[實用新型]一種微透鏡吸光和微球硅聚光組合的太陽能電池

有效

• 申請號: 201520156437.4
• 申請日: 2015-03-19
• 公開（公告）號: CN204652307U
• 公開（公告）日: 2015-09-16
• 發明（設計）人: 謝晉;程劍;江宇寧
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02S40/22
• 分類號: H02S40/22;H02S20/32
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本實用新型涉及太陽能發電和數字控制領域，尤其涉及一種微透鏡吸光和微球硅聚光組合的太陽能電池。

背景技術

目前都認為太陽能電池發電時所吸收的都是直射光，但實際情況是太陽光到達地球時并不是單純的直射光，而是含有大量的散射光，現有的太陽能電池都無法充分利用這部分散射光，影響太陽能電池的發電效果，使用單晶硅太陽能電池板弱光條件下無法充電，而僅使用非晶硅太陽能電池板雖然弱光條件下可以發電，但是強光下其發電效果遠不如單晶硅。另外，現有的太陽能電池組件都是在固定條件下進行發電，而一天中太陽的位置是變化的，這使得太陽能電池的發電能力受到限制。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提出一種吸光微透鏡與聚光微球硅組合結構電池，該電池可最大限度的提高太陽能利用率。該組合結構電池是由吸光微透鏡結構薄膜太陽能電池和聚光微球硅太陽能電池共同組成的，微透鏡薄膜電池位于裝置底部固定不動，用于弱光下吸收周圍的散光進行發電，聚光微球硅太陽能電池位于裝置頂部可自適應旋轉，始終處于最強光照方向進行發電，并且整個系統是由組合結構電池進行供電。

本實用新型通過如下方案實現的：

一種微透鏡吸光和微球硅聚光組合的太陽能電池，包括：內部為中空的底座、固定在底座上端的支撐體、數字控制系統、蓄電池，N₁個微透鏡結構薄膜太陽能電池平分為兩組豎直置于所述底座的側面上，所述N₁≥2且為偶數，所述支撐體包括固定在底座上的支架及通過轉軸轉動地設置于所述支架頂端的活動板，N₂個聚光微球硅太陽能電池置于活動板上，所述N₂≥1，所述支架上設置有通過傳動機構驅動轉軸的步進電機，所述聚光微球硅太陽能電池及微透鏡結構薄膜太陽能電池的正極均通過二極管連接蓄電池的正極，所述聚光微球硅太陽能電池及微透鏡結構薄膜太陽能電池的負極連接蓄電池的負極，所述數字控制系統由蓄電池供電且分別與微透鏡結構薄膜太陽能電池及步進電機電路連接。

進一步地，所述傳動機構為齒輪傳動或帶輪傳動。

進一步地，所述數字控制系統為單片機。

進一步地，所述微透鏡結構薄膜太陽能電池基板為光學玻璃或透光度高的樹脂，其表面被加工出微結構陣列，底面鍍有非晶硅發電材料層，微結構陣列深度為50~800微米，間距為100~1000微米，微結構角度為30~120度。

進一步地，所述聚光微球硅太陽能電池為設置在柔性金屬基板上的聚光球冠結構，包括設有具有pn結的微球硅和拋物面反射鏡，所述微球硅直徑為0.5~2毫米，所述具有pn結的微球硅位于拋物面反射鏡的聚光焦點處，所述微球硅通過正電極連接柔性金屬基板，所述微球硅通過的負電極連接拋物面反射鏡。

進一步地，所述數字控制系統和蓄電池之間以及步進電機與蓄電池之間連接設置有在晚上或陰雨天自動斷開蓄電池與數字控制系統及步進電機之間回路的光敏電阻，以減少系統在陰雨天和晚上對電能的損耗。

本實用新型每間隔固定時間，比較兩組微透鏡結構薄膜太陽能電池的電壓，利用數字控制系統控制步進電機帶動聚光微球硅太陽能電池向電壓高的一邊轉動，同時比較兩組微透鏡結構薄膜太陽能電池的電壓差和標準電壓，當兩電壓之差最小時步進電機停止轉動，以保證微球硅太陽能電池處于最強光照下進行充電。步進電機的轉動速度、間隔時間以及轉動的角度均由數字控制系統設定。

本實用新型與現有技術相比，具有如下優點和有益效果：

（1）聚光微球硅太陽能電池可自適應旋轉，始終處于最強光照方向進行充電。

（2）一體化設計,充分利用了聚光微球硅太陽能電池強光下發電效果好、微透鏡結構薄膜太陽能電池弱光散光發電的優勢，實現強弱光互補進行發電。

（3）非晶硅薄膜電池表面加工出微透鏡結構，吸收周圍的散光，提高其光電轉化效率，提高組合結構電池的發電效果。

（4）利用數字控制系統對整個裝置進行數字控制，步進電機的轉動速度、間隔時間以及轉動的角度可以通過單片機進行調整，以適用于不同的環境。

附圖說明

圖1?為本實用新型實施例的整體結構示意圖。

圖2?為本實用新型實施例的自適應跟蹤太陽旋轉原理圖。

圖3為?本實用新型實施例的微透鏡結構薄膜太陽能電池光路示意圖。

圖4?為本實用新型實施例的聚光微球硅太陽能電池立體結構示意圖。