CN102222714A - 一种太阳能电池低倍聚光设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及太阳能技术领域，公开了一种太阳能电池低倍聚光设备，包括棱镜，所述棱镜的主截面为等腰梯形，所述等腰梯形的两腰所在侧面朝向所述等腰梯形下底的一侧为太阳光发射面；所述等腰梯形下底和所述太阳光发射面形成的底角θ的范围为：22°＜θ＜29°；所述等腰梯形上底所在侧面粘接有太阳能电池片(1)。本发明提供的太阳能电池低倍聚光设备应用于太阳能电池时可以大大提高光能转换为电能的倍率，在同等的电能输出量条件下可以节约成本。

Description

一种太阳能电池低倍聚光设备
技术领域
本发明涉及太阳能技术领域，尤其涉及太阳能电池低倍聚光设备。
背景技术
目前，在太阳能电池低倍聚光领域中，有很多的设计方案和设计理念；有一些设计方案和设计理念也实现了产品化，如图1所示的太阳能电池片1和三棱镜4组成的电池。
然而，现有在市场上的太阳能电池低倍聚光产品中，在技术和工艺上均存在着很多的问题和缺陷。例如：光能转换电能的倍率较低，现有的太阳能电池低倍聚光产品设计的电能输出倍率一般在1.5倍到1.8倍之间；由于太阳能电池低倍聚光对光源的要求很高，在技术上要精确设计光源入射角是非常困难的，因此现有太阳能电池低倍聚光技术只能在较小的光源入射角范围内产生能量；对工艺要求很高，要用新的工艺设计要求来建立制造环境，这对制造方面产生了困难；材料成本和制造成本非常高，通常很难与太阳能电池板成本媲美；现有太阳能电池低倍聚光仍需要附件设备和系统来提高其电能转换效率，即光源跟踪器，这种系统在工艺上、安装上以及成本上都使现有太阳能电池低倍聚光增加难度。
发明内容
本发明提供了一种太阳能电池低倍聚光设备，该太阳能电池低倍聚光设备与太阳能电池片组合成后的太阳能电池光能转换电能的倍率较高，降低了太阳能电池的成本。
一种太阳能电池低倍聚光设备，包括棱镜2，所述棱镜2的主截面为等腰梯形，所述等腰梯形的两腰所在侧面朝向所述等腰梯形下底的一侧为太阳光发射面；所述等腰梯形下底和所述太阳光发射面形成的底角θ的范围为：22°＜θ＜29°；所述等腰梯形上底所在侧面粘接有太阳能电池片(1)。
其中，在上述的角度范围下，大部分的太阳光被太阳光发射面反射后都能够在等腰梯形下底所在侧面发生全反射而不折射出棱镜2。
上述的底角θ的范围，较佳的为：24.8°≤θ27.8°，在这个范围下，太阳能电池的光能转换为电能的倍率更高。
作为一个可选的实施方式，所述等腰梯形的高比上底的范围为1：2.01～1∶3.04。
其中，在等腰梯形的高比上底的范围为1∶2.01～1∶3.04的情况下，入射的大部分太阳光透过棱镜2的下底所在侧面后，要么直接射于棱镜2上底所在侧面上再被太阳能电池片接收；要么在等腰梯形的腰所在侧面、下底所在侧面之间经过若干次全反射后再射于棱镜2上底所在侧面并被太阳能电池片接收，只有少部分光被反射或折射出去。
作为一个可选的实施方式，所述等腰梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜3，所述反射膜3的反射率大于90％。这样使得光在照射到这两个侧面时，大部分的光都能被反射。
作为一个可选的实施方式，所述反射膜3从上到下依次由玻璃层、银涂层、铜涂层、底漆层、面漆层和保护层组成，所述玻璃层采用超白钢化玻璃。
其中，最上层的超白钢化玻璃可以保证反射膜3的机械强度，其背后的五层涂层，除了保证反射膜3的反射效率，还能保证其具有防腐蚀污染的功能。
作为一个可选的实施方式，所述棱镜2的透射率大于91％，使得只有极少部分太阳能光在射入时就被反射或吸收掉，而大部分太阳能光都能穿过棱镜2。
作为一个可选的实施方式，所述太阳能电池片1可以为单晶硅太阳能电池片，或多晶硅太阳能电池片，或非晶薄膜太阳能电池片。
本发明提供的太阳能电池低倍聚光设备应用于太阳能电池时可以大大提高光能转换为电能的倍率，在同等的电能输出量条件下可以节约成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有的一种低倍聚焦太阳能电池的结构示意图；
图2为本发明提供的一种太阳能电池低倍聚光设备的结构示意图；
图3为本发明提供的太阳能电池低倍聚光设备的主截面视图；
图4为入射光线在本发明提供的太阳能电池低倍聚光设备内传播的示意图；
图5为有一入射光线在本发明提供的太阳能电池低倍聚光设备内传播的示意图；
图6为本发明提供的太阳能电池低倍聚光设备与太阳能电池片组合的状态示意图；
其中，1-太阳能电池片；2-棱镜；3-反射膜；4-三棱镜。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图2，图2为本发明提供的一种太阳能电池低倍聚光设备结构示意图。如图2所示，该太阳能电池低倍聚光设备可以包括棱镜2。如图3所示，所述棱镜2的主截面ABCD为等腰梯形，所述等腰梯形的两腰AB和CD所在侧面ABFE和DCGH朝向所述等腰梯形下底的一侧为太阳光发射面；所述等腰梯形下底和所述太阳光发射面形成的底角θ的范围为：22°＜θ＜29°。
其中，在上述的角度范围下，大部分的太阳光被太阳光发射面反射后都能够在等腰梯形下底所在侧面发生全反射而不折射出棱镜2。
上述的底角θ的范围，较佳的为：24.8°≤θ27.8°，在这个范围下，太阳能电池的光能转换为电能的倍率更高。
作为一个可选的实施方式，所述等腰梯形的高比上底即CK∶BC的范围为1∶2.01～1∶3.04。
在等腰梯形的高比上底的范围为1∶2.01～1∶3.04的情况下，入射的大部分太阳光透过棱镜2的下底所在侧面后，要么直接射于棱镜2上底所在侧面上再被太阳能电池片接收；要么在等腰梯形的腰所在侧面、下底所在侧面之间经过若干次全反射后再射于棱镜2上底所在侧面并被太阳能电池片接收，只有少部分光被反射或折射出去。
如图4、图5所示，光线从棱镜2等腰梯形下底所在的侧面ADHE垂直入射(图4)或者以一定角度α入射(图5)，光线分别穿过ADHE面直接进入棱镜2内部或经过ADHE面折射后进入棱镜2内部，部分光线直接到达等腰梯形上底所在侧面BCGF，而另一部分经过等腰梯形两腰所在侧面ABFE和DCGH反射后在回到ADHE面，光线此时的入射角大于在该平面上全反射的临界角，所以会发生全反射而反射到BCGF面上，最后被太阳能电池片接收并进行光电转换。
作为一个可选的实施方式，所述等腰梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜3，所述反射膜3的反射率大于90％。这样使得光在照射到这两个侧面时，大部分的光都能被反射。
其中，图3～图6为了观看清楚加厚了反射膜3的厚度。
作为一个可选的实施方式，所述反射膜3从上到下依次由玻璃层、银涂层、铜涂层、底漆层、面漆层和保护层组成，所述玻璃层采用超白钢化玻璃。
其中，最上层的超白钢化玻璃可以保证反射膜3的机械强度，其背后的五层涂层，除了保证反射膜3的反射效率，还能保证其具有防腐蚀污染的功能。
作为一个可选的实施方式，所述棱镜2的透射率大于91％，最佳的情况下棱镜2的透射率可达到92％，使得只有极少部分太阳能光在射入时就被反射或吸收掉，而大部分太阳能光都能穿过棱镜2。
图6为本发明提供的太阳能电池低倍聚光设备与太阳能电池片组合的状态示意图。本发明中，太阳能电池片1可以是单晶硅太阳能电池片、多晶硅太阳能电池片、非晶薄膜太阳能电池片，本发明不作限定。其中，太阳能电池片1可以通过EVA胶膜粘接固定在所述棱镜2的等腰梯形上底所在侧面上。
以上对本发明所提供的一种太阳能电池低倍聚光设备进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种太阳能电池低倍聚光设备，其特征在于，包括棱镜(2)，所述棱镜(2)的主截面为等腰梯形，所述等腰梯形的两腰所在侧面朝向所述等腰梯形下底的一侧为太阳光发射面；所述等腰梯形下底和所述太阳光发射面形成的底角θ的范围为：22°＜θ＜29°；所述等腰梯形上底所在侧面粘接有太阳能电池片(1)。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池低倍聚光设备，其特征在于，所述等腰梯形的高比上底的范围为1∶2.01～1∶3.04。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池低倍聚光设备，其特征在于，所述等腰梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜(3)。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池低倍聚光设备，其特征在于，所述反射膜(3)的反射率大于90％。
5.根据权利要求4所述的太阳能电池低倍聚光设备，其特征在于，所述反射膜(3)从上到下依次由玻璃层、银涂层、铜涂层、底漆层、面漆层和保护层组成，所述玻璃层采用超白钢化玻璃。
6.根据权利要求1所述的太阳能电池低倍聚光设备，其特征在于，所述棱镜(2)的透射率大于91％。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的太阳能电池低倍聚光设备，其特征在于，所述太阳能电池片(1)为单晶硅太阳能电池片，或多晶硅太阳能电池片，或非晶薄膜太阳能电池片。
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