[发明专利]基于氮化硼和碲化铋纳米复合材料的太阳能温差电池系统及其制作方法

说明书

本发明公开了一种基于氮化硼和碲化铋纳米复合材料的太阳能温差电池系统及其制作方法，所述太阳能温差电池系统包括集热平台、导热铜管、散热模块、温差电池模块和太阳能电池，其中：所述导热铜管的中段位于集热平台的空槽内；所述太阳能电池固定在集热平台正上方的凹槽位置；所述导热铜管的两端弯曲成近90°在集热平台下方作为支撑；所述温差电池模块的热端面固定在导热铜管两端的侧面；所述散热模块固定在温差电池模块的冷端面处。本发明制备的太阳能温差电池系统提升了太阳能电池的发电效率以及寿命，方法工艺简单易行，所用设备简单、廉价，实验以及测试过程方便。

技术领域

本发明属于太阳能温差发电领域，涉及一种太阳能温差发电系统及其制作方法，具体涉及一种由氮化硼气凝胶和碲化铋复合而成的热电单元所组合而成的太阳能温差电池系统及其制作方法。

背景技术

出了新的挑战。同时，航天器中太阳能电池受到太阳能照射的辐射近80%都浪费成无用的热能，热度的聚集造成了太阳能PV板面温度升高，出现变黄、开裂等现象，减少电池使用寿命，电池输出功率下降。采用太阳能温差混合发电系统对太阳能电池进行补偿是解决上述问题的有效途径。基于塞贝克效应制作的温差电池的发电效率对材料ZT值要求很高，传统材料的电导率与热导率难以调和，是寻找高ZT值热电材料的一大困难，所以人们越来越多地去尝试制备复合晶体，试图利用复合晶体的不同结构优化热电性能，例如各种填充性Skutterudite化合物等。碲化铋是目前发现的最适合温差发电的材料，而怎么进一步提升碲化铋材料的ZT值成为当前研究的重点。氮化硼气凝胶作为一种新型的纳米材料，具有化学性质稳定、尺寸微小、独特的多孔结构、比表面积大，导热率低等优点，氮化硼气凝胶与碲化铋材料结合能够有效的降低碲化铋材料的热导率，提升其热电优值。

发明内容

为了解决太阳能发电效率低，寿命短等问题，本发明提供了一种基于氮化硼和碲化铋纳米复合材料的太阳能温差电池系统及其制作方法。本发明制备的太阳能温差电池系统提升了太阳能电池的发电效率以及寿命，方法工艺简单易行，所用设备简单、廉价，实验以及测试过程方便。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于氮化硼和碲化铋纳米复合材料的太阳能温差电池系统，包括集热平台、导热铜管、散热模块、温差电池模块和太阳能电池，其中：

所述集热平台的正上方设置有凹槽，集热平台的横向两侧面设置有空槽；

所述导热铜管的中段位于集热平台的空槽内；

所述太阳能电池固定在集热平台正上方的凹槽位置；

所述导热铜管的两端弯曲成近90°在集热平台下方作为支撑；

所述温差电池模块包括导电铜片、P型温差单元晶块和N型温差单元晶块，导电铜片等间距排列在冷热面上，每个导电铜片上放置一对P型和N型温差单元晶块，相邻铜片上不同类型的晶块用导电铜片连接，导电铜片与晶块间使用导电银浆连接；

所述P型温差单元晶块由P型碲化铋和氮化硼气凝胶制成；

所述N型温差单元晶块由N型碲化铋和氮化硼气凝胶制成；

所述温差电池模块的热端面固定在导热铜管两端的侧面；

所述散热模块固定在温差电池模块的冷端面处。

一种上述太阳能温差电池系统的制作方法，包括如下步骤：

步骤一、制备P型温差单元晶块

（1）称取P型碲化铋粉末和氮化硼气凝胶粉末进行球磨处理，得到P型碲化铋和氮化硼气凝胶的复合热电材料；

（2）将P型碲化铋和氮化硼气凝胶的复合热电材料进行热压处理，并对热压后的块体进行切割和研磨处理，得到P型温差单元晶块；