[發(fā)明專利]高倍復(fù)眼式聚光太陽電池組件

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010157991.6
• 申請(qǐng)日: 2010-04-28
• 公開（公告）號(hào): CN102237426A
• 公開（公告）日: 2011-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃忠;李向陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 四川鐘順太陽能開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): H01L31/052
• 分類號(hào): H01L31/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于聚光光伏發(fā)電的聚光太陽電池組件。

背景技術(shù)

太陽能的開發(fā)利用有很好的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。其應(yīng)用包括光熱和光電兩種主要形式。隨著化石能源的緊缺，太陽能發(fā)電作為最理想的替代能源越來越受到重視，太陽能發(fā)電技術(shù)也成為應(yīng)對(duì)能源緊缺和環(huán)境問題的最具活力、發(fā)展最快的研究領(lǐng)域之一。太陽能發(fā)電是以太陽電池作為光電轉(zhuǎn)換器件，將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。幾十年來，第一代晶體硅太陽電池、第二代薄膜太陽電池在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域取得了令人矚目的成就。但是晶體硅太陽電池的制造工藝復(fù)雜、耗能過多，導(dǎo)致太陽電池的成本過高，缺乏市場競爭力，極大的阻礙了太陽能發(fā)電的應(yīng)用推廣。薄膜電池的制造成本相對(duì)較低，但是轉(zhuǎn)換效率也較低，很難成為發(fā)展主流。第三代聚光光伏發(fā)電以其低制造成本和較高的轉(zhuǎn)換效率，在光伏發(fā)電領(lǐng)域有著獨(dú)特的優(yōu)勢，勢必成為光伏發(fā)電的發(fā)展方向。

聚光光伏技術(shù)利用廉價(jià)的聚光器將太陽光匯聚之后再照射在面積很小的高性能聚光太陽電池上，以減少太陽電池的用量，降低成本。高性能的聚光太陽電池提高了光電轉(zhuǎn)換效率，使系統(tǒng)輸出更多電量。

聚光太陽電池組件包括聚光器、聚光太陽電池和散熱系統(tǒng)。聚光器又可分為透射式和反射式兩大類。目前聚光器中應(yīng)用最廣泛的是透射式中的菲涅爾透鏡聚光器，但是用菲涅爾透鏡聚光有幾點(diǎn)不足：①透光率低，不能利用散射輻射；②照射在透鏡螺紋圓環(huán)頂部的光損失嚴(yán)重；③聚光后光強(qiáng)分布不均勻。前兩點(diǎn)會(huì)導(dǎo)致透鏡的光效率低，而光強(qiáng)分布不均勻會(huì)導(dǎo)致聚光太陽電池上的溫度和電流分布也不均勻，聚光太陽電池的開路電壓和效率下降。如果用普通光學(xué)透鏡做聚光器，即可避免以上問題。但是使用普通光學(xué)透鏡做聚光器，由于透鏡體積大，勢必造成裝置過重，尺寸過大。并且，聚光太陽電池組件即使都有散熱系統(tǒng)，但是由于高倍聚光產(chǎn)生的高溫，仍然是聚光光伏發(fā)電一直沒有很好解決的問題。部分散熱性能好的聚光太陽電池組件，也因散熱系統(tǒng)復(fù)雜，造成聚光太陽電池組件結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，成本增加。

本發(fā)明采用復(fù)眼式微透鏡聚光的方法，解決了使用菲涅爾透鏡聚光器存在的問題，同時(shí)本發(fā)明采用的復(fù)眼式微透鏡聚光器，聚光器的透鏡體積小、重量輕，光效率高，且厚度也只有普通平板玻璃的厚度。

本發(fā)明采用的復(fù)眼式微透鏡聚光的方法，將入射光分成很多份能量單元，均布在整個(gè)基板的聚光太陽電池芯片上，散熱點(diǎn)多且均勻。同時(shí)非成像二次聚光器能修正光線誤差，將光二次聚焦到聚光太陽電池芯片上，降低對(duì)安裝精度和太陽跟蹤系統(tǒng)的要求。

發(fā)明內(nèi)容

聚光光伏發(fā)電能大大減少太陽電池的用量，降低成本。但聚光光伏普遍采用的菲涅爾透鏡聚光器，光效率不高，聚光后光強(qiáng)分布不均勻。這些缺點(diǎn)限制了聚光光伏發(fā)電效率的進(jìn)一步提高，是聚光光伏發(fā)電必須解決的問題。而用普通光學(xué)透鏡做聚光器，雖然能避免以上問題，但是會(huì)導(dǎo)致裝置過重，尺寸過大。并且，由于高倍聚光產(chǎn)生的高溫，造成組件散熱困難，是聚光光伏發(fā)電一直沒有很好解決的問題。高倍復(fù)眼式聚光太陽電池組件正是基于解決這些問題而發(fā)明的。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：它包括復(fù)眼式微透鏡聚光器、非成像二次聚光器、聚光太陽電池芯片、玻璃基電路板。其中聚光太陽電池芯片焊接在玻璃基電路板上，對(duì)應(yīng)復(fù)眼式微透鏡聚光器上各個(gè)透鏡的焦點(diǎn)；非成像二次聚光器分別位于各個(gè)聚光太陽電池芯片的正上方，并且能將入射光二次聚焦到聚光太陽電池芯片上；玻璃基電路板上的銅鍍層刻有電路，將焊接在上面的聚光太陽電池芯片串聯(lián)或并聯(lián)。

當(dāng)太陽光垂直照射復(fù)眼式微透鏡聚光器時(shí)，經(jīng)復(fù)眼式微透鏡聚光器一次聚光和非成像二次聚光器的二次聚光，光線匯聚到對(duì)應(yīng)的聚光太陽電池芯片上；當(dāng)太陽光稍有偏差時(shí)，非成像二次聚光器能修正光路，保證太陽光依然匯聚到聚光太陽電池芯片上。

復(fù)眼式微透鏡聚光器將入射光均布在整個(gè)基板的聚光太陽電池芯片上，散熱點(diǎn)多且均勻，避免了因熱量過于集中而散熱困難。相比用菲涅爾透鏡和普通光學(xué)透鏡做成的聚光太陽電池組件有更好的散熱性能。非成像二次聚光器的引入，增大了系統(tǒng)對(duì)陽光的接受角，從而降低了對(duì)安裝精度和太陽跟蹤系統(tǒng)的要求，降低成本。同時(shí)非成像二次聚光器有助于增強(qiáng)散熱。

本發(fā)明中的復(fù)眼式微透鏡聚光器由于采用了普通光學(xué)透鏡，光發(fā)散少，透過率高，能利用部分散射輻射，光效率高于菲涅爾透鏡聚光器。并且復(fù)眼式微透鏡聚光器采用的普通光學(xué)透鏡體積小、重量輕，聚光器厚度也只有普通平板玻璃的厚度。

本發(fā)明不僅能有效解決聚光光伏發(fā)電中的高倍聚光和系統(tǒng)散熱難題，并且改進(jìn)了生產(chǎn)工藝，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的自動(dòng)化生產(chǎn)。

附圖說明