Комбинированный коллектор солнечногоизлучения

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскик

Социепистическик

Республик щ851012 (63) Дополнительное к авт. сеид-ву (51 )М. К„.з

F 24 Х 3/02 (22) Заявлено 05,1179 (21) 2839599/24-06 с присоединением заявки Мо 2840710

I осударственный комитет

СССР по делан изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 300781.Бюллетень М 28 (53) УДК 662. 997 (088. 8) Дата опубликования описания 3007.81

М.М. Колтун, В.П. Матвеев, и И. П. Гаврилова (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54 ) КОМБИНИРОВАННЫЙ КОЛЛЕКТОР СОЛНЕЧНОГО

ИфЛУЧЕНИЯ

Изобретение относится к преобразователям солнечной энергии в тепловую и электрическую, а именно к конструкциям коллекторов солнечного излучения.

Известен комбинированный коллектор солнечного излучения, содержащий трубопровод с теплоносителем, контактирующий с теплопоглощающим элементом, на котором установлены фотоэлементы, и два последовательно расположенных светопрозрачных ограж-— дения, образующих между собой и с теплопоглощающим элементом полости (1), Недостатком известного коллектора 15 является высокий уровень теплопотерь, связанных с теплопроводностью, конвекцией через воздух и излучением.

Цель изобретения — снижение теплопотерь и улучшение выходных харак- 20 теристик коллектора при размещении

его в фокусе концентратора.

Поставленная цель достигается тем, что полость между ограждениями вакуумирована, а другая полость заполнена прозрачной теплоаккумулирующей, химически нейтральной жидкостью.

При размещении коллектора в фокусе концентратора теплопоглощающий эле- 30 мент и ограждения установлены концентрично трубопроводу.

На фиг. 1 изображен плоский комбинированный коллектор солнечного излучения; на фиг. 2 — комбинированный коллектор, расположенный в фокусе концентратора.

Коллектор содержит трубопровод 1 с теплоносителем, .контактирующий с теплопоглощающим элементом 2, на котором установлены фотоэлементы 3, и два последовательно расположенных светопрозрачных ограждения 4 и 5, об-, Разующих между собой и с теплопоглощающим элементом 2 соответственно полости 6 и 7. Полость 6 между ограждениями 4 и 5 вакуумирована, а другая полость 7 заполнена прозрачной теплоаккумулирующей, химически нейтральной жидкостью.

При выполнении коллектора плоским все -его элементы устанавливаются в корпусе 8 (фиг. 1) .

Прй размещении коллектора в фокусе концентратора 9 (фиг. 2) теплопоглощающий элемент 2 и ограждения 4 и 5 устанавливаются концентрично трубо:проводу 1.

В коллекторе используются еотоэлементы с низкой иэлучательной способ851012

,ностью (Я с 0,25). Промежутки между фотоэлементами имеют селективное покрытие с высокой поглощательной и низкой излучательной способностью.

Ограждение 4 имеет селективное покры-тие на внешней стороне, которое обладает высоким коэффициентом пропускания солнечного излучения(Тс О, 8) и Я < О, 25.

Такое покрытие может быть выполнено на основе смеси окислов индия и олова. Полость 7 может быть заполнена полиметилсилоксановой жидкостью марки

ПМС-10 или кремнийорганической жидкостью. Другим вариантом выполнения коллектора является заполнение полости 7 инертным газом или ее вакуумирование. 15

Для эффективного фотоэлектрического преобразования энергии в условиях концентрированного солнечного потока необходимо использовать фотоэлементы с низким последовательным Щ сопротивлением (R < О, 3 Ом. см. ) . Поверхность полупроводниковых, например кремниевых фотоэлементов или фотоэлементов из арсенида галлия при глубине залегания р-п-перехода, боль- р шей или равной 1,5 мкм обладает необходимой для теплового преобразования энергии селективностью оптических свойств: для нее характерны высокая поглощательн ая способность (Ас0,90,94) в области солнечного спектра и низкая излучательная способность (Е 0,19-0,24), при этом фотоэлементы с такой глубиной залегания р-и-перехода имеют низкое последовательное сопротивление. Селективное покрытие с el f0, 9 и Е< О, 1 должно быть нанесено на поверхность фотоэлементов в случае, когда глубина . залегания р-и-перехода меньше 1,5 мкм, поскольку без покрытия у таких элементов излуча- 49 тельная способность слишком высока и составляет 0,4 — 0,6. Селективное покрытие, составной частью которого является тонкий металлический слой, образует омический контакт с поверх-. 4 ностью полупроводника,что обеспечивает низкое последовательное сопротивление фотоэлемента при глубине залегания р-п-перехода, меньшей 1,5 мкм.

Поскольку у таких покрытий коэффициент пропускания солнечного излучения составляет приблизительно 0,8,это приводит к некоторому снижению выходной мощности фотоэлементов. Однако излучение, поглощенное в самом покрытии, не теряется, а преобразуется в тепловую энергию.

Таким образом, при использовании фотоэлементов с селективными покры" тиями некоторое ухудшение электрических характеристик комбинированного,4ф коллектора компенсируется повышением

КПД теплового преобразования энергии.

В комбинированном коллекторе возможно использование гибких фотоэлементов на основе тонких пленок.

Основным назначением селективного покрытия на ограждении 4, выполненном, например, из стекла, является снижение излучательных потерь. Небольшой нагрев этого покрытия, вызываемый поглощением излучения, приводит к снижению интенсивности теплопередачи между поверхностью фотоэлементов и поверхностью стекла, что обеспечивает дополнительное снижение тепловых потерь.

Коллектор работает следующим образом.

Солнечное излучение, проходящее через ограждения 4 и 5, поглощается фотоэлементами 3. Часть энергии, поглощенной фотоэлементами, преобразуется в электричество, другая частьв тепло и передается теплоносителю.

Излучение, поглощенное непосредственно теплопоглощающим элементом 2, полностью превращается в тепло и также отводится из коллектора с помощью теплоносителя..

Создание вакуумированной прослойки, селективных поверхностей и заполнение коллектора жидкостью (или инертным газом) позволяет снизить тепловые потери и увеличить аккумулирующую способность коллектора сохранять тепло в условиях переменной солнечной освещенности.

Формула изобретения

Комбинированный коллектор солнечного излучения, содержащий трубопровод с теплоносителем, контактирующий с теплопоглощающим элементом, на котором установлены фотоэлементы, и два последовательно расположенных светопрозрачных ограждения, образующих между собой и с теплопоглощающим элементом полости, о т л и ч а ю шийся тем, что,,с целью снижения теплопотерь, полость между ограждениями вакуумирована, а другая полость заполнена прозрачной теплоаккумулирующей, химически нейтральной жидкостью.

2. Коллектор по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью улучшения выходных характеристик коллектора при размещении его в фокусе концентратора, теплопоглощающий элемент и ограждения установлены концентрично трубопроводу.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США Р 4137097, кл. Н 01 L 31/04, опублик. 30.01.79 °

851012

7 г

Р .!

Составитель А, Смирнова

Редактор К. Лембак Техред N. Коштура Корректор Г. Н аз аро в а

Тираж 824 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 6298/49

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4