[發明專利]一種密集陣列式聚光太陽能光伏裝置

有效

• 申請號: 201110242366.6
• 申請日: 2011-08-23
• 公開（公告）號: CN102280511A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 王智勇;葉征宇;衛明;王桐
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052;H01L31/0232
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本發明涉及光伏領域，尤其涉及一種密集陣列式聚光太陽能光伏裝置。

背景技術

太陽能是最有應用價值的清潔能源之一，是未來基礎能源的重要組成部分，太陽能光伏發電技術將太陽能直接轉換為電能。

但是，長久以來太陽能發電系統的價格一直居高不下，其主要原因是因為太陽能的密度低，且太陽能電池的轉化效率不高。為了降低太陽能發電系統的價格，高倍聚光太陽能光伏發電技術應運而生。聚光光伏發電技術通過透射或反射將接收到的太陽能放大成百上千倍，然后將放大的能量聚焦于效率極高的小光電池上。該技術利用大面積、便宜的聚光裝置來代替昂貴而且供應緊張的單晶硅原料，進而達到大幅度降低太陽能光伏發電成本的目的，使太陽能光伏發電具有跟常規能源競爭的能力。具有質量輕、同比發電量比平板電池高30-40％、同比價格是平板電池的一半、安裝方便、使用壽命長、可靠性高、造型美觀大方、易于大范圍組合安裝形成大規模的光伏發電站等特點，因此聚光光伏發電技術已成為未來太陽能光伏發電技術的主要走向。

現有技術中，透射式聚光光伏發電主要采用傳統的菲涅耳(Fresnel)透鏡作為聚光光學元件，將大量太陽光聚焦到一塊多節太陽能光電池上。為了采集更多太陽光以實現高聚光比，現有技術中用于聚光光伏發電的菲涅耳透鏡口徑通常比較大(例如：50mm×50mm)，而傳統菲涅耳透鏡的口徑難以做大，此外，由于聚焦后的光斑很小(例如聚焦到2mm×2mm)，這樣導致輻射到每個光電池芯片局部上的太陽光能量高度集中，容易損傷甚至燒壞光電池芯片，即該種技術存在很大的散熱難題，為了使聚焦到太陽能電池上的太陽強分布均勻，該種聚光光伏裝置中一般需要添加二次勻光裝置。此外，現有的采用大口徑菲涅耳透鏡的聚光光伏裝置還存在聚焦焦距長以致光伏裝置無法小型化，以及光電池芯片內須排布電極等缺點。

發明內容

本發明實施例提供一種密集陣列式聚光太陽能光伏裝置，用于解決現有的大口徑菲涅耳聚光光伏發電技術中的太陽能電池散熱難、聚光焦距長以及光電池芯片內須排布電極等問題。本發明所提供的陣列式聚光太陽能光伏裝置散熱簡單、聚光焦距短、太陽能利用率高光電池芯片內部無需排布電極。

一種密集陣列式聚光太陽能光伏裝置，包括：菲涅耳透鏡陣列1、平面基板2和至少兩塊光電池3。

所述菲涅耳透鏡陣列1處于頂層；所述菲涅耳透鏡陣列1為一塊整體透鏡，上表面為平面，下表面有至少兩組相同的成同心圓環狀的鋸齒；所述每組相同的同心圓環形成一個菲涅耳透鏡，所有菲涅耳透鏡組成陣列形式。

所述平面基板2設置于底層。

所述至少兩塊光電池3設置于所述平面基板2的上表面并排布為光電池陣列形式，所述光電池陣列中的光電池3的數目和所述菲涅耳透鏡陣列1中的菲涅耳透鏡數相同，且每塊光電池3對應一個菲涅耳透鏡。

每塊所述光電池3位于該光電池3所對應的菲涅耳透鏡的聚焦光斑上。

各所述菲涅耳透鏡的下表面外圍形狀為方形，任意兩個菲涅耳透鏡的下表面完全一致且各菲涅耳透鏡下表面無分割地緊密排列在一起。

每塊光電池3由金屬薄片4和嵌套于所述金屬薄片4中央的受光區域5構成；任一所述光電池3的受光區域5的面積小于該光電池3所對應的菲涅耳透鏡的下表面面積，每塊光電池3的金屬薄片4上設置有所述光電池3的電流輸出電極6。

所述平面基板2包括：金屬散熱底板9和鍍于其上的絕緣散熱薄膜8；所述光電池3通過絕緣散熱薄膜8固定于所述金屬散熱底板9上。

所述金屬散熱底板9的熱膨脹系數與所述金屬薄片4的熱膨脹系數相同。

該裝置還包括至少兩個位于所述菲涅耳透鏡陣列1和所述平面基板2之間的復合曲面反射鏡。

所述至少兩個復合曲面反射鏡緊密排列成復合曲面反射鏡陣列，復合曲面反射鏡陣列中的復合曲面反射鏡數目和光電池陣列中的光電池3的數目相同；每個復合曲面反射鏡的底部出光口處封接一個光電池3，上端開口封接于所述光電池3所對應的菲涅耳透鏡下表面，各所述復合曲面反射鏡的內表面為反射面。

所述復合曲面反射鏡為復合拋物面反射鏡10。

所述復合曲面反射鏡為復合雙曲面反射鏡11。

該裝置還包括至少兩個位于所述菲涅耳透鏡陣列1和平面基板2之間的漏斗型平凸透鏡12。