CN101510565A - 一种太阳能电池增效膜 - Google Patents

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周芳
庄孝磊
申溯
陈林森
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Abstract

本发明公开了一种太阳能电池增效膜，其特征在于：所述太阳能电池增效膜由一透明薄膜构成，所述透明薄膜上表面分布有聚光微透镜结构。微透镜阵列能将平行的太阳光聚焦到太阳能电池表面的感光区，提高感光区表面的光子密度，对于相同的输出功率，相当于减小了感光区的面积，可有效提高转换效率和降低生产成本；通过微透镜阵列的折反射作用，能将太阳能电池表面反射的光反射到感光区，提高光线利用率；太阳能电池表面的温度没有明显变化，不会降低太阳能电池的填充因数和使用寿命。

Description

一种太阳能电池增效膜
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池的部件，具体涉及一种太阳能电池增效膜，具有提高太阳能电池转换效率的结构。
背景技术
太阳能是一种巨大且对环境无污染的能源，地球每秒钟获得的太阳能量相当于燃烧500万吨优质煤发出的能量。利用光生伏特效应直接把太阳能转换为电能，是利用太阳能最有前途的方式。太阳能电池是一种可再生的绿色能源，具有工作寿命长(组装好的电池可用20年以上)、结构简单紧凑、比功率(功率与装置重量之比)高、运行方便可靠、不需要运行和维修费用等优点。对解决当前日益严重的能源短缺与环境污染问题有着重要的意义。
由于太阳光本身能量密度较低，单位面积太阳能电池所产生的功率相应也较低(一般低于200瓦/米2)。为了提高太阳能的发电功率，传统的方法就是扩大太阳能电池板的面积，而太阳能电池板的价格非常昂贵，这使得太阳能电池的成本很高，制约了太阳能电池产业的发展。此外，采用聚光系统产生高的光强也可以提高太阳能电池的短路电流和有效降低成本，但聚光的同时会使太阳能电池片的温度升高，温度升高，太阳能电池的开路电压又会降低，其转换效率也会降低；而且，同一太阳能电池芯片上接收的光强不均匀会降低其填充因数，从而影响电池效率和寿命，最终也将导致成本的提高。因此，如何提高太阳能电池的转换效率，降低太阳能电池的生产成本，是太阳能电池产业进一步发展的关键。
发明内容
本发明目的是提供一种太阳能电池增效膜，其可有效提高太阳能电池的光电转换效率，降低生产成本。
为实现上述发明目的，本发明提供一种太阳能电池增效膜，所述太阳能电池增效膜由一透明薄膜构成，所述透明薄膜上表面分布有聚光微透镜结构。利用所述的聚光微透镜结构提高电池表面感光区的光子密度。
优选地，所述微透镜结构为折射型微透镜。
上述技术方案中，所述微透镜结构为凸球形或圆柱形，也可以采用其它非球面凸形状。
上述技术方案中，所述微透镜结构的基底为圆形、方形或六角形。
所述微透镜结构在薄膜上的排布状态是方形阵列或六角形阵列紧密排布。
上文中，所述透明薄膜可以采用透明有机高分子材料制备，例如选用聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。所述微透镜结构能够将平行的太阳光聚焦到所述太阳能电池表面的感光区；还能够将原本照射在所述太阳能电池银电极上的光聚焦到电极边缘的感光区；还能够对太阳能电池表面反射的部分光线起到全内反射作用，使光线再次入射到感光区，提高光线利用率。
由于上述技术方案的应用，本发明与现有技术相比具备下列效果：
1.本发明所提供的太阳能电池增效膜，可提高太阳能电池表面感光区的光子密度，延长光子路径，提高光线利用率，从而提高太阳能电池的短路电流和转换效率；而且，太阳能电池表面的温度没有明显变化，不会降低太阳能电池的使用寿命。
2.本发明所涉及的太阳能电池增效膜在提高效率的同时不会降低其填充因数和使用寿命，可用于传统的硅系太阳能电池，也适用于有机薄膜太阳能电池以及其他的新型太阳能电池。
附图说明
图1是本发明实施例一太阳能电池增效膜的主视图；
图2-3是实施例一中太阳能电池增效膜的原理图；
图4是太阳能电池增效膜的俯视图；
图5是太阳能电池增效膜表面为方形基底微透镜的结构示意图；
图6是太阳能电池增效膜表面为六角形基底微透镜的结构示意图；
图7是太阳能电池增效膜表面为圆形基底微透镜阵列在膜层表面成六角形阵列紧密排布的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述：
实施例一：
附图1为本发明太阳能电池增效膜的结构示意图，透明薄膜2的上表面具有微透镜结构1；所述透明薄膜2的材料为聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。附图2-3是太阳能电池增效膜提高电池转换效率的原理图，透明薄膜2上的微透镜阵列1有四方面的作用：①把平行的太阳光聚集到太阳能电池4表面的感光区，可提高感光区单位面积上太阳光的辐射强度，即提高了感光区表面的光子密度，可提高太阳能电池的短路电流和光电转换效率，对于相同的输出功率，相当于减小了感光区的面积，提高效率的同时也降低了生产成本；②如附图2所示，微透镜结构1使光线聚焦到银电极3之外的感光区，这样原本照射到银电极3上的光将会聚焦到太阳能电池4表面的感光区，减少了银电极3对光线的反射，提高了光线利用率，从而提高太阳能电池的效率；③如附图3所示，太阳能电池表面(感光区或银电极)反射的光照射到膜层上表面的微透镜1上，通过微透镜结构1的全内反射作用，光线再次入射到电池表面的感光区，增加了光在太阳能电池中的光程，使光吸收增加，可提高太阳能电池的短路电流和转换效率。④如附图3所示，微透镜结构1表面反射的光进入相邻的微透镜结构，通过微透镜结构的折射和反射作用入射到太阳能电池表面的感光区，可充分利用光能，提高其输出功率。
利用聚光系统对太阳光进行聚焦，也可提高其转换效率，然而聚光系统提高电池表面感光区太阳光辐射强度的同时也会使电池表面的温度升高，温度升高又会降低太阳能电池的开路电压和填充因数，影响其转换效率和使用寿命；本发明所涉及的太阳能电池增效膜利用微透镜结构的聚光效果以及微透镜结构表面的折射、反射作用提高电池表面感光区的光子密度，增加光的吸收，同时电池表面的温度没有明显变化，因而不会降低其使用寿命。
太阳能电池增效膜上表面结构是折射型微透镜，如附图1所示，微透镜结构的表面是凸球形、圆柱形或其它非球面凸形状；微透镜结构的基底为圆形、方形或六角形，微透镜阵列膜层上表面以一定方式(方形阵列、六角形阵列等)紧密排列，参见附图4-7所示。

Claims (5)

1.一种太阳能电池增效膜，其特征在于：所述太阳能电池增效膜由一透明薄膜构成，所述透明薄膜上表面分布有聚光微透镜结构。
2.如权利要求1所述的太阳能电池增效膜，其特征在于：所述微透镜结构为折射型微透镜。
3.如权利要求2所述的太阳能电池增效膜，其特征在于：所述微透镜结构为凸球形或圆柱形。
4.如权利要求2所述的太阳能电池增效膜，其特征在于：所述微透镜结构的基底为圆形、方形或六角形。
5.如权利要求1所述的太阳能电池增效膜，其特征在于：所述微透镜结构在薄膜上的分布状态为方形阵列或六角形阵列紧密排布。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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