一种太阳光全光谱分光器的制作方法

专利检索2022-05-10  3



1.本技术涉及太阳能利用技术领域,尤其是涉及一种太阳光全光谱分光器。


背景技术:

2.随着能源危机和环境污染的日益加重,新型能源系统则越来越多地受到各国人民的重视;太阳能光伏发电技术将太阳能直接转换为电能,是目前应用较广的太阳能利用方式之一;目前的太阳能光伏发电技术所能利用的一般为人类视觉所能感知的太阳光可见光光谱段,约占太阳辐射能50%,对于超出人类视觉极限的大量红外光就被浪费掉了,相当于大约43%的太阳辐射能损失了;如此不仅使太阳光不能高比例转化为电能,降低了太阳光的利用率,而且由于红外光具有巨大的热效应,且太阳能光伏发电设备散热不佳,使得红外光所产生的高温很容易对太阳能光伏发电设备造成不利影响。


技术实现要素:

3.为了提高对于太阳光的利用率,本技术提供一种太阳光全光谱分光器。
4.本技术提供的一种太阳光全光谱分光器采用如下的技术方案:一种太阳光全光谱分光器,包括架体,架体上安设有集热器、分光片和太阳能电池板,所述分光片位于集热器和太阳能电池板之间。
5.通过采用上述技术方案,使太阳光照射在分光片上,在分光片的作用下,将大于800nm波长的红外光反射至集热器上实现光—热的转换,将小于800nm波长的可见光穿过分光片并照射在太阳能电池板上实现光—电的转换,分别实现对红外光和可见光的利用,提高了对于太阳光的利用率,并增强了对太阳能电池板的保护。
6.可选的,所述分光片呈圆弧状且其内弧面朝向集热器布置。
7.通过采用上述技术方案,分光片呈圆弧状并使其内弧面朝向集热器,使大于800nm波长的太阳光中的红外光更加集中的反射在集热器上,提高了集热器的工作效率。
8.可选的,所述太阳能电池板呈圆弧状且其内弧面朝向分光片的外弧面。
9.通过采用上述技术方案,圆弧状的分光片可以将太阳光中的可见光更加均衡的分散到太阳能电池板上,从而提高了太阳能电池板的工作效率。
10.可选的,所述集热器包括圆管状的集热管,所述太阳能电池板的轴线与集热管的轴线以及分光片的轴线位于同一平面内。
11.通过采用上述技术方案,集热管、分光片和太阳能电池板的同轴线布置,使得太阳光能够尽可能趋近于直射的方式均衡的照射在集热管或太阳能电池板上,进一步的提高了集热管和太阳能电池板的工作效率。
12.可选的,所述分光片靠近集热管布置。
13.通过采用上述技术方案,将分光片靠近集热管,以减少分光片将太阳光反射到集热管以外区域的可能性,提高集热管对太阳光的吸收准确性。
14.可选的,所述集热器还包括设置在集热管内的一循环管,循环管内有传热工质,循
环管的两端从集热管上穿出并分别为进液口和出液口。
15.通过采用上述技术方案,循环管内的传热工质吸收红外光的能量并升温,然后传热工质再将热量输出至其他设备并最终转换成电能,最终实现光—热—电的转换,整体结构简单,便于工作人员进行维护。
16.可选的,所述集热管的两端与架体转动连接且太阳能电池板与集热管同轴布置,太阳能电池板、分光片和集热管通过连杆相互固定,所述太阳能电池板的外弧面上固定有一与太阳能电池板同轴布置的弧形的齿条,所述架体上安设有一电机,电机的输出轴上固定有一与齿条配合的齿轮。
17.通过采用上述技术方案,随时间变化而导致太阳光与分光片的照射夹角较小时,工作人员可开启电机使电机带动齿轮转动,在齿轮与齿条的配合下使太阳能电池板、分光片绕集热管的轴线进行转动,至分光片与太阳光的照射角度达到最佳,以保证分光器在不同时刻最大的工作效率。
18.可选的,所述集热管和分光片上共同设置有一用于对集热管外周面和分光片内弧面进行清理的第一清洁组件。
19.通过采用上述技术方案,在分光器使用一段时间后,工作人员可开启第一清洁组件,对集热管和分光片进行清理使集热管和分光片保持清洁,减少了对太阳光的吸收及反射的影响,保证了集热管对太阳光的吸收效率和分光片对太阳光的分流效率。
20.可选的,所述太阳能电池板上设置有用于对太阳能电池板内弧面进行清理的第二清洁组件。
21.通过采用上述技术方案,开启第二清洁组件,使第二清洁组件对太阳能电池板内弧面的灰尘进行清理,保持了太阳能电池板的清洁,使太阳能电池板更易对穿过分光片的太阳光进行吸收。
22.综上所述,本技术包括以下至少一种有益技术效果:1.提高了对于太阳光的利用率,通过分光片的作用,将大于800nm波长的红外光反射至集热器上实现光—热的转换,将小于800nm波长的可见光穿过分光片并照射在太阳能电池板上实现光—电的转换,分别实现对红外光和可见光的利用,并增强了对太阳能电池板的保护;2.提高了集热器的工作效率,通过将分光片设置为圆弧状,并使其内弧面朝向集热器,使大于800nm波长的太阳光中的红外光更加集中的反射在集热器上;3.提高了太阳能电池板的工作效率,通过将太阳能电池板设置位于圆弧状,使圆弧状的分光片可以将太阳光中的可见光更加均衡的分散到太阳能电池板上。
附图说明
23.图1是本技术实施例太阳光全光谱分光器的整体结构示意图;图2是体现集热器的结构示意图;图3是体现转动调节组件的结构示意图;图4是体现第一清洁组件的结构示意图;图5是体现第二清洁组件的结构示意图。
24.附图标记说明:1、架体;11、框体;12、加强杆;2、集热器;21、集热管;22、连杆;23、
循环管;231、进液口;232、出液口;3、分光片;4、太阳能电池板;5、转动调节组件;51、齿条;52、锥形转子电机;53、齿轮;6、第一清洁组件;61、第一滑轨;62、第一滑块;63、清洁条;64、清洁环套;65、杆体;66、第一螺杆;67、第一电机;7、第二清洁组件;71、第二滑轨;72、第二滑块;73、清洁管;74、吸嘴;75、u型架;76、吸风机;77、第二螺杆;78、第二电机。
具体实施方式
25.以下结合附图1

5对本技术作进一步详细说明。
26.本技术实施例公开一种太阳光全光谱分光器。参照图1,太阳光全光谱分光器包括架体1,架体1上由上至下依次安设有集热器2、分光片3和太阳能电池板4,分光片3可以将大于800nm波长的太阳光反射至集热器2上并允许小于800nm波长的太阳光穿过。
27.当太阳光照射在分光片3上后,分光片3会将大于800nm波长的太阳光中的红外光反射至集热器2上,而小于800nm波长的太阳光中的可见光则会穿过分光片3并照射在太阳能电池板4上;太阳能电池板4会直接将可见光转换成电能,实现光—电的转换;而集热器2则会将红外光的热效应转换成热量,然后便可继续再使用其他设备将热量转换成蒸汽,并使用蒸汽驱动汽轮机发电,最终实现光—热—电的转换;如此不仅使得太阳光大部分转化为电能,提高了对于太阳光的利用率,而且增强了对太阳能电池板4的保护。
28.参照图2,架体1包括两个相互平行并间隔布置的框体11,框体11所在平面垂直于地面且两个框体11相向布设,且两个框体11之间靠近其底部处连接有两个加强杆12;集热器2包括一圆管状的集热管21,集热管21的两端分别与两个框体11的顶端转动连接,且集热器2、分光片3和太阳能电池板4通过连杆22相互固定,集热管21内设置有一u型的循环管23,且循环管23u型的两个开口从集热管21的一端穿出并分别为进液口231和出液口232,循环管23内有传热工质,传热工质可以为水、导热油或熔盐等,传热工质从进液口231输送进循环管23内并从出液口232流出。
29.当红外光被分光片3反射至集热管21上时,红外光将会使循环管23内的传热工质升温,然后传热工质再将热量向管外输出以满足热量的需求,之后便可使用其他设备将热量转换成蒸汽,并使用蒸汽驱动汽轮机发电,最终实现光—热—电的转换,整体结构简单,便于工作人员进行维护。
30.参照图2,分光片3呈圆弧状且其内弧面朝向集热管21布置,且分光片3的轴线与集热管21的轴线相互平行,而太阳能电池板4同样呈圆弧状且其内弧面朝向分光片3的外弧面,太阳能电池板4的半径要大于分光片3的半径;当太阳光照射在分光片3上时,分光片3的内弧面会将大于800nm波长的太阳光中的红外光更加集中的反射在集热管21上,而分光片3的外弧面则会将小于800nm波长的太阳光中的可见光更加平均的照射在太阳能电池板4上。
31.参照图2,另外将太阳能电池板4的轴线与集热管21的轴线以及分光片3的轴线布置在同一平面内,而且太阳能电池板4、集热管21和分光片3均以该平面呈对称布置,使太阳光能够尽可能趋近于直射的方式照射在集热管21或太阳能电池板4上,并使集热管21外周面和太阳能电池板4内弧面所受光照更加均衡;分光片3在集热管21和太阳能电池板4之间靠近集热管21布置,减少分光片3将太阳光反射到集热管21以外区域的可能性,提高集热管21对太阳光的利用效率。
32.参照图2和图3,为了使分光器能够更好的对一天中不同时间的太阳光进行利用,
太阳能电池板4与集热管21同轴布置,在架体1上设置有一用于对太阳能电池板4、分光片3和集热管21一集热管21轴线进行转动的转动调节组件5,转动调节组件5包括固定在太阳能电池板4外弧面上的并与太阳能电池板4同轴布置的弧形的齿条51,而其中一个框体11背离另一框体11的一侧固定有一电机,电机为锥形转子电机52,锥形转子电机52的输出轴穿过框体11并同轴固定有一与齿条51配合的齿轮53。
33.当太阳光对分光片3的照射角度偏移较大时,可使锥形转子电机52转动,从而在齿轮53与齿条51的配合下使太阳能电池板4、分光片3绕集热管21的轴线进行转动,直至分光片3与太阳光的照射角度达到最佳,从而减少了太阳能的浪费,提高了集热管21和太阳能电池板4的工作效率。
34.参照图2和图4,为了使集热管21和分光片3保持清洁以提高对太阳光的吸收和分流效率,集热管21和分光片3上共同设置有一用于对集热管21外周面和分光片3内弧面进行清理的第一清洁组件6;第一清洁组件6包括固定在分光片3内弧面靠近分光片3两侧的各一个第一滑轨61,第一滑轨61上滑移连接有一第一滑块62,两个第一滑块62之间共同连接有一弧形的清洁条63,清洁条63朝向分光片3的一侧与分光片3内弧面相互抵接,在集热管21上套设有一清洁环套64,清洁环套64的内周面与集热管21的外周面相互抵接,清洁环套64和清洁条63通过两个杆体65相互连接固定。
35.参照图4,在每个第一滑轨61内沿第一滑轨61的长度方向各安设有一第一螺杆66,第一螺杆66穿过对应第一滑块62并与其螺纹连接,在第一滑轨61的一端固定有一第一电机67,第一电机67的输出轴穿入进第一滑轨61内并与第一螺杆66同轴固定;当需要对集热管21和分光片3表面灰尘进行清理时,工作人员只需开启第一电机67,然后第一电机67带动第一螺杆66转动使第一滑块62沿第一滑轨61长度方向运动,从而带动清洁条63和清洁环套64运动以对集热管21和分光片3进行清洁,减少了集热管21和分光片3表面灰尘对分光器整体工作状态的影响。
36.参照图2和图5,在太阳能电池板4上还设置有用于对太阳能电池板4内弧面进行清理的第二清洁组件7;第二清洁组件7包括固定在太阳能电池板4内弧面靠近分光片3两侧的各一个第二滑轨71,第二滑轨71上滑移连接有一第二滑块72,两个第二滑块72之间共同连接有一弧形的清洁管73,清洁管73朝向太阳能电池板4的一侧固定有多个吸嘴74,在其中一个第二滑轨71上还滑动连接有一u型架75,u型架75与第二滑块72相互固定,在u型架75上安设有一吸风机76,吸风机76的进风口通过管道与清洁管73连接。
37.参照图5,在每个第二滑轨71内沿第二滑轨71的长度方向各安设有一第二螺杆77,第二螺杆77穿过对应第二滑块72并与其螺纹连接,在第二滑轨71的一端固定有一第二电机78,第二电机78的输出轴穿入进第二滑轨71内并与第二螺杆77同轴固定;当需要对太阳能电池板4进行清理时,只需开启第二电机78和吸风机76,然后即可带动清洁管73和吸嘴74沿太阳能电池板4的长度方向运动,吸风机76则会将太阳能电池板4内弧面上的灰尘给吸走,实现对太阳能电池板4的清洁。
38.本技术实施例一种太阳光全光谱分光器的实施原理为:当太阳光照射在分光片3上后,大于800nm波长的太阳光中的红外光在分光片3的反射作用下照射到集热管21上实现光—热的转换,小于800nm波长的太阳光中的可见光穿透分光片3并照射在太阳能电池板4上实现光—电的转换,从而实现对太阳光尽可能的利用。
39.以上均为本技术的较佳实施例,并非依此限制本技术的保护范围,故:凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化,均应涵盖于本技术的保护范围之内。
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