專利名稱：跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及太陽能利用領域，特別涉及一種能跟蹤匯聚太陽光、并將太陽能
光電轉換與光熱轉換聯合進行進而同步產生能量的裝置一跟蹤聚光太陽能的光電光熱 聯合產生裝置。
背景技術：
越來越受到全世界重視的太陽能是自然界巨大而且無污染的能源，尤其是不產生 如二氧化碳等溫室氣體。它可以通過光電效應產生電能，也可以通過其輻射的熱效應產生 熱能。但是目前光電轉換產生電能的效率仍很低，利用率一般在20%左右，而各類光電轉 換元器件的生產成本又較高，限制了太陽能光電應用的大規模發展；太陽能熱效應的利用 率較高，轉換裝置也比較簡單，但是要想利用其熱能來發電，則必須增加用來發電的附加設 備，需投入的成本也較高，且總體效率也較低。 鑒于以上情況，把光電轉換利用了 20%的能量之后剩下的80%部分再通過光熱 轉換盡量利用起來，即把光電、光熱效應對太陽能的利用結合起來，能大幅度提高太陽能的 利用率。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置，以彌 補現有太陽能利用技術的不足。 本實用新型的設計構思是用平凸透鏡將太陽光匯聚后投射到光電池板表面，當陽 光照射到平凸透鏡時其直射部分受到匯聚，匯聚光束于平凸透鏡下方焦點附近形成條形聚 焦光斑，與其形狀一致的條狀光電池板就放置在該光斑處。如果平凸透鏡的寬度為光電池 板寬度的N倍，那么同時在焦面光斑處的光照強度也約為太陽光的N倍，光電池板的輸出功 率也提升至N倍。至于太陽光中非直射的散射光，也通過平凸透鏡匯聚后向下方輻射，但不 能匯聚于焦點附近。對這一部分光的進一步匯聚，本實用新型采用的是內表面有高反射率 金屬鍍層的V形反射式集光槽，其底部是開放的并位于平凸透鏡和光電池板之間。經過平 凸透鏡匯聚后的散射光以不同角度投射到集光槽內表面上，經過多重反射最終也被匯聚到 集光槽底部的光電池板上，其光照強度也約為原散射光強的N倍，從而使太陽光的直射與 散射光都能被加強并匯聚到光電池板上，顯著提高了光電池板表面的光照強度，加大其輸 出電流的電功率。 光電池板受到因匯聚而增強的太陽光輻射后，溫度會升高，其本身就可作為一種 電熱元件。在光電池板的下表面設置一層電絕緣但導熱的薄膜，薄膜下方有金屬熱交換管， 該管既作為安裝光電池板的支撐體，又作為熱交換過程的導熱體，同時也是導水與貯水的 管道。熱交換管直接將光電池板產生的熱量交換給管道中的水，成為太陽輻射的光熱接收 器，因為對太陽光進行了聚光，所以產生熱水具有升溫快的優點。熱交換管裝有轉動軸，可 以通過轉動使與之相連的平凸透鏡朝向太陽光的直射方向，從而充分利用太陽能。這樣就實現了光電、光熱同時產生和利用的目的，即創造了整體提高太陽能利用率和方便使用的 條件。 本實用新型是在跟蹤聚光太陽能的光熱裝置的基礎上進行的改進。
為了實觀上述目的，本實用新型提供的技術方案是包括內表面為高反射的集光
槽與太陽跟蹤裝置、熱交換管及安裝在該熱交換管兩端的轉動軸、出水管和進水管，其特征
在于還包括安置集光槽最上方的平凸透鏡，和安置在平凸透鏡下方焦點處的光電池板，且
光電池板經由電絕緣薄膜與熱交換管固定在一起，所述的集光槽是V形且底部為開放式的
結構體，且位于光電池板的上方并固定在熱交換管上。 所述的平凸透鏡呈長柱形，是一個長柱形的柱面透鏡。 本實用新型通過對太陽光的跟蹤和聚光增強了投射在光電池板表面的太陽光強 度，大大增大了光電池板輸出的光電流及電功率，大幅降低了光電設備的投入成本。同時由 于將光電池板作為加熱元件，使光熱利用與光電利用聯合同步進行，顯著提高了太陽能的 利用率。并且經過匯聚的太陽光又使熱交換管中的水在短時間內達到較高的溫度。
圖1為本實用新型總體結構的縱剖面示意圖。 圖2為本實用新型總體結構的橫剖面示意圖。 其中，1、平凸透鏡，2、集光槽，3、光電池板，4、電絕緣薄膜，5、熱交換管，6、保溫套， 7、轉動軸，8、出水管，9、進水管。
具體實施方式如圖1所示，一種跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置，包括內表面為高反 射的集光槽2與太陽跟蹤裝置、熱交換管5及安裝在該熱交換管5兩端的轉動軸7、出水管 8和進水管9，其特征在于還包括安置在集光槽2最上方的平凸透鏡1，和安置在平凸透鏡1 下方的焦點處的光電池板3，且光電池板3經由電絕緣薄膜4與熱交換管5固定在一起，所 述的集光槽2是V形且底部為開放式的結構體，且位于光電池板3的上方并固定在熱交換 管5上。所述的平凸透鏡l是呈長柱形，是長柱形的柱面透鏡。 為了達到良好的保溫效果，所述的集光槽2與熱交換管5的連接處設有保溫套6。 上述太陽跟蹤裝置的轉動軸7通過轉動使平凸透鏡1對準太陽直射的方向，太陽 光的直射光被平凸透鏡1匯聚后投射到焦點處的光電池板3的上表面，太陽光的散射光通 過平凸透鏡1又經聚光槽2多次反射后也被投射到光電池板3的上表面，該光電池板3的 輸出的電功率提高，在增強的光照輻射下，光電池板3本身的溫度迅速升高并傳導至熱交 換管5中的水中，加熱后的水經出水管8可以直接使用。 本實用新型優選采用長為1米的熱交換管5及同樣長度的平凸透鏡1，以及V形反 射式集光槽2和條狀的光電池板3組成一個光電、光熱轉換部件。多個相同的這種的部件排 列成數量可選定的列陣，形成一套跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置。本實用新型 可以通過出水管8將加熱后的熱水送出至外接的保溫貯水器，但因熱水升溫快，熱交換管5 本身即可作為熱水的保溫貯水器。
權利要求一種跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置，包括內表面為高反射的集光槽(2)與太陽跟蹤裝置、熱交換管(5)及安裝在該熱交換管(5)兩端的轉動軸(7)、出水管(8)和進水管(9)，其特征在于還包括安置在集光槽(2)最上方的平凸透鏡(1)，和安置在平凸透鏡(1)下方焦點處的光電池板(3)，且光電池板(3)經由電絕緣薄膜(4)與熱交換管(5)固定在一起，所述的集光槽(2)是V形且底部為開放式的結構體，該集光槽(2)位于光電池板(3)的上方并固定在熱交換管(5)上。
2. 如權利要求1所述的跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置，其特征在于所述的 平凸透鏡(1)是呈長柱形。
3. 如權利要求1所述的跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置，其特征在于所述的 集光槽(2)與熱交換管(5)的連接處設有保溫套(6)。
專利摘要本實用新型涉及一種跟蹤聚光太陽能的光電光熱聯合產生裝置，包括內表面為高反射的集光槽與太陽跟蹤裝置、熱交換管及安裝在該熱交換管兩端的轉動軸、出水管和進水管，其特征在于還包括安置集光槽最上方的平凸透鏡，和安置在平凸透鏡下方焦點處的光電池板，且光電池板經由電絕緣薄膜與熱交換管固定在一起，所述的集光槽是V形且底部為開放式的結構體，集光槽位于光電池板的上方并固定在熱交換管上。本實用新型大大增強了投射在光電池板表面的太陽光強度，而增大了光電池板的輸出功率，降低了光電設備的投入成本。使光熱與光電利用聯合同步進行，顯著提高了太陽能的利用率，且經過匯聚的太陽光又使熱交換管中的水在短時間內達到較高的溫度。
文檔編號H01L31/058GK201479052SQ20092022455
公開日2010年5月19日 申請日期2009年8月18日 優先權日2009年8月18日
發明者于良 申請人:于良