專(zhuān)利名稱(chēng)：一種平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及太陽(yáng)能的熱利用，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的器件，涉及利用平板黑體器 件將太陽(yáng)能進(jìn)行供暖、熱水、烹飪、發(fā)電、制冷、干燥等應(yīng)用，特別是太陽(yáng)能的中高溫度的利用。
背景技術(shù)：
太陽(yáng)能成熟的應(yīng)用技術(shù)為太陽(yáng)能的低溫?zé)崴?，主要采用真空玻璃管技術(shù)將太 陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能，在此種技術(shù)上，有采用將熱管插入到真空玻璃管內(nèi)部將熱量傳遞到外部 獲得太陽(yáng)能的技術(shù)，以及在真空玻璃基礎(chǔ)上進(jìn)一步的完善而開(kāi)發(fā)的各種器件，其中真空玻 璃管中設(shè)置有真空層進(jìn)行保溫，在真空層的內(nèi)部設(shè)置選擇性涂層對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)化， 雖然真空玻璃層很好的實(shí)現(xiàn)了保溫，選擇性涂層很好的實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)化，但是，其轉(zhuǎn)化 后的熱能利用起來(lái)很不經(jīng)濟(jì)，如采用現(xiàn)有的方法將水直接流入到真空玻璃管內(nèi)部直接進(jìn)行 換熱，但到了冬季就無(wú)法使用，雖然采用熱管技術(shù)在冬季實(shí)現(xiàn)了傳熱，但增加了成本、降低 了熱能的利用率，目前這種技術(shù)應(yīng)用于低溫的熱水應(yīng)用，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的中高溫的應(yīng) 用，如太陽(yáng)能熱電的應(yīng)用；現(xiàn)有的對(duì)太陽(yáng)能的中高溫度利用的太陽(yáng)灶，主要采用反射板對(duì)太陽(yáng)光進(jìn)行反射， 將太陽(yáng)能直接聚焦到一個(gè)灶具上，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能的利用，此種技術(shù)很好的達(dá)到了太陽(yáng)能的 中高溫收集，但其熱能接受方式單一，僅是采用直接在其上面放置簡(jiǎn)單的灶具，而無(wú)法進(jìn)行 大規(guī)模的采集和利用；同時(shí)也無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行收集以便于夜間及陰雨天應(yīng)用；現(xiàn)有的技術(shù)太陽(yáng)能中高溫的發(fā)電技術(shù)，主要是采用塔式、槽式、及蝶式，槽式太陽(yáng) 能是已經(jīng)商業(yè)化的太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換器件，主要采用外不為玻璃管，內(nèi)部為不銹鋼金屬 管，內(nèi)部抽真空，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的采集；但是該種吸收器價(jià)格高，只有少數(shù)的企業(yè)可以掌握其 生產(chǎn)技術(shù)；同時(shí)蝶式太陽(yáng)能與塔式太陽(yáng)能應(yīng)用的主要技術(shù)難題也在于光電光熱轉(zhuǎn)化太陽(yáng)能 轉(zhuǎn)換器件，特別是塔式太陽(yáng)能，主要由于光電光熱轉(zhuǎn)換器需要在600-1500度的區(qū)間進(jìn)行工 作，由于高溫所采用的金屬器件無(wú)法長(zhǎng)時(shí)穩(wěn)定的工作，因而塔式的太陽(yáng)能電站就無(wú)法長(zhǎng)期 的進(jìn)行工作，因而需要對(duì)高溫的太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換器件改進(jìn)。石英玻璃的光學(xué)性能有其獨(dú)到之處，它既可以透過(guò)紫外光譜，是所有透紫外材料 最優(yōu)者，又可透過(guò)可見(jiàn)光和近紅外光譜。用戶(hù)可以根據(jù)需要，從185-3500m觳 畏段諶我庋 ε袼杵分幀S捎謔2. A透呶攏擾蛘拖凳。任榷M院茫蕁(8)蹺啤14.刃浴(7) U溆摯捎胍話(huà)愎庋P ΑΦ敲潰運(yùn)竊詬髦盅橇映『舷鹿&骶哂懈呶榷 裙庋低車(chē)謀夭豢繕俚墓庋P牧稀J 2.A y娜擾蛘拖凳。？ .5 0_7°c，只有普通玻璃的 1/12-1/20。部標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定將試樣的灼燒到1200°C后急速投到冷水中，反復(fù)三次以上不允許炸 裂，石英玻璃加入適量鈦元素后還可做成零膨脹系數(shù)的材料，由于石英器件的眾多的優(yōu)勢(shì)， 將石英器件應(yīng)用于太陽(yáng)能利用，特別是中高溫的太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化，將是解決中高溫太 陽(yáng)能采集的可行的技術(shù)方法。任何物體都具有不斷輻射、吸收、發(fā)射電磁波的本領(lǐng)。輻射出去的電磁波在各個(gè)波
4段是不同的，也就是具有一定的譜分布。這種譜分布與物體本身的特性及其溫度有關(guān)，因而 被稱(chēng)之為熱輻射。為了研究不依賴(lài)于物質(zhì)具體物性的熱輻射規(guī)律，物理學(xué)家們定義了一種 理想物體抓黑體(black body)，以此作為熱輻射研究的標(biāo)準(zhǔn)物體。所謂黑體是指入射的電 磁波全部被吸收，既沒(méi)有反射，也沒(méi)有透射(當(dāng)然黑體仍然要向外輻射)。黑洞也許就是理 想的黑體.基爾霍夫輻射定律(KirchhofT)，在熱平衡狀態(tài)的物體所輻射的能量與吸收的 能量之比與物體本身物性無(wú)關(guān)，只與波長(zhǎng)和溫度有關(guān)。絕對(duì)黑體只有吸收，沒(méi)有反射。只 開(kāi)有一個(gè)小口的空腔，對(duì)于射入其中的光，可以完全吸收，故該空腔的開(kāi)口可以作為絕對(duì)黑 體。結(jié)合石英以及黑體的特性，可以設(shè)計(jì)出新的更高效率的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種黑體的太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換器件，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器件 設(shè)置為黑體結(jié)構(gòu)，即設(shè)置為具有一個(gè)線(xiàn)性開(kāi)口的腔體的柱體，開(kāi)口部位為一個(gè)長(zhǎng)槽，太陽(yáng)能 光電光熱轉(zhuǎn)換涂層設(shè)置在黑體的內(nèi)部殼體表面上，太陽(yáng)光通過(guò)開(kāi)口部位照射進(jìn)入到黑體 內(nèi)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換與利用。這樣可以實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)光通過(guò)開(kāi)口部位射入到腔體后最大程 度的將太陽(yáng)光進(jìn)行吸收和轉(zhuǎn)化，減少現(xiàn)有其他結(jié)構(gòu)的反射、折射、透射等損失，提高轉(zhuǎn)換效 率。采樣石英材料、塑料、金屬、玻璃等不同的材料制造黑體，將現(xiàn)有的低溫太陽(yáng)能光 電光熱轉(zhuǎn)換采真空玻璃管技術(shù)的材料可以選擇更多種類(lèi)，進(jìn)而可以降低成本，提高效率。采樣設(shè)置不同的太陽(yáng)能鏡將太陽(yáng)能光進(jìn)行反射、折射、投射，將太陽(yáng)能光攝入到黑 體中，可以實(shí)現(xiàn)不同溫度的太陽(yáng)能采集，特別是適合于中高溫的太陽(yáng)能采集及利用，更適合 于槽式、塔式、蝶式太陽(yáng)能的采集和利用。具體發(fā)明內(nèi)容如下一種平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，至少包括一個(gè)具有封閉腔體的黑體器件， 在黑體器件的上設(shè)置有線(xiàn)性開(kāi)口部位，在黑體器件的內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換涂層以及 光熱轉(zhuǎn)換涂層，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能和電能，太陽(yáng)光可以從黑體器件的開(kāi)口部位射入 到腔體內(nèi)部的涂層上，從而實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能；多個(gè)線(xiàn)性黑體器件并排排列，共同設(shè) 置在一個(gè)平板上，構(gòu)成平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器。能全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能而不發(fā)生反射，折射和透射的物體稱(chēng)為絕對(duì)黑體。 簡(jiǎn)稱(chēng)黑體，采樣不透明的材料制成帶小孔的的空腔，可近似看作黑體。可以采用任何形狀實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，黑體器件為一個(gè)柱體，在柱體上設(shè)置有一 個(gè)開(kāi)口槽，在柱體內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換涂層，柱體的形狀為圓柱體、球形、錐體、多面體， 或截面為拋物面、復(fù)合拋物面、雙曲拋物面、橢圓形、扇形、三角形、塔形、棱形的一種或多 種。以及帶有凹或凸孔的圓柱、球形、橢圓形、多面體、扇形適合于蝶式及塔式太陽(yáng)能的采集 及利用，可以根據(jù)不同的太陽(yáng)采集，采用不同的形狀；帶有凹或凸孔的圓柱用于增加太陽(yáng)能 的利用效率。黑體的形狀優(yōu)選為圓柱體、球形、錐體、多面體，或截面為拋物面、復(fù)合拋物面、雙 曲拋物面的一種或多種。將其設(shè)計(jì)成為利于光線(xiàn)在黑體內(nèi)部進(jìn)行吸收的結(jié)構(gòu)，可以提高太 陽(yáng)光的吸收效率。
黑體材質(zhì)為下列一種A、金屬不銹鋼、鐵管；B、非金屬包括石英、玻璃、塑料；C、復(fù)合材料，包括金屬與非金屬、金屬與金屬，非金屬與非金屬的復(fù)合管。黑體或/和黑體的一部分腔體，被設(shè)計(jì)成為熱管的蒸發(fā)端，或在黑體腔體的內(nèi)部 設(shè)置有熱管的蒸發(fā)端，熱管選擇自下列至少一種A、普通熱管；B、整體熱管；C、分離式循環(huán)熱管；D、可連接熱管；F、脈沖熱管；循環(huán)自激震蕩熱管。黑體或/和黑體的內(nèi)部的一部分被設(shè)計(jì)成為換熱裝置，或者黑體腔體的內(nèi)部設(shè)置 有換熱裝置，所述換熱裝置為至少含有一個(gè)進(jìn)口(5)或/和一個(gè)出口(6)的部件，一種流 體通過(guò)進(jìn)口進(jìn)入，達(dá)到出口后流出，流體與部件中太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的熱能進(jìn)行熱交換，流體為液 體、氣體、固液混合物、氣液混合物、氣液固混合物中的一種。在黑體的外部殼體上還設(shè)置有涂層，其至少選擇自下列一種A、熱輻射吸收涂層，將輻射的熱能進(jìn)行吸收利用；B、熱輻射反射材料，將熱輻射的熱能反射進(jìn)入到黑體；C、保溫涂料；D、防腐涂層；E、耐熱涂層。為了增加黑體的光電光熱轉(zhuǎn)化性能，還在黑體的內(nèi)部和/或外部設(shè)置有含有多個(gè) 凹、凸結(jié)構(gòu)的粗糙表面、翅片、槽道。在黑體的外部還設(shè)置有保溫材料，為至少選擇下列一種或多種的組合材料A、含有真空層的金屬或非金屬材料；B、石棉、纖維保溫材料；C、保溫水泥；D、聚氨酯、聚苯材料、塑料、尼龍保溫材料；太陽(yáng)能光熱光電轉(zhuǎn)換涂層選自下列光電與光熱的至少一種A、太陽(yáng)能選擇涂層；B、太陽(yáng)能低溫、中溫、高溫涂層，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為不同溫度的熱能。C、一種設(shè)置在黑體內(nèi)部的涂層，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，優(yōu)選為單晶硅、多晶 硅、非晶硅、薄膜的至少一種涂層；D、一種太陽(yáng)能電池片，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，優(yōu)選為單晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜 電池片。其中A\B為太陽(yáng)能光熱涂層，C\D為太陽(yáng)能光電涂層，任何的將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能 及熱能的涂層，都適合于本發(fā)明。在黑體器件外部和/或黑體開(kāi)口部位和/或開(kāi)口部位周?chē)O(shè)置有太陽(yáng)能鏡，將太陽(yáng)光進(jìn)行反射、透射、折射后聚焦于黑體入口和/或黑體外部殼體上，優(yōu)選采用菲涅爾透 鏡；對(duì)于黑體器件的外部可以設(shè)置反射或透射鏡，實(shí)現(xiàn)聚焦或者二次聚焦，即首先采用一種 太陽(yáng)能鏡進(jìn)行聚焦，如果需要再進(jìn)行二次聚焦或多次聚焦，直到復(fù)合設(shè)計(jì)要求；對(duì)于高溫的 太陽(yáng)能利用，輻射換熱將成為關(guān)鍵換熱，因而需要增加反輻射的太陽(yáng)能鏡，如可以采用低價(jià) 的錫箔實(shí)現(xiàn)反輻射換熱；無(wú)論采用哪種方式，只要可以將太陽(yáng)光進(jìn)行透射、反射、折射后聚 焦于黑體的開(kāi)口部位上，都是可以采用的方法，通常太陽(yáng)能鏡選自下列一種A、復(fù)合拋物面反射鏡；B、菲尼爾鏡(10)，包括或反射鏡；C、凹、凸(11)透鏡;D、盤(pán)式拋物面反射鏡(12)；E、柱、槽(13)狀拋物面反射鏡；F、平面反射鏡；G、對(duì)熱輻射進(jìn)行反射的材料，包括錫箔?？梢愿鶕?jù)需要進(jìn)行多種的組合而成為黑體陣列，通常可以通過(guò)串聯(lián)、并聯(lián)、或串并 聯(lián)組成一個(gè)陣列，以適合于50-1300度的非跟蹤、槽式、蝶式、塔式的各種應(yīng)用；在黑體器件的外部，還設(shè)置有一個(gè)腔體，腔體內(nèi)有至少一個(gè)黑體器件，黑體器件與 腔體構(gòu)成為一個(gè)可以封閉連接的器件，在腔體上設(shè)置有一個(gè)可以使太陽(yáng)光射入到腔體內(nèi)部 的太陽(yáng)能鏡，太陽(yáng)光射入到腔體內(nèi)部黑體器件的開(kāi)口部位。有益的效果；1、采樣本發(fā)明的黑體結(jié)構(gòu)進(jìn)行太陽(yáng)能的采集，減少了現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的反射、折射、投 射，最大化的實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換和利用；2、采樣二次反射黑體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化器，可以實(shí)現(xiàn)跟蹤的太陽(yáng)能采集和利用，實(shí)現(xiàn)中 溫以及高溫的太陽(yáng)能利用。3、采樣石英等特殊材料，可以減少輻射、提高換熱器件的效率。


圖一橢圓黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器圖二 圓柱體黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器圖三圓柱體內(nèi)置透鏡平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器圖四外置太陽(yáng)能鏡圓柱黑體光電光熱轉(zhuǎn)化器圖五外置太陽(yáng)能鏡平板黑體光電光熱轉(zhuǎn)化器圖六、矩形平板黑體光電光熱轉(zhuǎn)化器圖中標(biāo)號(hào)的具體說(shuō)明如下1 黑體器件，2 開(kāi)口部位，3 太陽(yáng)能涂層，4 熱管換熱器，5 流體進(jìn)口，6 流體出 口，7 腔體，8 太陽(yáng)能透鏡，9 太陽(yáng)能反射鏡，10 保溫材料
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一橢圓黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器按照?qǐng)D1所示，采用石英材料制作而成的橢圓型黑體(1)，在前一側(cè)設(shè)置有線(xiàn)性槽開(kāi)口，在黑體內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換涂層，將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電能和熱能，太陽(yáng)能光電與光熱 涂層面積各占50%，涂層采樣全頻段的轉(zhuǎn)換材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽(yáng)能光的所有的頻段進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 包括可見(jiàn)光、不可見(jiàn)光、紅外、紫外區(qū)域等區(qū)域的全部頻段實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。實(shí)施例二 圓柱體內(nèi)置透鏡黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器按照?qǐng)D2所示，采用玻璃管制作而成的圓柱黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換器，在其側(cè) 面開(kāi)有一個(gè)線(xiàn)性的槽，在其內(nèi)部涂有太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換涂層(3)，太陽(yáng)能光電與光熱涂層面積的比 例為3 7，可以使太陽(yáng)光射入到黑體內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能，在黑體內(nèi)部腔體中設(shè) 置有熱管，將黑體中的熱能傳遞到外部，熱管的蒸發(fā)端設(shè)置在黑體的內(nèi)部，熱管冷凝端設(shè)置 在黑體的外部，實(shí)現(xiàn)對(duì)黑體內(nèi)部的太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換器件進(jìn)行溫度控制，保證太陽(yáng)能光 電光熱器件可以正常的工作，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)熱能的采集，實(shí)現(xiàn)光伏個(gè)光電光熱光熱的綜 合利用。實(shí)施例三圓柱體內(nèi)置透鏡平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器按照?qǐng)D3所示，采用三個(gè)石英管生產(chǎn)而成的圓柱體黑體，在石英管的內(nèi)部設(shè)置有 太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換涂層(3)，太陽(yáng)能光電與光熱涂層面積各占50%，圖三為圖二的一個(gè) 黑體器的側(cè)面剖視圖，圖三有三個(gè)器件組成一個(gè)整體的平板型器件，在圓柱體上開(kāi)設(shè)有一 個(gè)線(xiàn)性的槽(2)，在其圓柱體的內(nèi)部設(shè)置有菲涅爾透鏡(8)或石英器件，它們將圓柱體的槽 進(jìn)行密閉，同時(shí)將太陽(yáng)能光入射到黑體內(nèi)部，三個(gè)黑體器件并排的排列在一個(gè)平板器件中， 平板器件的腔體(7)中填充入聚氨酯保溫材料，實(shí)現(xiàn)對(duì)熱能的保溫。熱管的蒸發(fā)端設(shè)置在 黑體的內(nèi)部，冷凝端設(shè)置在黑體的外部，在熱管的蒸發(fā)段設(shè)置有太陽(yáng)能涂層(3)，換熱器件 與石英管通過(guò)連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。實(shí)施例四外置太陽(yáng)能鏡圓柱黑體光電光熱轉(zhuǎn)化器按照?qǐng)D4所示，采用石英管生產(chǎn)而成的圓柱體黑體，在石英管的內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng) 能光電光熱轉(zhuǎn)換涂層(3)，開(kāi)口部位(2)為一個(gè)槽體，在開(kāi)口槽上設(shè)置有太陽(yáng)能鏡，太陽(yáng)能 鏡由透鏡(8)和反射鏡(9)組成，透鏡設(shè)置在頂部正對(duì)太陽(yáng)光入射，側(cè)面為反射鏡，將太陽(yáng) 能聚焦到開(kāi)口槽的黑體內(nèi)部。實(shí)施例五外置太陽(yáng)能鏡平板黑體光電光熱轉(zhuǎn)化器按照?qǐng)D4所示，采用三個(gè)石英管生產(chǎn)而成的圓柱體平板黑體，圖四為圖三的側(cè)面 剖視圖，但是圖四有三個(gè)黑體組成，在石英管的內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換涂層(3)， 太陽(yáng)能光電與光熱涂層面積各占50%，開(kāi)口部位(2)為一個(gè)槽體，在開(kāi)口槽上設(shè)置有太陽(yáng) 能鏡，太陽(yáng)能鏡由透鏡⑶和反射鏡(9)組成，透鏡設(shè)置在頂部正對(duì)太陽(yáng)光入射，側(cè)面為反 射鏡，將太陽(yáng)能聚焦到開(kāi)口槽的黑體內(nèi)部。黑體被設(shè)置在一個(gè)六面體內(nèi)部，六面體的太陽(yáng)光入射面上設(shè)置有菲涅爾透鏡，透 鏡與黑體開(kāi)口部位之間設(shè)置有反射鏡，太陽(yáng)能光通過(guò)透鏡和反射鏡進(jìn)入到黑體內(nèi)，在黑體 上設(shè)置有流體的換熱器，設(shè)置有流體的進(jìn)口管道和出口管道，換熱器件與石英黑體通過(guò)連 接結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接；可以采用槽式線(xiàn)聚焦的太陽(yáng)能采集，對(duì)于高溫的應(yīng)用，可以采用蝶式或塔 式的太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)；這樣對(duì)于任何需要的工作溫度，都可以采用此轉(zhuǎn)化器，主要流體可以 將余熱進(jìn)行傳遞，保持黑體內(nèi)部的溫度處于控制范圍內(nèi)，就可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的采集和利用。實(shí)施例六、矩形平板黑體光電光熱轉(zhuǎn)化器按照?qǐng)D6所示，黑體為一個(gè)矩形的柱體，在其太陽(yáng)光照射進(jìn)入的一面上，設(shè)置有槽
8狀開(kāi)口，太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換涂層設(shè)置在矩形管內(nèi)部，太陽(yáng)能光電與光熱涂層面積比例為1 9，黑 體的開(kāi)口部位(2)設(shè)置在頂部，并在其上設(shè)置有菲涅爾透鏡(8)，為了減少輻射損失，在矩 形黑體的外表面設(shè)置有反射材料(9)，采用錫箔實(shí)現(xiàn)對(duì)輻射的反射，特別是是實(shí)現(xiàn)高溫的太 陽(yáng)能采集時(shí)，需要針對(duì)輻射換熱進(jìn)行特別的反射處理；三個(gè)矩形柱體的黑體并排設(shè)置在一 個(gè)平板上，黑體與平板中的腔體上設(shè)置有保溫材料(10)，每一個(gè)黑體器件內(nèi)部設(shè)置有一個(gè) 熱管，在熱管上(1)設(shè)置有太陽(yáng)能涂層(3)，熱管器件與外石英管通過(guò)連接結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接， 熱管的蒸發(fā)端設(shè)置在黑體器件的內(nèi)部，對(duì)于低溫的應(yīng)用，可以采用非跟蹤的太陽(yáng)能采集，對(duì) 于中溫的應(yīng)用，可以采用槽式線(xiàn)聚焦的太陽(yáng)能采集，對(duì)于高溫的應(yīng)用，可以采用蝶式或塔式 的太陽(yáng)能跟蹤技術(shù)；本結(jié)構(gòu)特別適合于槽式和塔式太陽(yáng)能采集，對(duì)于高溫的太陽(yáng)能利用更 具備高效率和低成本；這樣對(duì)于任何需要的工作溫度，主要熱管將黑體內(nèi)部保持在太陽(yáng)能 光電光熱轉(zhuǎn)化器件正常的工作溫度，都可以采用黑體光電光熱轉(zhuǎn)化器實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的采集和 利用。
權(quán)利要求
一種平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是至少包括一個(gè)具有封閉腔體的黑體器件，在黑體器件的上設(shè)置有線(xiàn)性開(kāi)口部位，在黑體器件的內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換涂層以及光熱轉(zhuǎn)換涂層，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為熱能和電能，太陽(yáng)光可以從黑體器件的開(kāi)口部位射入到腔體內(nèi)部的涂層上，從而實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為熱能；多個(gè)線(xiàn)性黑體器件并排排列，共同設(shè)置在一個(gè)平板上，構(gòu)成平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是黑體器件為一 個(gè)柱體，在柱體上設(shè)置有一個(gè)開(kāi)口槽，在柱體內(nèi)部設(shè)置有太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換涂層，柱體的形狀為圓 柱體、球形、錐體、多面體，或截面為拋物面、復(fù)合拋物面、雙曲拋物面、橢圓形、扇形、三角 形、塔形、棱形的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是黑體材質(zhì)為下 列一種A、金屬不銹鋼、鐵管；B、非金屬包括石英、玻璃、塑料；C、復(fù)合材料，包括金屬與非金屬、金屬與金屬，非金屬與非金屬的復(fù)合管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是太陽(yáng)能光熱光 電轉(zhuǎn)換涂層選自下列光電與光熱的至少一種A、太陽(yáng)能選擇涂層；B、太陽(yáng)能低溫、中溫、高溫涂層，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為不同溫度的熱能。C、一種設(shè)置在黑體內(nèi)部的涂層，可以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，優(yōu)選為單晶硅、多晶硅、非 晶硅、薄膜的至少一種涂層；D、一種太陽(yáng)能電池片，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，優(yōu)選為單晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜電池片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是黑體或/和黑 體的一部分腔體，被設(shè)計(jì)成為熱管的蒸發(fā)端，或在黑體腔體的內(nèi)部設(shè)置有熱管的蒸發(fā)端，熱 管選擇自下列至少一種A、普通熱管；B、整體熱管；C、分離式循環(huán)熱管；D、可連接熱管；F、脈沖熱管；G、循環(huán)自激震蕩熱管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是黑體或/和黑 體的內(nèi)部的一部分被設(shè)計(jì)成為換熱裝置，或者黑體腔體的內(nèi)部設(shè)置有換熱裝置，所述換熱 裝置為至少含有一個(gè)進(jìn)口(5)或/和一個(gè)出口(6)的部件，一種流體通過(guò)進(jìn)口進(jìn)入，達(dá)到出 口后流出，流體與部件中太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化的熱能進(jìn)行熱交換，流體為液體、氣體、固液混合物、氣 液混合物、氣液固混合物中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是在黑體的外部 殼體上還設(shè)置有涂層，其至少選擇自下列一種A、熱輻射吸收涂層，將輻射的熱能進(jìn)行吸收利用；B、熱輻射反射材料，將熱輻射的熱能反射進(jìn)入到黑體；C、保溫涂料；D、防腐涂層；E、耐熱涂層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是為了增加黑體 的光電光熱轉(zhuǎn)化性能，還在黑體的內(nèi)部和/或外部設(shè)置有含有多個(gè)凹、凸結(jié)構(gòu)的粗糙表面、 翅片、槽道。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是在黑體的外部 還設(shè)置有保溫材料，為至少選擇下列一種或多種的組合材料A、含有真空層的金屬或非金屬材料；B、石棉、纖維保溫材料；C、保溫水泥；D、聚氨酯、聚苯材料、塑料、尼龍保溫材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是在黑體器件的 外部，還設(shè)置有一個(gè)腔體，腔體內(nèi)有至少一個(gè)黑體器件，黑體器件與腔體構(gòu)成為一個(gè)可以封 閉連接的器件，在腔體上設(shè)置有一個(gè)可以使太陽(yáng)光射入到腔體內(nèi)部的太陽(yáng)能鏡，太陽(yáng)光射 入到腔體內(nèi)部黑體器件的開(kāi)口部位。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板黑體太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)化器，其特征是在黑體器件外 部和/或黑體開(kāi)口部位和/或開(kāi)口部位周?chē)O(shè)置有太陽(yáng)能鏡，將太陽(yáng)光進(jìn)行反射、透射、折 射后聚焦于黑體入口和/或黑體外部殼體上，太陽(yáng)能鏡選自下列一種A、金屬、非金屬拋物面、符合拋物面反射鏡；B、菲涅爾鏡，包括透鏡或反射鏡；C、凹、凸透鏡；D、盤(pán)式拋物面反射鏡；E、柱、槽狀拋物面反射鏡；F、平面反射鏡；G、對(duì)熱輻射進(jìn)行反射的材料，包括錫箔。
全文摘要
本發(fā)明的目的就是提供一種黑體的太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換器件，將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換器件設(shè)置為黑體結(jié)構(gòu)，即設(shè)置為具有一個(gè)線(xiàn)性開(kāi)口的腔體的柱體，開(kāi)口部位為一個(gè)長(zhǎng)槽，太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換涂層設(shè)置在黑體的內(nèi)部殼體表面上，太陽(yáng)光通過(guò)開(kāi)口部位照射進(jìn)入到黑體內(nèi)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換與利用。這樣可以實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)光通過(guò)開(kāi)口部位射入到腔體后最大程度的將太陽(yáng)光進(jìn)行吸收和轉(zhuǎn)化，減少現(xiàn)有其他結(jié)構(gòu)的反射、折射、透射等損失，提高轉(zhuǎn)換效率。采樣石英材料、塑料、金屬、玻璃等不同的材料制造黑體，將現(xiàn)有的低溫太陽(yáng)能光電光熱轉(zhuǎn)換采真空玻璃管技術(shù)的材料可以選擇更多種類(lèi)，進(jìn)而可以降低成本，提高效率。采樣設(shè)置不同的太陽(yáng)能鏡將太陽(yáng)能光進(jìn)行反射、折射、投射，將太陽(yáng)能光攝入到黑體中，可以實(shí)現(xiàn)不同溫度的太陽(yáng)能采集，特別是適合于中高溫的太陽(yáng)能采集及利用，更適合于槽式、塔式、蝶式太陽(yáng)能的采集和利用。
文檔編號(hào)F24J2/46GK101902163SQ20091030272
公開(kāi)日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2009年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月28日
發(fā)明者李建民 申請(qǐng)人:北京智慧劍科技發(fā)展有限責(zé)任公司