專利名稱：聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種太陽能發(fā)電裝置，具體地涉及一種聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置。
技術(shù)背景目前溫差發(fā)電要求的溫差大時(shí)才能產(chǎn)生較大的功率，所以溫差電池只作為補(bǔ)充發(fā)電方式少量的應(yīng)用于余熱發(fā)電或者小功率的發(fā)電裝置。由于太陽能的能量密度小達(dá)不到半導(dǎo)體溫差電池的溫差要求，太陽能只限制于熱機(jī)發(fā)電和太陽能電池發(fā)電應(yīng)用，因此溫差電池在太陽能發(fā)電技術(shù)上很少被利用到。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型聚光集熱式太陽能溫差發(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(diǎn)，使得半導(dǎo)體溫差電池應(yīng)用于太陽能發(fā)電的領(lǐng)域上，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、實(shí)用廣泛，除了提供電能外，還可以提供生活用熱水。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置由聚光罩、冷卻系統(tǒng)和溫差發(fā)電器組成，溫差發(fā)電器包括半導(dǎo)體溫差電池、冷卻水通道；聚光罩由聚光罩支架固定，在聚光罩反射表面中心處連接有一條焦心支桿；焦心支桿的另一端固定著溫差發(fā)電器；冷卻系統(tǒng)由貯水箱、貯水箱支架、上循環(huán)管道、下循環(huán)管道、供熱水管和給水管組成，貯水箱支架固定貯水箱，貯水箱高度高于溫差發(fā)電器，上循環(huán)管接溫差發(fā)電器的冷卻水通道出水口，下循環(huán)管接溫差發(fā)電器的冷卻水通道入水口。
溫差發(fā)電器是由半導(dǎo)體溫差電池、鎳鉻膜層、透明玻璃蓋板、冷卻水通道、反射層和框架組成，半導(dǎo)體溫差電池由多個(gè)互相排列的N型和P型半導(dǎo)體、接觸電極以及夾住半導(dǎo)體、接觸電極的陶瓷片制作的受熱面和常溫面組成，受熱面上可鍍有鎳鉻膜層。受熱面與透明玻璃蓋板之間有一封閉的空腔，腔內(nèi)是真空環(huán)境。常溫面在其表面鋪設(shè)有冷卻水通道，冷卻水通道上方加蓋一層金屬材料反射層，反射層與透明玻璃蓋板之間也可設(shè)有真空封閉空腔，框架將半導(dǎo)體溫差電池、鎳鉻膜層、透明玻璃蓋板、冷卻水通道、反射層封裝固定。
溫差發(fā)電器的冷卻水通道優(yōu)選為蛇型銅管。
聚光罩采用拋物面反射鏡可以把太陽光聚焦到一個(gè)小面積的光斑上，光斑的溫度可高達(dá)幾百攝氏度以上；而根據(jù)塞貝克效應(yīng)，將兩種不同類型的熱電轉(zhuǎn)換材料N和P的一端結(jié)合并將其置于高溫狀態(tài)，另一端開路并給以低溫時(shí)，高溫端的熱激發(fā)作用較強(qiáng)，空穴和電子濃度也比低溫端高，在這種載流子濃度梯度的驅(qū)動(dòng)下，空穴和電子向低溫端擴(kuò)散，從而在低溫開路端形成電勢差；兩端的溫度梯度越大，產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢就越大，在內(nèi)電阻不變的情況下，發(fā)電的功率也就越大。因此在當(dāng)溫差發(fā)電器的受熱面處在光斑的位置，而常溫面由于水冷存在，溫度在100℃以內(nèi)，溫度梯度可達(dá)幾百攝氏度，在這樣高的溫差梯度下，溫差發(fā)電器可以進(jìn)行高功率輸出，達(dá)到大功率發(fā)電的目的。采用單一拋物面反射鏡進(jìn)行聚焦反射可以降低光能損耗。又可以使得反射層朝向太陽，吸收部分的能量通過熱傳遞作用于水，使得水溫度達(dá)到生活應(yīng)用的目標(biāo)。
本實(shí)用新型聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，是利用聚焦產(chǎn)生高溫、水循環(huán)冷卻產(chǎn)生低溫和塞貝克效應(yīng)原理來發(fā)電的發(fā)電裝置，其主要具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置提供了一條易民用化的利用太陽能發(fā)電的途徑。
(2)本實(shí)用新型無運(yùn)動(dòng)部件，冷卻采用自然循環(huán)式，冷卻水可作為生活熱水使用。
(3)不受區(qū)域的限制，應(yīng)用范圍廣，小型裝置可應(yīng)用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，不污染環(huán)境，具有環(huán)保作用。
(4)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，工藝簡便，價(jià)格低廉。


圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1中的溫差發(fā)電器的結(jié)構(gòu)剖面圖；1、支架，2、聚光罩，3、溫差發(fā)電器，4、貯水箱，5、貯水箱支架，6、太陽光，7、地面，8、上循環(huán)水管，9、下循環(huán)水管，10、供熱水管，11、給水管，12、焦心支桿，13、半導(dǎo)體溫差電池，31、受熱面，32、常溫面，33、接觸電極，34、鎳鉻膜層，35、反射層，36、冷卻水通道，37、真空封閉空腔，38、透明玻璃蓋板，39、框架。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型實(shí)施例聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置包括聚光罩2、溫差發(fā)電器3和冷卻系統(tǒng)。溫差發(fā)電器3的組成如圖2所示，溫差發(fā)電器的核心元器件是半導(dǎo)體溫差發(fā)電池13，其中由許多N型和P型半導(dǎo)體之顆粒互相排列而成，而NP之間以一般的導(dǎo)體相連接而成一完整線路，通常是接觸電極33，其可以是銅、鋁或其他金屬導(dǎo)體，最后用兩片陶瓷片分別作為受熱面31和常溫面32將半導(dǎo)體夾??；由于陶瓷在可見光區(qū)域(380nm～780nm)光譜平均反射率比較高，因此在受熱面31陶瓷上鍍上一層吸收率較大耐高溫的鎳鉻膜層34，兩者一起作為溫差發(fā)電器3的受熱端；為減少外界環(huán)境的風(fēng)冷，受熱面31與透明玻璃蓋板38之間有一封閉的真空封閉空腔37；由于溫差電池13的另一個(gè)表面常溫面32面向太陽，為保證其溫度處于低溫的狀態(tài)，除在常溫面32鋪設(shè)有蛇型銅管冷卻水通道36外，還在冷卻水通道36上方加蓋一層金屬材料反射層35，反射層35可以是銅板或者鋁板制成；反射層35與透明玻璃蓋板38之間也設(shè)有真空封閉空腔37，透明玻璃蓋板38起保護(hù)作用；最后框架39將半導(dǎo)體溫差電池13、鎳鉻膜層34、透明玻璃蓋板38、冷卻水通道36、反射層35封裝固定。聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置的聚光罩2固定在聚光罩支架上1，聚集太陽光6，聚光罩2反射表面中心處連接有一條焦心支桿12，焦心支桿12的另一端固定著溫差發(fā)電器3；冷卻系統(tǒng)由貯水箱4、貯水箱支架5和上循環(huán)管8和下循環(huán)管9組成，貯水箱支架5固定貯水箱4，使貯水箱4高度高于溫差發(fā)電器3，上循環(huán)管8接溫差發(fā)電器3的冷卻水通道36的出水口，下循環(huán)管9接溫差發(fā)電器3的冷卻水通道36入水口。
當(dāng)太陽光6照在聚光罩2上時(shí)，被聚光罩2反射，聚焦到一個(gè)光斑上，使用焦心支桿12把溫差發(fā)電器3的受熱面31正好固定在光斑的位置，被光斑加熱；溫差發(fā)電器3的常溫面32由于覆蓋上冷卻水通道36，冷卻系統(tǒng)的貯水箱4中冷卻水通過上循環(huán)水管8和下循環(huán)水管9接到溫差發(fā)電器3的冷卻水通道36出入接口，在冷卻水通道36里進(jìn)行換熱，冷卻水受熱溫度升高，與貯水箱4中的水產(chǎn)生密度差而形成系統(tǒng)的熱虹吸壓頭，使在冷卻水通道36里的熱水由上循環(huán)水管8升進(jìn)入貯水箱4，而貯水箱4底部的水密度較大，冷水則沿下循環(huán)水管9進(jìn)入溫差發(fā)電器3的冷卻水通道36；經(jīng)過一段時(shí)間，貯水箱4中形成明顯的溫度分層，上部的水溫較高，可通過供熱水管10提供生活熱水，在使用的同時(shí)，通過給水管11給貯水箱4底部補(bǔ)充冷水。
權(quán)利要求1.一種聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征是所述發(fā)電裝置由聚光罩(2)、冷卻系統(tǒng)和溫差發(fā)電器(3)組成，溫差發(fā)電器(3)包括半導(dǎo)體溫差電池(13)、冷卻水通道(36)；聚光罩(2)由聚光罩支架(1)固定，在聚光罩(2)反射表面中心處焊接有一條焦心支桿(12)；焦心支桿(12)的另一端固定著溫差發(fā)電器(3)；冷卻系統(tǒng)由貯水箱(4)、貯水箱支架(5)、上循環(huán)管道(8)、下循環(huán)管道(9)、供熱水管(10)和給水管(11)組成，貯水箱支架(5)固定貯水箱(4)，貯水箱(4)高度高于溫差發(fā)電器(3)，上循環(huán)管(8)接溫差發(fā)電器(3)的冷卻水通道(36)出水口，下循環(huán)管(9)接溫差發(fā)電器(3)的冷卻水通道(36)的入水口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征是溫差發(fā)電器(3)的半導(dǎo)體溫差電池(13)由多個(gè)N型和P型半導(dǎo)體、接觸電極(33)以及夾住半導(dǎo)體、接觸電極的陶瓷片制作的受熱面(31)和常溫面(32)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征是半導(dǎo)體溫差電池(13)的受熱面(31)上鍍有鎳鉻膜層(34)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征是溫差發(fā)電器(3)中的半導(dǎo)體溫差電池(13)的受熱面(31)上依次有真空封閉空腔(37)、透明玻璃蓋板(38)；常溫面(32)上依次設(shè)有冷卻水通道(36)、反射層(35)、透明玻璃蓋板(38)；框架(39)將半導(dǎo)體溫差電池(13)、鎳鉻膜層(34)、透明玻璃蓋板(38)、反射層(35)、冷卻水通道(36)封裝固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征是常溫面(32)上的反射層(35)和透明玻璃蓋板(38)之間設(shè)有真空封閉空腔(37)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，其特征是所述冷卻水通道(36)是蛇形銅管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種聚光集熱式太陽能溫差發(fā)電裝置，是利用聚焦太陽光集熱產(chǎn)生高溫，使得應(yīng)用塞貝克效應(yīng)原理的半導(dǎo)體溫差發(fā)電器兩端產(chǎn)生溫差來進(jìn)行發(fā)電的裝置，其結(jié)構(gòu)包括聚光罩、聚光罩支架、溫差發(fā)電器、焦心支桿、貯水箱支架、管道以及貯水箱等組成。其中溫差發(fā)電器是由半導(dǎo)體溫差電池、鎳鉻膜層、透明玻璃蓋板、冷卻水通道、反射層以及框架組成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種易民用化的途徑高效地利用太陽能來發(fā)電，其結(jié)構(gòu)簡單，成本比市場上常用的聚焦到太陽能電池上發(fā)電低廉，除了提供電能外，還可以提供生活用熱水。
文檔編號(hào)H02N11/00GK2847686SQ20052012056
公開日2006年12月13日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月19日
發(fā)明者黃華凜, 徐剛 申請人:中國科學(xué)院廣州能源研究所