[發明專利]應用于光伏建筑一體化的薄膜太陽能電池微透鏡結構的優化方法

有效

• 申請號: 201910950538.1
• 申請日: 2019-10-08
• 公開（公告）號: CN110795826B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 朱麗;王迪;楊洋;孫勇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;H02S40/22
• 代理公司: 天津市三利專利商標代理有限公司 12107
• 代理人: 李文洋

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種應用于光伏建筑一體化的薄膜太陽能電池微透鏡結構的優化方法，包括以下步驟：構建初始玻璃襯底薄膜太陽能電池模型；通過控制決定微透鏡結構的關鍵變量，在薄膜太陽能電池玻璃襯底上構建不同形狀的微透鏡結構，得到微透鏡結構薄膜太陽能電池模型；在12個月中每個月取相同日期的一天，每天以兩小時為步長，設立在7:00?18:00內隨太陽運動軌跡變化的太陽光源模型；針對采光頂，建筑立面，遮陽面三種光伏建筑一體化場景，以薄膜太陽能電池活性層入射面的太陽能輻射通量最大為目標進行優化設計，得到不同場景下性能最優的薄膜太陽能電池微透鏡結構。本發明的優化方法簡單，實用性強。

技術領域

本發明涉及太陽能電池技術領域，尤其涉及一種應用于光伏建筑一體化的薄膜太陽能電池微透鏡結構的優化方法。

背景技術

太陽能作為清潔的可再生能源其儲量豐富，易于收集，非常具有應用價值。光伏發電是利用太陽能資源的有效途徑之一。建筑光伏一體化(BIPV)將光伏組件與建筑外圍護結構相結合，從而構成建筑結構的一部分并取代原有建筑材料，是分布式發電的重要形式，同時也是薄膜光伏組件的重要應用場景。

設計和制備微透鏡陷光結構以增大薄膜太陽能電池太陽光捕獲效率是提高光電轉換效率的有效手段。在現有的研究中，微透鏡結構太陽電池的研究大多是在光線垂直入射條件下進行，與BIPV場景下，光線入射角受安裝條件如局部緯度和朝向的影響，光線很大程度上偏離法向方向，并且隨太陽運行軌跡動態變化的實際情況不符，造成研究所得的微透鏡結構在實際應用中性能較差，對薄膜太陽能電池光電轉換效率提升效果差，與預期不符。

發明內容

本發明的目的在于克服上述技術的不足，而提供一種應用于光伏建筑一體化的薄膜太陽能電池微透鏡結構的優化方法。

本發明為實現上述目的，采用以下技術方案：一種應用于光伏建筑一體化的薄膜太陽能電池微透鏡結構的優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一、構建初始玻璃襯底薄膜太陽能電池模型；

步驟二、通過控制決定微透鏡結構的關鍵變量，在薄膜太陽能電池玻璃前板上構建不同形狀的微透鏡結構，得到微透鏡結構薄膜太陽能電池模型；

步驟三、在12個月中每個月取相同日期的一天，每天以兩小時為步長，設立在8:00-18:00內隨太陽運動軌跡變化的太陽光源模型；

步驟四、在步驟三中設立的太陽光源模型下，針對采光頂，建筑立面，遮陽面三種光伏建筑一體化場景，以薄膜太陽能電池活性層入射面的太陽能輻射通量最大為目標進行優化設計，得到不同場景下性能最優的薄膜太陽能電池微透鏡結構。具體為，使用光學模擬軟件進行不同微透鏡結構薄膜太陽能電池的模擬，獲取活性層入射面太陽能輻射通量最大的微透鏡結構，并通過實驗驗證。

優選地，在步驟二中，所述不同形狀的微透鏡結構為V型、凹型、半圓型或橢圓型。

本發明的有益效果是:1、本發明的優化方法考量了太陽運行軌跡與不同BIPV應用場景對薄膜太陽能電池入射光線的影響，更貼近實際應用場景；

2、本發明的優化方法考慮了不同的微透鏡結構，相互比較以獲得最優的微透鏡結構，可以滿足不同應用場景與表面結構需求。

3、本發明的優化方法簡單，實用性強。

附圖說明

圖1是本發明應用于薄膜非晶硅太陽能電池時的結構示意圖；

圖2為隨太陽運動軌跡變化的太陽光源模型示意圖；

圖3是本發明中BIPV試驗臺的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及較佳實施例詳細說明本發明的具體實施方式。一種應用于光伏建筑一體化的薄膜太陽能電池微透鏡結構的優化方法，包括以下步驟：