[实用新型]一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置

说明书

本实用新型的目的是提供一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置，其主要优点是充分利用太阳能，不需要外来热源，不需要人工冷却，可以长时间保持较高的温差。主要包括半导体温差发电模块（29）、集热管（30）、储水箱（31）、不锈钢支架（28）。聚光板（1）置于真空管内部，为温差发电模块（29）热端提供持续热源，P/N型半导体热电偶对（6）从真空管内部穿过三层玻璃延伸到玻璃罩管（14）外壁与冷端相连，依附在玻璃罩管（14）外表面的散热肋片（21）通过夹层内水的热虹吸作用以及周围空气的对流带走热端传导过来的热量，使冷端温度降低，总体上使发电单元热端与冷端保持较大的温差，实现光热电转换。

技术领域

本实用新型涉及，属太阳能温差发电技术领域。

背景技术

CPC是一种非成像聚焦度的聚光器，可将给定接收角范围内的入射光线按照理想的聚光比收集到接收器上，由于它有较大的接收角，在运行时不需要连续跟踪太阳。CPC型真空管集热器是一种新型的太阳能集热装置，内聚光式真空管的接收器和聚光板两部分固定于真空管内，体积与常规产品相同，工作温度却比常规产品有了很大提高。温差发电技术受热电转换效率低和成本高的限制，在很长一段时间内主要运用于尖端领域，由于该技术具有无排放、无噪音、体积小及性能稳定等优点，随着半导体材料的改进和技术的发展，极大地推进了温差发电技术的进步，使得温差发电技术在工业生产以及民用领域得到广泛运用。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种内聚光式CPC型真空管半导体温差发电装置，其主要优点是充分利用太阳能，通过吸收太阳能获得高温热源，并能与外界保温隔热，热量不易散失，可以长时间保持较高的温差，肋片通过夹层内水的热虹吸作用产生自然对流以及周围空气流体的对流带走热端传导过来的热量，冷却发电单元冷端，不需要人工冷却。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:如图3，整个装置分为三个部分，其中半导体温差发电模块（29）置于集热管（30）内，储水箱（31）与集热管（30）相连接，放置于不锈钢支架（28）上，在水箱一端有自来水入水口（27）。

集热技术方案：如图2，通过真空管与内置CPC集热器相结合的方式，太阳光直接穿过玻璃罩管（14）和真空管外管（15）,一部分被真空管内管（16）吸收，使管内温度升高，透过内管的其余阳光，一部分照射到涂有太阳能选择性吸收涂层的铜导流片（25），绝缘导热的硅胶片（24），以及水平导热翅片（26）上，一部分照射到聚光板（22）上，聚光板（22）再次将太阳光汇聚并通过斜置导热翅片（23）将温度传递给发电单元热端，依靠内置CPC和真空管内管（16）产生较高的温度，通过真空夹层的保温隔热作用，使发电单元热端温度长时间保持在一个较高的范围内。

发电技术方案：如图1，P/N型半导体热电偶对（6）通过铜导流片（9）连接，两端分别处于高温与低温状态，在P/N型半导体热电偶对（6）内部便形成温度梯度，高温端和低温端附近的载流子浓度均随温度指数增大，冷端附近的载流子浓度比热端低，在浓度梯度的作用下，载流子便发生扩散，P/N型半导体热电偶对（6）两端形成空间电荷的积累，从而在其内部形成电场，在电场作用下，载流子又做漂移运动，这时在半导体两端便产生电动势，将多个P/N型半导体热电偶对（6）通过铜导流片（9）串联起来，便可以输出较大的电压。

冷却技术方案：如图1，储水箱中的水从冷却水入口（4）进入，通过热虹吸作用在玻璃罩管（13）与真空管外管（12）之间的夹层内形成自然对流，吸收一部分经热端传递过来的热量。依附在玻璃罩管（13）外表面的肋片（21）（如图2）也可通过与周围空气对流换热，使冷端温度降低，总体上使发电单元热端与冷端保持较大的温差。