPC太陽能聚光器I的內(nèi)腔(或內(nèi)表面)中設(shè)置鍍膜石英玻璃層2，在鍍膜石英玻璃層2與CPC太陽能聚光器I的內(nèi)壁面之間布置太陽能光伏電池3，鍍膜石英玻璃層2與太陽能光伏電池3之間填充有泡沫石英介質(zhì)層4 ;所述鍍膜石英玻璃層2由石英玻璃層和選擇性涂層構(gòu)成，選擇性涂層鍍在石英玻璃層的內(nèi)面表上；鍍膜石英玻璃層2上的的選擇性涂層用于透過太陽能中的可見光，反射紅外光。本實施方式中，鍍膜石英玻璃層2與CPC結(jié)構(gòu)匹配時要留有空隙，以用于布置太陽能電池和填充石英泡沫介質(zhì)。填充石英泡沫介質(zhì)對透過石英玻璃的太陽光進行多次反射、散射，提高太陽電池表面輻射能流分布的均勻性。本實施方式中的CPC太陽能聚光器I可根據(jù)太陽能聚集系統(tǒng)要求，設(shè)計二維或三維CPC :實現(xiàn)步驟如下給定CPC接收半角e。和出射口半徑ri，對二維CPC聚集器，在如圖2所示xoy坐標(biāo)系內(nèi)，其殼面的描述方程為(xcos 0 c+ysin 0 c) 2+2r: (1+sin 0 c) 2X-2r1cos 0 c (2+sin 0 c) 2X-T12 (1+sin 0 c) (3+sin 0 c) = 0對右側(cè)殼面，x取正值；對左側(cè)殼面，X取負值。
三維CPC是二維CPC旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的，其結(jié)構(gòu)如圖3所示，通過理論推導(dǎo)，三維CPC殼體表面的描述方程為(」x2 +y2 + a'jcos+ zsin^c = 4a' (I + sin ) |zcosOc -^x2 + y2 sin + a'j二維或三維CPC的殼體材料可采用不銹鋼薄板，鋁合金板或硬質(zhì)塑料等具有一定剛度的材料，通過鑄造或鍛壓等工藝加工制成。
具體實施方式
二 本實施方式中，制作石英玻璃層的石英玻璃由單元塊拼接組裝。這樣可降低石英玻璃CPC型曲面的加工難度。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三本實施方式所述選擇性涂層為氟化鎂薄膜。這種選擇性涂層(0. 3 i! m 0. 8 i! m之間的可見光)反射率小,紅外輻射(大于0. 8 y m)反射率高)。其它組成及連接關(guān)系與具體實施方式
一或二相同。本發(fā)明所述裝置在CPC的內(nèi)表面依次布置太陽光伏電池，泡沫石英介質(zhì)，石英玻璃，石英玻璃鍍蓋透可見光，反射紅外的特征薄膜。被反射的紅外波進入吸熱器轉(zhuǎn)變成熱能，可見光透過石英玻璃，經(jīng)泡沫石英玻璃多次反射、折射，均勻入射到太陽電池表面，輸出電功率。根據(jù)太陽光入射角度變化，系統(tǒng)的光熱和光電量分配比例有所調(diào)整。本發(fā)明的工作過程(參見圖I)I.入射太陽光進入三維CPCl腔體投射到鍍膜石英玻璃2上，對入射太陽光進行分頻，太陽電池響應(yīng)波段輻射被透射，其余紅外波段輻射能被反射；2.被反射的紅外波段輻射能與鍍膜石英窗口多次作用，繼續(xù)向前傳輸，最后從三維CPC出口射出，進入吸熱器或吸熱管，完成光熱轉(zhuǎn)換利用；3.被投射的太陽電池響應(yīng)波段輻射能，進泡沫石英介質(zhì)內(nèi)，被石英介質(zhì)多次折射和散射，均勻地投射到太陽電池板上，完成光熱轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置，其特征在于所述裝置包括CPC太陽能聚光器(I)、鍍膜石英玻璃層(2)、太陽能光伏電池(3)和泡沫石英介質(zhì)層(4)，在CPC太陽能聚光器(I)的內(nèi)腔中設(shè)置鍍膜石英玻璃層(2)，在鍍膜石英玻璃層(2)與CPC太陽能聚光器(I)的內(nèi)壁面之間布置太陽能光伏電池(3)，鍍膜石英玻璃層(2)與太陽能光伏電池(3)之間填充有泡沫石英介質(zhì)層(4);所述鍍膜石英玻璃層(2)由石英玻璃層和選擇性涂層構(gòu)成，選擇性涂層鍍在石英玻璃層的內(nèi)面表上；鍍膜石英玻璃層(2)上的的選擇性涂層用于透過太陽能中的可見光，反射紅外光。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置，其特征在于制作石英玻璃層的石英玻璃由單元塊拼接組裝。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置，其特征在于所述選擇性涂層為氟化鎂薄膜。
全文摘要
CPC太陽能聚集與光伏發(fā)電聯(lián)合應(yīng)用裝置，它涉及一種太陽能聚集與光伏聯(lián)合應(yīng)用技術(shù)裝置，屬于太陽能應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的目的是將太陽輻射能中的紅外和可見光區(qū)別利用，具有更好的利用效率。該裝置在CPC的內(nèi)表面依次布置太陽光伏電池，泡沫石英玻璃，適應(yīng)玻璃。石英玻璃鍍蓋透可見光，反射紅外的特征薄膜。被反射的紅外波進入吸熱器轉(zhuǎn)變成熱能，可見光透過石英玻璃，經(jīng)泡沫石英玻璃多次反射、折射，均勻入射到太陽電池表面，輸出電功率。根據(jù)太陽光入射角度變化，系統(tǒng)的光熱和光電量分配比例有所調(diào)整。本發(fā)明綜合利用太陽能，既可提供熱能量，又可提供電功率，且加工、運行簡單，具有重大應(yīng)用潛力。
文檔編號F24J2/48GK102628613SQ20121012429
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月25日
發(fā)明者夏新林, 孫創(chuàng), 戴貴龍, 艾青 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)