适用于山地环境的光伏温差发电装置的制作方法

本发明属于太阳能发电技术领域，具体地讲，涉及一种适用于山地环境的光伏温差发电装置。

背景技术：

随着能源与环境问题的日益突出，太阳能光伏发电技术作为太阳能利用方式的一种已受到越来越多的重视。在太阳能光伏发电技术中，太阳能光伏发电只能将光能等于带宽的部分转化成电能，大于禁带宽度的光能只能以热的形式损失掉。实际上，目前的太阳电池的光电转换效率只有20％以下，超过80％的光能不能转换为有用能量。因此一方面会造成极大的太阳能的热能浪费，同时没有转换成电能的热能也会造成光伏电池温度的升高，而光伏电池的转换效率随着转换温度的升高而降低，这种多余的热量对光伏电池的加热会造成转换效率下降，有必要进行冷却，一方面可以提高太阳能的光电转换效率，另一方面通过一定的冷却方式把多余的热量回收起来加以热利用以提高太阳能的综合利用效率。由于山地光伏电站地势高低不平，且水源不充分，采用水进行光伏电池板冷却不现实。

技术实现要素：

(一)本发明所要解决的技术问题

本发明解决的技术问题是：如何降低太阳能电池板的温度，同时又有效地利用多余热量。

(二)本发明所采用的技术方案

为解决上述的技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种适用于山地环境的光伏温差发电装置，包括光伏电池板、温差发电单元和散热板，所述温差发电单元包括多个间隔分布的温差发电片，每个所述温差发电片夹设于所述光伏电池板的背面和散热板之间，所述温差发电片的两端在所述光伏电池板和散热板的共同作用下产生温差。

优选地，所述温差发电片包括热端电极、冷端电极以及夹设于所述热端电极和所述冷端电极之间的热电材料结构，所述热端电极与所述光伏电池板的背面接触，所述冷端电极与所述散热板接触。

优选地，所述温差发电单元还包括导线，多个所述温差发电片通过所述导线串联。

优选地，所述导线与所述温差发电片的连接方式为焊接。

优选地，多个所述温差发电片呈阵列分布，在所述散热板与所述温差发电片的重叠区域之外的位置上开设有狭缝结构。

优选地，所述狭缝结构包括多个竖直狭缝和多个横排狭缝，多个所述竖直狭缝间隔地分布于所述散热板的中间区域，多个所述横排狭缝沿着所述散热板的长边间隔分布，且相邻的两个所述温差发电片之间具有所述横排狭缝。

优选地，所述温差发电单元还包括导热硅胶，所述热端电极与所述光伏电池板的背面通过所述导热硅胶固定，所述冷端电极与所述散热板(30)通过所述导热硅胶固定。

优选地，所述散热板为铜板。

(三)有益效果

本发明公开了一种适用于山地环境的光伏温差发电装置，与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

在水资源缺乏的山区，有效解决了光伏电池板冷却散热的问题，同时利用光伏板余热进行温差发电片的发电，额外地增加了电能输出，提高了光伏-温差发电的总效率。

附图说明

图1是本发明的实施例的适用于山地环境的光伏温差发电装置的侧板示意图；

图2是本发明的实施例的温差发电单元在散热板上的分布示意图；

图3是本发明的实施例的散热板与光伏电池板之间的气体流动示意图；

图4是本发明的实施例的适用于山地环境的光伏温差发电装置的正视图；

图5是本发明的实施例的未加温差发电片和增加温差发电片的光伏电池板背板温度变化图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在详细描述本申请的各个实施例之前，首先简单描述本申请的发明构思：针对山地光伏，由于水源不充分，采用水进行散热不现实，同时会造成太阳能浪费，本申请利用光伏电池板多余的热量进行温差发电，根据能量守恒定律，光伏电池板的热量通过温差发电转化为电能，于是光伏电池板得以冷却，在没有增加能量输入的情况下，额外增加了电能的输出，从而提高系统的综合输出功率。

具体地，如图1和图2所示，本实施例一公开的适用于山地环境的光伏温差发电装置包括光伏电池板10、温差发电单元20和散热板30，所述温差发电单元20包括多个间隔分布的温差发电片21，每个所述温差发电片21夹设于所述光伏电池板10的背面和散热板30之间，所述温差发电片21的两端在所述光伏电池板10和散热板30的共同作用下产生温差。

具体来说，所述温差发电片21包括热端电极、冷端电极以及夹设于所述热端电极和所述冷端电极之间的热电材料结构，所述热端电极与所述光伏电池板10的背面接触，所述冷端电极与所述散热板30接触。光伏电池板10将热量传递至热端电极，升高了热端电极的温度，同时利用散热板30降低冷端电极的温度，从而使温差发电片两端产生温差，进行温差发电。进一步地，为了提高导热性能，采用导热硅胶将温差发电片21的热端电极粘贴在光伏电池板10的背面，采用导热硅胶将温差发电片的冷端电极粘贴在散热板30上。

示例性地，温差发电单元20包括18个温差发电片21，分成三组，每组6个温差发电片21，呈阵列分布。优选地，18个温差发电片分成两列。每个温差发电片的尺寸为50mm×50mm×3mm，每小组内温差发电片的间距为50mm，各个小组间的间距为100mm。温差发电片的间距维持在50mm，可保证有足够的风量在温差发电片之间流动，可使太阳能电池板得到足够的冷却，避免引起局部温度升高。各个小组间的间距维持100mm，可进一步加大温差发电片间流动的风量，加强太阳能电池板的冷却。

进一步地，温差发电单元20还包括导线22，18个温差发电片通过导线22进行串联。示例性地，采用焊接方式将导线直接焊接温差发电片的两端，这样可大量减少接线的接头，减小温差发电装置的内阻，以提高输出功率。同时由于没有接头，可大大降低由于连接不良引起的漏电、短路等风险。

示例性地，散热板30采用铜板，铜板的厚度为0.05mm，宽度为200mm，铜是散热的良导体，铜板厚度越薄散热效果越好，同时铜板需要满足一定的刚度，不至于因外力的作用引起撕裂，因此本实施例采用铜板的厚度为0.05mm，既保证散热效果达到最佳，同时又保证了刚度需要。将铜板粘贴在温差发电片的冷端电极，铜板的总面积大于温差发电片冷端电极面积，因此加强了冷端电极的散热，可使温差发电片热端和冷端温差增大。

进一步地，为了强化流体的扰动，以加强光伏电池板的散热，在散热板30上开一些缝隙结构，所述狭缝结构包括多个竖直狭缝31和多个横排狭缝32，多个所述竖直狭缝31间隔地分布于所述散热板30的中间区域，多个所述横排狭缝32沿着所述散热板30的长边间隔分布，且相邻的两个所述温差发电片之间具有横排狭缝32。竖排的温差发电片间的竖直缝隙31尺寸为30mm×60mm，横排温差发电片间的横排缝隙为60mm×30mm，各个小组间的横排缝隙32尺寸为：60mm×60mm，60mm×30mm。由于散热板30上开了缝隙，可使温差发电片冷段的流体紊流度增大。流体流动如图3所示，到达温差发电片21边缘的气流，沿着温差发电片侧面向上流动，再沿着散热板向右上方流动，直至流出缝隙。在气流流动过程中，在温差发电片和光伏电池板接触点以及温差发电片和铜板接触点会形成旋涡，于是产生流体的扰动，换热效果得到提高，因此光伏电池板和温差发电片均得到充分的冷却，同时，由于铜板增加了温差发电片冷段的换热面积，加强了温差发电片冷端散热，提高温差发电装置的电能输出。

示例性，如图4所示，一块光伏电池板10的背面粘贴两组温差发电单元20，两组温差发电单元20采用并联方式，两片散热板30的间隔为200mm。散热板30的短边与光伏电池板10的短边的距离为275mm，散热板30的长边与光伏电池板10的长边的距离为150mm。

在实际安装过程中，首先将散热板30粘贴在温差发电片的冷端电极，等导热硅胶凝结后，于是就形成一个整体。相比一个一个的温差发电片，这个整体结构的安装就方便很多，将该结构放在一个木板上，将木板扣在光伏电池板背板上，并利用光伏电池板的钢架，用一些垫板将钢架和木板之间的空间填满，待导热硅胶凝固后，取下垫板和木板，温差发电单元就牢牢地粘贴在光伏电池板的背面。

进一步地，实验比较了在相同的辐照度下，未增加温差发电片和增加温差发电片的光伏电池板表面温度。自然光源受天气、环境等因素影响不断变化，为了获得较为稳定的实验结果，实验采用atlas太阳光模拟器，进行了室内测试。实验条件为：环境温度：26℃，风速：0。实验结果如图5所示。从图5可看出，增加温差发电片后，光伏电池板背板温度可降低3～5℃。已知光伏电池板温度降低1℃，发电效率可提高0.5％。因此，可知光伏电池板增加该温差发电片后，发电效率可提高1.5％～2.5％。

本实施例公开的适用于山地环境的光伏温差发电装置，在对光伏电池板进行有效散热的同时，利用光伏板余热，进行温差发电片的发电，额外地增加了电能输出，提高了光伏-温差发电的总效率。

上面对本发明的具体实施方式进行了详细描述，虽然已表示和描述了一些实施例，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行修改和完善，这些修改和完善也应在本发明的保护范围内。