[發(fā)明專利]一種利用光電和熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的方法

有效

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• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111895553B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 婁朝剛;李曉劍;劉宗鍇;張程凱
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: F24F5/00
• 分類號: F24F5/00;H02S10/20
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發(fā)明涉及一種利用光電和熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的方法。由光伏電池和/或熱光伏電池組成光和/或熱的能量吸收裝置，所述光伏電池吸收室內(nèi)的可見光和近紅外光，所述熱光伏電池吸收室內(nèi)的熱輻射，光伏電池和熱光伏電池將輻射轉(zhuǎn)換為電，達到調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的目的。該方法利用光伏電池和熱光伏電池的光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)，通過它們組成的系統(tǒng)吸收室內(nèi)的各種光輻射和熱輻射，減少室內(nèi)熱量，降低環(huán)境溫度，同時還可以將這些輻射轉(zhuǎn)換為電。也可以單獨利用熱光伏電池吸收室內(nèi)的熱輻射來降低溫度和發(fā)電。這種調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的方法不僅不消耗電力，而且還可以發(fā)電。不需要傳統(tǒng)空調(diào)復(fù)雜的安裝過程，運行時安靜、環(huán)保。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種利用光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的系統(tǒng)，利用光伏電池和熱光伏電池吸收室內(nèi)的可見光和熱輻射，減少室內(nèi)熱量，降低環(huán)境溫度，同時將光和熱輻射轉(zhuǎn)化為電能。本發(fā)明屬于光伏發(fā)電技術(shù)和空調(diào)技術(shù)交叉的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的空調(diào)技術(shù)是通過電力驅(qū)動制冷劑進行循環(huán)的壓縮和蒸發(fā)過程完成室內(nèi)外的熱量交換，實現(xiàn)室內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。為了實現(xiàn)熱量交換，整個空調(diào)系統(tǒng)需要分為室內(nèi)機和室外機兩部分，室內(nèi)機吸收熱量，然后通過室外機排出。在熱量交換過程中，空調(diào)吸收的是熱能，排出的也是熱能，能量的形式保持不變。

這種空調(diào)技術(shù)存在幾個問題：一是制冷劑氟利昂的使用會破壞大氣臭氧層，增加入射到地面的紫外線；二是需要室外機，安裝時需要在房屋的墻壁上打孔，讓室內(nèi)機與室外機連通，增加了安裝過程的復(fù)雜性，尤其是高層樓房的空調(diào)安裝和維修有較高的危險性；三是在經(jīng)過多年的使用后，懸掛在外墻上的空調(diào)室外機的牢固度下降，形成潛在的危險；四是室內(nèi)的熱量被排到了室外，造成外界環(huán)境溫度的上升，特別是室外機附近的區(qū)域受影響更大。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：本發(fā)明提出一種利用光電和熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的方法，該系統(tǒng)適用于溫度較高的室內(nèi)，不需要耗電就能夠降低室內(nèi)溫度，同時還可以利用吸收的能量進行發(fā)電。

技術(shù)方案：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的一種利用光電和熱電轉(zhuǎn)換效應(yīng)調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的方法，由光伏電池和/或熱光伏電池組成光和/或熱的能量吸收裝置，所述光伏電池吸收室內(nèi)的可見光和近紅外光，所述熱光伏電池吸收室內(nèi)的熱輻射，光伏電池和熱光伏電池將輻射轉(zhuǎn)換為電，達到調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的目的。

其中，

所述光伏電池或熱光伏電池為電池片或電池組件，所述電池片或電池組件產(chǎn)生的電儲存到充電電池或電容器中，或直接送入電網(wǎng)。

所述熱光伏電池采用禁帶寬度小于0.3eV的窄禁帶半導(dǎo)體作為吸收層。

所述熱光伏電池包含異質(zhì)結(jié)，該異質(zhì)結(jié)是pn結(jié)、nn結(jié)或pp結(jié)，組成異質(zhì)結(jié)的兩種材料的費米能級差大于0.1eV。

所述熱光伏電池由吸收層、電子傳輸層和空穴傳輸層構(gòu)成，兩種傳輸層材料的費米能級差大于0.1eV。

所述光伏電池和熱光伏電池由窄禁帶半導(dǎo)體和金屬電極組成的肖特基結(jié)構(gòu)成。

有益效果：這種調(diào)節(jié)環(huán)境溫度的方法不需要消耗電力就可以降低室內(nèi)溫度，同時還可以輸出電力。所有的零部件不需要運動，可靠性高，易維護。不需要制冷劑，清潔環(huán)保。不需要室內(nèi)外進行熱量交換，放置于室內(nèi)即可，安裝使用方便。相比于傳統(tǒng)空調(diào)，有很大優(yōu)勢。

該方法特別適用于有發(fā)熱裝置的室內(nèi)，如放置計算機服務(wù)器集群的房間和燒水的鍋爐房等溫度較高的地方。室內(nèi)物體的熱輻射被電池吸收后，室內(nèi)熱量減少，溫度也會降低。直到輻射的熱量與減少的熱量達到平衡，室內(nèi)溫度將趨于穩(wěn)定。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。