[發明專利]構造聚光光伏系統的方法

有效

• 申請號: 201480041329.0
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN105431951B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 姆艾里阿姆·佩雷;金-弗朗索斯·古伊萊莫萊斯;勞倫特·洛姆貝茲;丹尼爾·林科特;斯泰凡·科林;金-盧克·佩勞阿德
• 申請（專利權）人: 法國電力公司;國家科學研究中心
• 主分類號: H01L31/0352
• 分類號: H01L31/0352;H01L31/05;H01L31/075;H01L31/054;H02S10/10
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所31216
• 代理人: 張軼

技術領域

本發明涉及安裝有聚光器的光伏系統領域。

背景技術

聚光光伏系統，其中的光學系統增加了光伏電池所接收到的光強度，該系統被用于增加光伏電池的轉換效率。這種技術有利地利用了小型電池，產量高但成本高，比如III－V半導體中的單晶電池片。這種技術也得以減少用以構建電池的材料量。

然而，電池之間的區域未含有光敏材料，因此不會產生電流。如果光到達這些區域，就會流失。結果，聚光模塊僅僅在光線直接照射的時候產生作用。在陰天，當光散射時，或者如果系統沒有于光源良好對齊，這些系統的性能大大下降。

為了開發這些位于聚光系統中電池之間的空間，一些專利，像比如WO11/156344，US13/399711，提出了組合具有光伏電池的發光系統。然而，當電池偏離理想操作條件的時候電池之間空間的優化不會允許對聚光系統所降低的產量進行補償。

因此有需要開發一種光伏系統，能夠在理想光線條件下和優化光線條件下，如陰天，或者在缺乏光源追蹤系統的情況下，都起作用。此外，優選地提供價廉并且易于生產的聚光光伏系統是有利的。

發明內容

為此目的，本發明提出了一種構建聚光的光伏系統的方法，其通過使用排列成兩列穿插的光伏電池來采集照明的直射及散射成分而構建。使用該方法所獲得的該光伏系統也是本發明的一個部分。

因此本發明涉及構建聚光光伏裝置的方法，包括：

－第一步驟，在基質上，經由沉積在基質上的堆疊層構建光伏電池第一陣列，第一陣列的電池連接到第一組電連接器，

－第二步驟，在第一陣列電池上形成聚光系統。

該方法進一步包括：

－第三步驟，至少在第二步驟之前，通過在基質上沉積的堆疊層而在基質上形成光伏電池第二陣列，第二陣列的電池在第一陣列的電池之間穿插，并連接到第二組電連接器，但具有聚光系統。

術語“陣列”指由至少兩個光伏電池形成的組。因此通過該方法形成的最小結構包括了位于形成第一陣列的聚光器光學系統之下的兩個電池以及形成第二陣列的兩個電池。

該方法具有使用低成本技術生產第一和第二陣列光伏電池的優勢。使用薄膜構建技術來形成傳統的電池和聚光電池大大簡化了這種電池組件的生產工藝。有堆疊層生產電池因此從成本收益、構建時間和容易程度上是有利的。這讓該方法更適于以工業規模執行。

此外，對于聚光電池和傳統電池來說使用堆疊層在相同光伏電池板上繞著所述聚光電池有違本領域技術人員的直覺。確實一般的認知在于，特定的堆疊層需要構建兩種類型電池的每一種。一般認為，高產的第一類型電池必須在聚光應用中使用，而第二類型，產量較低，但是成本也較低，覆蓋了不聚光的區域。薄膜聚光電池的可能用途是從減少用于構建光伏結構的稀有材料的角度來看的，因此被這些電池覆蓋的表面其限制在減少原材料的這種方法來看是必要的。構建“傳統”電池的薄膜的使用，沒有利用容納聚光電池的電池板上所堆疊的層實現聚光，這些聚光電池自身為薄膜電池，因此似乎是有違直觀的，或者甚至是沒有得到考慮的。傳統系統中所使用的便宜薄膜電池不聚光，且在另一方面，被認為是產量太低不能用于聚光系統。

因此在不聚光的“傳統”電池中穿插結合了聚光電池的相同電池板上所構建的堆疊層一開始因為使用了兩種電池的至少一種而被認為是低效系統。因此本發明提出了一種電池的設置，其在相同基質上重組堆疊層，大大簡化了電池板的制造步驟，并降低了其構造成本。當聚光電池和穿插在其中的不聚光電池都使用相同材料由堆疊層，有利地為相同的堆疊層，制成的時候，效果進一步增強。

此外，當每一陣列的形成是相同類型的，且具有基本上相同的性能，該方法提供的額外優勢在于通過形成電觸片的單獨步驟直接設置兩個電池陣列。與不聚光的傳統薄膜電池板相比，該方法通過使用特定聚光器光學系統所聚的光線得以在適宜區域中獲得更高產量。特別地，第一陣列的電池的特征在于至少具有一個較小的橫向尺寸，讓電觸片足夠靠近，幫助阻抗損失最小化，即便是當電流密度變高的情況下也如此，這是在聚光的條件下產生的，且電池的較小尺寸使得由于入射光通量的增加而引起的溫度增加得以最小化。

因此，當入射光線大部分散射的時候，整個光伏區域被均勻照亮。第一和第二陣列的電池暴露在相同的光通量下，電池板被用作不聚光的薄膜電池板。當入射光線包含一些直射光線，且聚光器光學系統朝向正確，光伏區域中的第一陣列電池被所聚的光通量照亮，因此提高了它們的產量。因此產量得以增加。