[发明专利]太阳能热电转换

说明书

本申请是中国申请号为200780049807.2，名为“太阳能热电转换”的 分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求在2006年11月13日提交的序列号为60/858,515的美国 临时专利申请的权益。该临时申请的全部内容在这里通过引用被结合。

技术领域

本申请总的涉及用于太阳能的转换的方法和装置，并且更具体的，涉 及能够执行太阳能热电转换的方法和装置。

背景技术

太阳能的利用可以被分类成太阳能光伏发电和太阳能热。太阳能光伏 发电(PV)将光子能量直接转换成电力。另一个是太阳能热，其典型地通 常通过光学集中器将光子能量转换成储存在诸如流体的陆地热源中的热， 并且使用机械热力发动机来产生电力。光伏电池能够被用在屋顶上，而通 过机械热力发动机的太阳能-热能转换更适合于大规模的发电应用。

然而当前的太阳能热至电力的转换依赖于蒸汽产生和机械热力发动 机，虽然已经进行了使用热电发电机材料将太阳能首先转换成热并且然后 转换成电力的研究，但是由于热电装置的低效率，还不能被广泛利用。热 电发电依赖于固体材料中的塞贝克效应，以便将热能转换成电力。通过下 面的公式给出在热侧的温度T_h和冷侧的温度T_c之间工作的热电装置的理 论能量转换效率η_te，

ηte=(1-TcTh)1+ZT-11+ZT+Tc/Th]]>

其中因子(1-T_c/T_h)是Carnot效率，并且第二因子通过热电材料的 热电优值Z和平均温度T[＝0.5(T_h+T_c)]来确定。热电优值(Z)通过Z＝S²σ/k 与材料的塞贝克系数S、电导率σ和热导率k相关联。基于该效率的计算 建议在ZT在1-2之间的情况中，在303-500K之间工作的热电装置能够具 有9-14％的效率，而在ZT在1-2之间的情况中，在300-1000K之间工作 的热电装置的效率能够达到17-25％。

然而，已经证明难以在太阳能热电发电机中获得这样的工作条件。实 际上，热损失和提供用于这样装置的充分的热集中的能力仍然是难以解决 的。因此，存在提供与太阳能热电发电相关的改进技术的需要。

发明内容

讨论使用太阳能发电机的技术。太阳能发电机能够具有辐射捕获结构 和一个或者多个热电转换器。通过太阳辐射的撞击而在捕获结构中产生的 热可以将热电转换器的一部分保持在高温，同时使用在另一部分处的低温 以允许电力产生。因此，与通常主要涉及光学辐射管理的光伏电池不同， 太阳能热电转换器通常涉及热管理的各种机构。