一种全天候太阳能发电装置及系统

本发明涉及发电装置，更具体地涉及一种全天候太阳能发电装置及系统。

背景技术：

1、由于环境污染问题和化石能源短缺问题的加剧，发展清洁可再生能源，逐步替换化石燃料已经成为全世界的共识。太阳能作为目前最具可再生和发展潜力的能源之一，其高效利用受到了广泛关注，利用光伏电池的光电效应实现光-电转换，是目前太阳能利用领域的研究热点。目前，普通太阳能光伏电池发电的原理是太阳光透过盖板和绝缘透明导热聚合物(eva)照射到光伏电池上，然而，光伏电池吸收透过的太阳光能后，只有不到20％转换成电能，其余转换成热量，导致电池组件温度升高，最后以热辐射和热传递方式散失在周围空气中，不仅造成了较大的浪费，而且电池组件温度升高会降低发电效率，同时还导致电池组件的寿命缩短，并且，在阴雨天或者夜晚，太阳能光伏电池发电效率比较低或者没有电能输出，导致供电中断，难以满足全天候的供电需求。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种可提高发电效率和使用寿命，且可提高太阳能利用率以全天持续发电的全天候太阳能发电装置及系统。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一方面，提供一种全天候太阳能发电装置，包括有光电-热电发电层和潜热储能层，其中，所述光电-热电发电层用于实现光电转换和热电转换，以在光照时实现光电和热电协同发电，且该光电-热电发电层贴附于所述潜热储能层上，所述潜热储能层用于储存日间太阳能并在夜间或光照不足时释放热量以维持热电转换。

3、其进一步技术方案为：所述发电组件还包括有隔热泡沫，所述隔热泡沫位于所述潜热储能层一侧，并与所述潜热储能层接触。

4、其进一步技术方案为：所述潜热储能层选用高潜热的相变材料，以在温度超过相变材料的相变温度时，潜热储能层储存热量，当温度低于相变材料的相变温度时，潜热储能层释放热量。

5、其进一步技术方案为：所述光电-热电发电层包括热电材料和光电材料复合形成的复合薄膜以及连接于所述复合薄膜两端的金属电极。

6、其进一步技术方案为：所述复合薄膜包括p型光电-热电复合膜和n型光电-热电复合膜，所述p型光电-热电复合膜和n型光电-热电复合膜串联连接，且两端均与所述金属电极连接。

7、其进一步技术方案为：所述热电材料包括有机热电材料或/和无机热电材料，其中，所述有机热电材料包括pedot、pbttt、p3ht、pani、pcdtbt、pdpp3t、并五苯和pdppse-12中的一种或多种；所述无机热电材料包括碳纳米管、石墨烯、黑磷、过渡金属二卤代物、iva-via化合物和mxenes中的一种或多种。

8、其进一步技术方案为：所述光电材料包括有机光电材料或/和无机光电材料，其中，所述有机光电材料包括聚噻吩、聚苯胺、聚3-己基噻吩、富勒烯、卟啉中的一种或多种；所述无机光电材料包括钙钛矿、硅、锗、砷化镓、mxene和氧化锌纳米颗粒中的一种或多种。

9、其进一步技术方案为：所述金属电极选用cu、au、ag、pt、pd、ir、os、ru中的一种或两种制成。

10、为解决上述技术问题，根据本发明的另一方面，提供一种全天候太阳能发电系统，包括上述的全天候太阳能发电装置。

11、本发明的有益技术效果在于：与现有技术相比，本发明全天候太阳能发电装置中设置有潜热储能层，以在白天吸收太阳能，且可吸收光电转换发电时产生的热量并进行储存，可提高光电-热电发电层的使用寿命，且光电-热电发电层在用于光电转换发电的同时还可以进行热电转换，在光电-热电发电层两端形成温度差即可产生塞贝克效应，产生电压进行发电，白天有光照时可通过太阳光照射的温度差以及光电转换发电时产生的热量进行热电发电，实现光电和热电协同发电，提高了太阳能的利用率和发电效率，且在晚上时潜热储能层可释放热量，光电-热电发电层利用潜热储能层释放的热量在其两端所形成的温度梯度发电以进行持续发电，实现了全天候的电能输出，即使在夜间或阴天也能持续供电，设计的光电-热电双重转换发电机制增加了电能产量，适用于各种户外环境，可为物联网设备、传感器等提供可靠的电源支持。

技术特征：

1.一种全天候太阳能发电装置，其特征在于，包括有光电-热电发电层和潜热储能层，其中，所述光电-热电发电层用于实现光电转换和热电转换，以在光照时实现光电和热电协同发电，且该光电-热电发电层贴附于所述潜热储能层上，所述潜热储能层用于储存日间太阳能并在夜间或光照不足时释放热量以维持热电转换。

2.如权利要求1所述的全天候太阳能发电装置，其特征在于，所述发电组件还包括有隔热泡沫，所述隔热泡沫位于所述潜热储能层一侧，并与所述潜热储能层接触。

3.如权利要求1所述的全天候太阳能发电装置，其特征在于，所述潜热储能层选用高潜热的相变材料，以在温度超过相变材料的相变温度时，潜热储能层储存热量，当温度低于相变材料的相变温度时，潜热储能层释放热量。

4.如权利要求1所述的全天候太阳能发电装置，其特征在于，所述光电-热电发电层包括热电材料和光电材料复合形成的复合薄膜以及连接于所述复合薄膜两端的金属电极。

5.如权利要求4所述的全天候太阳能发电装置，其特征在于，所述复合薄膜包括p型光电-热电复合膜和n型光电-热电复合膜，所述p型光电-热电复合膜和n型光电-热电复合膜串联连接，且两端均与所述金属电极连接。

6.如权利要求4所述的全天候太阳能发电装置，其特征在于，所述热电材料包括有机热电材料或/和无机热电材料，其中，所述有机热电材料包括pedot、pbttt、p3ht、pani、pcdtbt、pdpp3t、并五苯和pdppse-12中的一种或多种；所述无机热电材料包括碳纳米管、石墨烯、黑磷、过渡金属二卤代物、iva-via化合物和mxenes中的一种或多种。

7.如权利要求4所述的全天候太阳能发电装置，其特征在于，所述光电材料包括有机光电材料或/和无机光电材料，其中，所述有机光电材料包括聚噻吩、聚苯胺、聚3-己基噻吩、富勒烯、卟啉中的一种或多种；所述无机光电材料包括钙钛矿、硅、锗、砷化镓、mxene和氧化锌纳米颗粒中的一种或多种。

8.如权利要求4所述的全天候太阳能发电装置，其特征在于，所述金属电极选用cu、au、ag、pt、pd、ir、os、ru中的一种或两种制成。

9.一种全天候太阳能发电系统，其特征在于，包括上述权利要求1-8任一项所述的全天候太阳能发电装置。

技术总结
本发明公开了一种全天候太阳能发电装置，包括有光电‑热电发电层和潜热储能层，其中，所述光电‑热电发电层用于实现光电转换和热电转换，以在光照时实现光电和热电协同发电，且该光电‑热电发电层贴附于所述潜热储能层上，所述潜热储能层用于储存日间太阳能并在夜间或光照不足时释放热量以维持热电转换。白天时，本发明全天候太阳能发电装置中的潜热储能层储存热量，光电‑热电发电层利用光电和热电协同作用发电，提高了太阳能的利用率和发电效率，晚上时，潜热储能层释放热量，光电‑热电发电层利用释放的热量在其两端所形成的温度梯度发电以进行持续发电，实现了全天候的电能输出。同时还公开了一种全天候太阳能发电系统。

技术研发人员：杜春雨,陈光明,刘子坚
受保护的技术使用者：深圳大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/21