CN101162879A - 高倍聚光光伏系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高倍聚光光伏系统，其特征在于：硅电池设置在镀有反射膜的圆柱筒容器内，硅电池排列绕内圆柱筒而布置；外圆柱筒预留若干个供光纤穿入的微孔。本发明是这样实现的：采用若干个碟形抛物面反射镜聚焦采集阳光，聚集的阳光通过透镜的整合平行入射光纤中；光纤的出射端设有微型凹透镜；光纤中的高密度光线通过凹透镜的扩散可获得数倍乃至上百倍的光强直射硅电池；超高倍光强照射硅电池产生的高温须配置降温装置，(例如：热泵热水器的蒸发器可急速为硅电池降温，而冷凝器可制热水，仅消耗少量电能却能获得双重效果)。本发明的优点：应用了硅电池特殊的排列结构减少了占地空间，高倍聚光提高了硅电池的发电效率且减少了用量；电池表面光反射损失少等。

Description

高倍聚光光伏系统
技术领域
本发明涉及太阳能高倍聚光光伏系统。
背景技术
专家们已经研究发现，硅光伏电池在一个太阳光强下使用实际上是大材小用，因为光伏电池可以承受更高的光强，发出的电流成比例增加而又不至于影响光伏电池寿命。通过聚光提高太阳能发电的效益，国外已经有过一些工业化尝试，比如利用菲涅尔透镜实现3-7倍的聚光，又如根据新的聚光和跟踪理论，陈应天、何祚麻等人发明了一种由八面体反射镜组成的聚光器，也称为“光漏斗”其最高聚光比可以达到7倍。但是，目前示范运行的样机仅仅按照4倍聚光比而设计，这是考虑到普通光伏电池本身在高倍太阳光下的散热问题。实现7倍的聚光需采用一套水冷系统，不仅使光伏发电系统的应用环境受到限制，而且势必增加成本，实现4-5倍的聚光仅仅依靠自然冷却，光伏电池就能很好地工作。安微应天新能源公司对“平板固定式”和“数倍聚光式”两种发电系统进行了长期的同等工作条件下的测试，并同时进行全自动的记录以取得可靠的数据。实测表明采用数倍聚光光伏发电系统成功实现了4倍的功率输出，而光伏电池的温度即使在今年夏季最炎热的季节里，也没有超过50℃(完全在光伏电池本身的正常工作范围内)。
来自波音公司子公司Spectro-lab的科学家宣布他们制成了发电效率超过40％的太阳能电池一这是一个里程碑，它是目前所有光电装置中的最高效率。现在使用的传统太阳能电池，例如那些用于家庭或建筑物的，都只单一的利用了太阳自然的光强，因此在光能利用的最佳波长方面比较狭窄.而Spectro-lab小组使用了多结点集合器电池，通过透镜等装置，它能利用的光强相当于100个太阳，而且多结点电池能利用太阳光中更宽的波长范围，因此比单结电池效率高。该研究得到了美国能源部可再生能源实验室支持，美国计划在2015年实现成本可以和传统发电机相比的太阳能。
采用碟形抛物面反射镜(或凸透镜)配置二维跟踪装置即可聚焦采集阳光，聚集的阳光通过凹透镜的整合即可平行入射光纤中传输。由于利用光纤传输阳光照射硅电池，所以硅电池排列的方位、朝向及结构没有约束。而传统“平板固定式”光伏电站地面应用时有间歇性，而且自然状态下太阳光能量密度低，早上和傍晚的阳光斜射硅电池表面光反射损失大，为了提高发电效率通常配置跟踪装置。
若将硅电池设置在镀有反射膜的圆柱筒容器内，其排列安装按围绕内圆柱筒而布置，外圆柱筒预留若干个供光纤穿入的微孔；光纤经微孔进入圆柱筒容器，其出射端设有微型凹透镜，光纤中高密度光线根据需要，通过微型凹透镜的扩散可获得数倍乃至上百倍的光强直射硅电池；超高倍光强照射硅电池产生的高温须配置降温装置，(例如：热泵热水器的蒸发器可急速为硅电池降温，而冷凝器可制热水，仅消耗少量电能却能获得双重效果。
因此，高倍聚光是降低光伏发电成本及提高光电转化效率的最佳途径，也是未来光伏电站的发展趋势。
发明内容
本发明在于提供一种高倍聚光光伏系统。
本发明是这样实现的：
一种高倍聚光光伏系统，由碟形抛物面反射镜、二维跟踪系统、光纤、凹透镜、凸透镜、镀反射膜圆柱筒容器、硅电池、热泵降温装置组成，其中采用碟形抛物面反射镜配置二维跟踪系统聚焦采集阳光，聚集的阳光通过凹透镜的整合平行入射光纤中传输。
一种高倍聚光光伏系统，其中：硅电池设置在镀有反射膜圆柱筒容器的空腔内，其排列安装按围绕内圆柱筒而布置。
一种高倍聚光光伏系统，其中：镀反射膜圆柱筒容器的外筒预留若干个供光纤穿入的微孔，光纤经微孔进入圆柱筒容器，其出射端设有微型凹透镜扩光。
一种高倍聚光光伏系统，其中：高倍聚光的硅电池的降温装置采用热泵降温装置，热泵降温装置的蒸发器供硅电池降温，而冷凝器用于制热水。
本发明的优点：应用了硅电池特殊的排列结构减少了占地空间，高倍聚光提高了硅电池的发电效率且减少了用量，电池表面光反射损失少等。
附图说明
图1为高倍聚光光伏系统的结构示意图。
附图标记：碟形抛物面反射镜(1)、二维跟踪系统(2)、光纤(3)、凹透镜(4)、凸透镜(5)、镀反射膜圆柱筒容器(6)、硅电池(7)、热泵降温装置(8)。
具体实施方式：
下面结合实施例并对照附图对本发明进一步详细说明。
实施例1、一种高倍聚光光伏系统，由碟形抛物面反射镜(1)、二维跟踪系统(2)、光纤(3)、凹透镜(4)、凸透镜(5)、镀反射膜圆柱筒容器(6)、硅电池(7)、热泵降温装置(8)组成，其中：采用碟形抛物面反射镜(1)配置二维跟踪系统(2)聚焦采集阳光，聚集的阳光通过凹透镜(4)的整合平行入射光纤(3)中传输。
实施例2、一种高倍聚光光伏系统，其中：硅电池(7)设置在镀反射膜圆柱筒容器(6)的空腔内，其排列安装按围绕内圆柱筒而布置。
实施例3、一种高倍聚光光伏系统，其中：镀反射膜圆柱筒容器(6)的外筒预留若干个供光纤(3)穿入的微孔，光纤(3)经微孔进入镀反射膜圆柱筒容器(6)的空腔内，其出射端设有微型凹透镜(4)扩光。
实施例4、一种高倍聚光光伏系统，其中：高倍聚光的硅电池(7)的降温装置采用热泵降温装置(8)，热泵降温装置(8)的蒸发器供硅电池(7)降温，而冷凝器用于制热水。

Claims (3)

1.一种高倍聚光光伏系统，由碟形抛物面反射镜(1)、二维跟踪系统(2)、光纤(3)、凹透镜(4)、凸透镜(5)、镀反射膜圆柱筒容器(6)、硅电池(7)、热泵降温装置(8)组成，其特征在于：硅电池(7)设置在镀反射膜圆柱筒容器(6)的空腔内，其排列结构为绕内圆柱筒而布置。
2.一种高倍聚光光伏系统，其特征在于：镀反射膜圆柱筒容器(6)的外筒预留若干个供光纤(3)穿入的微孔，光纤(3)的出射端设有微型凹透镜(4)。
3.一种高倍聚光光伏系统，其特征在于：高倍聚光的硅电池(7)的降温装置为热泵降温装置(8)，热泵降温装置(8)的蒸发器供硅电池(7)降温，而冷凝器用于制热水。
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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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