[實用新型]一種聚光分光光伏系統

有效

• 申請號: 201920978087.8
• 申請日: 2019-06-24
• 公開（公告）號: CN209881723U
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 金鵬;張軍斌;吳峰;周奇峰;邱智賢;殷卓君;李秀杰
• 申請（專利權）人: 北京大學深圳研究生院;深圳市斯派克光電科技有限公司
• 主分類號: H02S40/20
• 分類號: H02S40/20;H02S40/22
• 代理公司: 44281 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭燕

一種聚光分光光伏系統，其主要包括用于將入射光匯聚成一路匯合光的第一聚光器，分光元件設于匯合光的光路上且用于將匯合光分成特定波段光線透過的透射光和其余波段光線阻斷的反射光，第二聚光器設于反射光或透射光的光路上且用于將所在光路上的光匯聚成一路聚合光；第一光伏電池設于聚合光的光路上且用于將聚合光轉化為光伏電能。由于經過第一聚光器、分光元件和第二聚光器的分光、聚光作用，使得設置于后端的不同PN結的光伏電池能夠獲得與之匹配的太陽光譜波段和適量的太陽光輻射能量，這樣能夠使得光伏電池上各個PN結輸出的電流達到均勻輸出效果，利于進一步地提高太陽電池的光電轉換效率。

技術領域

本發明涉及光伏發電技術領域，具體涉及一種聚光分光光伏系統。

背景技術

太陽能發電技術經過近幾十年的發展已經在新能源領域確立了其重要地位。光伏電池是太陽能發電的核心器件，其光電轉換效率直接影響整個發電系統的性能，如何提高光伏電池光電轉換效率和光伏系統發電效率一直是太陽能發電領域研究人員追求的目標。

眾所周知，太陽電池的核心是PN結，一個PN結對應固定的禁帶寬度，僅能吸收特定波長范圍的光子且對特定波長光有最高吸收效率，因此，單結太陽電池對光照能量的吸收十分有限。對不同波段的光采用不同禁帶寬度的PN結進行吸收可有效提高光子能量吸收率，從而顯著提高光電轉換效率。高效多結太陽電池技術的研究尤為引人注目，但由于成本高，很難得以大規模地應用。采用聚光技術將太陽光通過透鏡收集起來，提高單位面積太陽輻射能量密度，使得多結太陽電池達到較高的光電轉換效率，同時也大大減小了所需多結太陽電池的面積，從而降低系統成本。

然而，由于太陽光譜的能量分布并不均勻，太陽輻射能量主要集中在可見光部分(400～760nm)，導致不同波段照射在多個PN結的最佳輸出電流并不匹配，從而限制了多結太陽電池效率的進一步提升。以三結太陽電池為例，Ga0.50In0.50P、Ga0.99In0.01As、Ge三種材料分別構成電池的上、中、下三個PN結，三個PN結分別吸收太陽光譜中的短波(300～700nm)、中波(700～900nm)、長波(900～1700nm)，上、中、下三個PN結構成串聯的子電池，三結電池的總體輸出電流被限制為子電池中最小的輸出電流。

在AM1.5d的標準光譜分布下，Ga0.50In0.50P子電池和Ga0.99In0.01As子電池得到的電流較為匹配，Ge子電池得到的電流較大，這種電流不匹配會導致Ge子電池不能達到最佳工作狀態，從而長波段的光照沒有被充分利用。此外因為大氣云層、地理緯度、海拔、季節和太陽高度角的變化，入射到太陽能電池的太陽光譜也將偏離AM1.5d，使得三個子電池的電流動態變化，因此動態分配光譜比例以實現三個子電池的電流匹配，可以提高分光光伏系統的總體效率。

發明內容

本發明主要解決的技術問題是提高光伏電池的能量轉換效率，為了解決上述技術問題，本申請提供一種聚光分光光伏系統，包括：

第一聚光器，用于將入射光匯聚成一路匯合光；

分光元件，設于所述匯合光的光路上，用于將所述匯合光分成特定波段光線透過的透射光和其余波段光線阻斷的反射光；

第二聚光器，設于所述反射光或所述透射光的光路上，用于將所在光路上的光匯聚成一路聚合光；

第一光伏電池，設于所述聚合光的光路上，用于將所述聚合光轉化為光伏電能。

所述第一聚光器為菲涅爾透鏡、凸透鏡或者旋轉拋物面鏡；所述第一聚光器的聚光倍數的范圍是1-50倍。

所述的聚光分光光伏系統還包括準直透鏡，所述準直透鏡設于所述第一聚光器的后端，用于將所述第一聚光器產生的匯合光進行準直后投射在所述分光元件上。

所述分光元件包括光學基體，所述光學基體為二向色鏡、棱鏡或濾波片，包括接收所述匯合光的入射面和對應的出射面。