[發明專利]一種太陽能分頻型電熱聯供裝置

在審

• 申請號: 202010716822.5
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111953292A
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 韓新月;趙曉波;呂丫丫
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: H02S40/42
• 分類號: H02S40/42;H02S40/44;H02S40/20;H02S40/22
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種太陽能分頻型電熱聯供裝置，包括聚光器和分頻型太陽能光伏光熱接收器，所述分頻型太陽能光伏光熱接收器包括陶瓷基板、聚光太陽能電池、第一透明板、第二透明板、相變材料、第一流道和第二流道；所述第一流道表面安裝陶瓷基板，所述陶瓷基板上安裝聚光太陽能電池；所述第一流道與第二流道閉環連通，且所述第一流道與第二流道均填充工質；所述相變材料用于將吸收的近紅外波段能量傳遞到工質；所述聚光器聚焦的太陽光依次通過第一透明板、第二流道內的工質和第二透明板后照射在所述聚光太陽能電池表面。本發明以普通混合流體和相變材料共同作為太陽能光譜分頻器，實現太陽輻射高效穩定的分頻。

技術領域

本發明涉及太陽能光伏光熱綜合利用技術領域，具體涉及一種太陽能分頻型電熱聯供裝置。

背景技術

在全球能源危機和環境問題日益突出的背景下，太陽能作為一種儲量巨大、分布廣泛、清潔安全的新能源，已經在世界范圍內引起了廣泛的重視。在眾多的太陽能利用技術中，能夠同時提供電能和熱能的光伏光熱綜合利用(PV/T)技術得到了很多關注，相比傳統單一的太陽能利用技術，其可以用同樣的面積生產出更多的能量，是太陽能利用的最合理的發展方向之一。然而，傳統的PV/T系統的熱采集器主要從光伏組件背面獲取熱量，受限于光伏組件的溫度，獲得的熱能品位相對較低。因此，為了有效解決PV/T系統的熱耦合問題，研究者提出了太陽能光譜分頻技術，其設計思路是利用太陽能光譜分頻器將太陽輻射能分波段利用，即將可以進行高效光伏轉換的那部分波段的太陽輻射能直接照射到太陽能電池上進行光電轉換，而將其余波段的太陽輻射能照射到光熱子單元上進行光熱轉換，這樣光電單元和光熱單元可以并行、獨立布置，各自工作在最合適的溫度條件下，從而充分利用整個太陽光譜的能量。

在眾多太陽能光譜分頻技術中，固體薄膜干涉分頻和液體選擇性吸收分頻最為常見。固體薄膜干涉分頻技術采用一系列不同折射率的材料周期性布置，能夠取得較好的分頻效果。但該技術存在著系統結構復雜，設備成本高以及光的入射角度難以精確控制等缺點。相比于固體薄膜干涉分頻，液體選擇性吸收分頻將能被光伏電池高效利用的太陽輻射透過到光伏電池上進行光電轉換，其余波段的太陽輻射則被光譜分頻液吸收并轉化為熱能。該技術具有成本低、易調控、無二次換熱引起的熱損失等優點。但是，分頻液設計制作理論還不夠成熟，普通流體分頻液雖說在近紅外區吸收比較多，但是在太陽能電池無響應或響應低的短波長區吸收較少。相比于普通流體分頻液，納米流體分頻液雖然具有更優的光學性質，但現有合成的納米流體分頻液普遍存在穩定性差的問題，尤其是在高溫條件下，納米顆粒在基液中很容易團聚，出現“沉淀”，影響分頻效果。因此需要對太陽能分頻器進行改進優化。

相變材料能夠吸收和儲存大量的能量，當用于太陽能系統中時，能夠有效解決能源供給需求矛盾。目前很多研究者利用相變材料來解決傳統PV/T系統中太陽能電池的散熱問題，還沒有人把相變材料作為分頻器用于太陽能光譜分頻型PV/T系統，而相變材料的光學性能數據表明多種相變材料在可見光波段透過率相對較高，而在近紅外波段吸收較好，很適合作為分頻器。

發明內容

針對現有技術中存在的不足，本發明提供了一種太陽能分頻型電熱聯供裝置，以普通混合流體和相變材料共同作為太陽能光譜分頻器，實現太陽輻射高效、穩定分頻，降低聚光太陽能電池組件溫度的同時提升輸出熱能品位，同時解決短時間內光照不足時熱能的存儲和供給問題。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種太陽能分頻型電熱聯供裝置，包括聚光器和分頻型太陽能光伏光熱接收器，所述聚光器用于將太陽光聚焦到分頻型太陽能光伏光熱接收器中；

所述分頻型太陽能光伏光熱接收器包括陶瓷基板、聚光太陽能電池、第一透明板、第二透明板、第一流道、第二流道和相變材料；所述第一流道表面安裝陶瓷基板，所述陶瓷基板上安裝聚光太陽能電池；所述第一流道與第二流道閉環連通，且所述第一流道與第二流道均填充工質；所述相變材料由可吸收近紅外波段、但聚光太陽能電池高響應波段的光仍可透過的材料構成，所述相變材料用于將吸收的近紅外波段能量傳遞到工質；