[發明專利]一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統

有效

• 申請號: 201210269171.5
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN103580601A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 劉陽
• 申請（專利權）人: 北京兆陽光熱技術有限公司
• 主分類號: H02S40/22
• 分類號: H02S40/22;H02S40/44;G02B19/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

?本發明涉及太陽能利用技術領域，具體涉及一種波長分光式高效太陽能綜合利用系統。?

背景技術

目前的太陽能利用，一是光電轉換，將太陽能輻射光通過太陽能電池轉換為電能；二是光熱轉換，即利用太陽能收集裝置，把太陽能輻射能轉換成熱能利用，如太陽能熱發電、太陽能熱水器。但是光電、光熱系統大多是獨立的。?

目前光電光伏電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅、銻化鎘、砷化鎵等等，每種光伏電池對于太陽光光譜響應曲線并不完全一樣，不同的光伏電池量子效率光譜曲線峰值的位置不同，例如硅電池峰值波長在0.9μm左右，硒電池在0.54μm左右。硅電池的光譜范圍寬，在0.45~1.1μm之間，硒電池的光譜范圍在0.34~0.75μm之間，只對可見光敏感；而光伏電池對于包括長波長范圍在內的部分光譜并不敏感，導致光子能量hv小于光伏電池的禁帶寬度E，價帶中的電子無法遷移到導帶，只是將光譜能量轉化成熱能，造成光伏電池本身的溫度上升，發電效率下降；而目前的選擇性光熱吸收涂層技術可以對太陽輻射進行有效吸收轉化為熱能，吸收率高達95%。如何更加高效地利用太陽光譜響應范圍，同時避免非響應范圍或低效率響應波段的輻射造成光伏電池本身溫度上升的弊端（導致整體光伏電池效率下降）已成為研究的焦點。?

發明內容

?本發明目的在于，克服以上描述的光伏電池在有些波長段利用太陽能光譜效率不高導致光伏發電效率低下的問題，提供了更加有效利用太陽能光譜高效綜合發電的系統。?

本發明提供的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，系統包括一個或多個波長分光裝置、置于光路中波長分光裝置前級的小夾角單次聚光裝置和后級的由兩種或兩種以上接收器組成的復合接收裝置；所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于90°。進一步地，所述復合接收裝置根據接收波長的不同分為光熱接收器和至少一種光伏接收器，光伏接收器接收對應高轉換效率波長的光線能量，光熱接收器接收其它波段光線能量。?

進一步地，所述復合接收裝置中至少有一種為單晶硅電池的光伏接收器。?

進一步地，所述多個波長分光裝置之間形成一定夾角布置，各自接收光線匯聚夾角小于等于90度的入射光線。?

優選地，所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于60°；以保證光線在較小的角度變化范圍進入分光裝置，能更加良好有效地將太陽光譜按波長進行分離，實現各光譜范圍內的高效利用。?

進一步地，所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于40°。?

進一步地，所述小夾角單次聚光裝置為拋物槽式反射聚光、菲涅爾陣列式反射聚光裝置或長焦距透射式聚光裝置。?

進一步地，所述小夾角單次聚光裝置為長焦距透射式聚光裝置，如長焦距凸透鏡或長焦距菲涅爾透鏡。?

進一步地，所述菲涅爾陣列式反射聚光裝置陣列中的鏡條為槽式曲面鏡條，多個陣列的槽式曲面鏡條實施統一跟蹤，將太陽光會聚、反射至復合接收裝置內。?

進一步地，所述波長分光裝置采用波長分光薄膜分光鏡對匯聚的入射光進行透射、反射選擇分光。?

進一步地，所述波長分光裝置采用棱鏡分光鏡或棱鏡分光鏡組對入射光進行折射選擇波長分光。?

進一步地，所述波長分光裝置可活動調節，對各接收器的受光比例進行調配。?

進一步地，所述復合接收裝置中各接收器接收分光光線的光程長度接近；即復合接收裝置中各接收器從小夾角單次聚光裝置（或者從波長分光器）到達各接收器表面的光線光程長度接近，具有相近的跟蹤容差精度，具有良好的跟蹤統一性，且能良好地接收波長分光裝置分離的光譜范圍內的光。?

進一步地，所述復合接收器包括輔助光學裝置（二次聚光裝置），例如光熱接收器和光伏接收器具有的二次聚光裝置。?

進一步地，所述光熱接收器獲得的熱能用于推動熱機進行光熱發電或者工業及生活利用。?

進一步地，所述綜合利用系統中包含熱存儲裝置，光熱接收器將所接收的熱量儲入熱存儲裝置內，以備使用。進一步地，所述綜合利用系統實施光熱發電與光伏發電聯合運行；白天太陽光通過光伏接收裝置進行光伏發電，且利用熱存儲裝置保存光熱接收器吸收的熱量；在光伏發電不能穩定輸出時，利用熱存儲裝置內部的熱量來光熱發電進行補充，保證所述綜合利用系統發電輸出的穩定性。?