[发明专利]一种百叶窗式太阳能聚光光伏/光热/照明一体化系统

说明书

本发明公开了一种百叶窗式太阳能聚光光伏/光热/照明一体化系统，属于太阳能光伏光热与建筑照明应用领域。传统的百叶窗只有调节室内照明的功能，入射到窗体的太阳辐射无法被利用。为了实现对垂直空间太阳能资源的利用，减少建筑能耗，本发明提出了一种能利用窗体产生电力和家庭热水的聚光式百叶窗设计方法。聚光叶片上表面设计为全反射面，下表面为反射面，当一定角度范围内的光线入射到该叶片时，便会被汇聚到覆盖有太阳能薄膜电池的叶片侧棱处，电池将光能转化为电能。采用冷却水对电池进行冷却，阻止电池温度升高的同时可以得到家庭用热水。调整叶片间的开合角度一方面可以实现对太阳的跟踪，另一方面不影响室内的采光需求。

所属技术领域

本发明涉及一种百叶窗式太阳能聚光光伏/光热/照明一体化系统，是一种利用聚光叶片与光伏电池及光热单元结合而成的系统，实现了垂直空间上光伏、光热、照明一体化的太阳能复合利用。属于太阳能光伏光热与建筑照明应用领域。

背景技术

建筑与工业、交通并称三大耗能产业。目前，我国建筑总能耗约占社会总能耗的20.7％。并且，随着人们对美好生活的追求不断提高，这一比例将会越来越高。建筑能耗主要集中在照明、空调系统、热水等方面。将太阳能利用技术应用在建筑上，则能有效缓解建筑上传统能源消耗过高的问题。一方面，太阳光是人们习惯的光源，在室内利用天然的自然光代替照明系统不仅可以节约电能消耗，也可以提高室内的采光质量。另一方面，捕获入射到建筑南墙上的太阳能，进行光伏光热复合利用，产生电力和热水，则能进一步降低建筑对传统能源的依赖。然而，目前还没有针对这种太阳能建筑的成熟应用方案。

鉴于此，兼顾使用功能及美观性的前提下，本发明提供一种百叶窗式太阳能聚光光伏/光热/照明一体化系统。根据几何光学原理，对百叶窗叶片进行了光学设计，使其具有聚光作用。薄膜太阳能电池布置在位于室内侧聚光叶片的侧棱处，汇聚的光线经光电转化过程产生电能。薄膜太阳能电池背面布置有导热翅片和冷却水流道，利用冷缺水带走积聚在太阳能薄膜电池上的热量，从而避免了电池温度的持续升高，同时也可以得到家庭用热水。冷却水流道同时可以充当聚光叶片的旋转轴，通过旋转轴可以调节聚光叶片的开合角度从而实现对太阳的跟踪，同时也可以兼顾室内的照明需求。

发明内容

本发明基于几何光学原理设计了一种聚光百叶窗叶片，入射的太阳光被汇聚到聚光叶片的侧棱处，侧棱处覆盖有薄膜太阳能电池，薄膜太阳能电池将入射的太阳能转化为电能。薄膜太阳能电池背面设计有翅片和冷却水流道，利用冷缺水带走积聚在光伏电池上的热量，避免了电池温度的升高，同时可以得到热水。冷却水流道还可以充当聚光叶片的旋转轴，通过旋转轴可以调节聚光叶片的开合角度从而实现对太阳的跟踪，同时也可以兼顾室内的照明需求。利用上述过程，实现了太阳能聚光光伏/光热/照明在建筑上的一体化应用。本发明是通过如下技术方案实现的：

一种百叶窗式太阳能聚光光伏/光热/照明一体化系统，其主要结构包括，支架(1)，若干聚光叶片(2)，反射膜(4)，太阳能薄膜电池(7)，翅片(8)，冷却水流道(转轴)(10)，保温层(9)。若干聚光叶片(2)通过冷却水流道(转轴)(10)安装在支架(1)上，形成窗体。聚光叶片(2)上表面为全反射面(3)，下表面贴有反射膜(4)为反射面，聚光叶片(2)的侧棱处贴有薄膜太阳能电池(7)，薄膜太阳能电池(7)的外侧为翅片(8)，冷却水流道(转轴)(10)与翅片(8)连接，翅片(8)外侧为保温层(9)。

当光线(11)入射到聚光叶片(2)上时，经若干次反射(5)全反射(6)过程被汇聚到太阳能薄膜电池上(7)，太阳能薄膜电池(7)将汇聚的太阳能转化为电能。为了避免太阳能薄膜电池(7)温度的持续升高，影响其光电转化效率，在其外侧设置有翅片(8)和冷却水流道(10)，冷却水一方面可以带走积聚在太阳能薄膜电池(7)上的热量，另一方面，温度升高的冷却水可以作为家庭热水使用。冷却水流道(10)还可以作为聚光叶片(2)的转轴，通过转轴调节百叶窗叶片式聚光器(1)的开合角度实现对太阳位置的跟踪，同时也能兼顾室内的采光需求。

有益效果：