申请/专利权人：西安交通大学

申请日：2021-10-13

公开（公告）日：2024-04-09

公开（公告）号：CN113871506B

主分类号：H01L31/0525

分类号：H01L31/0525;H01L31/052;H02N11/00;H02S10/10;H02S10/30

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.09#授权;2022.01.21#实质审查的生效;2021.12.31#公开

摘要：本发明公开了一种基于气凝胶隔热和相变控温的光伏‑热电耦合发电系统及工作方法，该耦合发电系统由气凝胶隔热层、光伏电池、相变材料控温层、隔热转轴、热电元件、热沉以及电动机组成；本发明通过电动机驱动耦合发电系统转动，实现发电系统24小时连续高效发电；白天光照期，带有气凝胶隔热层的光伏电池面向天空，利用太阳能实现光伏发电，相变储热和温差发电等功能；夜晚非光照期，电动机驱动发电系统翻转，热沉端面向天空，利用相变材料储存的热量和热沉表面的辐射制冷，实现热电材料持续高效发电的功能；本发明集合气凝胶的隔热作用，相变材料的储热控温作用和夜晚天空的辐射制冷作用，可实现太阳能的高效利用，显著提升光伏‑热电系统的发电效率。

主权项：1.一种基于气凝胶隔热和相变控温的光伏-热电耦合发电系统，其特征在于：所述系统包括气凝胶隔热层（1）、光伏电池（2）、相变材料控温层（3）、隔热转轴（4）、热电元件、热沉（7）和电动机（8）；其中，热电元件由陶瓷层（5）和位于陶瓷层（5）之间的热电引脚（6）组成，气凝胶隔热层（1）覆盖且固定在光伏电池（2）的受光面；相变材料控温层（3）固定在光伏电池（2）和热电元件的热端之间，热沉（7）覆盖且固定在热电元件的冷端表面，隔热转轴（4）的一端穿插并且固定在相变材料控温层（3）的内部，另一端和电动机（8）相连；所述热沉（7）的材料为铝或者铜，热沉（7）的扩展表面以翅片的形式存在，实现高效散热，提高热电转换效率，确保相变材料充分再生；所述相变材料控温层（3）的相变材料为石蜡与泡沫铝复合相变材料或石蜡与泡沫铜复合相变材料，相变材料容器材料为铝或铜；相变材料控温层（3）用来吸收光伏电池（2）产生的热量，同时控制光伏电池（2）和热电元件热端的工作温度，起到储热和控温的作用；在白天光照期，覆盖有气凝胶隔热层（1）的光伏电池（2）面向阳光，太阳光投过气凝胶隔热层（1）入射到光伏电池（2）的上表面，一部分入射能通过光伏电池转换成电能对外输出，另一部分转换成热能被相变材料控温层（3）吸收，气凝胶隔热层（1）起到阻止光伏电池向外界散热的作用；相变材料控温层（3）内的相变材料吸收光伏电池（2）中产生的热量，发生固-液相变，起到储热和控温的作用，来降低光伏电池（2）表面温度，提升其发电效率；光伏电池（2）产生的热量大部分储存在相变材料控温层（3）内，小部分热量经由相变材料控温层（3）传递至热电元件，驱动热电元件进行温差发电，对外输出电能；从热电元件出来的剩余热量传递给热沉（7）；热沉（7）通过对流和辐射散热将这一部分余热散失到环境中，控制热电元件的冷端温度，维持热电转换的持续进行；在夜晚无光照期，电动机（8）驱动隔热转轴（4）带动耦合发电系统翻转，使热沉（7）正对天空，此时，光伏电池（2）停止发电，相变材料控温层（3）发生液-固相变开始放热，实现相变材料再生；气凝胶隔热层（1）阻止光伏电池（2）表面向环境的散热，确保相变材料控温层（3）再生释放的绝大部分热量通过热电元件，提高热量利用率；进入热电元件的热量一部分通过温差发电转换成电能对外输出，另一部分传递给热沉（7）；热沉（7）利用天空的低温条件，通过辐射制冷的方式进行散热，降低热电元件的冷端温度，提升热电转换效率；耦合发电系统除了热沉（7）的散热面外，其余外表面全部采用绝热处理，降低热量损失，提高能源利用率。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 西安交通大学 基于气凝胶隔热和相变控温的光伏-热电耦合发电系统及方法

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