具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

在现有技术中，光伏组件中的光伏电池仅能将太阳辐照全波段的小部分，例如近紫外-可见-近红外波段转化为电能，而其余太阳辐照波段的光子会转化为热量增加太阳能电池的温度，导致光伏电池工作温度升高效率降低；并且，由于太阳能时变性，间歇性明显，在多云阴雨天气及夜间，则会极大地降低工作率甚至停止作业。因此，如何拓宽太阳能光谱利用频谱实现太阳能全光谱利用，并且，降低太阳能光伏电池工作温度，拉长太阳能转换工作时间，克服时变性间歇性是本申请技术方案提高太阳能光电转化效率和太阳能利用效率的关键所在。

第一方面，如图1所示，为解决前述背景技术中指出的技术问题，本申请的实施例提供了一种全天候太阳能发电系统，其包括：盒状的保温壳体1；在其保温壳体1的一侧表面(例如保温壳体的顶部)设置有透明盖板2，保温壳体1内设置有吸热基板3，前述的透明盖板2与吸热基板3之间形成一个封闭空腔。此外，前述的吸热基板3的一侧表面(上表面)设有太阳能复合电池板4，该吸热基板3远离太阳能复合电池板4的另一侧(下表面)设有热电发生组件5，并且，在该热电发生组件5远离吸热基板3的一侧设有相变储能组件6，该相变储能组件6可以用于吸收和存储热能。

具体地，实施例中的透明盖板可以使得太阳光直接辐照至吸热基板，并使得封闭空腔内的温度升高；此外，透明盖板同时起到防止灰尘、水滴或者其他外界杂质进入到封闭空腔中。系统在保温壳体和吸热基板之间形成的封闭空腔，可以有效地减少系统的热损。实施例系统中的太阳能复合电池板，主要用于吸收太阳辐照中的近紫外-可见-近红外波段的光能转化为电能进行输出。实施例系统中的热电发生组件可以采用半导体(温差)热电发生器，在该半导体(温差)热电发生器中，当热流通过两种不同种半导体材料产生温度差时，会通过塞贝克效应产生电势差，从而能够将热能通过固体热机转化为电能，能够有效地利用废热发电。实施例系统将热电发生器与太阳能复合电池板相结合，可以将太阳能复合电池板不能被利用的太阳能波段产生的多余热量转化为电力实现太阳能全波段利用，以提高实施例系统的太阳能发电效率。实施例系统中的相变储能组件能够用于吸收和存储系统中未被转化成为电能的余热，在缺乏太阳辐照的场景中，释放其存储的热能为半导体(温差)热电发生器提供热能来源进行热电转化。实施例系统中的相变储能组件存储有相变材料(Phase-change Material，PCM)，相变材料具有高潜热的性质，温度到达熔点以前能大量吸收热量并保持温度不变，并且在多次熔化和冷冻循环后不会降解，并且保持其化学稳定性。实施例系统采用PCM吸收系统中的多余热量，降低太阳能电池工作温度，能够有效地克服太阳能时变性和间歇性，提高太阳能发电有效利用时间，稳定性以及转换效率。基于以上的描述，本实施例系统在太阳辐照充足的情况下，例如晴朗的白天，通过获取太阳能进行光伏发电，还可以通过热电组件进行温差发电，并将未能进行热电转化的热能进行相变储能；在太阳辐照不充足的情况下，例如在夜间，再由相变储能组件释热，通过辐射制冷增强热电组件两端温差，进行温差发电，从而达到能量的梯级利用，实现全天候循环发电。

在一些可选择的实施方式中，在系统中，太阳能复合电池板可以由若干块太阳能等间距或者拼接排列形成，太阳能电池可以选用硅类太阳能电池或砷化镓类聚光太阳能电池。其中，硅类太阳能电池是指以硅为基体材料的太阳能电池，利用硅材料这种半导体的光电效应将太阳能转化为电能；砷化镓类聚光太阳能电池中的砷化镓(GaAs)属于III-V族化合物半导体材料，其能隙与太阳光谱的匹配较适合，且能耐高温，与硅类太阳电池相比，GaAs太阳电池具有较好的性能。

除此之外，如图1所示，实施例系统中的太阳能电池的背面，覆盖有一层功能性薄膜。实施例中该功能性薄膜用于进行热能的传导，将吸热基板以及太阳能电池板在工作过程中产生的热量以及封闭空腔因太阳辐照而产生的热量传导至热电发生组件，由电热发生组件将热能转化为电能。实施例中，该功能性薄膜的材料可以选用垂直排列的纳米石墨烯-丙烯酸酯复合材料，该复合材料不仅具有高导热性能，在太阳辐射波段还具有良好的透过率，在红外波段具有良好的发射率，能够有效避免在热量传导过程中的热损。

在一些可选择的实施方式中，系统中的热电发生组件包括半导体发电片，该半导体发电片设置在吸热基板的下表面，主要用于将热能转化为电能。半导体发电片是根据赛贝克效应原理，采用独特的薄膜技术加工制造而成，其与现有技术中的半导体制冷器一样温差发电芯片的生产工艺结合了微电子薄膜和类似MEMS的晶片技术，能够根据温差进行供电，以使实施例系统能够更为充分利用太阳辐照产生的热能进行发电。

在一些可选择的实施方式中，实施例系统中的吸热基板为铝材质基板，铝材质基板为一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般单面板由三层结构所组成，分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。实施例中，太阳能复合电池板设置在铝材质基板之上，在电池板运行时所产生的热量通过绝缘层快速传导到金属基层，然后由金属基层将热量传递出去，从而实现对电池板的散热。

在一些可选择的实施例中，系统中的相变储能组件包括导热壳体，导热壳体中填充有以下内容物至少之一：石蜡或者复合类相变材质填充物。具体地，石蜡，又称晶形蜡，作为储热材料，其比热容为2.14-2.9J·g^-1·K^-1，熔化热为200–220J·g^-1；并且石蜡相变潜热高、几乎没有过冷现象、熔化时蒸气压力低、不易发生化学反应且化学稳定性较好、在多次吸放热后相变温度和相变潜热变化很小、自成核、没有相分离和腐蚀性，能够有效地吸收系统中的余热，提高对太阳能的利用率。

如图1所示，在一些可选择的实施例中，系统中的导热壳体为铝质壳体；所述铝制壳体的内部具有交叉排列的导热翅片。其中采用铝制壳体可以有效地提高相变储能组件的导热性能；并且在铝制壳体内部具有一体成型的导热翅片，在导热翅片的所分割形成的空间内均填充有相变材料，以提高相变存储组件吸收并存储热量的效能。

在一些可选择的实施例中，系统中的透明盖板为聚乙烯薄膜盖板，系统外部的保温壳体为聚氨酯泡沫壳体。其中，聚乙烯薄膜的机械性能和阻隔性能较高，透明度较高，耐热性也好，即能够有效地抵御外界的杂质，又能较好地透射太阳光，有效减少太阳能的损耗。聚氨酯泡沫是所有保温材料中导热系数最低的，能够有效的起到减少热损的作用。

第二方面，本申请的一种全天候太阳能发电装置，该装置搭载了第一方面中任意一种全天候太阳能发电系统。

第三方面，如图2所示，基于第一方面中所提供的全天候太阳能发电系统，本申请技术方案还提供了可以应用于全天候太阳能发电系统的发电方法，方法包括步骤S100-S400：

S100、通过吸热基板吸收太阳辐照；

S200、通过所述吸热基板一侧表面的太阳能复合电池板，通过所述太阳辐照转化得到第一部分电能；

S300、获取所述全天候太阳能发电系统中的热能，将所述热能传导至相变储能组件进行存储，和/或将所述热能传导至热电发生组件转化为第二部分电能；

S400、输出所述第一部分电能和/或第二部分电能。

具体地，实施例系统在太阳辐照充足的场景中，太阳能复合电池板吸收太阳辐照进行光伏发电获得电能，即得到第一部分电能。被太阳能复合电池板吸收但并未转化为电能的太阳辐照转化为热量，传递给热电发生组件进行温差发电获得电能，即得到第二部分电能。然后剩余的热量传递给相变储能模块进行储存，用于夜间释放热量。输出通过两种不同的方式产生的电能，进行供电。

由于大气层中具有选择性吸收特性的水蒸气、二氧化碳和臭氧等在8-13微米波段内的透射率很高，因此地面上的物体可以通过8-13微米波段透过大气层与绝对零度的外太空进行辐射换热，达到自身制冷的效果。基于上述理论基础，如图3所示，在本申请技术方案中的一些可行的实施例中，全天候太阳能发电方法，还包括步骤S500-S600：

S500、通过冷却后的所述吸热基板吸收所述相变储能组件中存储的热能；

S600、通过所述热电发生组件将所述存储的热能转化为电能。

具体地，在夜间等太阳辐照较弱或者不稳地的情况下，系统进入辐射制冷模式，吸热基板表面的功能薄膜起到与太空辐射制冷作用，冷却的吸热基板，吸热基板的温度低于吸收了白天余热的相变模块热端温度，热电发生组件再次进行温差发电。

从上述具体的实施过程，可以总结出，本发明所提供的技术方案相较于现有技术存在以下优点或优势：

本申请技术方案所提供的实施例够实现白天进行太阳能光伏发电、热电组件温差发电和相变储能，夜间再由相变储能组件释热，通过辐射制冷增强热电组件两端温差，进行温差发电，从而达到能量的梯级利用，全天候循环发电，具有良好的应用价值。

在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。

此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于上述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。