探究太阳能温差发电系统的性能

王有春

（河北建筑工程学院，张家口 075000）

在社会经济飞速发展的繁荣景象背后，能源与环境问题日益突出，环境污染与能源枯竭的形势严峻。太阳能温差发电系统就诞生于这样复杂、矛盾的大背景之下。太阳能温差发电技术所利用的工作原理叫做塞贝克效应，此技术能够将热能直接转化为电能，而且可靠性高、质量轻、体积小。因此，太阳能温差发电技术是当前最具代表性的绿色环保发电方式。以下是笔者结合自己多年的相关工作经验，就太阳能温差发电系统提出自己的几点拙见。

1 太阳能温差发电系统概述

太阳能温差发电技术是当前社会中使用频率与受关注度最高的一种绿色环保发电方式。太阳能温差发电系统直接利用太阳能来发电，并紧密结合相变储能技术，形成既高效又先进的太阳能温差芯片连续发电储热系统。太阳能温差发电技术有着非常独特且强大的优势，其与热发电技术以及光伏发电技术相比较，不仅仅有着更强的使用寿命、分散性以及适应性，其具备成本低和保持昼夜连续发电的优势。太阳能温差发电系统的实际工作原理理论基础是塞贝克效应，温差发电就是在此效应基础上发展起来的一种先进发电技术，其是将富余空穴材料和富电子材料的一端连接形成一个PN结，并将其一端置于高温状态当中，而另一端给予低温，在热激发的作用之下，富余空穴材料高温端空穴浓度高于低温端，进而在浓度梯度的驱动之下，空穴和电子就开始向低温端扩散，因此形成电动势。

2 太阳能温差发电系统的应用思路

2.1 选择集热器

当前，CPU集热器是最具发展前景和应用频率最高的一种集热器。CPU集热器有比较大的接收角，因此，在实际运行过程当中，并不需要对太阳进行连续跟踪，而只需要根据收集阳光的小时数和接收角的大小，每年定期对倾角进行调整便可以确保其工作的有效性。

2.2 匹配温差发电模块

众所周知，温差发电模块的发电效率和输出功率和低温温度、高温温度、接触热阻等诸多因素都有着非常密切的关系。为了有效提高传热速率，通常在太阳能温差发电系统当中会选择使用具有高导热系数的口琴板作为冷热流体的循环管路，冷流体是常温自来水，热流体是吸收了太阳能热量的导热油。

一般情况下，温差发电模块是由68块商用温差发电芯片串联组合在一起的，其利用绝热橡胶垫使芯片周围保温和固定芯片，发电模块的冷热段分别通过热硅胶贴覆在高导热口琴板表面，然后使用螺丝钉将两块口琴板紧紧固定在一起。

3 太阳能温差发电中出现的问题分析

现阶段，太阳能温差发电技术与其他类型的温差发电技术相比较，应该还属于比较初级的研究阶段，虽然其已经在实际生活中得到了非常广泛的应用，但是，太阳能温差发电热电转化效率还有着非常大的上升空间。下面是当前太阳能温差发电系统当中出现的几个主要问题：

3.1 发电效率不高

从理论角度来计算，产业化的Bi2Te3基温差发电材料最理想的发电效率可以接近百分之十，但是，其在具体应用过程当中，会因为受到系统损耗或者工作环境等诸多方面因素的限制，其发电效率要比百分之十少很多，现阶段，太阳能温差发电效率要比光伏发电效果差很多。之所以会出现这样的问题，其主要有两个方面的原因：一是热电材料性能不理想，二是发电器匹配不当。

3.2 使用寿命比较短

目前，我国太阳能温差发电系统的使用寿命都不是很长，其主要原因就在于温度差。众所周知，温差发电必须要会在发电器件的冷热端形成非常大的温度差，进而必然会产生非常显著的热胀冷缩现象，这就会导致温差电偶上产生机械应力，久而久之，过大的温度差的影响必然会逐步缩减电偶的工作寿命。现阶段，能够有效缓解机械应力不良影响的主要措施包括采用柔性基体材料、改进电偶结构等等。

除此之外，还有一个重要原因会对太阳能温差发电系统的使用寿命产生严重的影响，那便是环境因素。因为有一部分温差发电器需要采用水冷方式来进行散热，散热过程中必然会产生大量的湿气，湿气进而会产生电解腐蚀作用，对发电器件造成损坏。

还有，高温也会在一定程度上影响到加速器件的使用寿命，因为在高温的环境下，杂质向热电材料内部扩散的速度会有所加快。当前，为了有效控制住这种破坏结果，通常采用的解决方式和措施主要是在铜连接处和元件端面镀镍，但是，这种方式的应用效果并不是很理想，因为我国现阶段的镀镍工艺并不是很高超，还并不能够确保应用效果的理想状态。

4 结束语

综上所述，太阳能温差发电系统作为当前最高效的一种绿色环保发电方式，相信在不久的将来，在先进技术的推动之下，温差发电效率必然会越来越高。

[1] 丁修增.基于抛物型聚光器太阳能温差发电系统设计及分析[J].东北农业大学，2017.