[发明专利]基于半导体热电效应的光伏板温差发电及温控一体化装置

说明书

本发明公开了基于半导体热电效应的光伏板温差发电及温控一体化装置，属于太阳能光伏、温差发电和半导体制冷领域，本方案可以实现根据温度传感器的数据和光照强度传感器的数据，分别预测出每一个模式下光伏板和半导体模块的整体输出功率，并同时求出在发电模式和制冷模式之间切换的临界温度T0，当光伏板温度超过临界温度T0时，半导体模块切换至制冷模式；当光伏板温度低于临界温度T0时，半导体模块切换至发电模式，通过在TEG、TEC模式之间的动态切换，保证光伏板运行在合适的温度区间，同时，在发电模式下，能够利用TEG对废热进行利用发电，提高效率。

技术领域

本发明涉及太阳能光伏、温差发电和半导体制冷领域，更具体地说，涉及基于半导体热电效应的光伏板温差发电及温控一体化装置。

背景技术

随着社会的急速发展，对能源的需求也急剧增加，为实现“碳达峰”和“碳中和”等目标，国家对可再生能源的研究十分重视，与传统能源相比，太阳能具有储量丰富、清洁、可再生等优点，利用太阳能发电更加节能环保，且无噪音，对解决我国能源问题有着极大的作用。

目前光伏板的效率随温度的升高而降低，因此，为了进一步提高光伏板发电效率，重点在于研发新型光伏板散热技术，现有光伏板散热技术包括风冷，液冷，半导体温差发电/制冷技术等，但目前由于光伏板背部的余热，在风冷和液冷技术中大多数被耗散掉，未能进行有效的利用；而半导体温差发电技术不仅能够吸收利用光伏板背面的废热发出额外电能，还能在一定程度上降低光伏板背板温度并提高光伏板发电效率；其次，半导体制冷技术通过输入电能以显著降低光伏板背板温度从而提高光伏板发电效率，但现有技术无法准确控制在何时，在什么温度条件下启动制冷开关，以最大化装置光伏板和温差半导体模块的整体发电效率；现有技术中，目前还没有一种能够基于光伏板实时温度条件的，可在温差发电和制冷两种模式之间切换的光伏一体化装置。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供基于半导体热电效应的光伏板温差发电及温控一体化装置，本方案可以实现根据温度传感器的数据和光照强度传感器的数据，分别预测出每一个模式下光伏板和半导体模块的整体输出功率，并同时求出在发电模式和制冷模式之间切换的临界温度T0，当光伏板温度超过临界温度T0时，半导体模块切换至制冷模式；当光伏板温度低于临界温度T0时，半导体模块切换至发电模式，通过在TEG、TEC模式之间的动态切换，保证光伏板运行在合适的温度区间，同时，在发电模式下，能够利用TEG对废热进行利用发电，提高效率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

基于半导体热电效应的光伏板温差发电及温控一体化装置，包括透明玻璃盖板，所述透明玻璃盖板下端安装有光伏板，所述光伏板下端涂设有导热硅脂Ⅰ，所述导热硅脂Ⅰ内部安装有温度传感器，所述导热硅脂Ⅰ下端安装有多个均匀分布的半导体模块，所述半导体模块下端安装有翅片散热模块，所述半导体模块与翅片散热模块内壁之间设有导热硅脂Ⅱ，多个所述半导体模块外端填充隔热保温材料，所述隔热保温材料位于导热硅脂Ⅰ和翅片散热模块内壁之间，所述透明玻璃盖板上端固定安装有光照强度传感器，所述光伏板的外端电性连接有电池模块，所述半导体模块与电池模块之间电性连接，所述电池模块外端电性连接有模式切换模块。

进一步的，所述模式切换模块由一个包含支路一、支路二的并联电路组成，所述支路一包括电池模块外端电性连接的二极管Ⅰ，所述二极管Ⅰ外端电性连接有切换开关，所述切换开关外端电性连接有制冷模式指示灯，所述制冷模式指示灯与多个半导体模块之间电性连接，所述支路二包括电池模块外端电性连接的二极管Ⅱ，所述二极管Ⅱ外端电性连接有切换开关，所述切换开关外端电性连接有发电模式指示灯，所述发电模式指示灯与多个半导体模块之间电性连接。

进一步的，多个所述半导体模块之间为并联连接，且由切换开关、二极管Ⅰ、二极管Ⅱ、制冷模式指示灯和发电模式指示灯统一控制。