[發明專利]太陽能光伏與光熱耦合型太陽能電池及其耦合發電方法

有效

• 申請號: 201210492244.7
• 申請日: 2012-11-27
• 公開（公告）號: CN103000737A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 張偉;牛志愿;武超群;徐進良
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H01L31/058;H01L31/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，由向光面光伏模塊（1）、硅微通道板（2）、硅基背板（3）及散熱片（4）依次組裝而成；其中光伏模塊、硅微通道板、硅基背板采用微電子機械工藝MEMS鍵合，所述散熱片（4）采用導熱型粘結劑貼合于硅基背板背面上側，作為脈動熱管回路的放熱段，將工質吸收的熱量釋放到環境中。

2.根據權利要求1所述一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，所述光伏模塊（1）由第一梳狀電極（11）、減反膜（12）、PN結（13）、背電極層（14）、第一電絕緣層（15）、第二梳狀電極（16）和第三梳狀電極（17）疊合組成；其中第一梳狀電極（11）和減反膜（12）加工在PN結（13）的向光面，減反膜（12）位于第一梳狀電極（11）和PN結（13）之間，用于減少向陽面對太陽光的反射；背電極層（14）加工在PN結（13）背面，與第一梳狀電極（11）組成PN結（13）的正負電極對，用于將PN結（13）產生的電能輸出；在背電極層（14）的背面首先沉積或濺射所述第一絕緣層（15），繼而沉積或濺射第二梳狀電極（16）和第三梳狀電極（17）。

3.根據權利要求2所述一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，所述減反膜為透明導電膜。

4.根據權利要求1所述一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，所述硅微通道板（2）上加工有蛇形微通道（21）、容納第二梳狀電極（16）的第一凹槽（22）和容納第三梳狀電極（17）的第二凹槽（23）及相應的第一電極引線孔（24）、第二電極引線孔（25）和第三電極引線孔（26）。

5.根據權利要求4所述一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，所述蛇形微通道的水力直徑應小于臨界毛細尺度，所述微通道水力直徑應不大于：

DigρL-ρGσ≤2]]>

其中D_i為通道的水力直徑，g為重力加速度，ρ_L、ρ_G分別為所述電絕緣工質B的液相、汽相密度，σ為電絕緣工質B的液相和汽相之間界面張力。

6.根據權利要求1所述一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，所述硅基背板（3）由硅板（31）、永磁薄膜陣列（32）及第二絕緣層（33）組成三層結構，并加工有第一電極背板引線孔（34）、第二電極背板引線孔（35）、第三電極背板引線孔（36）及抽真空注液端口（37）；所述硅板（31）面向微通道板一側加工有第三凹槽（311），所述永磁薄膜陣列（32）沉積在第三凹槽（311）中；所述永磁薄膜陣列（32）位置正對所述微通道（21），從而產生垂直微通道方向的磁場；所述第二絕緣層（33）用于永磁薄膜陣列與微通道內流體的電絕緣。

7.根據權利要求1所述一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，所述硅基背板的第一電極背板引線孔（34）、第二電極背板引線孔（35）和第三電極背板引線孔（36）分別與所述硅微通道板上的第一電極引線孔（24）、第二電極引線孔（25）和第三電極引線孔（26）相對應；所述第一電極背板引線孔（34）用于背電極層的導線連接；所述第二電極背板引線孔（35）用于第二梳狀電極的引線連接，所述第三電極背板引線孔（36）用于第三梳狀電極的引線連接。

8.根據權利要求1所述一種太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，其特征在于，所述硅基背板上的抽真空注液端口（37）正對所述微通道板上的蛇形微通道（21），用于對微通道進行抽真空后交替充注高沸點導電工質A及低沸點絕緣工質B，充注完成后將抽真空注液端口封閉，從而使得蛇形微通道形成具有雙工質的脈動熱管封閉回路。

9.一種太陽能光伏與光熱耦合發電方法,其特征在于，該方法采用太陽能光伏與光熱的耦合型太陽能電池，將太陽能光伏發電與光熱發電耦合集成在一起，即在向光面，采用普通光伏板的PN結結構；同時，在背光面集成雙工質脈動熱管直接熱發電模塊；所述雙工質脈動熱管直接熱發電模塊內交替充注高沸點導電工質A和低沸點絕緣工質B，其中低沸點絕緣工質B吸收來自向光面的太陽光熱發生相變而吸熱，有效降低所述向光面PN結的溫度，從而提高其光伏轉換效率；同時，在背光面的雙工質脈動熱管直接熱發電模塊內集成永磁薄膜陣列產生磁場，高沸點導電工質A的運動與磁場垂直，根據法拉第電磁感應定律，將在導電工質A的內部產生感應電動勢從而實現熱電直接轉換；該光伏與光熱耦合型電池在提高光伏效率的同時，也實現了光熱直接發電，提高整體發電效率。