Комбинированный коллектор солнечногоизлучЕНия Советский патент 1981 года по МПК F24J3/02 

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 Недостатком известного коллектор является высокий уровень теплопотерь связанных с теплопроводностью, конвекцией через воздух и излучением. Цепь изобретения - снижение теплопотерь и улучшение выходных харак теристик коллектора при размещении его в фокусе концентратора. Поставленная цель достигается те что полость между ограждениями вакуумирована, а другая полость запол нена прозрачной теплоаккумулирующей химически нейтральной жидкостью. При размещении коллектора в фоку концентратора теплопоглощающий элемент и ограждения установлены концентрично трубопроводу. На фиг. 1 изображен плоский комбинированный коллектор солнечного излучения,- на фиг. 2 - комбинированный коллектор, расположенный в фокусе концен тратора. Коллектор содержит трубопровод 1 с теплоносителем, контактирующий с теплопоглощаювщм элементом 2, на коTQpoM установлены.фотоэлементы 3, и два последовательно расположенных светопрозрачных ограждения 4 и 5, об-, разующих между собой и с тегшопоглощающим элементом 2 соответственно полости б и 7. Полость б между ограждениями 4 и 5 вакуумирована, а другая полость 7 заполнена прозрачной теплоаккумулирующей, химически нейтральной жидкостью. При выполнении коллектора плоским fice его элементы устанавливаются в корпусе 8 (фиг. 1). При размещении коллектора в Дюкусе концентратора 9 (фиг. 2) теплопоглощающий элемент 2 и ограждения 4 и 5 устанавливаются концентрично трубопроводу 1. В коллекторе используются фотоэлементы с низкой излучательной способ;ностью ,25). Промежутки между фотоэлементами имеют селективное покрытие с высокой поглощательной и низкой иэлучательной способностью. Ограждение 4 имеет селективное покры -тие на внешней стороне,которое облад ет высоким коэффициентом пропускания солнечного излучения1Тс 0, ,25 Такое покрытие может быть выполнено на основе смеси окислов индия и олова. Полость 7 может быть, заполнена полиметилсилоксановой жидкостью марк ПМС-10 или кремнийорганической жидкостью. Другим вариантом выполнения коллектора является заполнение полости 7 инертным газом или ее вакуумирование. Для эффективного фотоэлектрического преобразования энергии в условиях концентрированного солнечного потока необходимо использовать фотоэлементы с низким последовательным сопротивлением ,3 Ом. см) . Поверхность полупроводниковых, например кремниевых фотоэлементов или фотоэлементов из арсенида галлия при .глубине залегания р-п-перехода,большей или равной 1,5 мкм обладает необ ходимой для теплового преобразования энергии селективностью оптических свойств: для нее характерны высокая погЛощательная способность (Д.,90,94) в области солнечного спектра и низкая излучательная способность (,19-0,24), при этом фотоэлементы с такой глубиной залегания р-п-пе рехода имеют низкое последовательно сопротивление. Селективное покрытие colj.,9 должно быть нанесено на поверхность фотоэлементов в случае, когда глубина залегания р-п-перехода меньше 1,5 мкм,поскольку без покрытия у такиХ элементов излучательная способность слишком высока и составляет 0,4 - 0,6. Селективное покрытие, составной частью которого является тонкий металлический слой, образует омический контакт с поверхг ностью полупроводника,что обеспечива ет низкое последовательное сопротивление фотоэлемента при глубине зале гания р-п-перехода, меньшей 1,5 мкм. Поскольку у таких покрытий коэффици ент пропускания солнечного излучения составляет приблизительно О,8,это пр водит к некоторому снижению выходной мощности фотоэлементов. Однако излучение, поглощенное в самом покрытии не теряется, а преобразуется в тепло вую энергию. Таким образом, при использовании фотоэлементов с селективными покрытиями некоторое ухудшение электрических характеристик комбинированног 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, называемый 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 1.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 ич а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения теплопотерь, полость между ограждениями вакуумирована, а другая полость заполнена прозрачной теплоаккумулирующей, химически нейтральной жидкостью. 2.Коллектор по п. 1, отличающийся тем, что, с целью улучшения выходных характеристик коллектора при размещении его в фокусе концентратора, теплопоглощающий элемент и ограждения установлены концен тричнотрубопроводу. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Патент США 4137097, кл. Н 01 L 31/04, опублик. 3.0.01.79.