CN102034886B - 一种二次聚光太阳能光伏装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二次聚光太阳能光伏装置，属于太阳能光伏发电技术领域，它包括上表面中心镀有圆形防反射(AR)膜、边缘镀有环形高反射(HR)膜的二次聚焦元件梯形圆柱玻璃体、上表面镀有二氧化硅(SiO2)膜的太阳能电池芯片以及由薄铜板和绝缘材料经压制而成的层状板。聚光太阳能光伏装置通过增加二次聚焦元件，增强了聚光效果，减少了太阳能电池芯片表面对光的反射，进一步提高了发电效率，同时梯形圆柱玻璃体与SiO2膜的键合隔绝了空气，避免了空气中的水分子对SiO2膜的腐蚀，从而保护了太阳能电池芯片。

Description

一种二次聚光太阳能光伏装置
技术领域
本发明涉及一种二次聚光太阳能光伏装置，该装置通过增加二次聚焦元件进一步提高聚光倍数，属于太阳能光伏发电技术领域。
背景技术
在能源问题日益突出的今天，太阳能作为一种取之不尽、用之不竭、清洁无污染的绿色能源，对其有效开发利用已成为实现能源可持续发展的重中之重。在太阳能的有效利用当中，太阳能发电技术是近年来发展最快、最具活力的研究领域之一。
聚光光伏系统因其在发电成本方面的优势，近年来逐渐成为光伏领域的研究热点，即通过采用廉价的聚光系统将太阳光会聚到面积很小的高性能光伏电池上，从而大幅度地降低系统的成本及昂贵的太阳能电池材料用量。理论估算表明，聚光光伏发电成本完全可以达到大规模应用所能接受的价格范围。目前广泛采用的一种聚光方法是采用菲涅尔透镜进行聚光，而且为了增加聚光倍数，往往采用大倍数的菲涅耳透镜，但是大倍数的菲涅耳透镜较难设计和制造。在专利申请号为200810042090.5，名为“一种聚光太阳能光伏发电模块”的专利中，公开了一种顶大底小、内表面具有镜面的光漏斗装置，这种由四块等腰梯形镜面板组成的四方形漏斗将原本偏移照不到太阳能电池上的太阳光，在光漏斗的反射下重新聚焦到太阳能电池上。但由于当聚焦的太阳光照射在太阳能电池表面时，部分太阳光能量会因太阳能电池的电极反射及电池本身所产生的菲涅耳反射而损失掉。为了降低电池的菲涅耳反射，可直接在太阳能电池表面镀增透膜，但是该方法工艺复杂且价格昂贵。另外，该专利中的太阳能电池暴露在空气中，易受空气中水分子的腐蚀而损坏。本发明聚光太阳能光伏装置通过增加梯形圆柱玻璃体，使偏移的太阳光聚焦到太阳能电池上，降低了跟踪系统的精度，增加了冗余度，同时使得太阳能电池上的光斑均匀化。环形HR膜反射太阳能电池上的菲涅尔反射光，进一步增加了发电量。在梯形圆柱玻璃体上镀AR膜，工艺简单价格低廉且增加了太阳光的透过率。梯形圆柱玻璃体与SiO2膜的键合隔绝了空气，保护了太阳能电池。
发明内容
本发明的目的在于进一步提高现有聚光装置的聚光倍数，通过设计一种二次聚焦元件，将经过菲涅尔透镜聚焦的光进行二次聚焦，从而提高聚光倍数。
本发明目的通过以下技术方案得以实现：
一种二次聚光太阳能光伏装置，它包括二次聚焦元件梯形圆柱玻璃体(4)、上表面镀有二氧化硅(SiO2)膜(8)的太阳能电池芯片(9)、由环形薄铜板(6)和绝缘材料(7)经压制而成的层状板以及圆形铜板(11)；其特征在于，梯形圆柱玻璃体(4)的上表面中心凸起且镀圆形防反射AR膜、边缘镀高反射环形HR膜，下表面处在菲涅尔透镜的焦点上且与太阳能电池芯片(9)上表面镀有的SiO2膜(8)键合；太阳能电池芯片(9)的下表面与铜板(11)通过导电胶层(10)粘接；环形薄铜板(6)所述薄铜板(6)与太阳能电池芯片(9)的正极通过导线焊接在一起，放置在置于圆形铜板(11)上的绝缘层上；铜板(11)为负极，且作为散热器。
梯形圆柱玻璃体(4)上表面直径大下表面直径小。
本发明能够获得如下有益效果：
梯形圆柱玻璃体上表面中间部分向上凸起，增加对光的聚焦能力，并镀有AR膜，有助于提高光的透过率，这比在芯片上镀增透膜更容易和便宜。边缘镀有HR膜，反射菲涅尔透镜聚焦后的光，可以避免调整不好时光打在基板上烧坏基板，另一方面可以反射太阳能电池芯片的反射光，增加光的利用率。梯形圆柱玻璃体使原本偏移照不到太阳能电池上的光重新聚焦到太阳能电池上，降低跟踪系统的跟踪精度和姿态调节频率，增加了装置的冗余度，并均匀化聚焦光斑。梯形圆柱玻璃体的下表面与芯片上的SiO2膜键合，降低了界面的反射率，增加了光的透过率，且隔绝空气，保护太阳能电池芯片。
本发明所涉及的聚光太阳能光伏装置，有效减少了光的反射，增加了光的利用率，均匀化聚焦光斑，保护了太阳能电池芯片，且装置可整体更换，维护性好。
附图说明
图1是聚光太阳能光伏装置的切面结构图；
图2是聚光太阳能光伏装置的立体结构图；
图3是梯形圆柱玻璃体的立体结构图；
图4是梯形圆柱玻璃体的一种切面结构图；
图5是梯形圆柱玻璃体的另一种切面结构图；
图中：1、菲涅尔透镜，2、AR膜，3、HR膜，4、梯形圆柱玻璃体，5、导线，6、薄铜板，7、绝缘层，8、SiO2膜，9、太阳能电池芯片，10、导电胶层，11、铜板。
具体实施方式：
下面结合附图1、2、3、4对本聚光太阳能光伏装置作进一步的说明：
如图1、图2所示是聚光太阳能光伏装置的切面结构图，由菲涅尔透镜1会聚的光照射在梯形圆柱玻璃体4的上表面，凸起部分对光再次会聚。光在梯形圆柱玻璃体内传播时，经梯形边的反射聚焦到梯形圆柱玻璃体4的下表面。梯形圆柱玻璃体4使经菲涅尔透镜1聚焦后的光斑照射在太阳能电池芯片9上，梯形圆柱玻璃体4与SiO2膜8键合，因为二者材料均为SiO2，界面之间无反射。聚焦后均匀光斑经过SiO2膜8照射在太阳能电池芯片9上。薄铜板6与太阳能电池芯片9的正极用导线5焊接在一起，铜板11与太阳能电池芯片9通过导电胶层10粘结，铜板11为负极，并作为太阳能电池芯片9的散热器。
如图3所示是梯形圆柱玻璃体的立体结构图，梯形圆柱玻璃体4上表面直径大下表面直径小，上表面向上凸起且中间凸起部分2镀AR膜，边缘部分3镀HR膜。AR膜2增加由菲涅尔透镜1聚焦光的透过率，HR膜3反射聚焦光，可以避免调整不好时打在基板上烧坏基板，另一方面HR膜3反射电池芯片的反射光，增加光的利用率。
图4和图5是梯形圆柱玻璃体的切面结构的两种不同形式，根据梯形圆柱玻璃体上表面凸起程度的大小，分为如图所示的两种结构。

Claims (1)

1.一种二次聚光太阳能光伏装置，其特征在于：包括二次聚焦元件梯形圆柱玻璃体(4)、上表面镀有二氧化硅(SiO2)膜(8)的太阳能电池芯片(9)、由环形薄铜板(6)和绝缘材料(7)经压制而成的层状板以及圆形铜板(11)；其中，梯形圆柱玻璃体(4)的上表面中心凸起且镀圆形防反射AR膜、边缘镀高反射环形HR膜，下表面处在菲涅尔透镜的焦点上且与太阳能电池芯片(9)上表面镀有的SiO2膜(8)键合；太阳能电池芯片(9)的下表面与铜板(11)通过导电胶层(10)粘接；环形薄铜板(6)所述薄铜板(6)与太阳能电池芯片(9)的正极通过导线焊接在一起，放置在置于圆形铜板(11)上的绝缘层上；铜板(11)为负极，且作为散热器；
梯形圆柱玻璃体(4)上表面直径大，下表面直径小。
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