一種熱管式太陽能熱光伏光熱一體化裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種熱管式太陽能熱光伏光熱一體化裝置，利用熱光伏電池與熱管技術，實現太陽能高效熱電聯產，屬于新能源技術領域。
【背景技術】
[0002]利用一種裝置將太陽輻射能轉換為電能的發電方式稱為太陽能發電。太陽能發電目前主要有兩種基本途徑:一種是先將太陽輻射能轉換為熱能，然后再按照某種發電方式將熱能轉換為電能，這種發電方式稱為太陽能熱發電；另一種是通過光電器件直接將太陽輻射能轉換為電能。電池的綜合利用是當前開發研究新能源的熱點之一，美國貝爾實驗室的科學家于1954年成功研制出世界上第一個實用型單晶硅P—η結電池，隨后，光伏發電首先在太空領域得到應用，由于太陽電池能長期在大范圍陽光強度和溫度下工作，還具有高可靠性、高效率、長壽命和良好的抗輻射性能(包括空間帶電粒子引起的輻射和紫外輻射)等優點，使得它作為一種較為理想的空間電源獲得了廣泛應用。此外，太陽電池在地面的應用非常廣泛，主要集中在照明、通信、交通等領域。而光伏發電與建筑物的結合以及并網發電是當今光伏應用新的趨勢。但由于太陽輻射能流密度很低，且受季節性變化和天氣狀況等不確定因素影響，限制了 PV電池的發展，此外太陽電池轉換效率仍然較低。太陽能熱發電技術又可分為兩大類型:一類是太陽能熱動力發電，另一類是太陽能熱能發電。太陽能熱動力發電是先把太陽福射能轉換為熱能，再把熱能轉換成機械能，最后再把機械能轉換為電能，這種類型的太陽能熱發電技術目前已達到實際應用水平，美國等一些國家已建成具有一定規模的實用太陽能熱發電站。根據聚光太陽能集熱器的類型，可將太陽能熱發電系統分為三類即槽式系統、塔式系統和碟式系統，目前只有槽式系統已進入商業化階段，其峰值效率也僅有20%，年凈效率為11?16%，且成本較高。太陽能熱能直接發電是先把太陽輻射能轉換為熱能，然后再把熱能直接轉換為電能，包括利用半導體材料或金屬材料的溫差發電、真空器件中的熱電子和熱離子發電、堿金屬的熱電轉換、磁流體發電等。早在上世紀70年代就提出可用TPV(Thermophotovoltaic)將熱能轉化為電能，從而獲得高且穩定的PV電池能流密度。太陽能熱光伏系統(Solar Thermophotovoltaic，STPV)是目前太陽能熱能直接發電的又一種途徑。
【實用新型內容】
[0003]實用新型目的:針對上述現有存在的問題和不足，本實用新型一種熱管式太陽能熱光伏光熱一體化裝置的目的是解決太陽能轉換效率低的問題。
[0004]技術方案:一種熱管式太陽能熱光伏光熱一體化裝置，包括熱管(I)、電池(2)、濾光鏡(3)、第一層石英玻璃板(4)、第二層石英玻璃板(5)、碳化硅輻射器(6)、真空夾層石英玻璃罩(7)、側面隔熱板(8)、下夾緊鋼板(9)、上夾緊鋼板(10)、緊固螺栓(11)、冷卻水集箱(12)、頂層隔熱板(13);
[0005]碳化硅輻射器(6)為空心圓柱狀，進光口安裝第一層石英玻璃板(4)，碳化硅輻射器(6)另一端口安裝在頂層隔熱板(13)，頂層隔熱板(13)安裝在上夾緊鋼板(10)上，碳化硅輻射器(6)外邊安裝真空夾層石英玻璃罩(7)，真空夾層石英玻璃罩(7)與碳化硅輻射器(6)中間為真空結構；
[0006]所述電池(2)正面安裝濾光鏡(3)，電池(2)背面用導熱膠粘貼在熱管(I)的蒸發段，熱管(I)的蒸發段其他部位填充側面隔熱板(8)材料，下夾緊鋼板(9)與上夾緊鋼板(10)將熱管(I)、電池(2)、濾光鏡(3)、第一層石英玻璃板(4)、碳化硅輻射器(6)、真空夾層石英玻璃罩(7)、側面隔熱板(8)壓緊，第二層石英玻璃板(5)安裝在下夾緊鋼板(9)中間開孔位置，第二層石英玻璃板(5)與第一層石英玻璃板(4)圓心對齊，第二層石英玻璃板(5)與第一層石英玻璃板(4)中間為真空結構，下夾緊鋼板(9)與上夾緊鋼板(10)使用緊固螺栓(11)夾緊，熱管(I)的冷凝段穿過上夾緊鋼板(10)，在熱管(I)的冷凝段安裝冷卻水集箱(12)
[0007]一種熱管式太陽能熱光伏光熱一體化裝置，其特征在于電池(2)背光面粘貼在熱管(I)的蒸發段，電池(2)的迎光面安裝濾光鏡(3)，由熱管(I)、電池(2)、濾光鏡(3 )構成一組接收器，總計六組接收器，均勻分布在圓形真空夾層石英玻璃罩(7)外圓，濾光鏡(3)與真空夾層石英玻璃罩(7)之間為真空。
[0008]所述熱管(I)為扁平狀，便于電池(2)的裝配，冷凝段穿過上夾緊鋼板(10)的裝配孔后，安裝冷卻水集箱(12)，冷卻水集箱(12)中通入冷卻水。
[0009]所述電池(2)用來實現輻射能和電能的轉化。目前作為熱光伏電池材料，GaSb電池具有較高的轉換效率，且和輻射器發射光譜較為匹配。可選用美國JX Crystal公司生產的基于Zn擴散工藝的GaSb電池。
[0010]所述濾光鏡(3)以石英玻璃為基底，采用PVD真空鍍膜技術加工制作了周期性一維Si/Si02微結構濾波。
[0011]所述第一層石英玻璃板(4)與第二層石英玻璃板(5)共同構成碳化硅輻射器(6)采光口設置的阻熱元件，透光率高，并且隔熱效果好，與第二層石英玻璃板(5)形成真空結構，能夠有效減小能力的損失。
[0012]所述碳化硅輻射器(6)輻射吸收器是STPV系統中的能量轉換部件，用于實現太陽能到紅外熱輻射能的轉換。SiC材料在高溫條件下具有近黑體輻射特性，且能承受較高的溫度，被廣泛用于STPV系統。本實用新型中輻射器采用SiC材料燒制而成。
[0013]所述真空夾層石英玻璃罩(7)，電池(2)與碳化硅輻射器(6)之間盡量減小對流損失，利用真空夾層石英玻璃罩(7)實現減小對流損失。
[0014]所述側面隔熱板(8)由保溫材料構成，防止熱量損失。
[0015]所述下夾緊鋼板(9)由鋼板構成，中間有通孔，用以裝配一層石英玻璃板(4)，周邊有通孔，用以與上夾緊鋼板(10)進行緊固。
[0016]所述上夾緊鋼板(10)由鋼板構成，有熱管(I)冷凝段裝配孔和緊固孔。
[0017]所述緊固螺栓(11)由螺栓和螺母構成，用以裝配下夾緊鋼板(9)與上夾緊鋼板(1)0
[0018]所述冷卻水集箱(12)安裝在熱管(I)的冷凝段，通入冷卻水。
[0019]所述頂層隔熱板(13)用于保溫碳化硅輻射器(6)的輻射能。
[0020]工作原理:太陽光經過聚光后從第一層石英玻璃板(4)口進入，到達第二層石英玻璃板(5)，進入碳化硅輻射器(6)空腔內部，碳化硅輻射器(6)將太陽能轉化為熱能，向四周輻射，輻射能穿過真空夾層石英玻璃罩(7)，到達濾光鏡