[发明专利]一种聚光型全光谱的太阳能光伏光热联合系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能利用设备，特别涉及一种太阳能光伏光热联合系统。

背景技术

当前，太阳能发电领域主要包括光伏发电技术和光热发电技术。根据目前太阳能发电技术发展现状，聚光技术是提高这两种技术发电效率所采用的最主要方法，不仅可以减少占地面积，而且也能降低发电成本，但目前两种技术各有优缺点。从发电效率方面看，光热发电技术通过聚光显著提高了发电效率，但与光伏发电相比，虽然其可以吸收转换太阳全光谱的能量，但其发电效率通常要低于直接实现光电转化的光伏发电技术效率。而从是否能承担电网基础负荷方面看，光热发电技术具有可以通过热能存储实现全天候发电的优势，光伏发电往往只能在白天发电，其电力存储由于成本和技术原因也不适应于大规模发电。另外，光伏发电技术仅仅利用了太阳光谱中300nm-1100nm波长的能量，其余能量都转换为热能消散到空气中，造成能量浪费。因此，如果能结合光伏和光热发电两种技术的各自优势，综合利用两种技术，将显著提高系统综合利用效率。

中国专利201210250372.0公开了一种“背反射式太阳能电池及其制作方法”，其包括保护底层、依次设置于保护底层表面的反射介质膜、背电极和电池薄膜组成，通过设置反射膜可将透过太阳能电池的太阳光再次反射到电池处进行再次利用，但该专利只能利用可见光部分太阳光谱，其余紫外光及近红外光也同样被反射出去，不能利用。

中国专利201210058376.9公开了一种“真空管光伏光热复合抛物面聚光器”，其采用复合抛物面聚光镜和光伏发电相结合，将太阳光聚焦反射到光伏上产生电力，同时采用冷却管将光伏冷却进而产生热水，系统不需要跟踪，实现了光伏光热综合利用，但该系统由于聚光比较低，无跟踪系统，难以实现高温应用。另一中国专利201510272091.9公开了“一种全光谱的光伏光热联合系统”，其采用在聚光分频装置，将太阳光中紫外光和近红外光与可见光分离开，将可见光部分照射到光伏电池产生电能，将其余部分反射聚焦到集热装置中产生热能，但该系统没有采用的聚光光伏装置，为普通光伏，其效率难以提高，另外该聚光分频装置一般具有很多层才能实现分光谱供能，其成本和光学效率需要进一步分析。

因此，实现太阳能全光谱高效利用，进一步提升系统的综合效率是当前太阳能利用技术的迫切需求和发展趋势。

发明内容

本发明的目的在于通过太阳能全光谱的高效利用，进一步提升太阳能光伏光热联合系统的综合效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种聚光型全光谱的太阳能光伏光热联合发电系统，包括主聚光器、集热管、二次聚光器、光伏装置、冷却装置和支架。所述集热管和所述二次聚光器位于所述主聚光器的聚焦处，所述二次聚光器通过所述的支架固定在所述主聚光器的上方，所述主聚光器将太阳辐射反射聚焦到所述集热管和所述二次聚光器上，所述二次聚光器将太阳辐射再次反射聚焦到所述集热管上。

所述光伏装置位于二次聚光器的内壁面上，所述光伏装置包括光伏电池层、背面反射层和保护底层，所述的背面反射层位于光伏电池层和所述的保护底层之间，所述背面反射层将入射太阳光中光伏电池层所不能吸收利用的紫外光和近红外光反射到所述集热管上，所述冷却装置位于光伏装置的保护底层背面，对所述光伏装置进行冷却。

所述的光伏装置的光伏电池层为砷化镓光伏电池，其效率高，且适宜应用于聚光光伏系统中，砷化镓光伏电池的耐温性较普通光伏电池要高很多，在200℃时，砷化镓光伏电池的发电效率仍可达到10％左右。特别是多结砷化镓的异质结光伏电池，其光电效率最高达到28％以上。

所述背面反射层为具有反射率不低于85％反射率的反射材料层，所述光伏装置和所述冷却装置固定在所述二次聚光器内壁面上，且所述光伏装置所处的方位能保证其背面反射层可将入射光反射到所述集热管上。

所述的集热管包括同轴的玻璃外管和金属内管玻璃外管与金属内管之间为真空。

优选的，所述的二次聚光器可以位于所述的集热管的外部上方，并通过支架固定在集热管上。

另一优选的，所述的二次聚光器也可以位于所述的玻璃外管的内部且位于金属内管上方，所述的光伏装置、所述的冷却装置及所述的支架也同样都位于所述的玻璃外管的里面。

所述的主聚光器的形状为抛物面槽式聚光器或菲涅尔式聚光器，所述主聚光器具有实时跟踪太阳功能，通过跟踪太阳将太阳光反射聚焦到所述集热管和二次聚光器上。