[发明专利]一种辅助提升太阳能利用效率的装置

说明书

技术领域

本发明涉及热能与电能转换技术领域，尤其是指一种辅助提升太 阳能利用效率的装置。

背景技术

太阳能电池板吸收太阳光能进行光-电转换时，其转换利用的效 率一般低于25％。大部分光能被浪费，所浪费的光能中，相当一部分 通过背光面的金属散热背面，以热量散发的形式泄漏。

背面的放热不仅会损失吸收的光功率，其放热所造成的高温还会 导致电池板框架或其它部分的形变和老化，造成破坏性损伤。

现有技术提出以基于均质半导体电臂的温差发电装置，置于太阳 能电池背面上，利用背面与环境的温差收集部分泄漏热功率，该方式 效率还是不够高，热功率吸收转换率低，效果不明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种辅助提升太阳能利用效率的装置，以 提高对太阳能电池板背面泄漏热功率的利用率，从而提高太阳能转换 利用的效率。

为达成上述目的，本发明的解决方案为：

一种辅助提升太阳能利用效率的装置，包括太阳能电池板及至少 一层热电转换装置；太阳能电池板正面吸收太阳光，背面设置热电转 换装置；热电转换装置由绝缘导热介质及半导体电臂组成，半导体电 臂置于绝缘导热介质之间，半导体电臂至少设置一段故意非均匀掺杂 段，形成不均匀的半导体属性分布；其中一绝缘导热介质与太阳能电 池板背面形成热连接作为绝缘热源介质，而另一绝缘导热介质作为绝 缘散热介质；热电转换装置与太阳能电池板串联叠加为一个整体对外 输出电功率，或者单独对外输出电功率。

进一步，热电转换装置设置为两层及两层以上，第一层热电转换 装置的绝缘热源介质与太阳能电池板背面贴合进行热连接；前一层的 绝缘散热介质与后一层的绝缘热源介质共用或贴合进行热连接，各层 热电转换装置之间以此规律进行热连接，前一层热电转换装置吸热发 电过程中释放的全部或部分热功率作为后一层热电转换装置的热源； 各层热电转换装置进行电连接。

进一步，每一层热电转换装置至少包含一个半导体电臂，所有或 至少部分半导体电臂的中间部位，沿输出电流矢量方向整段或划分为 多段之后的每一段或部分段，实施故意非均匀掺杂，掺杂浓度从一端 至另一端为单调变化，具备单调变化的半导体属性分布状态；每一个 半导体电臂在该非均匀掺杂方向的前后两端部设置为均匀掺杂段作 为电连接部，与其它半导体电臂或外部电路进行电连接；同一层内的 半导体电臂之间形成电连接。

进一步，同一层热电转换装置中设置的两个及两个以上半导体电 臂之间为串联的电连接。

进一步，太阳能电池板设置为两个及两个以上，各太阳能电池板 背面叠合的各层相互贴合的热电转换装置之间实现相互串联的电连 接，然后各个太阳能电池板的热电转换装置之间再进行电连接；或者 一部分太阳能电池板各对应层的热电转换装置之间进行电连接，最终 各层单独输出，或者再各层串联统一输出。

进一步，任意相互层叠的两层热电转换装置之间，宏观转换电流 矢量的方向相反；任意相邻两层热电转换装置的其中任意一层的半导 体电臂的非均匀掺杂段的半导体属性，沿某一方向具备从P-到P+， 或从N+到N-，或从N到P的分布特征；则相邻另一层热电转换装置 的半导体电臂非均匀掺杂段的半导体属性分布特征，沿同样方向是相 反的，从P+到P-，或者从N-到N+，或从P到N。

进一步，同一太阳能电池板背面叠合的多层热电转换装置的半导 体电臂，具备相同的杂质浓度分布状态；或者实施差异化的杂质浓度 分布状态，最靠近太阳能电池板背面的一层热电转换装置的半导体电 臂，沿电流方向的掺杂浓度变化斜率最大，较远的后一层热电转换装 置的半导体电臂，沿电流方向的掺杂浓度变化斜率较小，以此类推， 最远一层的半导体电臂掺杂浓度变化的斜率最小。

进一步，绝缘导热介质与半导体电臂的接触面，以及绝缘导热介 质与半导体电臂之间的连接导体的接触面为平直面，或者为锯齿状， 或者为梳妆。

进一步，绝缘导热介质与半导体电臂的接触面，以及绝缘导热介 质与半导体电臂之间的连接导体的接触面设置为锯齿状或梳妆结构， 锯齿状或梳妆结构的接触面平行于转换电流方向；沿垂直于电流方向 的任意一个刨切面，接触面与该刨切面的交接线，与太阳能电池板与 该刨切面交接线平行。