一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統技術方案

本實用新型專利技術提供的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統；其特征在于，所述系統包括波長分光裝置、置于光路中波長分光裝置前的小夾角聚光裝置和后級的由兩種或兩種以上接收器組成的復合接收裝置；所述小夾角聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于90°，進一步優選為夾角小于等于60°；該太陽能綜合利用系統能利用不同接收器對不同太陽光譜的響應特性高效地利用太陽光，在利用某些種類的光伏電池能夠高效響應的太陽光部分頻段的輻射進行光伏發電的同時，再利用太陽光其余頻段的輻射進行光熱發電，從而實現太陽能在全頻段范圍內的經濟高效綜合利用，另外還可以避免非響應或低效響應范圍的輻射造成的光伏電池本身溫度上升,也保證了在整個太陽輻射范圍內的經濟高效綜合利用。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及太陽能利用
，具體涉及一種波長分光式高效太陽能綜合利用系統。技術背景 目前的太陽能利用，一是光電轉換，將太陽能輻射光通過太陽能電池轉換為電能；二是光熱轉換，即利用太陽能收集裝置，把太陽能輻射能轉換成熱能利用，如太陽能熱發電、太陽能熱水器。但是光電、光熱系統大多是獨立的。目如光電光伏電池主要有單晶娃、多晶娃、非晶娃、鋪化鋪、神化嫁等等，每種光伏電池對于太陽光光譜響應曲線并不完全一樣，不同的光伏電池量子效率光譜曲線峰值的位置不同，例如硅電池峰值波長在O. 9 μ m左右，硒電池在O. 54 μ m左右。硅電池的光譜范圍寬，在O. 45 I. I μ m之間，硒電池的光譜范圍在O. 34、. 75 μ m之間，只對可見光敏感；而光伏電池對于包括長波長范圍在內的部分光譜并不敏感，導致光子能量hv小于光伏電池的禁帶寬度E，價帶中的電子無法遷移到導帶，只是將光譜能量轉化成熱能，造成光伏電池本身的溫度上升，發電效率下降；而目前的選擇性光熱吸收涂層技術可以對太陽輻射進行有效吸收轉化為熱能，吸收率高達95%。如何更加高效地利用太陽光譜響應范圍，同時避免非響應范圍或低效率響應波段的輻射造成光伏電池本身溫度上升的弊端(導致整體光伏電池效率下降)已成為研究的焦點。
技術實現思路
本技術目的在于，克服以上描述的光伏電池在有些波長段利用太陽能光譜效率不高導致光伏發電效率低下的問題，提供了更加有效利用太陽能光譜高效綜合發電的系統。本技術提供的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，系統包括一個或多個波長分光裝置、置于光路中波長分光裝置前級的小夾角單次聚光裝置和后級的由兩種或兩種以上接收器組成的復合接收裝置；所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于90°。進一步地，所述復合接收裝置根據接收波長的不同分為光熱接收器和至少一種光伏接收器，光伏接收器接收對應高轉換效率波長的光線能量，光熱接收器接收其它波段光線能量。進一步地，所述復合接收裝置中至少有一種為單晶硅電池的光伏接收器。進一步地，所述多個波長分光裝置之間形成一定夾角布置，各自接收光線匯聚夾角小于等于90度的入射光線。優選地，所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于60° ;以保證光線在較小的角度變化范圍進入分光裝置，能更加良好有效地將太陽光譜按波長進行分離，實現各光譜范圍內的高效利用。進一步地，所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于40°。進一步地，所述小夾角單次聚光裝置為拋物槽式反射聚光、菲涅爾陣列式反射聚光裝置或長焦距透射式聚光裝置。進一步地，所述小夾角單次聚光裝置為長焦距透射式聚光裝置，如長焦距凸透鏡或長焦距菲涅爾透鏡。進一步地，所述菲涅爾陣列式反射聚光裝置陣列中的鏡條為槽式曲面鏡條，多個陣列的槽式曲面鏡條實施統一跟蹤，將太陽光會聚、反射至復合接收裝置內。進一步地，所述波長分光裝置采用波長分光薄膜分光鏡對匯聚的入射光進行透射、反射選擇分光。進一步地，所述波長分光裝置采用棱鏡分光鏡或棱鏡分光鏡組對入射光進行折射選擇波長分光。進一步地，所述波長分光裝置可活動調節，對各接收器的受光比例進行調配。進一步地，所述復合接收裝置中各接收器接收分光光線的光程長度接近；即復合接收裝置中各接收器從小夾角單次聚光裝置(或者從波長分光器)到達各接收器表面的光線光程長度接近，具有相近的跟蹤容差精度，具有良好的跟蹤統一性，且能良好地接收波長分光裝置分離的光譜范圍內的光。進一步地，所述復合接收器包括輔助光學裝置(二次聚光裝置)，例如光熱接收器和光伏接收器具有的二次聚光裝置。進一步地，所述光熱接收器獲得的熱能用于推動熱機進行光熱發電或者工業及生活利用。進一步地，所述綜合利用系統中包含熱存儲裝置，光熱接收器將所接收的熱量儲入熱存儲裝置內，以備使用。進一步地，所述綜合利用系統實施光熱發電與光伏發電聯合運行；白天太陽光通過光伏接收裝置進行光伏發電，且利用熱存儲裝置保存光熱接收器吸收的熱量；在光伏發電不能穩定輸出時，利用熱存儲裝置內部的熱量來光熱發電進行補充，保證所述綜合利用系統發電輸出的穩定性。高效波長分光式太陽能綜合利用系統較現有太陽能利用技術有以下優點1、該綜合發電系統較單獨光伏發電系統減少了光伏電池主要的熱接收，使得散熱壓力和工作溫度下降，發電效率提高；2、光伏發電系統白天直接發電；光熱發電系統白天接收光伏高效吸收波長以外的波段能量進行熱量的高效接收轉換和存儲，可全光譜高效吸收太陽光能量，提高能量綜合利用效率；另外在有云或陰天或夜間進行汽輪機發電補償調整，與光伏有效互補，使電力輸出穩定，減少對電網沖擊，并實現調峰功能；3、本綜合太陽能利用系統，能夠對太陽光譜全波段進行高效利用，能夠在相同聚光系統成本下，獲得更多的能源，從而降低能源成本。附圖說明圖Ia是本技術的高效波長分光式太陽能綜合利用系統的第一實施例結構示意圖；圖Ib是波長分光裝置不同波長對應透射比例曲線圖；圖2是第一實施例復合接收裝置及波長分光裝置的截面結構示意圖；圖3是本技術的高效波長分光式太陽能綜合利用系統的第二實施例結構示意圖；圖4是本技術的高效波長分光式太陽能綜合利用系統的第三實施例結構示意圖；圖5是本技術的實施例的工藝路線示意圖。具體實施方式下面參照附圖對本技術的具體實施方案進行詳細的說明。圖Ia是本技術的高效波長分光式太陽能綜合利用系統的第一實施例結構示意圖；如圖Ia所示，綜合利用系統包括一個波長分光裝置11、置于波長分光裝置11光路中前級的小夾角單次聚光裝置12和后級的由兩種及以上接收器組成的復合接收裝置13。 小夾角單次聚光裝置12入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于90°，描述中，以光路入射方向定義主要部件相對位置關系，太陽光線入射小夾角單次聚光裝置(光路前級)，經過波長分光裝置11后(光路中級)，然后到達復合接收裝置13(光路后級)完成綜合利用；另外，單次定義為入射太陽光只經過一次基本反射聚光裝置的反射聚光過程或只經過一次基本透射聚光裝置的透射聚光過程，上述過程定義為基本聚光，但是以接收發散光線、跟蹤偏差光線為目的的為輔助聚光(二次聚光)設計，例如反射式或透射式輔助光學裝置的反射或透射過程，不定義為基本聚光；小夾角定義為入射到每個波長分光裝置上的光線夾角，當波長分光裝置為兩個或者多個時，由各自入射光線夾角匯總而得到的總入射光線夾角可能比較大，例如超過120°，甚至更多；該第一實施例中只有一個波長分光裝置，其小夾角對應為入射光線匯聚夾角，即反射鏡鏡場單元的最外兩端部反射鏡鏡條19和反射鏡鏡條10的外邊緣入射至復合接收裝置13的反射光線所形成，如角度A ;優選地，該小夾角單次聚光裝置12的角度小于等于60°，最優化為小于等于40°，波長分光裝置11的入射光線角度在設計的光線入射角度(如45° )的附近，入射角度差別較小(例如正負20°、正負30°、正負45° )，以保證分光裝置能良好地按照設計的分光光譜曲線將太陽光譜進行分離，實現各光譜范圍段的高效利用；具體地，小夾角單次聚光裝置12為菲涅爾陣列式聚光裝置，其中，反射聚光裝置陣列中的反射鏡鏡條19可以為平板反射鏡條；優選地，本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述系統包括一個或多個波長分光裝置、置于光路中波長分光裝置前級的小夾角單次聚光裝置和后級的由兩種或兩種以上接收器組成的復合接收裝置；所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于90°。

【技術特征摘要】
1.一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述系統包括一個或多個波長分光裝置、置于光路中波長分光裝置前級的小夾角單次聚光裝置和后級的由兩種或兩種以上接收器組成的復合接收裝置；所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于90°。2.根據權利要求I所述的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述復合接收裝置根據接收波長的不同分為光熱接收器和至少一種光伏接收器。3.根據權利要求I所述的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述復合接收裝置中至少有一種為單晶硅電池的光伏接收器。4.根據權利要求I所述的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述多個波長分光裝置之間形成一定夾角布置，各自接收光線匯聚夾角小于等于90度的入射光線。5.根據權利要求I或4所述的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于60°。6.根據權利要求5所述的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述小夾角單次聚光裝置入射到每個波長分光裝置的光線匯聚夾角小于等于40°。7.根據權利要求I所述的一種高效波長分光式太陽能綜合利用系統，其特征在于，所述小夾角單次聚光裝置為拋物槽式反射聚光、菲涅爾陣列式反射聚光裝置或長焦距透射式聚光裝置。8.根...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉陽，
申請(專利權)人：北京兆陽能源技術有限公司，
類型：實用新型
國別省市：