專利名稱：：高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及太陽能利用裝置，特別涉及一種高效率、低成本、全譜段充分利用太陽能的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：石油、天然氣、煤炭等礦物燃料，是不可再生的一次能源，其儲藏量有限,按現(xiàn)在開采量計(jì)算，幾十年后就會被開采耗盡，由于一次能源供應(yīng)緊張，價(jià)格不斷攀升，已經(jīng)成為國際社會共同關(guān)注的重大問題，為了應(yīng)付一次能源的短缺，世界各國都在積極尋求開發(fā)新的能源并進(jìn)行高效利用，其中最受重視的是太陽能發(fā)電。地球上40分鐘接收到的太陽能，如果全部利用，就夠全世界一年的能源消耗。地面可以接收到的太陽輻射光譜范圍主要在300-2300nm，300nm以下的紫外線和2300nm以上的紅外線大部分被大氣層吸收了。而300-380nm的紫外線對光伏電池有一些負(fù)面作用，380-400nm的短波可見光對光伏電池的量子效率很低，所以在使用光伏電池的發(fā)電系統(tǒng)里，人們一般主要考慮400-2300nm的太陽光譜的利用。目前的太陽能發(fā)電技術(shù)，大多數(shù)采用的是非聚光的光伏電池板(太陽能電池板)，這種方式采集一平方米的太陽光需要一平方米的光伏電池，造成發(fā)電成本較高，限制了它的大規(guī)模推廣。如果利用聚光器把陽光匯聚成點(diǎn)狀光斑，對光伏電池板的光照密度可以提高400倍以上，不但使光伏電池的使用面積減少400倍以上，而且光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率可以在原來的基礎(chǔ)上提高絕對值5%左右，實(shí)現(xiàn)太陽能低成本、高效率發(fā)電。但是太陽光經(jīng)過匯聚之后，能量密度極大提高，焦斑處的溫度高達(dá)幾百度，由于晶體硅光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率在25度之后隨著溫度的升高呈線性遞減，長期高溫還可能減少晶體硅光伏電池的壽命。因此，尋找一種成本低廉、方法簡單、效果良好的降低光伏電池表面溫度的方法，并在降低溫度的同時(shí)把這部分熱也轉(zhuǎn)化為高品位電能，使太陽能的綜合利用率和能源品位達(dá)到最大化，成為太陽能聚光發(fā)電能否高效率低成本的關(guān)鍵技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)對光伏電池的冷卻成本較高，方法較復(fù)雜；沒有采用熱電轉(zhuǎn)換器件來進(jìn)一步提高發(fā)電效率，總體的性價(jià)比還缺乏競爭力，無法用大規(guī)模太陽能聚光發(fā)電替代火力發(fā)電，向千家萬戶推廣。
發(fā)明內(nèi)容為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，根據(jù)光伏電池的光電轉(zhuǎn)換靈敏區(qū)特性，采用與之匹配的熱媒，分譜段利用太陽能，使太陽光譜的全譜段相應(yīng)地用來發(fā)電或用來產(chǎn)熱，沒有浪費(fèi)，加上采用光伏電池和熱電轉(zhuǎn)換器件同時(shí)發(fā)電，極大提高了太陽能的總體利用率和產(chǎn)能的品味，由于采用簡單熱媒在產(chǎn)熱的同時(shí)對光伏電池濾熱，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、效果良好。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括跟蹤器、聚光器、吸熱濾光器、光伏電池，其特征是吸熱濾光器殼體由金屬薄板制成，吸熱濾光器殼體的前面和后面分別設(shè)置有前、后透明窗口板，前、后透明窗口板之間的距離為10-120誦，前、后透明窗口板對于波長為400-2300nm的太陽光線平均內(nèi)透射比大于80y。/c歷，前透明窗口板朝向聚光器，聚光器與吸熱濾光器的位置關(guān)系是聚光器的焦點(diǎn)落在吸熱濾光器的中軸線上，聚光器的焦點(diǎn)與吸熱濾光器的中心之間的距離范圍是+90mm至一90鵬，吸熱濾光器內(nèi)腔中盛裝有流體形態(tài)的熱媒，該熱媒對于波長為400-760nm的可見光，平均透射比大于85%/c/z,對于波長為1150-2300nm的紅外光，平均吸收比大于20%/^，在后透明窗口板的背面設(shè)置有電池匣倉，該電池匣倉內(nèi)裝有光伏電池，所述光伏電池與后透明窗口板之間相隔一定距離。所述吸熱濾光器側(cè)壁外表面設(shè)置有熱電轉(zhuǎn)換器件，熱電轉(zhuǎn)換器件的外側(cè)設(shè)置有散熱器，熱電轉(zhuǎn)換器件的吸熱端與吸熱濾光器的側(cè)壁緊密接觸，熱電轉(zhuǎn)換器件的放熱端與散熱器的吸熱端緊密接觸。所述光伏電池固接在電池匣倉的后端板上，在電池匣倉后端板的背面設(shè)置有熱電轉(zhuǎn)換器件，熱電轉(zhuǎn)換器件的背面設(shè)置有散熱器，熱電轉(zhuǎn)換器件的吸熱端與電池匣倉的后端板緊密接觸，熱電轉(zhuǎn)換器件的放熱端與散熱器的吸熱端緊密接觸。所述光伏電池固接在電池匣倉的后端板上，在電池匣倉后端板的背面設(shè)置有散熱器，該散熱器的吸熱端與電池匣倉的后端板緊密接觸。所述熱電轉(zhuǎn)換器件的材質(zhì)是氧化鋁、鈷銻合金、鈮酸鈷、方古礦、碲化鉍基、碲化鈷基、鈷酸鈣基氧化物中的一種。所述聚光器由凹面反射鏡或菲涅爾透鏡構(gòu)成，所述前、后透明窗口的形狀是平面、球面、拋物面、雙曲面形狀或其組合中的一種，前、后透明窗口板的材質(zhì)為氧化鋁晶體、石英、玻璃、聚碳酸酯中的一種，前透明窗口板的外表面上敷設(shè)有增透膜系，該增透膜系由l-7層增透膜組成，該增透膜系對于波長為400-2300nm的太陽光線的平均透射比大于97yo。所述后透明窗口板的外表面上敷設(shè)有增透膜系，該增透膜系由1-7層增透膜組成，該增透膜系對于波長為400-800nm的太陽光線的平均透射比大于97yo。所述吸熱濾光器的內(nèi)腔與斯特林發(fā)動機(jī)的熱腔、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪腔其中之一相聯(lián)通。所述熱媒由氣態(tài)工質(zhì)或液態(tài)工質(zhì)或其混合物構(gòu)成。熱媒也可以是氣態(tài)工質(zhì)，熱媒可以是水蒸汽、二氧化碳、氮?dú)狻⒑?、氫氣中的一種或其混合物。所述熱媒可以是液態(tài)工質(zhì)，熱媒可以是純凈水、普通水、氨水、乙醇中的一種或其混合物。為了利用太陽能的全譜段能量，本發(fā)明的熱媒具備如下特性熱媒對于波長為400-760nm的可見光平均透射比大于80Vcm，對于波長為1150-2300nm的紅外光，平均吸收比大于20。/。/cm，采用50mm厚度的熱媒，就可以把1150-2300的紅外熱線全部吸收，一方面使得照射到光伏電池表面的光線成為冷光，從而降低光伏電池的溫度，同時(shí)又得到了熱源，一舉兩得。值得一提的是人們一直沒有發(fā)現(xiàn)，水或水蒸汽就具備上述物理特性。因此，本發(fā)明的熱媒可以是水或水蒸汽，這樣就不用采取很復(fù)雜的方法去選擇熱媒，從而大大降低成本。采用水和乙醇的混合液，也可以獲得具有上述特性的熱媒，首先配制一系列，例如5-IO個(gè)不同濃度的混合液，用分光光度計(jì)測定各個(gè)比例的混合液的光譜透射比或者吸收比，然后在方格坐標(biāo)紙上標(biāo)記出各點(diǎn)，最后連接成曲線，當(dāng)其光譜吸收比曲線接近圖7所示的形狀時(shí)，即為可應(yīng)用于本發(fā)明的理想熱媒。本發(fā)明具有以下積極有益效果本系統(tǒng)的聚光器采用鍍有銀和介質(zhì)保護(hù)膜的旋轉(zhuǎn)凹曲面高反射鏡或鍍有增透膜的菲涅爾透鏡，使太陽光從400-2300咖全波段的采集率高達(dá)97%以上，由于光斑形狀為點(diǎn)狀，比線狀光斑節(jié)約光伏電池使用面積l倍，本系統(tǒng)聚光比高達(dá)400倍以上，可比傳統(tǒng)非聚光發(fā)電方式節(jié)約光伏電池使用量99%，大大降低發(fā)電成本。本系統(tǒng)在吸熱濾光器側(cè)面和光伏電池背面設(shè)置了熱電轉(zhuǎn)換器件，在降低光伏電池表面溫度的同時(shí)把這部分熱也轉(zhuǎn)換成電能，變廢為寶，極大提高了太陽能的總體利用率和產(chǎn)能的品味，由于會聚光斑小，吸熱濾光器的溫度高，和室溫溫差大，使安裝在吸熱濾光器四周的熱電轉(zhuǎn)換器件的發(fā)電效率大大提高。本系統(tǒng)的吸熱濾光器采用金屬外殼，外殼的材質(zhì)選擇不銹鋼，銀、銅、鋁、或其合金中的一種，導(dǎo)熱性能比玻璃好，可以快速把熱傳導(dǎo)到緊貼著它的熱電轉(zhuǎn)換器件。本系統(tǒng)的吸熱濾光器的前、后窗口裝有透明窗口板，透明窗口板上鍍有光學(xué)增透膜，使得所采集的太陽能的97%都進(jìn)入吸熱濾光器內(nèi)腔中，內(nèi)腔中的熱媒對波長為400-780nm的可見光透射率可以達(dá)到959&以上，并仍然以99%的透射比出射到封裝于它后面的光伏電池上產(chǎn)生電能，而對波長為1150-2300nm的紅外光，在熱媒厚度等于50mm時(shí)，對其100%吸收并100%轉(zhuǎn)化成熱。這樣，對硅光伏電池量子效率很高的400-780nm的這部分太陽光，其95%到達(dá)光伏電池表面用來發(fā)電；對硅光伏電池有一定的量子效率，對光熱轉(zhuǎn)換也有較大效率的780-1150nm的這部分太陽光，透射過熱媒的那一部分用來發(fā)電，不能透射過熱媒的那一部分用來產(chǎn)熱；對硅光伏電池沒有一點(diǎn)量子效率而且有副作用的1150-2300nm的這部分太陽光，其100%被熱媒吸收用來產(chǎn)熱，使得太陽光的全部光譜都得到前所未有的高效利用，幾乎沒有一點(diǎn)浪費(fèi)。而且，太陽光經(jīng)過吸熱濾光器后，其中紅外譜段1100-2300nm的熱光全部被熱媒吸收了，無法透射到光伏電池表面，極大降低了光伏電池受光面的溫度，這就用很簡單的辦法，很低的成本解決了溫度升高使轉(zhuǎn)換效率線性降低這一長期困擾業(yè)界的難題。光伏電池封裝在吸熱濾光器的后面電池匣倉中，距離吸熱濾光器有一定的距離，避免了吸熱濾光器上的熱傳導(dǎo)到光伏電池表面影響轉(zhuǎn)換效率，同時(shí)，光伏電池的表面不外露，避免了灰塵和沙子覆蓋到其表面上，有效解決了光伏電池在覆蓋灰沙后效率降低的問題。本系統(tǒng)不僅利用光伏電池產(chǎn)生電能，而且同時(shí)利用熱電轉(zhuǎn)換器件產(chǎn)生電能，比單純利用光伏電池發(fā)電提高產(chǎn)電能力30%以上，這不僅提高了太陽能總的利用效率，而且提高了高品位能源(電能)在太陽能產(chǎn)能中的比重。本系統(tǒng)的吸熱濾光器同時(shí)具有高效光熱轉(zhuǎn)換、高效冷卻光伏電池表面溫度、科學(xué)匹配光伏電池光量子靈敏度、為熱電轉(zhuǎn)換器件提供熱源四效合一的功能。本系統(tǒng)發(fā)電效率至少比現(xiàn)有技術(shù)提高30%，發(fā)電成本降低40%以上，開創(chuàng)了大規(guī)模、高效率、低成本利用太陽能的新時(shí)代，是太陽能利用的革命性突破。圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的局部放大圖。圖3是圖2的使用狀態(tài)示意圖。圖4是本發(fā)明實(shí)施例二和實(shí)施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖4的局部放大圖。圖6是光伏電池的太陽光譜量子效率特性曲線。圖7是本發(fā)明熱媒的太陽光譜吸收比特性曲線。具體實(shí)施例方式圖中標(biāo)號l聚光器5后透明窗口板9電池匣倉12熱電轉(zhuǎn)換器件15散熱器2吸熱濾光器6側(cè)壁IO增透膜系13熱電轉(zhuǎn)換器件16散熱器3光伏電池4前透明窗口板7側(cè)壁8熱媒ll增透膜系實(shí)施例一請參照圖l、圖2、圖3，本發(fā)明是一種高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括聚光器l、吸熱濾光器2，聚光器l由反射鏡構(gòu)成，吸熱濾光器2的殼體由金屬薄板制成，吸熱濾光器2殼體的前面和后面分別設(shè)置有前、后透明窗口板4、5，該前、后透明窗口板4、5對于波長為400-2300nm的太陽光線平均內(nèi)透射比大于80。/。/c肌前透明窗口板4朝向聚光器1，聚光器1與吸熱濾光器2的位置關(guān)系是聚光器1的焦點(diǎn)落在吸熱濾光器2的中軸線上，聚光器l的焦點(diǎn)與吸熱濾光器2的中心之間的距離范圍是+90ram至一90mm，吸熱濾光器2內(nèi)腔中盛裝有流體形態(tài)的熱媒8，該熱媒8對于波長為400-760nm的可見光，平均透射比大于85。/o/c/z，對于波長為1150-2300nm的紅外光，平均吸收比大于20%/^，在后透明窗口板5的背面設(shè)置有電池匣倉9，該電池匣倉9內(nèi)裝有晶體硅光伏電池3，其光電轉(zhuǎn)化的光譜響應(yīng)區(qū)為400-1000nm，晶體硅光伏電池3與后透明窗口板5之間留有50毫米左右的空隙，可防止熱媒8的熱量通過后透明窗口板5直接傳遞給晶體硅光伏電池3，損壞晶體硅光伏電池3或降低其轉(zhuǎn)換效率。聚光器l由旋轉(zhuǎn)凹拋物面反射式聚光鏡構(gòu)成，該旋轉(zhuǎn)凹拋物面反射式聚光鏡采用PC材料壓制成，拋物面上采用真空鍍膜的方法鍍上銀反射膜和介質(zhì)保護(hù)層，使之對400-2300^1的太陽光譜的平均反射比大于96%，而且可以長期使用不掉膜。前、后透明窗口板4、5的材質(zhì)為氧化鋁晶體、石英、鋼化玻璃、微晶玻璃、普通玻璃、光學(xué)玻璃、超白玻璃、硼硅酸耐熱玻璃、透明陶瓷、聚碳酸酯中的一種，形狀均為平面。晶體硅光伏電池3通過耐高溫膠粘接在電池匣倉9的后端板上，在電池匣倉9后端板的背面設(shè)置有散熱器16，散熱器16的吸熱端與電池匣倉9的后端板緊密接觸。晶體硅光伏電池的轉(zhuǎn)換效率最高也就百分之二十幾，照射到它上面的光還有百分之七十幾會變成熱，這部分熱對晶體硅光伏電池3是有害的，本系統(tǒng)將這部分有害的熱提供給散熱器16,散熱器16將這部分余熱釋放給水箱，把太陽能的電和熱都充分地利用，在帶走熱的同時(shí)還可以為晶體硅光伏電池3降溫，一舉兩得。散熱器14、15、16可以是超導(dǎo)熱管、普通水管，也可以是散熱片或者空調(diào)制冷系統(tǒng)的吸熱端。熱電轉(zhuǎn)換器件12、13的材質(zhì)是氧化鋁、鈷銻合金、鈮酸鈷、方古礦、碲化鉍基、碲化鈷基、鈷酸鈣基氧化物中的一種。上述材料具有熱電效應(yīng)，可利用材料兩端的溫差效應(yīng)發(fā)電。熱媒8為熱電轉(zhuǎn)換器件12、13提供熱源，依靠散熱器14、15傳遞熱量，將熱電轉(zhuǎn)換器件12、13放熱端的熱量迅速帶走，形成大的溫差，從而提高熱電轉(zhuǎn)換器件的發(fā)電效率。在本實(shí)施例中，吸熱濾光器2側(cè)壁外表面設(shè)置有熱電轉(zhuǎn)換器件12、13，熱電轉(zhuǎn)換器件的12、13外側(cè)分別設(shè)置有散熱器14、15，熱電轉(zhuǎn)換器件12、13的吸熱端分別與吸熱濾光器2的側(cè)壁6、7緊密接觸，熱電轉(zhuǎn)換器件12的放熱端與散熱器14的吸熱端緊密接觸。熱電轉(zhuǎn)換器件13的放熱端與散熱器15的吸熱端緊密接觸。從而形成大的溫差，提高熱電材料的光電轉(zhuǎn)換效率。熱電轉(zhuǎn)換器件沒法利用的余熱通過熱管或水管引到水箱，把太陽能的電和熱都充分地利用。本例中的熱媒8是乙醇和水的混合液，其比例為30:70，其折射率N4.34，與透明玻璃的折射率N4.46接近，界面反射損失小于O.18%，匯聚的太陽光幾乎全部可以進(jìn)入混合液?；旌弦旱纳疃葹?20毫米，可以把1150-2300nm的太陽熱光譜100%吸收轉(zhuǎn)化成熱能，而波長為400-780的可見光則透射到后透明窗口板5后面的晶體硅光伏電池3上，產(chǎn)生電能。前透明窗口板4的外表面上敷設(shè)有增透膜系10，增透膜系10由一層增透膜構(gòu)成，增透膜系10對于波長為400-2300nm的太陽光線的平均透射比大于97G/0。后透明窗口板5的外表面上敷設(shè)有增透膜系11，增透膜系ll由七層寬帶增透膜疊加構(gòu)成，增透膜系11對于波長為400-800nm的太陽光線的平均透射比大于99%。在沙塵較大的地區(qū)使用本系統(tǒng)，可在反射式聚光器上覆蓋一層超白玻璃、低鐵玻璃或PC、PET等聚合物作為蓋板，減少沙塵對聚光器反射率的影響，并可延長聚光器的使用壽命。實(shí)施例二請參照圖4、圖5，本實(shí)施例中，聚光器l采用菲涅爾透射式聚光鏡，菲涅爾透射式聚光鏡采用P醒A材料壓制而成，吸熱濾光器2的前透明窗口板4由球面的石英玻璃構(gòu)成，上邊鍍有增透膜系IO，增透膜系10由一層增透膜構(gòu)成，增透膜系10對波長為400-2300nm的太陽光的平均透射比大于97呢。后透明窗口板5由平面耐高溫硼硅酸玻璃板構(gòu)成，上邊鍍有增透膜系11，增透膜系ll由三至七層增透膜疊加構(gòu)成，增透膜系11對波長為400-780nm的可見光的平均透射比大于99%。具有較高電壓的硅或砷化鎵光伏電池3通過耐高溫膠粘接在電池匣倉9的后端板上，在電池匣倉9后端板的背面設(shè)置有熱電轉(zhuǎn)換器件17，熱電轉(zhuǎn)換器件17的背面設(shè)置有散熱器18，熱電轉(zhuǎn)換器件17的吸熱端與電池匣倉9的后端板緊密接觸，熱電轉(zhuǎn)換器件17的放熱端與散熱器18的吸熱端緊密接觸。具有較高電壓的硅或砷化鎵光伏電池3的轉(zhuǎn)換效率最高也只有百分之三十左右，其余百分之七十左右轉(zhuǎn)化為熱，這部分熱對光伏電池是有害的，本系統(tǒng)把有害的熱提供給熱電轉(zhuǎn)換器件17作熱源發(fā)電，熱電轉(zhuǎn)換器件沒法利用的余熱通過熱管或水管引到水箱，把太陽能的電和熱都充分地利用。在帶走熱的同時(shí)還可以為硅或砷化鎵光伏電池3降溫，一舉兩得。散熱器18將熱電轉(zhuǎn)換器件17放熱端的熱量迅速帶走，利于形成大的溫差，從而提高熱電轉(zhuǎn)換器件的發(fā)電效率，實(shí)現(xiàn)電熱聯(lián)產(chǎn)。本實(shí)施例的熱媒8由普通水或純水構(gòu)成，由于其折射率N4.33，與透明玻璃的折射率N4.46接近，界面反射損失小于O.22%，匯聚的太陽光幾乎全部可以進(jìn)入水中，水的深度為50毫米，可以把波長為1150-2300nm的太陽光100，及收轉(zhuǎn)化成熱能，而波長為400-800nm的太陽光則大部分穿過熱媒8透射到硅或砷化鎵光伏電池3上發(fā)電。實(shí)施例三請參照圖4、圖5，本實(shí)施例的聚光器與實(shí)施例二相同。吸熱濾光器2的前透明窗口板4由耐高溫硼硅酸玻璃平板構(gòu)成，上邊鍍有增透膜系IO，增透膜系IO由一層增透膜構(gòu)成，增透膜系10對400-2300nm的太陽光的平均透射比大于97%。后透明窗口板5也由耐高溫硼硅酸玻璃平板構(gòu)成，上邊鍍有增透膜系ll，增透膜系11由三至七層的增透膜疊加構(gòu)成，增透膜系1l對波長為400-780nm的可見光的平均透射比大于99%。光伏電池3采用二重結(jié)InGaP、InGaAs電池，其光譜響應(yīng)區(qū)在400-900nm，通過耐高溫膠粘接在電池匣倉9的后端板上，在電池匣倉9后端板的背面設(shè)置有熱電轉(zhuǎn)換器件17，熱電轉(zhuǎn)換器件17的背面設(shè)置有散熱器18，熱電轉(zhuǎn)換器件17的吸熱端與電池匣倉9的后端板緊密接觸，熱電轉(zhuǎn)換器件17的放熱端與散熱器18的吸熱端緊密接觸。二重結(jié)光伏電池3的最高轉(zhuǎn)換效率只有百分之三十幾，其余百分之六十幾轉(zhuǎn)化為熱，這部分熱對電池是有害的，通過本裝置，把有害的熱提供給熱電轉(zhuǎn)換器件17作熱源發(fā)電，熱電轉(zhuǎn)換器件17沒法利用的余熱通過超導(dǎo)熱管或水管引到水箱，把太陽能的電和熱都充分地利用。在帶走熱的同時(shí)還可以為二重結(jié)電池降溫，一舉兩得。本實(shí)施例中，熱媒8由乙醇或氨水構(gòu)成，其折射率N4.36，與硼硅酸玻璃的折射率N4.52接近，界面反射損失小于O.31%，匯聚的太陽光幾乎全部可以進(jìn)入乙醇中。乙醇或氨水的深度為10毫米，可以把1200-2300nm的太陽熱光譜部分吸收轉(zhuǎn)化成熱能，而波長為400-900nm的短波太陽光則大部分通過熱媒8透射到二重結(jié)光伏電池3上進(jìn)行發(fā)電。上述三個(gè)實(shí)施例是以發(fā)電為主，兼具供熱，在具體應(yīng)用時(shí)，本系統(tǒng)也可以供熱為主，兼具發(fā)電，即在吸熱濾光器2側(cè)壁外不設(shè)置熱電轉(zhuǎn)換器件而設(shè)置保溫材料，熱媒通過超導(dǎo)熱管或者水管進(jìn)行循環(huán)流動，即可以向負(fù)載終端供熱。當(dāng)熱媒采用普通水時(shí)，吸熱濾光器2的內(nèi)腔可以連接貯熱水箱備用。按上述方式做成的太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，把太陽光中各段光譜最大限度地充分利用，加上采用光伏電池和熱電轉(zhuǎn)換器件同時(shí)發(fā)電，極大提高了太陽能的總體利用率和產(chǎn)能的品味，由于采用簡單熱媒和簡單的裝置、在產(chǎn)熱的同時(shí)對光伏電池濾熱，方法簡單、成本低廉、效果良好。使太陽能大規(guī)模、低成本應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)，解決能源短缺問題，具有廣闊應(yīng)用前景。請參照圖2，前、后透明窗口板4、5之間的距離H為10-120腿；該距離即是熱媒8的厚度，熱媒8的厚度與太陽能光譜的透射比(吸收比)直接相關(guān)。為了闡述這個(gè)問題，以純水作為熱媒進(jìn)行測定，將純水放置于厚度為10ram的石英比色皿中，利用分光光度計(jì)對其從波長400nm到波長2300nm的光譜，每隔10mn測試一個(gè)透射比數(shù)據(jù)，扣除石英比色皿的界面反射損失，其結(jié)果如下表所示表格的第一行代表熱媒8的厚度，其單位是毫米，表格的第一列代表太陽光譜的波長，其單位是納米。光譜吸收比近似等于l減去光譜透射比。對于硅光伏電池，其光譜響應(yīng)區(qū)主要在400-1000nm，見圖6，由下表可以看出，如果選用厚度50mm的水，在400至700mn，其透射比平均大于97%，700nm之后開始緩慢下降，這和圖6中硅光伏電池的光譜響應(yīng)曲線有非常好的匹配。在1150nm之后，硅光伏電池的光譜響應(yīng)度幾乎沒有了，而水的透射比也下降到0.0066，吸收比達(dá)到99.34%,這就是說，硅光伏電池?zé)o法進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的1150nm以后的太陽光譜，水非常有效地把它轉(zhuǎn)換成了熱，如圖7所示，這不僅大大提高了對太陽光全譜段的綜合利用率，而且用最簡單的辦法，最便宜的材料，最有效的解決了長久以來一直困擾人們的聚光電池發(fā)熱問題。在一些以熱水為主要用途的場合，可以把熱媒8的厚度設(shè)計(jì)大一些，但是厚度大于120毫米以后，對700-1100nm的光譜的吸收太大，對硅光伏電池的發(fā)電效率降低太多，所以熱媒8的厚度一般不大于120腿。隨著科技的進(jìn)步，光伏電池的光譜相應(yīng)區(qū)在不斷向長波方向的紅外延伸，因此，在一些場合，熱媒8的厚度要盡量的小，從下表可以看出，厚度小于10毫米的水在1150nm的紅外透射比有60%，也就是吸收比才40%，不利于這部分紅外光譜轉(zhuǎn)換成熱和降低光伏電池的表面溫度。所以一般熱媒8的厚度不小于10毫米。而厚度大于120毫米時(shí)，對960-990咖這部分光吸收率達(dá)到99%，這部分光在硅光伏電池的光譜響應(yīng)區(qū)內(nèi)，吸收大了會影響硅光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率，所以熱媒的厚度控制在10-120毫米為宜。不同厚度的純水對太陽光譜的透射比(吸收比二l一透射比)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>11<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>權(quán)利要求1.一種高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括跟蹤器、聚光器、吸熱濾光器、光伏電池，其特征是吸熱濾光器殼體由金屬薄板制成，吸熱濾光器殼體的前面和后面分別設(shè)置有前、后透明窗口板，前、后透明窗口板之間的距離為10-120mm，前、后透明窗口板對于波長為400-2300nm的太陽光線平均內(nèi)透射比大于80％/cm，前透明窗口板朝向聚光器，聚光器與吸熱濾光器的位置關(guān)系是聚光器的焦點(diǎn)落在吸熱濾光器的中軸線上，聚光器的焦點(diǎn)與吸熱濾光器的中心之間的距離范圍是+90mm至-90mm，吸熱濾光器內(nèi)腔中盛裝有流體形態(tài)的熱媒，該熱媒對于波長為400-760nm的可見光，平均透射比大于85％/cm，對于波長為1150-2300nm的紅外光，平均吸收比大于20％/cm，在后透明窗口板的背面設(shè)置有電池匣倉，該電池匣倉內(nèi)裝有光伏電池，所述光伏電池與后透明窗口板之間相隔一定距離。2.如權(quán)利要求l所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述吸熱濾光器側(cè)壁外表面設(shè)置有熱電轉(zhuǎn)換器件，熱電轉(zhuǎn)換器件的外側(cè)設(shè)置有散熱器，熱電轉(zhuǎn)換器件的吸熱端與吸熱濾光器的側(cè)壁緊密接觸，熱電轉(zhuǎn)換器件的放熱端與散熱器的吸熱端緊密接觸。3.如權(quán)利要求l所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述光伏電池固接在電池匣倉的后端板上，在電池匣倉后端板的背面設(shè)置有熱電轉(zhuǎn)換器件，熱電轉(zhuǎn)換器件的背面設(shè)置有散熱器，熱電轉(zhuǎn)換器件的吸熱端與電池匣倉的后端板緊密接觸，熱電轉(zhuǎn)換器件的放熱端與散熱器的吸熱端緊密接觸。4.如權(quán)利要求l所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述光伏電池固接在電池匣倉的后端板上，在電池匣倉后端板的背面設(shè)置有散熱器，該散熱器的吸熱端與電池匣倉的后端板緊密接觸。5.如權(quán)利要求2或3所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述熱電轉(zhuǎn)換器件的材質(zhì)是氧化鋁、鈷銻合金、鈮酸鈷、方古礦、碲化鉍基、碲化鈷基、鈷酸鈣基氧化物中的一種。6.如權(quán)利要求l所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述聚光器由凹面反射鏡或菲涅爾透鏡構(gòu)成，所述前、后透明窗口的形狀是平面、球面、拋物面、雙曲面形狀或其組合，前、后透明窗口板的材質(zhì)為氧化鋁晶體、石英、玻璃、聚碳酸酯中的一種，前透明窗口板的外表面上敷設(shè)有增透膜系，該增透膜系由l-7層增透膜組成，該增透膜系對于波長為400-2300咖的太陽光線的平均透射比大于97%。7.如權(quán)利要求l所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述后透明窗口板的外表面上敷設(shè)有增透膜系，該增透膜系由1-7層增透膜組成，該增透膜系對于波長為400-800nm的太陽光線的平均透射比大于97yo。8.如權(quán)利要求l所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述熱媒由氣態(tài)工質(zhì)或液態(tài)工質(zhì)或其混合物構(gòu)成。9.如權(quán)利要求8所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述液態(tài)工質(zhì)為普通水、純水、乙醇或其混合物。10.如權(quán)利要求l所述的高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，其特征是所述吸熱濾光器的內(nèi)腔與斯特林發(fā)動機(jī)的熱腔、風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉輪腔其中之一相聯(lián)通。全文摘要一種高效率低成本太陽能熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，包括聚光器、吸熱濾光器，光伏電池，吸熱濾光器殼體上設(shè)置有前、后透明窗口板，前、后透明窗口板對于波長為400-2300nm的太陽光線平均內(nèi)透射比大于80％/cm，前透明窗口板朝向聚光器，聚光器的焦點(diǎn)落入吸熱濾光器的內(nèi)腔中，吸熱濾光器內(nèi)腔中盛裝有熱媒，熱媒對于波長為400-760nm的可見光，平均透射比大于85％/cm，對于波長為1150-2300nm的紅外光，平均吸收比大于20％/cm，后透明窗口板的背面設(shè)置有電池匣倉，電池匣倉內(nèi)裝有光伏電池，前、后透明窗口板之間的距離為10-120mm。本系統(tǒng)采用簡單的結(jié)構(gòu)、簡單的熱媒，有效解決了光伏電池降溫難題，很好地匹配了光伏電池的靈敏特性區(qū)，使太陽光譜的全譜段相應(yīng)地發(fā)電或產(chǎn)熱，沒有浪費(fèi)，極大提高了太陽能的產(chǎn)能。文檔編號H02N6/00GK101316082SQ20081011706公開日2008年12月3日申請日期2008年7月23日優(yōu)先權(quán)日2008年7月23日發(fā)明者黃加玉申請人:黃加玉