[发明专利]一种高效率太阳能利用系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电技术领域，具体涉及一种高效率太阳能利用系统。

背景技术

常规太阳能光伏发电技术由于受到太阳能电池禁带的限制，长波光子辐射不能被全部转化为电能。因此提出了对太阳能全波段进行吸收，然后将吸收的太阳能只在短波进行发射的想法。目前最接近本设计的是一种基于碳纳米管和二维光子晶体的太阳能选择吸收发射装置。在这种装置中，多壁碳纳米光作为太阳能的吸收装置，而一维光子晶体作为太阳能发射装置。

这种装置的缺点为：在这种装置中，由于多壁碳纳米管具有较高的发射率，其在吸收太阳能的同时，也以热辐射的方式向环境中损失热量。这会大大降低吸收器的表面温度，从而降低系统效率。

此外，一维光子晶体为多层层叠结构，这一结构在高温工作过程中，由于受层间热应力的影响，其高温稳定性较差。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为了克服现有技术不足，现提出一种高效率太阳能利用系统实现对太阳能的选择吸收和选择发射，这种选择性吸收可以在对太阳能全部吸收的前提下，有效降低自身辐射，从而提高系统的效率。

（二）技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种高效率太阳能利用系统，包括基底，所述基底的上下表面分别覆盖有薄膜层，所述薄膜层上通过纳米加工蚀刻有若干等间距的共振腔，在位于基底上表面的薄膜层上的共振腔内以及薄膜层上表面填充有涂层，位于基底下表面的薄膜层上的共振腔裸露于空气中。

作为一种改进，所述薄膜层采用氧化钛所制而成。

作为进一步改进，所述涂层以及基底均采用氧化铝所制而成。

（三）有益效果

本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：

本发明提到的一种高效率太阳能利用系统，其利用在基底两端所加工的氮化钛共振腔形成了二维光子晶体结构，二维光子晶体结构大大减少吸收层的自身辐射热损失，提高了系统效率，上层吸收装置的共振腔填充了氧化铝层，而下层发射装置的共振腔内为空气，上层所填充的氧化铝层相对空气而言具有更高的折射率，这可以使该吸收装置吸收波长更长的光子，通过合理设计共振腔尺寸以及填充层厚度，可以使该吸收层完全吸收太阳能全波段的光子。而下层共振腔的空气由于具有较小的折射率，使其发射出的光子能量都集中在更短的波长范围内，通过合理设计其尺寸，可以使发射装置发射的光子波长都小于1100 nm，从而全部被半导体硅电池转化为电能，另外材料均采用高熔点材料，使得该装置具有更高的耐高温功能。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是本发明截面半剖视意图。

图3是本发明发射率及光谱辐射曲线图。

1-基底；2-薄膜层；3-涂层；21-共振腔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示的一种高效率太阳能利用系统，包括基底1，所述基底1的上下表面分别覆盖有薄膜层2，所述薄膜层2上通过纳米加工蚀刻有若干等间距的共振腔21，在位于基底1上表面的薄膜层2上的共振腔21内以及薄膜层2上表面填充有涂层3，位于基底1下表面的薄膜层2上的共振腔21裸露于空气中。

其中，所述薄膜层2采用氧化钛所制而成；所述涂层3以及基底1均采用氧化铝所制而成。

本发明提到的一种高效率太阳能利用系统，基底1的上下表面均设置有具有多个共振腔21的薄膜层2，上层的共振腔21内填充有氧化铝所制的涂层3，上层作为吸收装置，上层共振腔21内的氧化铝涂层3相对于下层共振腔21内的空气而言具有更高的折射率，这可以使该吸收装置吸收波长更长的光子，通过合理设计共振腔21尺寸以及涂层3厚度，可以使该吸收装置完全吸收太阳能全波段的光子；下层作为发射装置，下层共振腔21的空气由于具有较小的折射率，使其发射出的光子能量都集中在更短的波长范围内，通过合理设计其尺寸，可以使发射装置发射的光子波长都小于1100 nm，从而全部被半导体硅电池转化为电能。