[發明專利]一種用于太陽能電池的光收集裝置

無效

• 申請號: 201110089907.6
• 申請日: 2011-04-11
• 公開（公告）號: CN102738287A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 孟慶波;張一多;黃小銘;李冬梅;羅艷紅
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術，具體地說，本發明涉及一種增加平板太陽能電池模塊光利用率的設計方案。

背景技術

太陽能電池是一種利用光伏效應將太陽光能量轉化為電能的器件。1954年，美國貝爾實驗室制備出了現代第一塊基于PN結的硅太陽能電池，光電轉換效率達到了6％。經過半個多世紀的發展，太陽能電池的技術在不斷進步與成熟之中，目前商業化應用最廣泛的是基于硅的太陽能電池。主要包括單晶硅電池，多晶硅電池和非晶硅電池，在1970年代早期，夏普、飛利浦和太陽能電力等公司開始制備出小面積的商用電池模塊，并逐步開始應用于地面，到了1980年代中期越來越多的公司開始投入到太陽能電池的研發與制造領域。

到了21世紀初期，太陽能電池作為一種清潔能源的高效利用方式開始正式受到各國的大力關注，國際市場對于太陽能電池的需求激增，我國在太陽能電池的制造領域中開始占據越來越重要的地位。太陽能電池已經被廣泛應用于路燈，建筑表面，屋頂，電站等。目前的太陽能電池的利用形式主要是將一系列太陽能電池片組成太陽能電池組件或稱太陽能電池板，然后可以對太陽能電池板根據功率的不同進行單獨使用或者組成陣列來使用。

由于目前常用的電池板中，相鄰電池片間要留有一定的縫隙，而每塊電池片上通常會有導電金屬條進行電流收集，這些縫隙和金屬條會占據一定的面積形成無效區域，金屬條和縫隙通常會有2mm到3mm的寬度，如果能夠將這部分無效區域的光收集到有效區域，能夠將電池片的總功率進一步提升。

本發明提供一種光收集裝置，將入射至無效區域的光收集至有效區域，從而減少能量損失，提高電池功率，這相當于在不改變電池本身的狀況下提高了電池的效率。

發明內容

本發明的目的是提供一種將照射至太陽能電池或電池模塊無效區域的光收集至其有效區域的光收集裝置。

本發明的目的是這樣實現的：在太陽能電池無效區域的上部空間安裝反射或折射部件構成太陽光收集裝置，使得照射至無效區域的太陽光等被傳輸到有效區域，其中太陽能電池為通常在一個太陽光強下使用的平板太陽能電池，包括硅電池、砷化鎵電池等。其特征是：反射或折射部件安裝在無效區域的正上方，其中無效區域指沒有光敏材料的區域或光敏材料被遮擋的區域，包括空白區域、保護材料區域、導電材料區域等，正上方指光正入射時光來源的方向。

其中，反射或折射部件位于無效區域上部空間，可以是緊挨電池板表面通過粘接等方式與電池板連接固定的，也可以是離開電池板一定距離通過附加框架進行固定的。

其中，反射部件可以是利用具有較高反射率的材料制成的帶有反射平面或曲面的部件，該平面或曲面中任意位置的切面與電池平面的夾角應在0°到90°之間，反射部件可以是拋光后的金屬材料或在任意材料制成的元件表面用電鍍、蒸鍍、濺射等方法形成金屬反射膜或直接粘貼反射膜，主要包括銀、鋁、不銹鋼、鈦、鎳、鎘、鉻、錳、銅、鋅、鍺、錫、鎂、鎵、金、鉑、鉬、鈀等金屬中的一種或幾種及其合金或化合物，或者是鍍有銀、鋁、不銹鋼、鈦、鎳、鎘、鉻、錳、銅、鋅、鍺、錫、鎂、鎵、金、鉑、鉬、鈀等金屬中的一種或幾種及其合金或化合物的玻璃、塑料、陶瓷、聚合物等其他材料；折射部件可以是公知的透鏡元件如棱鏡、凹透鏡、凸透鏡、菲涅耳透鏡等，也可以是根據電池形狀和光強分布需求設計的具有特殊形狀的元件，該部件使用的材料可以是公知的材料，如玻璃、丙烯酸樹脂、聚烯烴類樹脂、聚碳酸酯樹脂等透明材料，該部件可以通過折射或全反射將無效區域的光收集至有效區域。

其中，對于具有矩形形狀或可以被分割成矩形形狀的無效區域，在其上方安裝的反射部件可以具有兩個對稱安放的斜面，兩斜面在無效區域中間位置的邊重合并足夠尖銳以盡可能多地收集陽光，在無效區域邊緣的邊與無效區域邊緣重合，兩斜面與電池平面形成的夾角θ應在5°到89°之間。

由于硅電池等平板電池中無效區域寬度較小，在不使用陽光追蹤裝置的情況下，使用本發明即可達到很好的光收集效果，例如對于一個寬度為3mm的縫隙，在其上方設置雙斜面反射部件，斜面與電池平面夾角為80°，則該部件能夠使得正午前3.6小時至正午后3.6小時內，所有照射至該部件反射面的陽光都被收集到部件附近30mm范圍內的有效區域，而在超出此范圍的一定時間范圍內，裝置仍然能起到一部分收集增強的效果，實施例8給出了具體說明。而如果配合陽光追蹤裝置使用，則可以始終保持收集增強達到最佳效果。

本發明具有如下技術效果：