CN101355108A - 太阳能电池结构 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池结构，其包括：一个第一及一个第二太阳能电池板，以及至少一光发散元件。所述第一及第二太阳能电池板相对设置且相互之间间隔一定距离，所述第一太阳能电池板开设有至少一通孔；所述至少一光发散元件嵌入所述第一太阳能电池板开设的至少一通孔中，用于接收并转化入射其上的太阳光成为发散光，且该发散光投射入所述第二太阳能电池板。所述太阳能电池结构通过多层式地设置太阳能电池板，节约铺设面积，并且可以有效进行光电转换，产生一定功率的电能。

Description

太阳能电池结构
技术领域
本发明涉及太阳能电池技术领域，尤其涉及一种多层式的太阳能电池结构。
背景技术
太阳能电池成为能源领域的研究热点，其可应用于房屋等建筑上、汽车等行动装置上、甚至各种便携式电子装置上，用于将太阳光能转化为电能。
太阳能电池是利用太阳能电池板将太阳的辐射能光子通过半导体物质转变为电能(请参见“Grown junction GaAs solar cell”，Shen，C.C.；Pearson，G.L.；Proceedings ofthe IEEE，Volume 64，Issue 3，March 1976 Page(s)：384-385)。太阳能电池板的结构主要包括基板以及设置在基板上的P型半导体材料层和N型半导体材料层。太阳能电池板的光电转换过程是指当太阳光照射到半导体材料层上时，其中一部分被表面反射掉，其余部分被半导体材料层吸收或透过。被吸收的光，当然有一些变成热能，另一些光子则同组成半导体的原子及价电子碰撞，于是产生电子-空穴对。这样，光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能，并在P型半导体材料层和N型半导体材料层交界面两边形成势垒电场，将电子驱向N区，空穴驱向P区，从而使得N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P-N结附近形成与势垒电场方向相反的光生电场。光生电场的一部分除抵销势垒电场外，还使P型半体材料层带正电，N型半导体材料层带负电，在N区与P区之间的薄层产生所谓光生伏打电动势。若分别在P型半体材料层和N型半导体材料层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。
现有的太阳能电池需要将太阳能电池板全面接触太阳光，如此各块太阳能电池板才能有效进行光电转换，产生预定功率的电能。然而，由于表面积、外观等的限制，现代的房屋等建筑上、汽车等行动装置、甚至各种便携式电子装置都很难提供大面积以铺设每块太阳能电池板，因此太阳能电池的应用受到一定限制。
发明内容
有鉴于此，提供一种节约铺设面积的太阳能电池结构实为必要。
一种太阳能电池结构，其包括：一个第一及一个第二太阳能电池板，以及至少一光发散元件。所述第一及第二太阳能电池板相对设置且相互之间间隔一定距离，所述第一太阳能电池板开设有至少一通孔；所述至少一光发散元件嵌入所述第一太阳能电池板开设的至少一通孔中，用于接收并转化入射其上的太阳光成为发散光，且该发散光投射入所述第二太阳能电池板。
所述太阳能电池结构将两个太阳能电池板以层次的方式相对设置，且在上一层太阳能电池板中开设通孔，并嵌入光发散元件。该光发散元件将入射其上的太阳光转化成为发散光，并投射至下一层太阳能电池板上。从而该下一层太阳能电池板被上一层太阳能电池板遮挡而未能直接接触到太阳光的区域也可以进行光电转换，将光能转换成为电能。该多层式的太阳能电池结构节约铺设面积，并且可以产生一定功率的电能。
附图说明
图1是本发明的第一实施例提供的太阳能电池结构的立体示意图。
图2是图1沿II-II线的剖示图。
图3是本发明的第二实施例提供的太阳能电池结构剖示图。
图4是本发明的第三实施例提供的太阳能电池结构剖示图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的太阳能电池结构作进一步详细说明。
请一并参阅图1及图2，本发明的第一实施例提供的太阳能电池结构100包括一太阳能电池板组20以及嵌入该太阳能电池板组20中的一个光发散元件，例如凹透镜12。
所述太阳能电池板组20包括一第一太阳能电池板22、一第二太阳能电池板24以及多个等长的间隔元件28。所述第一太阳能电池板22及第二太阳能电池板24分别包括一基板222，242、设置在基板222，242上的P型半导体材料层224、244和N型半导体材料层226、246。所述基板222，242可以由单晶硅、多晶硅、玻璃或不锈钢材料制成，且根据材料性质许可程度及铺设需要可以制成刚性或柔性。优选地，所述第一太阳能电池板22的基板222为刚性，所述第二太阳能电池板24的基板242为柔性。所述第一太阳能电池板22与第二太阳能电池板24相对设置且相互之间通过所述多个间隔元件28间隔开一定距离。所述多个间隔元件28可以与所述第一太阳能电池板22及二太阳能电池板24垂直，也可以与所述第一太阳能电池板22及二太阳能电池板24成一倾斜夹角，本实施例中，所述多个间隔元件28与所述第一太阳能电池板22及二太阳能电池板24垂直。所述第一太阳能电池板22开设有一通孔220。
所述凹透镜12可以由玻璃或塑料制成，且可以为球面或非球面形状。所述凹透镜12嵌入所述第一太阳能电池板22开设的通孔220中。
使用时，将所述太阳能电池结构100架设于，例如房屋的屋顶上，所述第二太阳能电池板24的基板242为柔性，便可以贴附于房屋的屋顶上。所述太阳能电池结构100的第一太阳能电池板22及凹透镜12表面直接接触到太阳光，如此所述第一太阳能电池板22可以直接进行光电转换，将太阳光能转化为电能。所述凹透镜12接收并转化入射其上的太阳光成为发散光，该发散光投射入所述第二太阳能电池板24以L为直径的区域，如此该第二太阳能电池板24被第一太阳能电池板22遮挡而未能直接接触到太阳光的以L为直径的区域也可以产生光电效应，而由于间隔元件28具有一定高度，该以L为直径的区域外缘部分可以被太阳光直接照射到，进行光电转换。整个太阳能电池结构100大大节约铺设面积，并且可以有效进行光电转换，产生一定功率的电能。
图3为本发明的第二实施例提供的太阳能电池结构200剖示图。所述太阳能电池结构200与所述太阳能电池结构100基本相同，而差别在于，所述太阳能电池结构200包括一个太阳能电池板组20a以及多个凹透镜12。所述太阳能电池板组20a的第一太阳能电池板22a中开设有多个通孔220，所述多个凹透镜12分别嵌入所述第一太阳能电池板22a的多个通孔220中，用于将入射于其上的太阳光转化成为发散光，且该发散光均恰投射至第二太阳能电池板24a上。所述太阳能电池结构200尤其适用于太阳能电池板面积较大的场合。
请参阅图4，为本发明的第三施例提供的太阳能电池结构300示意图。所述太阳能电池结构300与所述太阳能电池结构100基本相同，而差别在于，所述太阳能电池结构300包括一个太阳能电池板组20b以及一个透镜系统10b，所述太阳能电池板组20b具有一第三太阳能电池板26b，所述透镜系统10b包括两个光发散元件，例如凹透镜12、16，以及一个光会聚元件，例如凸透镜14。所述第三太阳能电池板26b与第二太阳能电池板24b之间通过所述多个间隔元件28间隔开一定距离，第二太阳能电池板24b开设有一通孔240，且该通孔240与第一太阳能电池板22b的通孔220相对。所述凹透镜12嵌入所述第一太阳能电池板22b的通孔220中，所述凸透镜14与凹透镜16依序嵌入所述第二太阳能电池板24b的通孔240中，且该凹透镜16面对所述第三太阳能电池板26b。所述第一太阳能电池板22b中的凹透镜12将入射于其上的太阳光转化成为发散光，且该发散光入射至所述第二太阳能电池板24b及其中的凸透镜14上，该凸透镜14将入射其上的发散光转化成为平行光，且该平行光进入凹透镜16，该凹透镜16再将入射其上的平行光转化成为发散光，且该发散光恰投射至所述第三太阳能电池板26b上。
可以理解的是，上述透镜系统10b也可以仅含有两个凹透镜12、16，而不包含凸透镜14。该两个凹透镜12、16分别嵌入所述第一及第二太阳能电池板22b、24b开设的通孔220、240中，此时凹透镜16会接收来自凹透镜12的发散光，并将该发散光进一步发散，该进一步发散的光投射入所述第三太阳能电池板26b上。
另外，上述实施例中使用的光发散元件并局限于凹透镜，其还可以为例如一具有光扩射点的导光板，而光会聚元件也可以为一具有光折射结构的导光板。
对在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思做出其它各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属在本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种太阳能电池结构，其包括：
一个第一及一个第二太阳能电池板，所述第一及第二太阳能电池板相对设置且相互之间间隔一定距离，所述第一太阳能电池板开设有至少一第一通孔；
至少一第一光发散元件，该至少一第一光发散元件嵌入所述第一太阳能电池板开设的至少一第一通孔中，用于接收并转化入射其上的太阳光成为发散光，且该发散光投射入所述第二太阳能电池板。
2.如权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述第一及第二太阳能电池板分别具有一不锈钢基板。
3.如权利要求2所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述第一太阳能电池板的不锈钢基板为刚性，所述第二太阳能电池板的不锈钢基板为柔性。
4.如权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述第一太阳能电池板开设的至少一第一通孔包括多个第一通孔，所述至少一光发散元件包括多个光发散元件，该多个光发散元件分别嵌入所述第一太阳能电池板开设的多个第一通孔中。
5.如权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述第一及第二太阳能电池板相互之间通过多个间隔元件间隔。
6.如权利要求1所述的太阳能电池结构，其特征在于，还包括一第三太阳能电池板及至少一第二光发散元件，所述第二太阳能电池板开设有至少一第二通孔，且该至少一第二通孔与所述第一太阳能电池板开设的至少一第一通孔相对，所述至少一第二光发散元件嵌入所述第二太阳能电池板开设的至少一第二通孔中，用于接收并转化入射其上的光线成为发散光，且该发散光投射入所述第三太阳能电池板。
7.如权利要求6所述的太阳能电池结构，其特征在于，进一步包括至少一光会聚元件，所述至少一光会聚元件与所述至少一第二光发散元件对齐嵌入所述第二太阳能电池板开设的至少一第二通孔中，且所述至少一第二光发散元件面对所述第三太阳能电池板，所述至少一光会聚元件用于接收并转化入射其上的光线成为平行光，且该平行光投射入所述至少一第二光发散元件。
8.如权利要求7所述的太阳能电池结构，其特征在于，所述至少一第一光发散元件及一第二光发散元件均为凹透镜，所述至少一光会聚元件为凸透镜。
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