[发明专利]光伏板界面交接温室蒸馏系统

说明书

相互参照相关专利申请

这项专利申请要求受益于在2010年12月21日提交申请的美国专利申请编号12/975307，后者是于2010年8月21日提交的美国专利申请号12/918,811的部分后续申请，美国专利申请号12/918,811是2009年2月20日提交的基于国际申请号PCT/US2009/034780国家阶段的申请，受益于在2008年2月22日提交申请的美国临时专利申请编号US61/066770和US61/066,771，和在2008年2月23日提交申请的美国临时专利申请编号US61/066,832。这些专利申请的全部披露纳入本专利申请的参考。

发明领域

本发明涉及太阳能技术。更具体地，本发明公开了一种光伏板界面交接的混合型太阳能温室蒸馏技术，可共同发电，同时利用其太阳能废热进行一系列的蒸馏而生产淡水，海盐，盐卤/卤制品，以及培养盐卤水藻类生产先进生物燃料和生物制品等相关产品。

发明背景

光伏发电属于从太阳辐射(阳光)生产光伏电的实际应用和相关技术研究的领域。光伏电池常被连接在一起，并封装成一个模块(太阳能光伏电池板，又称：光伏板)。太阳能光伏发电通常采用具有光电转换材料的光伏电池板(光伏板)。目前用于光伏电池的材料包括单晶硅，多晶硅，非晶硅，碲化镉，铜铟硒化物/硫。当光子被光伏电池吸收时，它可以产生一对电子-空穴。其中的电荷载流子可能达到p-n结形成光伏电流，或电子-空穴对再结合而不产生电流，但产生热量。此外，能量(h v)低于光伏材料的吸收带隙能量的光子是无法产生空穴-电子对的，因此它的能量即使被吸收，也不会转换为有用的输出，而是产生热量。对于其能量(h v)高于带隙能量的光子，只有其中的一部分能量可以被转换为有用的输出。当能量(h v)更高于带隙能量的光子被吸收时，高于带隙能量的多余能量被转换为载体流子组合的动能。通过声子相互作用，载流子的动能速度减慢，其多余的动能平衡转化为热能。因此，光伏电池作为量子能量转换装置受热力学的能量效率限制。当今的光伏板通常可把来自太阳光的约15％能量转化为电能，余下的85％作为热量耗散。这是一个严重的挑战，因为光伏面板的温度每上升一度，就会降低电力生产的0.5％。例如，一个高品质的单晶硅太阳能光伏电池板，在光伏板温度为25℃时，可产生0.60伏的开路电压。在阳光下，尽管空气温度为25℃时，光伏板温度可能会接近45℃，降低其开路电压至0.55伏特。

因此，光伏板制造商的主要设计挑战是让它们冷却。添加强制空气冷却会增加成本和维护要求和消耗显著的能量，因此，几乎所有的光伏板仅通过自然空气对流冷却。这就解释了为什么，目前，大多数商业光伏板的模块构造都采用这样一种方式，使空气可以在光伏板背面流通，为了最大限度地提高空气对流而冷却光伏板。然而，在所有这些情况下，都没有任何的热能利用而被浪费。因此，任何可以利用太阳能余热作有益产品和同时光伏发电的任何新方法，对提高整体能源利用和生产效率将是有益的。

海水淡化是地球上有关能源和可持续发展的另一大挑战。在世界许多地方，淡水是供不应求。从海水中除盐淡化往往是相当昂贵的，而盐的含量在水的使用(即，可饮用性)中是一个重要的因素。目前，多级闪蒸蒸馏和反渗透是两个主要的海水淡化工艺过程。这两个过程都是能量密集型的，并且，其大量盐卤水排出到环境中，也是一个环境问题。

国际申请号PCT/US2009/034780中公开了一组方法(1)基因合成生物学创建设计师光合生物(例如，产氧光合细菌藻，也被称为蓝绿藻)从二氧化碳(CO2)和水(H2O)光合作用生产先进的生物燃料(如乙醇)和(2)从产乙醇的藻类培养液中收获乙醇的技术。

本发明概要