CN102194906B - 一种太阳能电池板的集成结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种太阳能电池板的集成结构，属于半导体器件技术领域。它解决了现有的太阳能电池板单面吸光方式使能源浪费、降低光电转化效率和功率，同时占据面积大等问题。本太阳能电池板的集成结构包括多块电池板，且该电池板拼合形成具有封闭内腔的几何体，几何体的内腔中设有多片弧面电池板与平面电池板，弧面电池板与平面电池板呈相互交叉固定设置，几何体的外壁上穿设有一根或多根能够将外界辐射能导入几何体内腔的引光通道。本太阳能电池板的集成结构实现在有限空间内对太阳光或核反应的辐射能进行充分吸收利用，而有效提高光电的转化效率和功率。该结构可广泛应用在汽车、航空航天、军事、建筑、照明、游艇、核反应、交通运输等行业。

Description

一种太阳能电池板的集成结构
技术领域
本发明属于半导体器件技术领域，涉及一种太阳能电池板的集成结构。
背景技术
随着能源危机、环境污染的压力不断增大，人们对新能源的开发越来越迫切，而其中最清洁最环保最廉价的无疑是太阳能。人们对太阳能的利用主要通过有光电、光热和光化学等形式，其中利用太阳能发电的形式越来越多。太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳能转化为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
目前太阳能发电装置主要采用单层平面太阳能电池板进行光电转化作用，例如，中国专利文献曾公开了一种太阳能电池板【中国专利号：ZL200820040380.1；授权公告号：CN201229946Y】，包括：依次从上而下设置的玻璃层(1)、EVA胶膜层(2)、太阳电池单片层(3)、第二EVA胶膜层(4)和黑色背膜层(5)。
上述太阳能电池板虽然实现了对太阳光的吸收转化功能，但其还存在以下缺点：该太阳能电池板若需提供较高的光电转化效率和功率，则需设置接收面积足够大的电池板，由此在空间受限制的安装位置便无法实施；同时由于其呈单层平面结构，故对单位光能的利用效率较低，从而形成能源浪费，造成发电效率低、作用效果差等缺点。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种在有限体积内设置若干层电池板对辐射能进行折射、反射后重吸收，从而提高转化效率和功率的太阳能电池板的集成结构。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种太阳能电池板的集成结构，其特征在于，包括多块电池板，且该电池板拼合形成具有封闭内腔的几何体，所述几何体的内腔中设有多片弧面电池板与平面电池板，所述的弧面电池板与平面电池板呈相互交叉固定设置，所述几何体的外壁上穿设有一根或多根能够将外界辐射能导入几何体内腔的引光通道。
本太阳能电池板的集成结构中几何体可根据其安装环境的空间、位置、力学结构、协调性等因素改变外形，其可以是圆柱形、方形、球形、锥形、圆环形等形式，也可是以上各形式的变形或组合。几何体的内腔呈全密封状态，其只可通过引光通道与外界光线连通，以防止进入内腔的光线外漏，内腔中的弧面电池板可根据计算制成不同曲率的曲面形状，以满足发电及内腔空间的需要，且内腔中的多层电池板之间具有一定经过计算机优化的间隔距离，以便进入内腔的光线在该距离下形成恰当的反射与折射，提高整体结构对光能的吸收效率和功率。
在上述的太阳能电池板的集成结构中，所述的弧面电池板或者平面电池板的板面上开设有多个形状、规格均不相同的拓扑孔。拓扑孔经计算机模拟和有限元拓扑计算而开设，通过其开设的位置与尺径可使导进的光线到达该内腔的所有位置，并腔内全部电池板均能接受光能发生光电转换，由此充分利用太阳光或核反应的辐射能与电池板接触反应。
在上述的太阳能电池板的集成结构中，所述的引光通道为光纤。光纤的外端连接有凹、凸透镜等集光装置，光纤具有很强的输引、导光性能，其能够将收集的光能导入几何体的密封内腔中，且传导过程中的损耗极小。
在上述的太阳能电池板的集成结构中，所述的弧面电池板与平面电池板为具有双面透光层的电池板。
在上述的太阳能电池板的集成结构中，所述组成几何体的电池板为具有双面透光层的电池板。双面透光层使电池板的两面均能够吸收光能进行光电反应，从而引入几何体内腔的光能在反射与折射中到达电池板的任一面均能被吸收转化，故有效提高光能利用效率与发电功率。
与现有技术相比，本太阳能电池板的集成结构通过在几何封闭空间内使光线与多层电池板发生反射、折射后的重吸收，从而实现在有限空间内对太阳光或核反应的辐射能进行充分吸收利用，而有效提高光电的转化效率和功率。该结构可广泛应用在汽车、航空航天、军事、建筑、照明、游艇、核反应、交通运输等行业。
附图说明
图1是本太阳能电池板的集成结构的立体结构示意图。
图2是本太阳能电池板的集成结构的平面结构示意图。
图3是本太阳能电池板的集成结构的另一角度平面结构示意图。
图4是本太阳能电池板的集成结构的部分平面结构示意图。
图中，1、几何体；2、弧面电池板；2a、拓扑孔；3、平面电池板；4、光纤。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
如图1、图2、图3和图4所示，本太阳能电池板的集成结构包括多块电池板，且由这些电池板拼合形成具有封闭内腔的几何体1，几何体1的内腔中还设有多层电池板。
拼贴组合的多块电池板均采用具有双面透光层的电池板，拼合形成的几何体1可根据其安装环境的空间、位置、力学结构、协调性等因素改变外形，其可以是圆柱形、方形、球形、锥形、圆环形等形式，也可是以上各形式的变形或组合，本实施例中采用圆柱形作为范例进行说明。
圆柱形的电池板壳体具有筒状内腔，且该内腔呈全密封状态，其圆周外壁上均匀穿设有一根或多根引光通道，在本实施例中该引光通道为光纤4，光纤4能够起到良好的导光作用，且其在传导过程中对光能的损耗极小。光纤4的外端连接有凹、凸透镜等集光装置，光纤4的内端穿设入电池板壳体的筒状内腔中。
几何体1的内腔中设置的多层电池板可分为弧面电池板2与平面电池板3，且弧面电池板2与平面电池板3均为具有双面透光层的电池板，其中弧面电池板2可根据几何体1的外形与内腔空间，通过计算制成与其相协调曲率的曲面形状，以满足发电及空间设置的需要。弧面电池板2与平面电池板3呈相互交叉固定设置，且其两者的交点可通过焊接定位或者相互卡接定位。
本实施例中圆柱形的电池板壳体内设置有若干个直径不等的环状的弧面电池板2，且这些环状的弧面电池板2呈同心套设，并同轴定位于筒状内腔中，若干平面电池板3均匀周向排列呈辐射状，且由纵向插设贯穿于若干同心套设的弧面电池板2之间。每相邻的两层环状弧面电池板2之间设置通过计算机优化得出的间隔距离，以便进入内腔的光线在该距离下形成恰当的反射与折射，提高整体结构对光能的吸收效率和功率。环状的弧面电池板2或者平面电池板3的板面上开设有多个拓扑孔2a，该拓扑孔2a经计算机模拟和有限元拓扑计算而开设成形状、规格均不相同的透光通孔，拓扑孔2a使进入筒状内腔的光线由其开设的多个不同位置与尺径穿射而到达内腔的所有位置，从而圆柱形电池板壳体内壁，具有双面透光层的弧面电池板2与平面电池板3，均能接受各个角度照射的光线并发生光电转换，由此充分利用太阳光或核反应的辐射能与电池板接触反应。
本集成结构作用时分为两部分进行吸收反应，首先外界辐射能照射于几何体1的外壁直接进行光电反应并输出电流，另一部分通过集光装置聚焦收集光能，并通过光纤4导入几何体1的内腔中，使其在多次折射、反射中被最大程度的吸收转化为电流输出，由此该集成结构在空间有限的条件下能够超越同等面积、同等光照强度下电池板的吸能转化效果，实现高效的光电的转化效率和功率。同时组成集成结构的每片电池板均可视为一单独个体，即每片电池板都可以单独进行光电转化并输出电流，由此单层电池板的失效并不影响整体结构的发电功能。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了几何体1；弧面电池板2；拓扑孔2a；平面电池板3；光纤4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (4)

1.一种太阳能电池板的集成结构，其特征在于，包括多块电池板，且该电池板拼合形成具有封闭内腔的几何体（1），所述几何体（1）的内腔中设有多片弧面电池板（2）与平面电池板（3），所述的弧面电池板（2）与平面电池板（3）呈相互交叉固定设置，所述的弧面电池板（2）或者平面电池板（3）的板面上开设有多个形状、规格均不相同的拓扑孔（2a）,所述几何体（1）的外壁上穿设有一根或多根能够将外界辐射能导入几何体（1）内腔的引光通道。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池板的集成结构，其特征在于，所述的引光通道为光纤（4）。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电池板的集成结构，其特征在于，所述的弧面电池板（2）与平面电池板（3）为具有双面透光层的电池板。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电池板的集成结构，其特征在于，所述组成几何体（1）的电池板为具有双面透光层的电池板。
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