[发明专利]附有热水集热器的太阳能重复发电装置与方法

说明书

    本发明涉及太阳能利用，是一种将光电转换和温差电效应相结合，以实现重复发电的方法与装置。

    目前，太阳能直接发电的主要方法是利用太阳能电池，但这类光电池的光电转换效率是有限的。如硅光电池的极限转换效率不过20～24q，面工业产品的太阳能电池的转换效率仅为1 5%左右。换言之，单一的太阳能电池只利用了太阳能的一小部分。

    温差发电技术早有应用，但多用于高温与中温。只有极少数人探索过用于太阳能发电，但由于温差电材料的优值较低和太阳光的能量密度很低等原因，故至今仍未能商品化。

    太阳能热水集热器的能量品位很低，又不宜存储与远传，故限制其使用范围的扩大。

    本发明的任务是提供一种可附有热水集热器的太阳能重复发电装置。它不仅能有效地提高太阳能的发电效率，而且可以将发电装置与热水集热器有机地结合为一体，从而能进一步提高太阳能的利用率。

    本发明的任务是这样实现的：首先利用太阳能电池进行直接光电转换；然后，在热量从太阳能电池传递到热管的过程中，利用半导体温差电器件进行第二次重复发电，从面使总的光电转换效率提高约一倍；最后，再利用热管技术，把从阳光中获取的热量收集到水中，以供日常生活洗沐之用。

    图1为本发明的原理结构图。它主要由太阳能电池(1)，温差发电器件(2)及低温热管(3)组成。通过双面金属化的高致密度的氧化铝陶瓷片(4)将三者焊为一体。

    下面结合图1和图2详细说明实施本发明的具体方法：

太阳能电池[1]宜采用具有多层抗反射膜的绒面电池或价格低廉的薄膜硅光电池。

    温差发电器件(2)宜采用常温下具有优值达3.0～35×1o-3 1／度的半导体温差电材料，如以碲化铋为基体的固熔体合金。制取温差电器件用取向晶体法或粉末冶金均可。

    制造半导体温差电器件应采用整体一次焊接工艺，其原理结构如图2

所示。半导体温差电器件《P型与N型）(5)，通过导电铜片(6 ）串联，再经弓l出端(t7)接至外电路口该器件的冷面与热面均通过双面金属化处理后的高致密度氧化铝陶瓷片( 8)，再分别与太阳能电池和低温热管相焊。

    本装置中的热管工作温度很低，一般不超过5 0'C，工作温差要求很小，又考虑到与半导体温差发电器件的焊接等要求，故壳体的主要材料为无氧紫铜，其工质为札根据使用条件与要求的不同，热管分为只用作重复发电装置的风冷式低温热管和带热水集热器的水冷式低温热管两种型式。

    太阳能电池与半导体温差发电器件之间，及温差发电器件与低温热管之间的连接，除要求有足够的机械强度外，还必须有足够的电绝缘水平与良好的导热性。本发明采用耐电压高，导热性好的高致密度的三氧化二铝陶瓷片作为过渡焊层，却采用高致密度的9 5～9 9氧化铝工业用陶瓷片均可。该瓷片不能直接焊接，故必须烧结钼锰，使之金属化，再经电镀等处理，即可直接钎焊。

 为充分发挥半导体温差发电器件的发电功能，并降低发电装置的造价，宜配用太阳能聚光系统。宜采用低价的用镀铝塑料薄膜构成的聚焦装置或塑料菲涅尔透镜等聚光方法。

 本发明做出后，能利用三种技术，分三个步骤，重复将太阳能转换为有用功。光电转换，温差发电与热管技术是有机的结合，如热管可大大改善温差发电器件与太阳能电池的工作状况，把原来单一太阳能电池中的不利因素——热，转变为温差发电和热水咖热的动力，从而大大提高了太阳能的利用率。

    不带热水集热器的重复发电系统，适用于电视转播站，微波中继站，航标灯与人造卫星等无人管理的太阳能发电装置。其发电效率约为现有单一太阳能电池的两倍。带热水集热器的重复发电装置不仅能为电视。照明等装置提供电源，尚可提供日常生活所需的热水。