【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能光伏发电，具体涉及一种光伏-热电耦合系统及能量梯级利用方法。
技术介绍
1、透光光伏-热电耦合系统是太阳能光伏发电技术的一种发电方式。以薄膜光伏电池和热电模块组合而成，具有结构简单，发电效率高等优点。与叠层式光伏-热电耦合系统相比，该系统中光伏电池和热电模块之间无接触，可避免两者之间温度由于热传导而相互影响。与分光式光伏-热电耦合系统相比，结构更加紧凑和简单。红外波段太阳光可透过薄膜光伏电池，不需要额外的分光镜对太阳光进行分光处理。另外，热电模块面积小于光伏电池，可减少热电模块的数量，降低系统成本以及增加热电模块热端的温度，提升热电转换效率。
2、目前，国内外的透光式光伏-热电耦合系统存在问题包括：光伏电池缺乏冷却，光伏电池和热电模块之间需要聚光器，结构复杂，而且热电模块与光伏电池存在热交换，热电模块和光伏电池无法达到最优的运行状态。文献1(contento g,et al.efficiencyenhancement ofa-si and czts solar cells usingdifferent thermoelectrichybridization strategies[j].energy,2017,131:230-238.)提出的透光式光伏-热电耦合系统中，光伏电池背面无法冷却，导致光伏电池温度升高系统效率降低。文献2(hajji m,et al.efficient cooling system for an indirectly coupled cpv-cte hybridsystem
技术实现思路
1、针对现有技术中的光伏-热电耦合系统未考虑到光伏电池和热电模块之间的对流和辐射换热和能量输出效率低的不足，本专利技术提供一种光伏-热电耦合系统及能量梯级利用方法，采用低温度系数和具有透光性的薄膜光伏电池与热电模块组成发电系统，光伏电池和热电模块独立冷却，两者温度不相互干扰，采用气凝胶层对光伏电池和热电模块进行隔热处理，提升热电模块温度，增加系统发电效率。
2、为实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种光伏-热电耦合系统，其包括：
4、薄膜光伏电池；
5、紧贴设置于所述薄膜光伏电池下方的光伏电池冷却通道；
6、紧贴设置于所述光伏电池冷却通道下方的气凝胶层；
7、紧贴设置于所述气凝胶层下方的红外吸收涂层；以及，
8、热电模块和保温层，其中，所述热电模块的热端与所述红外吸收涂层的部分接触连接，所述保温层包裹所述红外吸收涂层的其余部分。
9、如上所述的光伏-热电耦合系统，进一步地，所述热电模块的冷端设置有水冷片。
10、如上所述的光伏-热电耦合系统，进一步地，所述气凝胶层为二氧化硅气凝胶，
11、如上所述的光伏-热电耦合系统，进一步地，所述保温层为硅酸铝保温层。
12、如上所述的光伏-热电耦合系统，进一步地，所述薄膜光伏电池和所述二氧化硅气凝胶的面积相等。
13、如上所述的光伏-热电耦合系统，进一步地，所述热电模块的冷端与所述水冷片通过导热硅胶粘结。
14、如上所述的光伏-热电耦合系统，进一步地，所述二氧化硅气凝胶层与所述热电模块的热端通过导热硅胶粘结。
15、如上所述的光伏-热电耦合系统，进一步地，所述薄膜光伏电池为硅基薄膜电池、钙钛矿薄膜电池、碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池的任一种可透光光伏电池。
16、第二方面，本专利技术提供一种能量梯级利用方法，其适用于如上任一所述的光伏-热电耦合系统，其包括：
17、太阳光经过薄膜光伏电池后，薄膜光伏电池将太阳光中可实现光电转化的部分转化为电能，太阳光的其余部分透过薄膜光伏电池和气凝胶层到达红外吸收涂层，由热电模块吸收转化为电能，其中，气凝胶层用于隔绝薄膜光伏电池和热电模块的热量传递，光伏电池冷却通道用于直接冷却薄膜光伏电池，保温层用于减少红外吸收涂层的热量损失。
18、本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：
19、(1)薄膜光伏电池下方留有冷却通道，可有效的对光伏电池背面进行冷却，光伏电池温度得到控制。
20、(2)薄膜光伏电池和热电模块之间放置二氧化硅气凝胶，二氧化硅气凝胶可透过近红外波段的太阳光，确保热电模块吸收足够热量，另外二氧化硅气凝胶具有低导热系数，薄膜光伏电池冷却通道只对薄膜光伏电池进行冷却，将热电模块与薄膜光伏电池之间的热交换降至最低。
21、(3)薄膜光伏电池和热电模块之间无需聚光器，简化系统结构，无需考虑太阳光非垂直入射情况下。
22、(4)与单独光伏电池系统相比，在不影响光伏电池效率的前提下，额外增加热电模块输出电能，提升太阳能利用效率。
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1.一种光伏-热电耦合系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述热电模块的冷端设置有水冷片。
3.根据权利要求1所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述气凝胶层为二氧化硅气凝胶层。
4.根据权利要求1所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述保温层为硅酸铝保温层。
5.根据权利要求3所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述薄膜光伏电池和所述二氧化硅气凝胶的面积相等，所述热电模块的面积与水冷片面积相等，所述二氧化硅气凝胶层的面积大于所述热电模块的面积。
6.根据权利要求2所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述热电模块的冷端与所述水冷片通过导热硅胶粘结。
7.根据权利要求3所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶层与所述热电模块的热端通过导热硅胶粘结。
8.根据权利要求1所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述薄膜光伏电池为硅基薄膜电池、钙钛矿薄膜电池、碲化镉薄膜电池和铜铟镓硒薄膜电池的任一种可透光光伏电池。
9.一种能
...【技术特征摘要】
1.一种光伏-热电耦合系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述热电模块的冷端设置有水冷片。
3.根据权利要求1所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述气凝胶层为二氧化硅气凝胶层。
4.根据权利要求1所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述保温层为硅酸铝保温层。
5.根据权利要求3所述的光伏-热电耦合系统，其特征在于，所述薄膜光伏电池和所述二氧化硅气凝胶的面积相等，所述热电模块的面积与水冷片面积相等，所述二氧化硅气凝胶层的面积大于所述热电模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：李典鸿，杨彩云，李家杰，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：发明
国别省市：
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