CN101789459A - 太阳能电池模块 - Google Patents

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Abstract

一种太阳能电池模块，其包括聚光元件、第一太阳能电池、第二太阳能电池、第三太阳能电池以及分光元件。聚光元件用以收集具有一波段的太阳光。第一太阳能电池具有高于1.9eV的能隙。第二太阳能电池具有约0.7eV、约1.4eV以及约1.8eV的能隙。第三太阳能电池具有约1.2eV的能隙。分光元件用以将具有所述波段的太阳光分离出具有第一次波段的光、具有第二次波段的光以及具有第三次波段的光。第一太阳能电池接收具有第一次波段的光、第二太阳能电池接收具有第二次波段的光以及第三太阳能电池接收具有第三次波段的光。

Description

太阳能电池模块
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池模块，且特别是涉及一种聚分光型的太阳能电池模块。
背景技术
在解决目前石化能源所面临的污染与短缺的问题时，太阳能一直是最受瞩目的焦点。其中，又以太阳能电池(solar cell)可将太阳能转换为电能，而成为目前相当重要的研究课题。
聚分光型太阳能电池模块为一种具有高光电转换效率的太阳能电池模块。一般来说，聚分光型太阳能电池模块包括聚光元件、分光元件以及多个具有不同能隙的太阳能电池。聚光元件将太阳光分成具有不同波段的光，而太阳能电池分别接收与其能隙相对应的波段的光，以分别将光能转换为电能。如此一来，可以最佳化各个太阳能电池的光电转换效率，使得聚分光型太阳能电池模块的整体光电转换效率佳。
举例来说，在专利WO06119305中，提出一种聚分光型太阳能电池模块，其包括三个分别具有高、中、低能隙的太阳能电池。其中，具有高能隙的太阳能电池的能隙为2.1～2.44eV、1.8～1.95eV以及1.4～1.55eV，具有中能隙的太阳能电池的能隙约为1.12eV，具有低能隙的太阳能电池的能隙为0.9～0.95eV、0.7eV或0.5eV。太阳能电池依照其能隙而吸收具有相对应波长的光，以将光能转换为电能。
然而，上述的聚分光型太阳能电池模块具有光电转换效率难以提升、成本较高以及体积较大的问题。如此一来，聚分光型太阳能电池模块仅适用于诸如太阳能发电厂等大型发电装置，而无法广泛地应用于诸如社区式电源或家庭式电源等分散式电源，使得聚分光型太阳能电池模块的使用性大幅下降。
发明内容
本发明提供一种太阳能电池模块，其具有较高的光电转换效率与较低的成本。
本发明提出一种太阳能电池模块，其包括聚光元件、第一太阳能电池、第二太阳能电池、第三太阳能电池以及分光元件。聚光元件用以收集具有一波段的太阳光。第一太阳能电池具有高于1.9eV的能隙。第二太阳能电池具有约0.7eV、约1.4eV以及约1.8eV的能隙。第三太阳能电池具有约1.2eV的能隙。分光元件用以将具有所述波段的太阳光分离出具有第一次波段的光、具有第二次波段的光以及具有第三次波段的光，其中第一太阳能电池接收具有第一次波段的光、第二太阳能电池接收具有第二次波段的光以及第三太阳能电池接收具有第三次波段的光。
本发明提出另一种太阳能电池模块，其包括聚光元件、分光元件、第一太阳能电池、第二太阳能电池以及第三太阳能电池。聚光元件用以收集具有一波段的太阳光。分光元件用以将具有所述波段的太阳光分离出具有第一次波段的光、具有第二次波段的光以及具有第三次波段的光，其中第一次波段介于约300nm至约517nm之间、第二次波段介于约517nm至约867nm之间以及介于约1305nm至1771nm之间以及第三次波段介于约867nm至约1305nm之间。第一太阳能电池用以接收具有第一波段的光，第二太阳能电池用以接收具有第二波段的光，第三太阳能电池用以接收具有第三波段的光。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是依照本发明的实施例的一种太阳能电池模块的示意图。
图2A至图2C分别是依照本发明的实施例的一种聚光元件的示意图。
图3是依照本发明的另一实施例的一种太阳能电池模块的示意图。
附图标记说明
10、10a：太阳能电池模块
100：聚光元件
100a：反射式分束聚光系统
100b：收敛穿透式分束聚光系统
100c：平行穿透式分束聚光系统
110、110’：分光元件
110a、110a’：第一分光单元
110b、110b’：第二分光单元
120：第一太阳能电池
122a、132a、134a、136a、142a：N型半导体
122b、132b、134b、136b、142b：P型半导体
130：第二太阳能电池
140：第三太阳能电池
150：准直元件
160：散热元件
S：太阳光
Sa：具有第一次波段以外的光
Sb：具有第三次波段以外的光
S1：具有第一次波段的光
S2：具有第二次波段的光
S3：具有第三次波段的光
具体实施方式
图1是依照本发明的实施例的一种太阳能电池模块的示意图。
请参照图1，太阳能电池模块10包括聚光元件100、分光元件110、第一太阳能电池120、第二太阳能电池130以及第三太阳能电池140。在本实施例中，太阳能电池模块10还包括准直元件150，其配置于聚光元件100与分光元件110之间。
在本实施例中，聚光元件100与分光元件110例如是组成高聚光太阳电池(High concentraing photovoltaic，HCPV)光学系统。聚光元件100用以收集具有一波段的太阳光S，其中聚光元件100的倍率范围一般介于200倍至2000倍之间，聚光元件100例如是图2A至图2C所绘示的反射式分束聚光系统100a、收敛穿透式分束聚光系统100b、平行穿透式分束聚光系统100c或其他合适的聚光系统。特别注意的是，图2A与图2B中仅绘示出聚光元件(反射式分束聚光系统100a、收敛穿透式分束聚光系统100b)与分光元件110的相关位置，图2C中仅绘示出聚光元件(平行穿透式分束聚光系统100c)、准直元件150以及分光元件110的相关位置，而省略其他构件的绘示。
分光元件110包括第一分光单元110a与第二分光单元110b，其中第一分光单元110a例如是配置在聚光元件100与第二分光单元110b之间。第一分光单元110a与第二分光单元110b可以是分光镜或棱镜。详言之，第一分光单元110a将太阳光S分离出具有第一次波段的光S1与具有第一次波段以外的光Sa。第二分光单元110b将具有第一次波段以外的光Sa分离出具有第二次波段的光S2与具有第三次波段的光S3。第一次波段介于约300nm至约517nm之间，第二次波段介于约517nm至约867nm之间以及第三次波段介于约1305nm至1771nm之间。特别一提的是，在本实施例中，聚光元件100与分光元件110的组合穿透率例如是达到90％以上。
第一太阳能电池120、第二太阳能电池130以及第三太阳能电池140配置成分别接收具有第一次波段的光S1、具有第二次波段的光S2以及具有第三次波段的光S3，以将所接收光能转变为电能。详言之，第一太阳能电池120包括N型半导体122a与P型半导体122b，其具有高于1.9eV的能隙。在实施例中，第一太阳能电池120的能隙例如是低于3.6eV。第二太阳能电池130包括N型半导体132a、134a、136a与P型半导体132b、134b、136b，其具有约0.7eV、约1.4eV以及约1.8eV的能隙。第三太阳能电池140包括N型半导体140a与P型半导体140b，其具有约1.2eV的能隙。其中，第一太阳能电池120的N型半导体122a与P型半导体122b的材料例如是InGaN、CuInGaSe、CdS、ZnTe或其他合适的半导体材料。在第二太阳能电池130中，N型半导体132a与P型半导体132b的材料例如是GaInP，N型半导体134a与P型半导体134b例如是GaAs，N型半导体136a与P型半导体136b的材料例如是Ge。换言之，第二太阳能电池130的材料包括由GaInP\GaAs\Ge构成的太阳能电池。第三太阳能电池140的N型半导体140a与P型半导体140b的材料例如是硅或其他合适的半导体材料。
在本实施例中，太阳能电池模块10还可设置散热元件160，其例如是分别与第一太阳能电池120、第二太阳能电池130以及第三太阳能电池140连接。散热元件160可以是被动式多通道震荡式散热管或其他散热元件，其材料可以是金属或陶瓷材料。
在本实施例中，是以第一分光单元110a将太阳光S分离成具有第一次波段的光S1与具有第一次波段以外的光Sa为例，但本发明不限于此。在实施例中，如图3所示，在太阳能电池模块10a中，分光元件110’的第一分光单元110a’将太阳光S分离成具有第三次波段的光S3与具有第三次波段以外的光Sb。第二分光单元110b’将具有第三次波段以外的光Sb分离成具有第一次波段的光S1与具有第二次波段的光S2。且将第一太阳能电池120、第二太阳能电池130以及第三太阳能电池140配置成分别接收具有第一次波段的光S1、具有第二次波段的光S2以及具有第三次波段的光S3，以将所接收光能转变为电能。太阳能电池模块10a的其他构件皆与图1所绘示的太阳能电池模块10的构件以及材料相似，在此不赘述。
其中，太阳能电池模块10的光电转换效率会随着聚光元件100的种类不同而改变，举例来说，当聚光元件100为反射式分束聚光系统100a时，太阳能电池模块10的光电转换效率约为55％；当聚光元件100为收敛穿透式分束聚光系统100b时，太阳能电池模块10的光电转换效率约为55％；当聚光元件100为平行穿透式分束聚光系统100c时，太阳能电池模块10的光电转换效率约为54％。换言之，太阳能电池模块10的光电转换效率均可达到50％以上。
在本实施例中，第二太阳能电池130包括三组N型半导体132a、134a、136a与P型半导体132b、134b、136b，故第二太阳能电池130具有三种能隙。且，此三种能隙的组合使得第二太阳能电池130具有优选的光电转换效率，以使太阳能电池模块10能达到优选的光电转换效率。换言之，相较于已知仅根据能隙高低来区分太阳能电池的聚分光型太阳能电池模块，本实施例的太阳能电池模块具有优选的成本效益。再者，在本实施例中，太阳能电池120、130、140为横向排列，能避免不同单晶材料外延堆叠成长的晶格常数不匹配的问题以及避免堆叠式太阳能电池的最小电流限制对光电转换效率的影响。此外，太阳能电池120、130、140可以分别制作而后进行组装，故能大幅降低制作太阳能电池模块10的难度以及生产成本。
综上所述，本发明的太阳能电池模块具有较高的光电转换效率、较低的生产成本以及优化的体积设计，使其能广泛地应用于大型发电装置以及分散式电源。而且，太阳能电池的结构与配置方式使得太阳能电池模块能有效率地吸收太阳光大部分的光频谱能量，而大幅降低太阳能电池模块的发电成本。如此一来，能大幅提升太阳能电池模块的使用性。
虽然本发明已以实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (27)

1.一种太阳能电池模块，包括：
聚光元件，用以收集具有一波段的太阳光；
第一太阳能电池，其具有高于1.9eV的能隙；
第二太阳能电池，其具有约0.7eV、约1.4eV以及约1.8eV的能隙；
第三太阳能电池，其具有约1.2eV的能隙；以及
分光元件，用以将具有该波段的该太阳光分离出具有第一次波段的光、具有第二次波段的光以及具有第三次波段的光，其中该第一太阳能电池接收该具有第一次波段的光、该第二太阳能电池接收该具有第二次波段的光以及该第三太阳能电池接收该具有第三次波段的光。
2.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该第一太阳能电池的材料包括InGaN、CuInGaSe、ZnTe或CdS。
3.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该第二太阳能电池包括由GaInP\GaAs\Ge构成的太阳能电池。
4.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该第三太阳能电池的材料包括硅。
5.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该第一太阳能电池的能隙低于3.6eV。
6.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该聚光元件的倍率范围介于200倍至2000倍之间。
7.如权利要求1所述的太阳能电池模块，还包括准直元件，其配置于该聚光元件与该分光元件之间。
8.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该分光元件包括：
第一分光单元，将具有该波段的该太阳光分离成该具有第一次波段的光与具有该第一次波段以外的光；以及
第二分光单元，将具有该第一次波段以外的光分离成该具有第二次波段的光与该具有第三次波段的光。
9.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该分光元件包括：
第一分光单元，将具有该波段的该太阳光分离成该具有第三次波段的光与具有该第三次波段以外的光；以及
第二分光单元，将具有该第三次波段以外的光分离成该具有第一次波段的光与该具有第二次波段的光。
10.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该分光元件为分光镜或棱镜。
11.如权利要求1所述的太阳能电池模块，还包括散热元件。
12.如权利要求11所述的太阳能电池模块，其中该散热元件的材料包括金属或陶瓷材料。
13.如权利要求1所述的太阳能电池模块，其中该散热元件为散热管。
14.如权利要求13所述的太阳能电池模块，其中该散热元件为被动式多通道震荡式散热管。
15.一种太阳能电池模块，包括：
聚光元件，用以收集具有一波段的太阳光；
分光元件，用以将具有该波段的该太阳光分离出具有第一次波段的光、具有第二次波段的光以及具有第三次波段的光，其中该第一次波段介于约300nm至约517nm之间、该第二次波段介于约517nm至约867nm之间以及介于约1305nm至1771nm之间以及该第三次波段介于约867nm至约1305nm之间；
第一太阳能电池，用以接收该具有第一波段的光；
第二太阳能电池，用以接收该具有第二波段的光；以及
第三太阳能电池，用以接收该具有第三波段的光。
16.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该第一太阳能电池的材料包括InGaN、CuInGaSe、ZnTe或CdS。
17.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该第二太阳能电池的材料包括由GaInP\GaAs\Ge构成的太阳能电池。
18.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该第三太阳能电池的材料包括硅。
19.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该聚光元件的倍率范围介于200倍至2000倍之间。
20.如权利要求15所述的太阳能电池模块，还包括准直元件，其配置于该聚光元件与该分光元件之间。
21.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该分光元件包括：
第一分光单元，将具有该波段的该太阳光分离成该具有第一次波段的光与具有该第一次波段以外的光；以及
第二分光单元，将具有该第一次波段以外的光分离成该具有第二次波段的光与该具有第三次波段的光。
22.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该分光元件包括：
第一分光单元，将具有该波段的该太阳光分离成该具有第三次波段的光与具有该第三次波段以外的光；以及
第二分光单元，将具有该第三次波段以外的光分离成该具有第一次波段的光与该具有第二次波段的光。
23.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该分光元件为分光镜或棱镜。
24.如权利要求15所述的太阳能电池模块，还包括散热元件。
25.如权利要求24所述的太阳能电池模块，其中该散热元件的材料包括金属或陶瓷材料。
26.如权利要求15所述的太阳能电池模块，其中该散热元件为散热管。
27.如权利要求26所述的太阳能电池模块，其中该散热元件为被动式多通道震荡式散热管。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105932086A (zh) * 2016-06-14 2016-09-07 北京信息科技大学 基于分光谱的光伏发电方法及太阳能电池
CN105932953A (zh) * 2016-06-14 2016-09-07 北京信息科技大学 一种基于分光谱的光伏组件
CN108599723A (zh) * 2018-05-30 2018-09-28 湖北工业大学 一种基于空间光谱分离的聚光太阳能电池效率测试装置
CN109167567A (zh) * 2018-08-21 2019-01-08 河海大学常州校区 一种基于滤波片分光的太阳能高效利用装置
US11320209B2 (en) 2019-11-04 2022-05-03 Industrial Technology Research Institute Pulsating heat pipe

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101083288A (zh) * 2007-06-12 2007-12-05 邱定平 分光谱太阳能光电池
CN101241943A (zh) * 2008-02-27 2008-08-13 苏州纳米技术与纳米仿生研究所 聚光/分光高效四结太阳电池
CN101277078B (zh) * 2008-03-21 2011-02-09 赵振海 一种太阳能聚光光伏发电系统
CN101276850B (zh) * 2008-05-09 2011-02-16 宁波思达利光电科技有限公司 用于太阳能光伏电池的光学模块及光伏电池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105932086A (zh) * 2016-06-14 2016-09-07 北京信息科技大学 基于分光谱的光伏发电方法及太阳能电池
CN105932953A (zh) * 2016-06-14 2016-09-07 北京信息科技大学 一种基于分光谱的光伏组件
CN105932086B (zh) * 2016-06-14 2018-12-25 北京信息科技大学 基于分光谱的光伏发电方法及太阳能电池
CN108599723A (zh) * 2018-05-30 2018-09-28 湖北工业大学 一种基于空间光谱分离的聚光太阳能电池效率测试装置
CN109167567A (zh) * 2018-08-21 2019-01-08 河海大学常州校区 一种基于滤波片分光的太阳能高效利用装置
US11320209B2 (en) 2019-11-04 2022-05-03 Industrial Technology Research Institute Pulsating heat pipe

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