一種全光譜的光伏光熱聯合系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及太陽能利用技術領域，尤其涉及一種全光譜的光伏光熱聯合系統。
【背景技術】
[0002]據國際能源機構IEA預測，至2050年，太陽能發電在全球電力供應中份額將達到30%，而目前占比不到5%，太陽能發電產業蘊藏巨大的市場。面對全球能源尤其是清潔能源需求的巨大缺口，太陽發電產業從來都不存在“過剩”的說法，只是因為沒有成本足夠低，能量轉換效率高的技術出現。
[0003]在太陽光全譜范圍內目前單結太陽能電池轉換效率的理論極限約為30%，因此太陽能光譜中將超過50%的能量無法得到有效利用。光伏光熱綜合利用是現在太陽能利用的一個大趨勢，例如已公布的中國專利申請第1022589159A號“真空管光伏光熱復合拋物面聚光器”，目的是復合拋物面聚光鏡和光伏光熱相結合的方式，利用冷卻介質將光伏電池產生的熱能以及未能被光伏電池吸收的太陽光吸收轉化為熱能，提高太陽能的有效利用率。但是由于光伏光熱與真空管集成在同一模塊上，相互影響，造成了大部分不能光伏電池利用的光損失掉，同時也由于聚光造成光伏電池產生一定的溫升，影響了光電轉換效率。
[0004]目前，光伏光熱綜合利用裝置主要采用太陽光直射光伏電池并在光伏電池背面加裝冷卻系統，由于占太陽能45%的可見光照射到光伏電池上產生電能和熱能，占太陽能50%的近紅外光照射到光伏電池上僅產生熱能，因此近紅外光照射到光熱電池上，大幅度增加了光伏電池的熱負荷和溫升，使光伏電池發電效率降低，增加了光伏電池冷卻量。例如已公布的中國專利申請第102779885A號“一種太陽能聚光分頻光伏光熱聯產裝置”，采用了復合拋物面聚光器和太陽能分頻玻璃，目的是將太陽光中的近紅外光在照射到光伏電池前，過濾并回收，從而降低光伏電池的溫升，提高光電轉換效率。但該實用新型裝置側重于提高光電轉換效率，光熱裝置在其中只是輔助裝置，其光熱的功能未能得到充分的利用和發揮，從而未能很好的提高太陽能光伏光熱系統整體的能量轉換效率。
[0005]在保證光伏電池轉換率提升的情況下，如何充分利用太陽光全譜的能量，提高整個系統的能量轉換效率成為了光伏光熱綜合利用領域迫切的技術需求。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型提供了一種全光譜的光伏光熱聯合系統，以充分利用太陽光全譜的能量，提高整個系統的能量轉換效率。
[0007]本實用新型提供的一種全光譜的光伏光熱聯合系統包括:聚光分頻裝置、光伏裝置和集熱裝置，所述聚光分頻裝置是由連續或非連續的光譜分頻器組成的聚光分頻鏡面，所述光伏裝置包括光伏電池層和曲面支撐層，所述光伏電池層位于所述聚光分頻裝置和所述曲面支撐層之間，所述集熱裝置設置在所述聚光分頻裝置的聚光位置上；
[0008]所述聚光分頻裝置將入射太陽光中為近紅外光和紫外光與可見光分離開來，所述聚光分頻裝置將所述近紅外光和紫外光反射并聚集到所述集熱裝置上，由所述集熱裝置吸收并轉換為熱能，所述聚光分頻裝置將所述可見光照射到所述光伏電池層，由所述光伏電池層轉換為電能。
[0009]優選地，所述聚光分頻鏡面為槽形曲面，所述槽形聚光分頻鏡面為一連續式的或非連續式的，所述槽形聚光分頻鏡面的截面形狀包括:拋物線面、復合拋物線面和自由曲面。
[0010]優選地，所述集熱裝置由同心的內管和外管組成，所述內管和外管之間是真空的。
[0011]優選地，所述聚光分頻鏡面為蝶式曲面，所述蝶式聚光分頻鏡面的截面形狀包括:拋物線面、復合拋物線面和自由曲面。
[0012]優選地，所述集熱裝置包括集熱管和位于所述集熱管上方的真空玻璃罩，所述真空玻璃罩與所述集熱管之間形成真空。
[0013]優選地，所述集熱管為渦旋線狀的玻璃管，所述集熱管的進出管分別與所述真空玻璃罩的進出口連接。
[0014]優選地，所述光伏裝置與所述聚光分頻裝置緊密相連。
[0015]優選地，所述光伏裝置還包括支撐架、轉動連接件、固定支撐組件和跟蹤及驅動裝置，所述光伏電池層與光譜分頻器件之間設有真空隔熱層，所述支撐架支撐所述聚光分頻裝置、所述光伏電池和曲面支撐層，所述轉動連接件連接所述支撐架和所述固定支撐組件，所述跟蹤及驅動裝置連接所述支撐架和所述固定支撐組件，所述跟蹤及驅動裝置根據所述檢測到的所述太陽光的入射角，調節所述聚光分頻裝置的水平角度。
[0016]優選地，所述光伏電池層與所述曲面支撐層之間采用導熱硅膠連接粘合，且所述支撐鏡面相對于所述光伏電池層的外側面設置有散熱槽。
[0017]優選地，所述聚光分頻裝置和所述光伏電池層以至少兩組截面大小相同或不同的環狀的均勻的設置在所述支曲面支撐層上。
[0018]根據上述實施例提供的一種全光譜的光伏光熱聯合系統，通過聚光分頻裝置將太陽光中的近紅外光和紫外光與可見光分離開來，聚光分頻裝置將近紅外光和紫外光反射并聚集到集熱裝置，由集熱裝置吸收，轉變為熱能，可見光則直接通過光譜分頻器透射到光伏電池層，由光伏電池層轉變為電能，可以充分利用太陽光全譜的能量，提高整個系統的能量轉換效率。
【附圖說明】
[0019]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0020]圖1為本實用新型實施例提供的一種全光譜的光伏光熱聯合系統的結構示意圖；
[0021]圖2為圖1所示全光譜的光伏光熱聯合系統的剖面圖；
[0022]圖3為本實用新型實施例提供的另一種全光譜的光伏光熱聯合系統的剖面圖；
[0023]圖4為本實用新型實施例提供的又一種全光譜的光伏光熱聯合系統的結構示意圖；
[0024]圖5為圖4所示全光譜的光伏光熱聯合系統的局部示意圖。
【具體實施方式】
[0025]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0026]下面結合圖1-圖5，對本實用新型提供的全光譜的光伏光熱聯合系統進行詳細描述:
[0027]請參閱圖1和圖2，為本實用新型實施例提供的一種全光譜的光伏光熱聯合系統的結構示意圖及剖面圖，該系統包括:聚光分頻裝置、光伏裝置和集熱裝置3，聚光分頻裝置是由兩組非連續的光譜分頻器件21組成的聚光分頻鏡面，與光伏裝置緊密相連，所述的光伏裝置包括光伏電池層16、曲面支撐層15、支撐架11、轉動連接件12、固定支撐組件13和跟蹤及驅動系統14，光伏電池層16位于光譜分頻器件21和曲面支撐層15之間，集熱裝置3設置在聚光分頻器的聚光位置上；
[0028]聚光分頻裝置將入射太陽光中的近紅外光和紫外光與可見光分離開來，將其中的近紅外光和紫外光反射聚集到集熱裝置3，由集熱裝置3吸收并轉換為熱能，而可見光則直接透射過光譜分頻器件照射到光伏電池層16上，由光伏電池層16轉換為電能。
[0029]該光伏光熱聯合系統與水平面具有一定的角度，其角度范圍:0° -90°，該角度可通過手動進行調節。
[0030]本實施例的聚光分頻裝置為槽形聚光分頻鏡面。該槽型聚光分頻鏡面是由連續的光譜分光器件21構成，其截面形狀可以但不限于拋物線面、復合拋物線面、自由曲面。
[0031]光譜分頻器件21工作原理是基于光學薄膜或光學元件的折射、干涉或衍射而產生光譜分光/分頻功能，該光學薄膜或光學元件包括但不限于:薄膜濾光片/膜，高折射率nl與低折射率n2介電薄層材料或金屬-介電薄層材料相互交疊排列，或者折射率隨厚度漸變的介電薄層材料；全息光柵；衍射微光學元件。
[0032]集熱裝置3由兩根同心玻璃管31和33組合而成，其中內管33外表面覆蓋了太陽光選擇性吸收涂層。在內外玻璃管之間是真空層32，可有效防止熱量的散失，提高光熱利用率。選擇性吸收涂層的材料為太陽能熱利用中常見的高吸收率低反射率材料。真空集熱裝置3中注滿集熱介質，其集熱介質通過自然循環作用促使介質傳輸熱能到蓄熱系統中。集熱介質可以但不限于水、油等液態物質和石蠟、鋁合金、無機鹽等固態物質。
[0033]光伏電池層16可采用但不限于晶硅薄膜太陽能電池組件。
[0034]光譜分頻器件21與光伏電池層16之間設有真空層22，可避免光譜分頻器件21的熱量傳導給光伏電池層16，從而造成光伏電池層16的溫升導致光電轉換效率的降低。
[0035]光伏電池層16與槽形曲面支撐層15之間采用導熱硅膠17連接粘合，其槽型曲面支撐層15的外側面設置有散熱槽，可通過風冷降低光伏電池的溫升，提高光電轉換效率。
[0036]該光伏光熱聯合系統中的光伏裝置還支撐架11、轉動連接件12、固定