[發明專利]太陽能熱電轉換

無效

• 申請號: 201110258983.5
• 申請日: 2007-11-13
• 公開（公告）號: CN102364714A
• 公開（公告）日: 2012-02-29
• 發明（設計）人: G·陳;X·陳;M·德雷斯爾豪斯;Z·任
• 申請（專利權）人: 麻省理工學院;波士頓學院董事會
• 主分類號: H01L35/00
• 分類號: H01L35/00;H01L35/30
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本申請是中國申請號為200780049807.2，名為“太陽能熱電轉換”的 分案申請。

相關申請的交叉引用

本申請要求在2006年11月13日提交的序列號為60/858,515的美國 臨時專利申請的權益。該臨時申請的全部內容在這里通過引用被結合。

技術領域

本申請總的涉及用于太陽能的轉換的方法和裝置，并且更具體的，涉 及能夠執行太陽能熱電轉換的方法和裝置。

背景技術

太陽能的利用可以被分類成太陽能光伏發電和太陽能熱。太陽能光伏 發電(PV)將光子能量直接轉換成電力。另一個是太陽能熱，其典型地通 常通過光學集中器將光子能量轉換成儲存在諸如流體的陸地熱源中的熱， 并且使用機械熱力發動機來產生電力。光伏電池能夠被用在屋頂上，而通 過機械熱力發動機的太陽能-熱能轉換更適合于大規模的發電應用。

然而當前的太陽能熱至電力的轉換依賴于蒸汽產生和機械熱力發動 機，雖然已經進行了使用熱電發電機材料將太陽能首先轉換成熱并且然后 轉換成電力的研究，但是由于熱電裝置的低效率，還不能被廣泛利用。熱 電發電依賴于固體材料中的塞貝克效應，以便將熱能轉換成電力。通過下 面的公式給出在熱側的溫度T_h和冷側的溫度T_c之間工作的熱電裝置的理 論能量轉換效率η_te，

ηte=(1-TcTh)1+ZT-11+ZT+Tc/Th]]>

其中因子(1-T_c/T_h)是Carnot效率，并且第二因子通過熱電材料的 熱電優值Z和平均溫度T[＝0.5(T_h+T_c)]來確定。熱電優值(Z)通過Z＝S²σ/k 與材料的塞貝克系數S、電導率σ和熱導率k相關聯。基于該效率的計算 建議在ZT在1-2之間的情況中，在303-500K之間工作的熱電裝置能夠具 有9-14％的效率，而在ZT在1-2之間的情況中，在300-1000K之間工作 的熱電裝置的效率能夠達到17-25％。

然而，已經證明難以在太陽能熱電發電機中獲得這樣的工作條件。實 際上，熱損失和提供用于這樣裝置的充分的熱集中的能力仍然是難以解決 的。因此，存在提供與太陽能熱電發電相關的改進技術的需要。

發明內容

討論使用太陽能發電機的技術。太陽能發電機能夠具有輻射捕獲結構 和一個或者多個熱電轉換器。通過太陽輻射的撞擊而在捕獲結構中產生的 熱可以將熱電轉換器的一部分保持在高溫，同時使用在另一部分處的低溫 以允許電力產生。因此，與通常主要涉及光學輻射管理的光伏電池不同， 太陽能熱電轉換器通常涉及熱管理的各種機構。