[发明专利]一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换技术领域，尤其涉及一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列。

背景技术

热电转换是一种将热能转换为电能的发电技术，包括热能直接发电方式，即温差发电，将两种不同类型的热电转换材料N和P的一端结合并将其置于高温状态，另一端开路并给以低温时，由于高温端的热激发作用较强，空穴和电子浓度也比低温端高，在这种载流子浓度梯度的驱动下，空穴和电子向低温端扩散，从而在低温开路端形成电势差；如果将许多对P型和N型热电转换材料连接起来组成模块，就可得到足够高的电压，实现发电。此种发电方式虽然能实现热能直接转化为电能，但是，其转换效率较低，一般在10％左右。

另一种是利用热能间接发电的方式，常见的方法为将热能转换为机械能，再将机械能转换为电能。以汽轮机发电为例，利用热能加热水成蒸汽，通过蒸汽使汽轮机做功，进而带动发电机发电，此过程需要完成热能转换为机械能，再转换为电能的步骤。

上述间接发电方式存在的缺点在于：1、转换效率低，一般转换效率仅为10％-40％左右；2、投入成本高，汽轮机自身成本较高，操控复杂，且能力传输距离长，不利于后期维护维修；由此可知，如何得到一种更优的热电转换系统仍是目前亟需解决的技术问题。

目前，常见的光电转化器件，如光伏电池等，其本质是一种由辐射能转化电能的器件；而热能通常能以辐射的形式传递，因此理论上可以采用热能提供辐射能。

光电转换器件的光电转换效率，如，多晶硅光伏组件的光电转换效率为20％左右，碲化镉光伏组件的光电转换效率21％左右，上述转换效率均是光伏组件接收太阳光全光谱能量得到的转换效率，而全光谱中的一些波段的光电转换效率较低，进而直接导致了光伏组件的转换效率低。如果光伏组件只接收高光电转换效率的特定波段的辐射能量，可使光伏组件的光电转换效率会大大提高，以多晶硅光伏组件为例，如果多晶硅光伏组件只接收波长在600-900nm之间的辐射能量，其光电转换效率可达80％以上。

因此，本申请的目的是针对上述技术问题，发明创造一种新的系统，可以发出特定波段的辐射能量，再利用特定波段的辐射能量进行光电转换，实现发电。

发明内容

本发明提供一种热辐射源选择性透过的热电转换系统及阵列，光电转换装置接收高转换率的特定波段的辐射能量，进而使其电能转换效率更高，而且特定波段以外的其余波段的辐射能量经过反复的反射最终几乎都会形成特定波段的辐射能量，使得热辐射源释放的热能几乎全部高效利用，避免能量损失。

根据本发明的实施例，提供一种热辐射源选择性透过的热电转换系统，包括热辐射源、波段选择性透过装置和光电转换装置，所述热辐射源和光电转换装置之间的全部或部分空间为真空状态；所述热辐射源的辐射能量中只有特定波段的辐射能量能透过所述波段选择性透过装置，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源，所述特定波段的辐射能量投射至光电转换装置转换为电能，其余波段的辐射能量反射回到所述热辐射源。

进一步的，所述波段选择性透过装置套设在所述光电转换装置外侧，所述热辐射源套设在所述波段选择性透过装置的外侧，所述热辐射源特定波段的辐射能量由外向内透过所述波段选择性透过装置投射到所述光电转换装置。

进一步的，所述波段选择性透过装置套设在所述热辐射源外侧，所述光电转换装置套设在所述波段选择性透过装置的外侧，所述热辐射源特定波段的辐射能量由内向外透过所述波段选择性透过装置投射到所述光电转换装置。

进一步的，所述热辐射源至少由电能、太阳能、核能、化学能、生物质能、燃料型能源中的一种提供。

进一步的，所述波段选择性透过装置包括至少一片波段选择性透过片。

进一步的，所述波段选择性透过装置包括至少两片所述波段选择性透过片，其中的一片所述波段选择性透过片为ITO镀膜玻璃片。

进一步的，所述热辐射源的表面有增强辐射涂层。

进一步的，所述增强辐射涂层为特定波段增强辐射涂层。

进一步的，所述光电转换装置为光伏发电组件。

进一步的，所述光电转换装置为晶硅发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为600-900nm。

进一步的，所述光电转换装置为砷化镓发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为500-850nm。

进一步的，其特征在于，所述光电转换装置为碲化镉发电组件，所述特定波段的辐射能量的波段为550-850nm。