太阳能发电装置.pdf

一种太阳能发电装置，其包括：一外壳，该外壳包括：一上盖、多个侧壁及一下盖，该上盖为一太阳能集热板，该侧壁为热绝缘材料，该下盖为一散热元件；一压电材料层，固定于侧壁的内表面；一金属材料层，镀于压电材料层的表面；一导热体，位于上盖的正下方，该导热体的侧面与金属材料层相接触；一压电薄膜层，镀于导热体与金属材料层相接触的表面，并在受热膨胀后与金属材料层形成过盈配合；一致动器，连接于导热体与下盖之间，该致动器可根据所受温度变化，带动导热体上的压电薄膜层与压电材料层表面的金属材料层相互挤压，通过压电效应产生电能。本发明通过将太阳光热量转化为电能，实现了能源的绿色化，不仅节省了资源，还有利于环境保护。

1.  一种太阳能发电装置，其特征在于，该太阳能发电装置包括：一外壳、一压电材料层、一金属材料层、一导热体、一压电薄膜层及一致动器；
所述外壳，其包括：一上盖、多个侧壁以及一下盖，所述上盖为一太阳能集热板，所述侧壁为热绝缘材料，所述下盖为一散热元件；
所述压电材料层，固定于侧壁的内表面；
所述金属材料层，镀于压电材料层的表面；
所述导热体，位于上盖的正下方，用于传导上盖收集的太阳光热量，该导热体的侧面与金属材料层相接触；
所述压电薄膜层，镀于导热体与金属材料层相接触的表面，并在受热膨胀后与金属材料层之间形成过盈配合；
所述致动器，连接于导热体与下盖之间，该致动器可根据所受温度的变化，带动设置在导热体上的压电薄膜层与压电材料层表面的金属材料层相互挤压，通过压电效应产生电能。

2.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于：所述的下盖为热管。

3.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于：所述的压电材料层为纳米氧化锌。

4.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于：所述的金属材料层所用的金属与压电材料层形成肖特基接触，所述的金属材料为金、银、铂中的一种。

5.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于：所述的导热体在其与下盖相对的一面设有至少一个凸起。

6.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于：所述的压电薄膜层为纳米氧化锌、锆钛酸铅等压电材料。

7.  如权利要求1所述的太阳能发电装置，其特征在于：所述的致动器包括一弹性元件和一记忆合金体。

太阳能发电装置
技术领域
本发明涉及一种发电装置，特别涉及一种太阳能发电装置。
背景技术
随着科技的不断发展，各种电器设备也越来越多，人们对电能的需求也越来越大。然而在现有技术中，发电设备主要分为火力发电、水力发电和风力发电(请参见“太阳能的广阔前景”，李申生，《物理学报》，1999年第5期，4547页)。火力发电消耗大量煤碳资源或油汽资源，不但成本高昂，而且会使人类生存的自然环境受到严重破坏，同时在消耗这些能源的过程中，又会对大气产生极大的污染。水力发电受地理条件严格限制，而且伴随水资源短缺的现实情况，水力发电的前景也并不乐观。而风力发电却受到气候条件的限制，并对风速的要求极高，也不适合于大力发展。目前使用的太阳能电池虽然能有效解决上述问题，但是太阳能电池的材料不仅成本高还相当缺乏，并且光电转换的效率不佳，因此无法实现对太阳能的有效利用。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种既环保又方便使用的太阳能发电装置。
一种太阳能发电装置，其包括：一外壳、一压电材料层、一金属材料层、一导热体、一压电薄膜层及一致动器。所述外壳，其包括：一上盖、多个侧壁以及一下盖，所述上盖为一太阳能集热板，所述侧壁为热绝缘材料，所述下盖为一散热元件。所述压电材料层，固定于侧壁的内表面。所述金属材料层，镀于压电材料层的表面。所述导热体，位于上盖的正下方，用于传导上盖收集的太阳光热量，该导热体的侧面与金属材料层相接触。所述压电薄膜层，镀于导热体与金属材料层相接触的表面，并在受热膨胀后与金属材料层之间形成过盈配合。所述致动器，连接于导热体与下盖之间，该致动器可根据所受温度的变化，带动设置在导热体上的压电薄膜层与压电材料层表面的金属材料层相互挤压，通过压电效应产生电能。
相较于现有技术，所述的太阳能发电装置能将收集到的太阳光的热量转化为电能，并且不易受位置和天气条件的影响，提高了使用的方便性，而不会产生任何污染。相对于太阳能电池，可大幅降低制作成本，并且转换效率可有效提升。
附图说明
图1是本发明实施方式太阳能发电装置的工作状态剖面示意图；
图2是本发明实施方式太阳能发电装置的初始状态剖面示意图；
图3是本发明实施方式太阳能发电装置的复位状态剖面示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1，本发明实施方式太阳能发电装置100包括一外壳10、一压电材料层20、一金属材料层30、一导热体40、一压电薄膜层50和一致动器60。
所述外壳10包括一由太阳能集热板构成的上盖101、一由热绝缘材料组成的侧壁102、一由散热元件组成的下盖103。所述上盖101位于太阳能发电装置100的顶端，其为真空集热管组成，可有效吸收太阳光产生的热辐射，且具有耐空晒、不易爆管的特点。所述侧壁102位于太阳能发电装置100的侧面，其为陶瓷纤维材料，可有效减少热量辐射出去，且具有低导热、耐高温的性质。所述下盖103位于太阳能发电装置100的底端，其为热管，可迅速的将与其接触的元件的热量传导出去。
所述压电材料层20固定于侧壁102的内表面，其为纳米氧化锌。所述金属材料层30形成于压电材料层20靠近于太阳能发电装置100中心的内表面上，金属材料层30采用金、银、铂等贵金属材料形成。该压电材料层20与金属材料层30的介面形成一肖特基接触，用以使压电材料层20中的电子能聚集在金属材料层30的表面。所谓肖特基接触是指金属和半导体材料相接触的时候，在界面处半导体的能带弯曲，形成肖特基势垒。
所述导热体40位于上盖的正下方，用以传导上盖101收集的太阳能热量，其侧面与金属材料层30相接触。该导热体40并可在外壳10构成的空间内上下运动。该导热体40包括一与下盖103的上表面相对的表面401、自该表面401垂直延伸出的一凸起402及一与金属材料层30相接触的侧面403，所述凸起402用于太阳能发电装置在工作时，与下盖103相抵触，将导热体40上多余的热量传导出去。所述导热体40为金属导热材料，其可有效的将上盖101收集到的热量传导给其他元件，导热体40在受热条件下会产生一定的膨胀。
所述压电薄膜层50形成于导热体40与金属材料层30相接触的表面，该压电薄膜层50与金属材料层30之间在受热膨胀后形成过盈配合，且当致动器60运动时，致动器60可带动压电薄膜层50与金属材料层30相对运动。所述压电薄膜层50为纳米氧化锌、锆钛酸铅等压电材料。
所述致动器60固定于下盖103的上表面与导热体40表面401之间，其由弹性元件602和记忆合金体601组成。当上盖101没有接收到光照时，弹性元件602的长度小于其自然长度，即处于压缩状态且其产生的向弹力大于导热体40对弹性元件602的压力，使导热体40的上表面抵触于上盖101；而记忆合金体601的长度大于其初始长度，即处于拉伸状态。当记忆合金体601达到其形变温度时，就会收缩至初始长度。
请参阅图2和图3，工作时，在初始没有接受到光照状态下，由于弹性元件602向上的弹力大于导热体40对弹性元件602的压力，则使导热体40的上表面抵触于上盖101。而此时，记忆合金体601的长度大于其初始长度，而处于拉伸状态。当上盖101接收到太阳光照射时，产生一定热量，导热体40受热膨胀，并将热量传导给记忆合金体601，当记忆合金体601所受温度超过其形变温度时，记忆合金体601由于要恢复到其初始长度，则产生一向下拉力。当导热体40向下的压力和记忆合金体601向下的拉力大于弹性元件602向上的弹力和压电薄膜层50与金属材料层30之间的摩擦力时，导热体40向下运动，直至导热体40上的凸起402与下盖103相接触。此时，因为下盖103为热管具有较强的散热能力，导热体40及记忆合金体601上的温度能在较短的时间内下降，导热体40收缩，此时，形成于导热体40上的压电薄膜层50与金属材料层30之间为非过盈配合状态，当记忆合金体601上的温度小于其形变温度时，记忆合金体601因为不需要恢复到其初始长度而失去向下的拉力。而此时，由于导热体40向下的压力小于弹性元件602向上的弹力，导热体40向上运动，直至抵靠上盖101的下表面。当记忆合金体601上的温度再次达到其形变温度时，重复上述动作。由于导热体40不断的上下运动和热胀冷缩，且压电薄膜层50与金属材料层30在受热膨胀后为过盈配合，形成于压电材料层20表面的金属材料层30与形成于导热体40表面的压电薄膜层50之间的横向挤压，使压电材料层20与压电薄膜层50产生一定的形变，由于压电效应产生一电场；在电场的作用下，位于肖特基表面的电荷导出，形成电流。并且可通过将多个太阳能发电装置100串联使用，将下盖103传导出去的热量提供给下一个太阳能发电装置100使用，使太阳光产生的热量能有效的利用。通过分别在金属材料层30和压电薄膜层50表面连接出一根导线301和501，金属材料层30表面的电荷在电场的作用下的移动，在导线301和501中形成电流，在导线301和501的另一端可连接一电力储存装置或者负载。
本发明太阳能发电装置能将能将收集到的太阳光的热量转化为电能，并且不易受位置和天气条件的影响，提高了使用的方便性，而不会产生任何污染。相对于太阳能电池，可大幅降低制作成本，并且转换效率可有效提升。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。