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技术领域

本发明涉及热光伏供电领域，尤其涉及一种太阳能供电装置。

背景技术

随着科技的发展和国际对碳排放量的限制，太阳能作为一种取之不尽且 无污染的能源，逐渐成为能源市场的新星，人们对太阳能的利用程度也越 来越高。

目前常规的太阳能光伏装置，直接让太阳能电池吸收来自太阳的辐射， 然后由电池里的P-n结形成空穴-电子对进行发电，这种太阳能光伏装置 可以进行大面积铺设以获取足够的太阳能，但是仍然具有很大的局限性， 包括以下缺陷：第一，常规太阳能光伏装置的电池十分脆弱，极易损坏， 且对环境的要求较高，因此一般在其表面上覆盖一层钢化玻璃层，而在电 池表面覆盖钢化玻璃后不但减少了电池对太阳光谱的吸收率，还增加了单 位面积电池的重量；第二，现有太阳能电池通过太阳光直接投射到电池上， 将太阳能转化为电能，单位面积的电池能量转化效率较低，小面积内使用 供电量容易不足，因此只能进行大面积的铺设，进行集中供电，对安装场 所要求相当严格，一般只能安装在室外大面积空旷的地方，安装十分受限； 第三，常规太阳能电池单位面积重量大、易损坏、不易携带，只能固定安 装，移动困难，使用范围具有很大的局限性，因此，在实际的生活中，除 了政府或企业、组织集中供电后并入电网和加热用水外，太阳能很难进入 人们的实际生活中。

因此，针对上述技术问题，有必要提供一种重量轻、便于携带、能量输 出密度高、安装不受限、适用范围大的太阳能供电装置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种太阳能供电装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下：

一种太阳能供电装置，包括聚光设备、辐射发电设备及电能传送设备， 其中：

所述聚光设备将光线汇聚至辐射发电设备上；

所述辐射发电设备沿光线传输方向依次包括受光发热层、辐射层及光伏 电池层，所述受光发热层接收聚光设备汇聚的光线并发射至辐射层，辐射层 发射电磁波至所述光伏电池层，光伏电池层产生电能；

所述电能传送设备接收光伏电池层产生的电能并向外部传输。

作为本发明的进一步改进，所述聚光设备呈碗形，所述辐射发电设备位 于所述聚光设备的聚焦点上。

作为本发明的进一步改进，所述辐射发电设备与电能传送设备之间电性 连接有用于传输电能的输电线。

作为本发明的进一步改进，所述太阳能供电装置还包括底座支架，用于 直接或间接固定支撑所述聚光设备、辐射发电设备及电能传送设备。

作为本发明的进一步改进，所述辐射层及光伏电池层之间设有真空层。

作为本发明的进一步改进，所述真空层的厚度≤100nm。

作为本发明的进一步改进，所述辐射层的材料选用金属线和谐振环阵列 构成的超材料。

作为本发明的进一步改进，所述光伏电池层的至少一侧表面设有防护层。

作为本发明的进一步改进，所述受光发热层呈蜂窝状。

作为本发明的进一步改进，所述光伏电池层材料选用In_0.2Ga_0.8Sb、GaSb 电池片阵列或禁带宽度小于0.72eV的半导体材料。

本发明具有以下有益效果：

太阳能供电装置，设计简单、整体性强、结构紧密、坚固不易损坏；

采用超材料辐射器进行发电，单位面积光照下能量输出密度高，且聚 集单位面积光照下的太阳能供电装置具有重量轻、便于携带、便于更换和改 变安装位置的特点，可小面积安装，避免了场地带来的局限性；

可应用于汽车、野外、家庭等场所，适用范围具有广泛性，可以很好 地适用于日常生活；

真空层的厚度被限定在100nm以内，由此，当光伏电池层和辐射层之间 的距离在微纳尺度的时候，由于近场效应的存在，其辐射强度将急剧提高， 从而可以在较低的辐射层温度下获得所需要的辐射强度；

整体采用模块化设计理念，产品的各个部件都可以通过更换相同部件的 方法进行修理，维修成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实 施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面 描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员 来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一具体实施方式中太阳能供电装置的结构示意图；

图2为本发明一具体实施方式中辐射发电设备的结构示意图。

附图中涉及的附图标记和组成部分说明：1.聚光设备；2.辐射发电设备； 3.电能传送设备；4.底座支架；5.受光发热层；6.辐射层；7.真空层；8.光伏电 池层；9.防护层；10.输电线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合 本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描 述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施 例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前 提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

请参见图1～图2，分别是本发明一具体实施方式中太阳能供电装置及辐 射发电设备的结构示意图，本发明的太阳能供电装置，包括聚光设备1、辐射 发电设备2及电能传送设备3，其中：

聚光设备1将光线汇聚至辐射发电设备2上；

辐射发电设备2沿光线传输的方向依次包括受光发热层5、辐射层6及光 伏电池层8，受光发热层5接收聚光设备1汇聚的光线并发射至辐射层6，辐 射层6发射电磁波至光伏电池层8，光伏电池层8产生电能；

电能传送设备3接收光伏电池层8产生的电能并向外部传输。

聚光设备1整体呈上宽下窄的碗形，辐射发电设备2位于聚光设备1的 聚焦点上，通过向阳的、碗形的太阳能聚焦设备1汇聚太阳光，即将分散的 太阳光反射后聚集到辐射发电设备2上以对辐射发电设备2进行加热。

聚光设备1将分散的太阳光反射到辐射发电设备2的受光发热层5上， 受光发热层5呈蜂窝状设计，由此可以减少太阳光的反射、增加太阳光的利 用率、提高受光效率。辐射层6的材料选用超材料，例如由金属线和谐振环 阵列构成的超材料等，其中金属线材料可以为金属钼(Mo)等，采用该超材 料发电设备进行发电，具有单位面积光照下能量输出高、可小面积安装、避 免场地局限性等优点。受光发热层5在接收到聚光设备1汇聚的光线后温度 升高，然后将其温度传导至辐射层6，使辐射层6的温度上升至工作温度， 辐射层6受热后会发出特定波长的电磁波，电磁波被发射至光伏电池层8， 光伏电池层8接收到电磁波后，通过光生伏打效应吸收热辐射，产生电能。

还可以在辐射层6及光伏电池层8之间设置真空层7，真空层7的厚度被 限定在100nm以内，这样设计的优点在于：当光伏电池层8和辐射层6之间 的距离在微纳尺度的时候，由于近场效应的存在，其辐射强度将急剧提高， 从而可以在较低的辐射器温度下获得所需要的辐射强度。辐射层6受热后发 出特定波长的电磁波，产生的电磁波通过真空层7射向光伏电池层8，辐射 层6与光伏电池层8之间采用近场辐射原理，大大的增加了辐射的利用率， 同时减小了受光发热层5对光照强度的需求。

在光伏电池层8的两侧表面可设置防护层9，以对光伏电池层8进行固定 及保护，其中一侧的防护层9即设于真空层7与光伏电池层8之间。

辐射发电设备2与电能传送设备3之间还可电性连接有用于传输电能的 输电线10，由输电线10将产生的电能输向电能传送设备3，由电能传送设备 3负责向外输出电能。此外，辐射发电设备2与电能传送设备3之间也可不 连接输电线10，而是采用其他方式，如将电能传送设备3与光伏电池层8接 触等来实现辐射发电设备2与电能传送设备3的电能传送。

太阳能供电装置还包括底座支架4，用于直接或间接固定支撑聚光设备1、 辐射发电设备2及电能传送设备3，方便整个太阳能供电装置的安放。

光伏电池层8选用In_0.2Ga_0.8Sb、或商用的GaSb电池片阵列或禁带宽度小 于0.72eV的半导体等材料，由此可提供高的电能生成效率。

本发明所设计的太阳能供电装置，整体性强、结构简单，材料坚固、不 易损坏，且采用超材料发电设备进行发电，不易受周围环境影响，可应用于 汽车、野外、家庭等场所，适用范围具有广泛性，可以很好地适用于日常生 活。

本发明中的太阳能供电装置，包括聚光设备1、辐射发电设备2及电能传 送设备3，其中聚光设备1将光线汇聚至辐射发电设备2上，辐射发电设备2 沿光线传输的方向依次包括受光发热层5、辐射层6及光伏电池层8，受光发 热层5接收聚光设备1汇聚的光线并发射至辐射层6，辐射层6发射电磁波至 光伏电池层8，光伏电池层8产生电能，电能传送设备3接收光伏电池层8产 生的电能并向外部传输。本发明结合了热光伏、近场辐射和超材料辐射等技 术，太阳能供电装置设计简单、整体性强、结构紧密、坚固不易损坏，且采 用超材料辐射发电设备2进行发电，单位面积光照下能量输出密度高，且太 阳能供电装置具有重量轻、便于携带、便于更换和改变安装位置的特点，可 广泛应用于汽车、野外、家庭等场所。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节， 而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实 现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且 是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨 在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。 不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实 施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起 见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也 可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。