[實用新型]一種色散型碟式反射聚光太陽能光伏發電組件單元

有效

• 申請號: 201420688591.1
• 申請日: 2014-11-14
• 公開（公告）號: CN204272008U
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 呂輝;盛飛;劉文;鄭優;徐少剛;曾火根;黃楚云;官成鋼
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02S40/22
• 分類號: H02S40/22;H02S40/42
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 趙麗影;肖明洲

技術領域

本發明涉及一種高效太陽能光伏發電方案，尤其涉及一種大面積碟式反射聚光型太陽能光伏集成雙發電組件單元的結構設計。

背景技術

具有低能耗、低成本、低污染特點的高效聚光型光伏發電技術正在成為光伏技術發展的一個主要方向，與傳統的晶硅光伏發電技術相比，聚光型光伏技術光電轉化效率可提高一倍。高效聚光型光伏發電技術能夠實現低能耗、低成本的原因主要有兩方面：首先，聚光光伏系統所需要的光伏材料大大減少，用來聚光的材料如玻璃、有機高分子材料或者鐵皮、鋁片都比晶硅材料容易生產，成本低2個數量級；其次，在高倍聚光條件下，可以采用高科技多結光伏材料，多PN結光伏材料可以更充分的吸收太陽光能量。高倍聚光、多結光伏材料是真正體現高科技強大威力的技術，一旦進入大規模應用，高倍聚光發電成本可以低于核電和火電發電成本。

目前的聚光太陽能光伏發電系統主要通過菲涅耳透鏡或碟式反射鏡面實現入射太陽光的會聚。菲涅耳透鏡對垂直入射太陽光會產生較大的光損耗（30%左右），因此會降低系統光電轉換效率。而對于碟式反射鏡聚光技術，通過光學鍍膜可使反射鏡面的反射率高達95%以上，可大幅提升光學處理系統的效率，降低入射太陽光損耗。同時，將光譜分離技術應用在聚光光伏發電系統中，利用分光技術將廣譜太陽光在空間位置上按波長范圍進行分離，分別用單片集成疊層三結電池陣列和傳統單結晶硅電池陣列進行接收，有效地解決了目前普遍使用的GaInP/GaInAs/Ge三結電池各PN結的電流匹配問題，降低單位面積的熱損耗，最大程度地利用太陽輻射光譜，提升系統光電轉換效率。

發明內容

?本專利要解決的技術問題?：本發明的目的就在于提供一種高效色散型碟式反射聚光太陽能光伏發電方案，通過引入光譜分離技術分別針對GaInP/GaInAs/Ge三結太陽能電池陣列和晶硅太陽能電池陣列實現高倍聚光和低倍聚光，既保持GaInP/GaInAs/Ge三結電池的高光電轉換效率，又實現對廣譜太陽光能量的充分吸收，有效降低太陽能電池的熱損耗，同時針對上述兩種聚光太陽能電池陣列設計有效的水制冷散熱單元，顯著提高聚光太陽能光伏發電系統效率，尤其適用于高倍聚光太陽能發電系統。

為解決上述技術問題，本實用新型專利的主要目的在于提供一種大面積色散型碟式太陽能光伏發電實現方案，該方案主要針對單片集成GaInP/GaInAs/Ge三結太陽能電池的高效應用，采用空間光譜分離技術，將太陽光譜中對應于Ge子電池吸收譜范圍的部分光譜分離出來轉由晶硅電池接收，降低三結電池片的熱損耗，同時通過引入高效集成的水制冷散熱結構進一步提高接收組件的光伏轉換效率。

為達成上述目的，本實用新型應用的技術方案是：

一種色散型碟式反射聚光太陽能光伏發電組件單元，包括大面積碟式拋物面反射聚光器（1）、二次勻光處理單元（2）、鍥型結構單元（3），鍥型結構單元（3）設置在大面積碟式拋物面反射聚光器（1）上，二次勻光處理單元（2）與鍥型結構單元（3）固定連接；

所述鍥型結構單元（3）由上至下依次包括聚光晶硅電池陣列結構（32）、鍥型結構固定鑄件（31）、GaInP/GaInAs/Ge三結電池陣列結構（33）、鍥型結構單元支撐固定結構（34）。

所述聚光晶硅電池陣列結構（32）由上至下依次包括進出水導管連接

口一（325）、密封蓋板（324）、高效集成水制冷散熱結構一（323）、聚光晶硅電池陣列（322）、二向色帶通光學濾波片（321），進出水導管連接口一（325）與密封蓋板（324）連通。

所述GaInP/GaInAs/Ge三結電池陣列結構（33）由上至下依次包括GaInP/GaInAs/Ge三結電池陣列（331）、高效集成水制冷散熱結構二（332）、進出水導管連接口二（333），進出水導管連接口二（333）與鍥型結構單元支撐固定結構（34）連通。

所述高效集成水制冷散熱結構一（323）和高效集成水制冷散熱結構二（332）均包括多層鋸齒交錯面板單元，使電池陣列中單個電池背面都存在一個鋸齒凹槽供水循環，在兩個水制冷散熱面板的相鄰部位通過進出水導管連接口（333/325）用銅管連接形成循環水路；多個間距相同的平行鋸齒面板交錯層迭形成供水流通結構，兩通水口一進一出，通過外部水泵實現主動水流循環。鍥型中的兩塊散熱結構水路循環既可以是串聯也可以是并聯。

所述大面積碟式拋物面反射聚光器（1）由相比于光伏材料非常廉價的薄鋁或鐵皮制成，并通過多個扇形拋物面結構拼裝而成一個完整的碟式拋物面結構，反射面通過鍍銀實現高反射率。