[发明专利]一种全光谱的光伏光热联合系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能利用技术领域，尤其涉及一种全光谱的光伏光热联合系统。

背景技术

据国际能源机构IEA预测，至2050年，太阳能发电在全球电力供应中份额将达到30％，而目前占比不到5％，太阳能发电产业蕴藏巨大的市场。面对全球能源尤其是清洁能源需求的巨大缺口，太阳发电产业从来都不存在“过剩”的说法，只是因为没有成本足够低，能量转换效率高的技术出现。

在太阳光全谱范围内目前单结太阳能电池转换效率的理论极限约为30％，因此太阳能光谱中将超过50％的能量无法得到有效利用。光伏光热综合利用是现在太阳能利用的一个大趋势，例如已公布的中国专利申请第1022589159A号“真空管光伏光热复合抛物面聚光器”，目的是复合抛物面聚光镜和光伏光热相结合的方式，利用冷却介质将光伏电池产生的热能以及未能被光伏电池吸收的太阳光吸收转化为热能，提高太阳能的有效利用率。但是由于光伏光热与真空管集成在同一模块上，相互影响，造成了大部分不能光伏电池利用的光损失掉，同时也由于聚光造成光伏电池产生一定的温升，影响了光电转换效率。

目前，光伏光热综合利用装置主要采用太阳光直射光伏电池并在光伏电池背面加装冷却系统，由于占太阳能45％的可见光照射到光伏电池上产生电能和热能，占太阳能50％的近红外光照射到光伏电池上仅产生热能，因此近红外光照射到光热电池上，大幅度增加了光伏电池的热负荷和温升，使光伏电池发电效率降低，增加了光伏电池冷却量。例如已公布的中国专利申请第102779885A号“一种太阳能聚光分频光伏光热联产装置”，采用了复合抛物面聚光器和太阳能分频玻璃，目的是将太阳光中的近红外光在照射到光伏电池前，过滤并回收，从而降低光伏电池的温升，提高光电转换效率。但该发明装置侧重于提高光电转换效率，光热装置在其中只是辅助装置，其光热的功能未能得到充分的利用和发挥，从而未能很好的提高太阳能光伏光热系统整体的能量转换效率。

在保证光伏电池转换率提升的情况下，如何充分利用太阳光全谱的能量，提高整个系统的能量转换效率成为了光伏光热综合利用领域迫切的技术需求。

发明内容

本发明提供了一种全光谱的光伏光热联合系统，以充分利用太阳光全谱的能量，提高整个系统的能量转换效率。

本发明提供的一种全光谱的光伏光热联合系统包括：聚光分频装置、光伏装置和集热装置，所述聚光分频装置是由连续或非连续的光谱分频器组成的聚光分频镜面，所述光伏装置包括光伏电池层和曲面支撑层，所述光伏电池层位于所述聚光分频装置和所述曲面支撑层之间，所述集热装置设置在所述聚光分频装置的聚光位置上；

所述聚光分频装置将入射太阳光中为近红外光和紫外光与可见光分离开来，所述聚光分频装置将所述近红外光和紫外光反射并聚集到所述集热装置上，由所述集热装置吸收并转换为热能，所述聚光分频装置将所述可见光照射到所述光伏电池层，由所述光伏电池层转换为电能。

优选地，所述聚光分频镜面为槽形曲面，所述槽形聚光分频镜面为一连续式的或非连续式的，所述槽形聚光分频镜面的截面形状包括：抛物线面、复合抛物线面和自由曲面。

优选地，所述集热装置由同心的内管和外管组成，所述内管和外管之间是真空的。

优选地，所述聚光分频镜面为蝶式曲面，所述蝶式聚光分频镜面的截面形状包括：抛物线面、复合抛物线面和自由曲面。

优选地，所述集热装置包括集热管和位于所述集热管上方的真空玻璃罩，所述真空玻璃罩与所述集热管之间形成真空。

优选地，所述集热管为涡旋线状的玻璃管，所述集热管的进出管分别与所述真空玻璃罩的进出口连接。

优选地，所述光伏装置与所述聚光分频装置紧密相连。

优选地，所述光伏装置还包括支撑架、转动连接件、固定支撑组件和跟踪及驱动装置，所述光伏电池层与光谱分频器件之间设有真空隔热层，所述支撑架支撑所述聚光分频装置、所述光伏电池和曲面支撑层，所述转动连接件连接所述支撑架和所述固定支撑组件，所述跟踪及驱动装置连接所述支撑架和所述固定支撑组件，所述跟踪及驱动装置根据所述检测到的所述太阳光的入射角，调节所述聚光分频装置的水平角度。

优选地，所述光伏电池层与所述曲面支撑层之间采用导热硅胶连接粘合，且所述支撑镜面相对于所述光伏电池层的外侧面设置有散热槽。

优选地，所述聚光分频装置和所述光伏电池层以至少两组截面大小相同或不同的环状的均匀的设置在所述支曲面支撑层上。