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CN101814867B - 热电发电装置 - Google Patents

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CN101814867B
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Abstract

一种热电发电装置，其包括：一集热器，该集热器包括至少一吸热结构；一热电转换装置，该热电转换装置与该集热器的吸热结构相对设置，该集热器的吸热结构吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置，其中，所述吸热结构包括至少一碳纳米管结构。所述热电发电装置采用碳纳米管结构作吸热结构，利用碳纳米管结构良好的吸热特性，可提高集热器的能量吸收效率，从而使得该热电发电装置的热电转换效率相对于现有技术显著提高。

Description

热电发电装置
技术领域
本发明涉及一种热电发电装置。
背景技术
能源问题是当代人类社会发展面临的重大问题，在如何更有效地获得能源方面人们发展了很多种方法。各种工业余热以及太阳能都具有投资小或者无需投资的特点，因此具有一定的经济效益和利用价值，但是此类能源用其他能量转换方式无法加以有效利用，用热电转换装置制成热电发电装置是利用此类能源的较好方式。
对于热电转换装置，其能量转换效率的理论分析式为 Φ max = [ ( T 1 - T 2 ) / T 1 ] × [ ( 1 + Z T ‾ ) 1 / 2 - 1 ] [ ( 1 + Z T ‾ ) 1 / 2 + T 2 / T 1 ] , T1是高温端温度，T2是低温端温度，Z是跟材料有关的因子，T＝(T1+T2)/2，可见对于热电转换系统，其热量转换效率除与材料本身的性能有关外，还决定于高温端和低温端的温差(T1-T2)，温差越大，其热电转换效率可提高的空间就越大，所以提高热电转换器件高温端的温度T1成为应用中的一个重要问题。在太阳能利用方面，要求能够尽量多吸收太阳的辐射，在减少传导和对流散射的同时，要尽量减少辐射散热。
目前主要应用于收集太阳能的装置为集热器，其分为太阳能管式集热器和太阳能板式集热器两种。现有技术中太阳能管式集热器(请参见“真空管太阳能家用热水器及其东西向和南北向放置的比较”，太阳能学报，吴家庆等，vol9，p396-405(1988))采用一真空吸热管作为吸热体，接收到太阳能后，利用冷水比热水比重大的原理，而产生冷水下流、热水上升现象，进而使所述真空吸热管内的液体达到自然对流循环加热，具有良好的保温性。然而，当太阳光照射到所述真空吸热管时，会因该真空吸热管的圆管曲线，而将光能反射到其他地方，造成有效集热面积变小、导热效率不佳，从而当将该管式集热器用于热电发电装置时，会进一步影响该热电发电装置的热电转换效率。
太阳能板式集热器的出现克服了所述热电发电装置中出现的问题。请参阅图1，2006年12月13日公告的第2847686号大陆专利也提供一种热电发电装置200，其包括一热电转换装置210，一设置于热电转换装置210两端的受热面220和冷却面222，一设置于受热面220表面的一层镍铬层224，该镍铬层224用于吸收热量，一玻璃板226，该玻璃板226与受热面220构成一真空封闭腔228，一设置于冷却面222的冷却水通道230。然而，由于镍铬层224对太阳能的吸收效率较低，因此采用镍铬层224作为吸热材料的热电发电装置200的热电转换效率有待提高。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较高热电转换效率的热电发电装置。
一种热电发电装置，其包括：一集热器，该集热器包括至少一吸热结构；一热电转换装置，该热电转换装置与该集热器的吸热结构相对设置，该集热器的吸热结构用于吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置，其中，所述吸热结构包括至少一碳纳米管结构。
一种热电发电装置，其包括，一集热器，该集热器包括一空腔及至少一吸热结构，所述吸热结构设置于所述空腔的内部；一热电转换装置，该热电转换装置设置于所述空腔的内部，并且该热电转换装置与该集热器的吸热结构相对设置，该集热器的吸热结构用于吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置，其中，所述吸热结构包括至少一碳纳米管结构。
一种热电发电装置，其包括，一集热器，该集热器包括一空腔及至少一吸热结构，所述吸热结构设置于所述空腔的内部；一热电转换装置，该热电转换装置设置于所述集热器的空腔外，并且该热电转换装置与该集热器的吸热结构热耦合，该集热器的吸热结构用于吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置，其中，所述的吸热结构包括至少一碳纳米管结构。
一种热电发电装置，其包括，一集热器，该集热器包括一吸热结构；一热电转换装置，该热电转换装置热耦合于集热器的吸热结构，该集热器的吸热结构用于吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置，其中，所述吸热结构包括一碳纳米管膜状结构，该碳纳米管膜状结构包括多个碳纳米管。
与现有技术相比较，所述热电发电装置采用碳纳米管结构作吸热结构，利用碳纳米管结构良好的吸热特性，可显著提高集热器的能量吸收效率，从而使得该热电发电装置的热电转换效率较高。
附图说明
图1是现有技术提供的一种热电发电装置剖视图。
图2是本发明第一实施例的热电发电装置剖视图。
图3是本发明第一实施例的热电发电装置的吸热结构中碳纳米管絮化膜的扫描电镜照片。
图4是本发明第一实施例的热电发电装置的吸热结构中碳纳米管碾压膜的扫描电镜照片。
图5是本发明第一实施例的热电发电装置的吸热结构中碳纳米管拉膜的扫描电镜照片。
图6是图5中的碳纳米管拉膜中碳纳米管片断的结构示意图。
图7是本发明第二实施例的热电发电装置剖视图。
图8是本发明第三实施例的热电发电装置剖视图。
图9是本发明第四实施例的热电发电装置剖视图。
具体实施方式
以下将结合附图及具体实施例详细说明本发明提供的热电发电装置。
请参阅图2，本发明第一实施例提供一种热电发电装置300，该热电发电装置300包括：一集热器320、一热电转换装置330及一制冷装置340。所述集热器320可用于收集热量，并将所收集的热量传递给热电转换装置330，所述的制冷装置340与热电转换装置330相对设置。
所述的集热器320包括一上基板310、一下基板312、一边框支架316、一吸热结构314、一第一选择性透过层322、一第二选择性透过层324、一承载体326及一支撑物(图未示)。所述上基板310和下基板312相对设置，所述边框支架316设置于所述上基板310和下基板312之间，所述上基板310、下基板312及边框支架316共同构成一空腔318，所述吸热结构314设置于空腔318内部，所述的承载体326用于承载所述的吸热结构314并与该吸热结构314接触设置，所述第一选择性透过层322设置于上基板310位于空腔318内的表面，所述第二选择性透过层324设置于下基板312位于空腔318内的表面，所述支撑物设置于空腔318内部并设置于下基板312与上基板310之间。
所述上基板310为一透光基板，该上基板310采用透光材料制成，如玻璃、塑料、石英、透明陶瓷、树脂等。所述上基板310的厚度为100微米～5毫米，优选为3毫米。所述上基板310的形状不限，可以是三角形、六边形、四边形等，本实施例中该上基板310的形状为长方形的玻璃板。
所述下基板312可采用玻璃或导热性较好的金属材料制成，该金属材料可选自锌、铝或不锈钢等。所述下基板312的厚度为100微米～5毫米，优选为3毫米。所述下基板312的形状不限，可以是三角形、六边形、四边形等，本实施例中该下基板312的形状为长方形的玻璃板。
所述边框支架316可采用硬性材料制成，如玻璃、陶瓷等。所述边框支架316的高度为100微米～500微米，优选为150微米～250微米。
所述空腔318内可为真空绝热环境、也可填充有导热效果较差的气体或填充有能够透光且保温的材料，所述导热效果较差的气体包括氮气等，所述透光且保温的材料可为透明的泡沫型保温材料，如耐热塑料等。该空腔318优选为真空绝热环境，以抑制空气的自然对流，从而减少所述集热器320中对流换热的损失，起到保温作用，从而大大提高所述集热器320的吸热效率。
所述吸热结构314包括至少一由纯碳纳米管组成的碳纳米管结构或由其它基体与碳纳米管组成的碳纳米管复合结构。所述的基体材料为无机材料、金属材料或有机聚合物，优选为导热性好的材料，如氧化铝、银、铜或镍等。所述吸热结构314对太阳光的吸收率随吸热结构314厚度的增加而增加，因为，该吸热结构314的厚度越厚，其单位时间内吸收的热量越多，即所述吸热结构314的厚度越厚，对于太阳光的吸收效率越高。本实施例中，所述吸热结构314的厚度大于3微米。
所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或者多种。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米～50纳米。所述双壁碳纳米管的直径为1.0纳米～50纳米。所述多壁碳纳米管的直径为1.5纳米～50纳米。
所述碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构、碳纳米管膜和碳纳米管线状结构的组合或至少一碳纳米管阵列。所述碳纳米管膜中的碳纳米管可以有序排列或无序排列，无序指碳纳米管的排列方向不固定，即沿各方向排列的碳纳米管的数量基本相等，有序指至少多数碳纳米管的排列方向具有一定规律，如基本沿一个固定方向择优取向或基本沿几个固定方向择优取向。所述无序排列的碳纳米管可以通过范德华力相互缠绕、相互吸引且平行于碳纳米管结构的表面。所述有序排列的碳纳米管可以沿一个方向或多个方向择优取向排列。当碳纳米管结构仅包括一个碳纳米管线状结构时，该碳纳米管线状结构可以多次折叠或缠绕而成一层状碳纳米管结构。当碳纳米管结构包括多个碳纳米管线状结构时，多个碳纳米管线状结构可以相互平行设置，交叉设置或编织设置。当碳纳米管结构同时包括碳纳米管膜和碳纳米管线状结构时，所述碳纳米管线状结构设置于碳纳米管膜的至少一表面。
所述的碳纳米管膜包括碳纳米管絮化膜、碳纳米管碾压膜、碳纳米管拉膜。
请参见图3，所述碳纳米管絮化膜为各向同性，其包括多个无序排列且均匀分布的碳纳米管。碳纳米管长度较长，并通过范德华力相互吸引、相互缠绕。因此，碳纳米管絮化膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂，且具有较好的自支撑性能，可无需基底支撑而自支撑存在。所述碳纳米管絮化膜中碳纳米管的长度大于10微米。所述碳纳米管絮化膜的厚度为0.5纳米-1毫米。所述碳纳米管絮化膜为将一碳纳米管原料经絮化处理得到。所述碳纳米管絮化膜及其制备方法请参见本申请人于2007年4月13日申请的第200710074027.5号大陆专利申请(申请人：清华大学；鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
所述碳纳米管碾压膜为采用一压头或压板沿同一方向或不同方向碾压一碳纳米管阵列得到。所述碳纳米管碾压膜包括均匀分布的碳纳米管，碳纳米管各向同性、沿同一方向或不同方向择优取向排列。该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管与形成碳纳米管阵列的基体的表面成一夹角α，其中，α大于等于0度且小于等于15度(0≤α≤15°)。依据碾压的方式不同，该碳纳米管碾压膜中的碳纳米管具有不同的排列形式。具体地，碳纳米管可以各向同性排列，当沿不同方向碾压时，碳纳米管沿不同方向择优取向排列，请参见图4，碳纳米管在碳纳米管碾压膜中可沿一固定方向择优取向排列，也可沿不同方向择优取向排列。所述碳纳米管碾压膜中的碳纳米管部分交叠。所述碳纳米管碾压膜中碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使得该碳纳米管碾压膜具有很好的柔韧性，可以弯曲折叠成任意形状而不破裂。且由于碳纳米管碾压膜中的碳纳米管之间通过范德华力相互吸引，紧密结合，使碳纳米管碾压膜为一自支撑的结构，可无需基底支撑而自支撑存在。所述碳纳米管碾压膜的厚度为0.5纳米-1毫米。所述碳纳米管碾压膜及其制备方法请参见本申请人于2007年6月1日申请的第200710074699.6号大陆专利申请(申请人：清华大学；鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
请参见图5，所述碳纳米管拉膜为从一超顺排碳纳米管阵列中拉取获得，该碳纳米管拉膜包括多个首尾相连且沿拉伸方向择优取向排列的碳纳米管。所述碳纳米管均匀分布，且平行于碳纳米管膜表面。所述碳纳米管膜中的碳纳米管之间通过范德华力连接。一方面，首尾相连的碳纳米管之间通过范德华力连接，另一方面，平行的碳纳米管之间部分亦通过范德华力结合。请参阅图6，所述碳纳米管拉膜进一步包括多个首尾相连的碳纳米管片段362，每个碳纳米管片段362由多个相互平行的碳纳米管364构成，碳纳米管片段362两端通过范德华力相互连接。该碳纳米管片段362具有任意的长度、厚度、均匀性及形状。所述碳纳米管拉膜的厚度为0.5纳米-100微米。所述碳纳米管拉膜结构及其制备方法请参见本申请人于2007年2月9日申请的，于2008年8月13公开的第CN101239712A号大陆公开专利申请(申请人：清华大学；鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
可以理解，所述碳纳米管结构可以进一步包括至少两个层叠设置的碳纳米管膜。由于碳纳米管结构中的碳纳米管膜可层叠设置，故，上述碳纳米管结构的厚度不限，可根据实际需要制成具有任意厚度的碳纳米管结构。当碳纳米管结构包括多个层叠设置的碳纳米管拉膜时，相邻的碳纳米管拉膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角β，0°≤β≤90°。
所述碳纳米管线状结构包括至少一非扭转的碳纳米管线、至少一扭转的碳纳米管线或其组合。所述碳纳米管线状结构包括多根非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线时，该非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线可以相互平行呈一束状结构，或相互扭转呈一绞线结构。
非扭转的碳纳米管线为将碳纳米管拉膜通过有机溶剂处理得到。具体地，将有机溶剂浸润所述碳纳米管拉膜的整个表面，在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，碳纳米管拉膜中的相互平行的多个碳纳米管通过范德华力紧密结合，从而使碳纳米管拉膜收缩为一非扭转的碳纳米管线。该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中采用乙醇。通过有机溶剂处理的非扭转碳纳米管线与未经有机溶剂处理的碳纳米管膜相比，比表面积减小，粘性降低。
所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管拉膜两端沿相反方向扭转获得。进一步地，可采用一挥发性有机溶剂处理该扭转的碳纳米管线。在挥发性有机溶剂挥发时产生的表面张力的作用下，处理后的扭转的碳纳米管线中相邻的碳纳米管通过范德华力紧密结合，使扭转的碳纳米管线的比表面积减小，密度及强度增大。
所述碳纳米管线状结构及其制备方法请参见本申请人于2002年9月16日申请的，于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国大陆公告专利(申请人：清华大学；鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)，以及本申请人于2005年12月16日申请的，于2007年6月20日公开的第CN1982209A号中国大陆公开专利申请(申请人：清华大学；鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。为节省篇幅，仅引用于此，但上述申请所有技术揭露也应视为本发明申请技术揭露的一部分。
所述碳纳米管阵列为通过化学气相沉积法或其它方法直接生长获得。所述碳纳米管阵列包括多个彼此基本平行的碳纳米管。
所述的碳纳米管复合结构中，所述碳纳米管在碳纳米管复合结构中的含量为80％以上。其中，由上述碳纳米管结构和其它有机聚合物基体组成的碳纳米管复合结构的制备方法为：将上述碳纳米管结构浸入一掺杂有固化剂等添加物的有机聚合物溶液中，并将该有机聚合物溶液进行固化处理。由上述碳纳米管结构和其它无机材料或金属材料基体组成的碳纳米管复合结构的制备方法为：将上述碳纳米管结构浸入一含有金属粉或无机粉体的有机溶剂中，之后挥发所述的有机溶剂。另外，该碳纳米管复合结构的制备方法还可为：首先，将多个碳纳米管混入一定的溶剂(如1，2-二氯乙烷)中超声分散处理或采取其它方式使碳纳米管分散均匀；然后，再将其与一定的有机载体混合(如松油醇与纤维素的混合物)并固化，从而制得碳纳米管复合结构。
本实施例中，所述吸热结构314包括一碳纳米管结构，所述碳纳米管结构包括层叠设置的多层碳纳米管拉膜，所述吸热结构314的吸热效率随厚度的增加而增加。当吸热结构314的厚度为10微米时，该吸热结构314的吸热效率可以达到96％。
由于本实施例中，所述碳纳米管拉膜是从超顺排碳纳米管阵列拉取得到，其长度和宽度可以较准确地控制。且该碳纳米管拉膜具有韧性，可以弯折成任意形状，方便制成各种形状的集热器，适于各种应用。
另外，碳纳米管对电磁波的吸收接近绝对黑体，对各种波长的光具有均一的吸收特性，故碳纳米管对于太阳光有较好的吸收特性，照射到碳纳米管膜上的93％～98％的太阳光都可被碳纳米管膜所吸收。
所述第一选择性透过层322和第二选择性透过层324为一红外选择性透过层。该第一选择性透过层322和第二选择性透过层324对于紫外光、可见光和近红外线的透过率较高，且可反射远红外线。当吸热结构314吸收太阳光之后，会继续向外辐射远红外线，所辐射的远红外线可通过第一选择性透过层322和第二选择性透过层324反射，反射的远红外线可再次被吸热结构314吸收，从而可以减少所述集热器320对太阳能能量的辐射损失，增大该集热器320对太阳能的能量转化效率。所述第一选择性透过层322和第二选择性透过层324的厚度为10纳米～1微米。
所述第一选择性透过层322和第二选择性透过层324可以为氧化铟锡薄膜、氧化锌铝膜、多层光学膜、碳纳米管结构或碳纳米管复合结构。该碳纳米管结构或碳纳米管复合结构中的碳纳米管有序排列或无序排列。本实施例中该第一选择性透过层322和第二选择性透过层324的材料为氧化铟锡薄膜。
所述承载体326设置于吸热结构314和热电转换装置330之间，该承载体326与吸热结构314接触设置，且该承载体326用于承载所述的吸热结构314。该承载体326的材料为具有较高导热系数的材料，如玻璃、铜、铝等。
所述支撑物的高度等于所述边框支架316的高度。该支撑物是由吸热性较弱的材料制成，如玻璃或陶瓷，其形状不限，可以为玻璃珠或者玻璃柱等。当上下基板面积较大时，该多个支撑物可使上下基板间隔设置，以抵抗来自大气的压力。
所述热电转换装置330设置于集热器320的空腔318内，并设置于所述第二选择性透过层324和承载体326之间，用于支撑所述承载体326和吸热结构314。该热电转换装置330包括：多个第一电极332，多个第二电极334，多个P型热电结构336及多个N型热电结构338。所述多个P型热电结构336和多个N型热电结构338交替间隔排列并通过多个第一电极332和多个第二电极334交替串联。具体为当该热电转换装置330工作时，电流交替通过P型热电结构336和N型热电结构338。所述第一电极332与上述集热器320的吸热结构314相对并热耦合且通过承载体326间隔设置，所述第二电极334与上述集热器320的第二选择性透过层324接触设置。
所述制冷装置340设置于上述集热器320的下基板312位于空腔318外的表面，该制冷装置340可进一步降低上述热电转换装置330的低温端的温度，使高温端和低温端的温差增大，从而进一步提高热电发电装置300的热电转换效率。该制冷装置340的冷却方式可以为水冷、风冷或散热片自然冷却等。本实施例为一水冷装置。
本实施例提供的热电发电装置300，由于吸热结构314为碳纳米管结构，其在可见波段的吸收率可达到98％以上，另外，由于该热电发电装置300的吸热结构314及热电转换装置330均设置在一真空腔318中，减少了气体分子的运动传热和传导散热，从而升高了热电转换装置330的高温端温度，经测量可达到100℃左右，从而使得热能向电能的转换效率Φmax提高。
本实施例的热电发电装置300可仅包括集热器320及热电转换装置330，且所述集热器320可仅包括所述的吸热结构314，将该吸热结构314直接设置于所述热电转换装置330的第一电极332便可实现本发明之目的。
请参阅图7，本发明第二实施例提供一种热电发电装置400，该热电发电装置400包括一集热器420、一热电转换装置430及一制冷装置440。所述集热器320可用于收集太阳能，并将所收集的太阳能传递给热电转换装置330，所述的制冷装置340与热电转换装置330相对设置。
所述的集热器420包括一上基板410、一下基板412、一边框支架416、多个吸热结构414、一第一选择性透过层422、一第二选择性透过层424及一承载体426。所述上基板410和所述下基板412相对设置。所述边框支架416设置于所述上基板410和下基板412之间。所述上基板410、下基板412及边框支架416共同构成一空腔418。所述吸热结构414设置于空腔418内部。所述的承载体426用于承载所述的吸热结构414并与该吸热结构414接触设置。所述第一选择性透过层422设置于上基板410位于空腔418内的表面，所述第二选择性透过层424设置于下基板412位于空腔418内的表面。
所述热电转换装置430设置于集热器420的空腔418内，并设置于所述第二选择性透过层424和承载体426之间，用于支撑所述承载体426和吸热结构414。所述热电转换装置430包括至少一个第一电极432、至少一个第二电极434、P型热电结构436及N型热电结构438，所述第一电极432与吸热结构414相对并热耦合且通过所述承载体426间隔设置，所述第二电极434与集热器420的第二选择性透过层424接触设置，所述P型热电结构436和N型热电结构438交替间隔排列并通过第一电极432和第二电极434交替串联。
本实施例提供的热电发电装置400与上述第一实施例提供的热电发电装置300的区别在于，本实施的热电发电装置400包括多个分离吸热结构414，其中每个吸热结构414对应设置于热电转换装置430的一个第一电极432的表面。
请参阅图8，本发明第三实施例提供一种热电发电装置500，该热电发电装置500包括一集热器520、一热电转换装置530、一支撑元件550及一制冷装置540。所述集热器520与所述热电转换装置530相对设置，所述集热器520可用于收集太阳能并将所收集的太阳能传递给热电转换装置530。所述的支撑元件550设置于所述热电转换装置530与所述的制冷装置540之间，并用于支撑所述的热电转换装置530。所述的制冷装置540设置于所述支撑元件550远离热电转换装置530的表面。
所述的集热器520包括一上基板510、一下基板512、一边框支架516一吸热结构514、一第一选择性透过层522及一第二选择性透过层524。所述上基板510和所述下基板512相对设置。所述边框支架516设置于所述上基板510和下基板512之间。所述上基板510、下基板512及边框支架516共同构成一空腔518。所述吸热结构514设置于空腔518内且与第二选择性透过层524接触设置。所述第一选择性透过层522设置于上基板510位于空腔518内的表面，所述第二选择性透过层524设置于下基板512与所述吸热结构514之间。
所述热电转换装置530设置于下基板512位于空腔518外的表面，所述热电转换装置530包括：至少一个第一电极532，该第一电极532与集热器520的下基板512位于空腔518外的表面接触；至少一个第二电极534，该第二电极534与第一电极532相对设置；P型热电结构536及N型热电结构538，该P型热电结构536和N型热电结构538交替间隔排列并通过第一电极532和第二电极534交替串联。
所述支撑元件550用于支撑热电转换装置530，且可进一步固定该热电转换装置530的P型热电结构536及N型热电结构538，其材料为玻璃、陶瓷或导热性较好的材料，如铜、铝等。
所述制冷装置540可进一步降低上述热电转换装置530的低温端的温度，使高温端和低温端的温差增大，从而进一步提高热电发电装置500的热电转换效率。该制冷装置540的冷却方式可以为水冷、风冷或散热片自然冷却等。本实施例中，该制冷装置540为水冷装置。另外，该制冷装置540可直接代替支撑元件542，直接设置于上述热电转换装置530的第二电极534。
本实施例与第一实施例基本相同，其区别在于，本实施例的热电转换装置530设置在所述集热器520的外部，所述吸热结构514直接与所述第二选择性透过层524接触设置。
请参阅图9，本发明第四实施例提供一种热电发电装置600，该热电发电装置600包括一集热器620、一热电转换装置630、一支撑元件650及一制冷装置640。所述集热器620与所述热电转换装置630相对设置。所述集热器620与所述热电转换装置630相对设置。所述集热器620可用于收集太阳能，并将所收集的太阳能传递给热电转换装置630。所述的支撑元件650设置于所述热电转换装置630与所述的制冷装置640之间，并用于支撑所述的热电转换装置630。所述的制冷装置640设置于所述支撑元件650。
所述的集热器620包括一上基板610、一下基板612、一边框支架616、多个吸热结构614、一第一选择性透过层622和一第二选择性透过层624。所述上基板610和所述下基板612相对设置，所述边框支架616设置于所述上基板610和下基板612之间，所述上基板610、下基板612及边框支架616共同构成一空腔618，所述吸热结构614设置于所述空腔618内并与所述第二选择性透过层624接触设置，所述第一选择性透过层622设置于上基板610位于空腔618内的表面，所述第二选择性透过层624设置于下基板612与吸热结构614之间。
所述热电转换装置630设置于下基板612位于空腔618外的表面。该热电转换装置630包括：至少一个第一电极632，该第一电极632与集热器620的下基板612的外表面接触；至少一个第二电极634，该第二电极634与第一电极632相对设置；P型热电结构636及N型热电结构638，该P型热电结构636和N型热电结构638交替间隔排列并通过第一电极632和第二电极634交替串联。
本实施例与上述第三实施例的热电发电装置500的区别在于，本实施例的热电发电装置500包括多个分离的吸热结构614，该多个吸热结构614在一个平面内间隔设置，并且每个吸热结构614正对热电转换装置630的一个第一电极632设置。这种设置方式既可以保证每个第一电极均与吸热结构保持良好的热接触，又可以节省碳纳米管的消耗，节约成本。
所述热电发电装置采用碳纳米管结构作吸热结构，利用碳纳米管结构良好的吸热特性，可提高集热器的能量吸收效率，从而进一步提高了热电转换装置高温端的温度，使得该热电发电装置的热电转换效率较高。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，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。

Claims (21)

1.一种热电发电装置，其包括：
一集热器，该集热器包括至少一吸热结构；
一热电转换装置，该热电转换装置与所述集热器的吸热结构相对设置，所述吸热结构用于吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置；
其特征在于，所述吸热结构包括至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括多个通过范德华力相互结合的碳纳米管。
2.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，所述碳纳米管结构为至少一碳纳米管阵列、一碳纳米管膜、一碳纳米管线状结构或一碳纳米管膜和碳纳米管线状结构的组合。
3.如权利要求2所述的热电发电装置，其特征在于，所述碳纳米管膜中的多个碳纳米管首尾相连且沿一个方向或多个方向择优取向排列。
4.如权利要求2所述的热电发电装置，其特征在于，所述碳纳米管膜中的多个碳纳米管通过范德华力相互缠绕且平行于碳纳米管结构的表面。
5.如权利要求2所述的热电发电装置，其特征在于，所述碳纳米管结构为一个碳纳米管线状结构，该碳纳米管线状结构折叠或缠绕成层状结构。
6.如权利要求2所述的热电发电装置，其特征在于，所述碳纳米管结构为多个碳纳米管线状结构，该多个碳纳米管线状结构相互平行设置、交叉设置或编织成网状结构。
7.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，所述吸热结构进一步包括一基体，所述碳纳米管结构均匀分布于该基体中。
8.如权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，所述集热器包括一空腔，所述吸热结构及所述热电转换装置均设置于所述空腔内。
9.如权利要求8所述的热电发电装置，其特征在于，所述热电转换装置包括多个第一电极，多个第二电极，多个P型热电结构，及多个N型热电结构，该多个P型热电结构和多个N型热电结构交替间隔排列并通过第一电极和第二电极交替串联，所述吸热结构与该热电转换装置的第一电极相对设置。
10.如权利要求9所述的热电发电装置，其特征在于，所述至少一吸热结构为多个分离的吸热结构，且每个吸热结构分别与热电转换装置的一个第一电极相对且与之热耦合。
11.如权利要求9所述的热电发电装置，其特征在于，该热电发电装置进一步包括一承载体，该承载体设置于所述吸热结构与所述第一电极之间，并与该吸热结构与第一电极热耦合。
12.如权利要求9所述的热电发电装置，其特征在于，该热电发电装置进一步包括一制冷装置，该制冷装置设置于所述集热器位于空腔外的表面，且与所述热电转换装置的第二电极相对设置。
13.如权利要求8所述的热电发电装置，其特征在于，该热电发电装置进一步包括一光选择性透过层，该光选择性透过层设置于集热器位于空腔内的表面，并与所述吸热结构相对且间隔设置，用于阻挡吸热结构向空腔外辐射远红外线。
14.一种热电发电装置，其包括，
一集热器，该集热器包括一空腔及至少一吸热结构，所述吸热结构设置于所述空腔的内部；
一热电转换装置，该热电转换装置设置于所述集热器的空腔外，并且该热电转换装置与该集热器的吸热结构热耦合，该集热器的吸热结构用于吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置；
其特征在于，所述吸热结构包括至少一碳纳米管结构，该碳纳米管结构包括多个通过范德华力相互结合的碳纳米管。
15.一种热电发电装置，其包括：
一集热器，该集热器包括一吸热结构；
一热电转换装置，该热电转换装置热耦合于所述集热器的吸热结构，该集热器的吸热结构用于吸收热量并将所吸收的热量传递给该热电转换装置；
其特征在于，所述吸热结构包括一碳纳米管膜状结构，该碳纳米管膜状结构包括多个碳纳米管，该多个碳纳米管通过范德华力相互结合。
16.如权利要求15所述的热电发电装置，其特征在于，所述多个碳纳米管沿一个方向择优取向排列且平行于碳纳米管膜状结构的表面。
17.如权利要求15所述的热电发电装置，其特征在于，所述多个碳纳米管通过范德华力相互吸引形成多个碳纳米管线，该碳纳米管线相互平行设置、交叉设置或编织成网状结构。
18.如权利要求15所述的热电发电装置，其特征在于，所述碳纳米管膜状结构进一步包括一基体，所述碳纳米管均匀分布于该基体中。
19.如权利要求15所述的热电发电装置，其特征在于，所述多个碳纳米管排列方向不固定，且沿各方向排列的碳纳米管的数量基本相等。
20.如权利要求19所述的热电发电装置，其特征在于，所述多个碳纳米管通过范德华力相互缠绕、相互吸引且大致平行于该碳纳米管膜状结构的表面。
21.如权利要求15所述的热电发电装置，其特征在于，所述碳纳米管膜状结构为各向同性。
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