CN102347709A - 锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统 - Google Patents

Abstract

一种锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，包括：数个锥体，呈阵列式组设于一基层上，该锥体具有至少三面以上的面板形成立体锥状，且该数个锥体的各锥体是以小锥角形成并组成数组；数个太阳能电池，装设于锥体表面，其中于各锥体间互相位于相对应位置的两面板分别设有不同材质的太阳能电池，而各锥体相似位置的两面板分别设有相同材质的太阳能电池，各太阳能电池可将入射光线的全频谱光能全频段转变为电能，其中使入射的太阳光仅能在各锥面反射及被吸收，以完全吸收入射的太阳光能，以提供发电。本发明提高光电系统的发电效率，增加散热面积，使散热性佳，有效提升光电转换效率，应用于各种不规则的表面，大量降低制造成本及时间。

Description

锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统

技术领域

本发明涉及一种锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统。

背景技术

随着人类生活的进步，对于能源的需求迅速增加，然而地球所蕴藏的能源有限且日渐枯竭，为此，人类不断寻求及发展替代的能源，太阳能即为其中一种替代能源。太阳能发电是利用半导体材料制作出一种太阳能电池，其可将光能转换成电能，以提供电力。

一般太阳能电池发电系统是于一平板上设有数个太阳能电池，其中该太阳能电池是于一玻璃或硅等基板顶面依序形成一第一导电层、一光电转换层、一第二导电层、一抗反射层及导电线，使入射光线经该玻璃基板底面往上照射，经折射后，光线通过该玻璃基板与第一导电层后，到达该光电转换层，使光电转换层产生电子流与电洞流，并经该第一、第二导电层传送至外部。然而，该第一导电层与光电转换层间的接口是呈平面，入射光线折射进入该光电转换层前，部分光能会被该第一导电层与光电转换层间的平面反射及散射而远离该光电转换层，光能未完全被该光电转换层吸收，造成该太阳能电池的效率降低。因此，遂有业者于太阳能电池表面组设有一抗反射材质，然而却造成太阳电池板制造成本增加及制造时间增长，且因抗反射层厚度无法兼顾所有入射的太阳光波长，其反射无法全面，而被留置的光能也因光电材料特性，只能转换部分光谱为电能，故其效率仍有限。

再者，进入太阳能电池内多余没有被转化为电能的光谱部分的能量不是通过反射或穿透，就是形成热能，当热能囤积在电池中会造成组件温度上升，而造成电池转换效率降低。一般太阳能电池的散热途径分为两种，一种是太阳能电池直接经封装表面向外辐射散热至外界空气中，另一种是由封装结构将热传递至一电路板上，再借由电路板将热传递至外界空气中，然而，当太阳能电池的吸收的光能增加时，温度亦随的升高，太阳能电池的热能无法快速从封装表面或电路板传递至外界空气中，而使太阳能电池的光电转换效率随的下降。又，黑体辐射具可以完全吸收入射光线、声波、电磁波的概念，已广泛应用于噪音测试的无回响室、通讯及电磁干扰测试的无回波室，但未有用于太阳能发电者。

此外，太阳能电池板的基板为硬质板材，且有一定体积，无法覆盖组设于非平面的表面，因此其摆设方式及位置即受限制，并且，为使太阳能电池板随时对准太阳以增加其入射太阳光强度及发电效能，有些发电系统即会装设太阳追踪的控制装置，不过，此种方法除了提高设置及维修成本外，更会耗费一些电能。

发明内容

本发明所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，提高光电系统的发电效率，可增加散热面积，使散热性佳，有效提升光电转换效率，可便利将太阳能电池发电系统据以应用于各种不规则的表面，则达便利实用性，可大量降低制造成本及时间。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，包括：数个锥体，是呈阵列式组设于一基层上，该锥体具有至少三面以上的面板形成立体锥状，其底部为正三角形、正方形、菱形、矩形或六角形；且该数个锥体的各锥体是以小锥角形成并组成数组，锥体数组在太阳光入射时，由于锥角小，故可使入射光线逐次在不同锥面间自上而下不断反射，在锥面上的太阳能电板间穿梭，不再逸出锥体数组外，有如黑体辐射的完全吸收作用。

数个太阳能电池装设于锥体表面，其中各锥体间互相位于相对应位置的两面板分别设有不同材质的太阳能电池，而各锥体相似位置的两面板上的太阳能电池，则为相同材质，各太阳能电池是可将入射光线的不同频谱光能转变为电能，以提供发电。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中基层具有可挠曲性。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中锥体的底面是黏贴于该基层的顶面。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中太阳能电池包含一表面玻璃保护层、一第一导电层、一光电转换层、一第二导电层及一底部导电层。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中是于一面板顶面形成有数个单位的太阳能电池，该太阳能电池包含有一第一导电层、一光电转换层及一第二导电层，将该面板分割形成数个小单位的面板，并将数个面板加以组成该锥体。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中锥体上的数个太阳能电池的导电层所输出的电流，是可采并联或串联方式以输出额定电压、电流。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中是可于该锥体的各面面板上利用镀膜方式整体直接成形同材料的太阳能电池。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中锥体底部的形状为三角形、四角形或六角形，而四角形包含正方形、菱形与长方形。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中数个太阳能电池是以硅材料或非硅材料制成，不同材料制成的太阳能电池是可吸收光线中不同波长范围的光谱将其转化为电能，且各不同材质的太阳能电池是交错设置于该数个锥体组成的数组。

前述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其中硅材料主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三大类，而非硅材料包含碲化镉、砷化镓铟、砷化镓以及光敏染料等化合物半导体材料。

本发明锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其是于一平面或曲面基层上方阵列式排列组设有数个锥体，各锥体间互相位于相似位置的两面板分别设有相同材质的太阳能电池，而设于各锥体另外各面面板的太阳能电池均采用不同材质，即不同锥面位置采用不同材质的太阳能电池，而相似锥面位置的太阳能电池为相同的材质，或个别锥体的各锥面均为相同的光电池，但数组中各不同光电池的锥体，依三角形、菱形、六角形等相间隔排成数组发电系统，当入射光线进入各数组的照射该锥体的面板时，即因锥角小而使入射的光线自上而下于各锥体间反射、漫射而后被吸收，如同进入黑洞般不再逸出，且其任一角度的锥面皆可吸收反射的光线，因不同材质的太阳能电池可吸收光能转换为电能的波长吸收特性不同，故在某一锥面上不能吸收的光在无抗反射层的阻扰下，被反射至另一锥体的表面不同材质的太阳能电池上，故得以用数种不同的材质吸收所有光谱的太阳能量，进而可增加光能吸收面积，即可有效收集所有入射的光能，并经该太阳能电池将全部入射光能，除远红外线部分外，几乎全部转换成电能以供发电，因而大为提高光电系统的发电效率。

本发明太阳能电池发电系统上各锥体间的空间，有利空气流通并增加自然对流热传散热，并可增加散热面积，使散热性佳，可有效提升光电转换效率。

本发明太阳能电池发电系统的基层具有可由各小锥体底面组成大曲面的近似挠曲性，可便利将该太阳能电池发电系统据以应用于各种不规则的表面，则达便利实用性。

本发明太阳能电池发电系统其成形容易，可直接镀膜于锥体上，除可达制造成本低廉的成本效益外，在锥体锥角不大的情况下，更可无须在太阳能电池板上加装或镀上抗反射层，亦无须装置对准太阳的太阳追踪控制装置，可大量降低制造成本及时间。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体示意图。

图2是本发明的剖面示意图。

图3是本发明第二实施例的主视图。

图4是本发明第三实施例的剖面示意图。

图5是本发明锥体数组的俯视图，锥体底部为三角形。

图6是本发明锥体数组的俯视图，锥体底部为正方形。

图7是本发明锥体数组的俯视图，锥体底部为菱形。

具体实施方式

请参阅1图至5图，图中所示为本发明所选用的实施例结构。

请参阅图1～图2，以下是本发明锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统1的实施例说明，其包含：

数个锥体3，是呈阵列式组设于一基层2上，其是由至少三面以上的面板31组成立体锥状，且该数个锥体3的各锥体是以小锥角形成并组成数组，其中，各锥体底部的形状可为三角形、四角形或六角形，而四角形包括正方形、菱形与长方形等，如图5～图6所示，本实施例于实施时，该锥体的底部可为三角形51、正方形52、菱形53等各式锥体态样，视欲吸收的光谱频段，即所用的太阳能电池种类而定，于本实施例中，该锥体底部的形状为正三角形，并且该锥体3的底面是利用胶料21以黏覆于该基层2的顶面；其中，该基层2具有可挠曲性或为硬质不可挠曲性，但因各锥体为相互独立的个体，故亦能固着于曲面上，形成曲面上的数组。

数个太阳能电池4，是于该锥体3的面板31表面设有数个太阳能电池4，其中该太阳能电池4包含有一第一导电层、一光电转换层及一第二导电层(图中未示)，但不具抗反射层。如图2所示，由于该数个锥体3的阵列式排列，使入射光线6经该锥体3的各面板31吸收某一频段的太阳能转化为电能，其余不能吸收部分则反射并形成一第一反射光线61，该第一反射光线61即会入射至另一锥体3的其中一面板31，并经其上的太阳能电池吸收另一频段的太阳光转化为电能，所余的光能再反射至另一面板并形成一第二反射光线62，并于另一锥面上的太阳能电池将剩余频谱的光能转化为电能，借由上述结构即可持续反射吸收并有效收集所有入射光线的能量，使入射光线通过该导电层并到达光电转换层，而将全频段即各种频段的光能转变为电能以供导出发电。

另外，于本实施例中，该数个太阳能电池4是可以硅材料或非硅材料制成，硅材料主要可分为单晶硅、多晶硅及非晶硅三大类，常见的太阳能电池是大多以硅材料制成，而非硅材料即如碲化镉、砷化镓铟、砷化镓以及光敏染料等化合物半导体的材料，不同的材料其吸收光谱转化为电能的特性不同，例如非结晶硅材料主要用来转化紫外线及较短波长的可见光；结晶硅用于吸收红外线及较长波长的可见光，而碲化镉、砷化镓铟等化合物半导体材料，则用于可见光的光电转换上，并且，各锥面上的不同太阳能电池材料是依其光谱吸收特性作适当安排，使相似位置者有相同材料的太阳能电池。

其中，以不同材料制成的太阳能电池4是可吸收光线中不同波长范围的光谱，而本实施例实施时，各不同材质的太阳能电池是交错设置于该数个锥体3组成的数组，当入射光线经该锥体3的各面板31反射后，无法被该锥体3吸收的反射光线即会入射至另一锥体3的其中一面板31，此时，反射光线即会被另一锥体3的面板31所吸收，因此，不同材质并交错设置的数个太阳能电池4是可吸收较广波长范围的光谱，亦令本发明除能使入射的太阳光能不再逸出外，亦具有较好的光线收集效率及光电转换效率。

此外，除锥体的各锥面贴上不同材质的太阳能电池外，亦可以一体成形方式使整个锥体3成为一个太阳能电池，即以薄膜制成的锥状太阳能电池，但各锥体为吸收不同光谱的材料交错安排形成数组，其成形快速，且可降低成本。

综上所述，本发明的太阳能电池发电系统1是于该基层2上阵列式排列组设有数个锥体3，该锥体3表面设有数个太阳能电池4，或整个锥体3为一太阳能电池发电系统，使入射光线进入该锥体3的面板31，并经该太阳能电池4将光能转换成电能，且反射的光线可入射至另一面板31或锥面，于此，因各锥体任一角度的锥体面板31是由不同材质的太阳能电池4所构成，故可吸收不同光谱频段的光线，除可增加光线吸收面积，亦有效收集全光谱的光线，由于该锥体3的面板31或锥面的数量多且为立体，有利空气流通并可增加散热面积，其散热性能佳，有效提升光电转换效率，且由于该基层2具有可挠曲性，配合该数个锥体3的设置，便利将该太阳能电池发电系统1据以应用于各种不规则的表面，并可有效降低表面温度以提升光电转换效率，其成形快速且成本低廉，此外，利用锥形结构可以增强太阳能电池板的机械强度，以抵抗冰雹、暴雨及风砂等，同时于下雨或冲洗时也使其表面容易清洁，不积污垢。

当然，本发明仍存在许多例子，其间仅细节上的变化。请参阅图3，其是本发明的第二实施例，其中各锥体3间可采铰接结构32加以阵列式组接形成一太阳能电池发电系统1，该铰接结构32包含有一铰接件321及一轴杆323，该铰接件321具有一套孔322，其是于二锥体3之间分别设有一可对应套接的该铰接件321及该轴杆323，使该轴杆323可穿伸枢接于该套孔322内并可与该铰接件321相对枢转动，使该太阳能电池发电系统1底部具有可挠曲性，以便利组设于各种不规则的表面上，则达便利实用性。

请参阅图4，其是本发明的第三实施例，是于该基层2上阵列式排列组设有数个锥体3，该锥体3是由数个面板33所组成，或为单一具多面的太阳能电池发电系统锥体，其是使该面板33取代太阳能电池的基板，并利用镀膜方式于该锥体的各面面板33表面整体直接成形同材料的太阳能电池41，其成形更为快速且更具成本效益。

本发明的第四实施例(图中未示)，是于该锥体3上的数个太阳能电池4的导电层所输出的电流，可采用并联或串联方式以输出额定电压、电流。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

综上所述，本发明在结构设计、使用实用性及成本效益上，完全符合产业发展所需，且所揭示的结构亦是具有前所未有的创新构造，具有新颖性、创造性、实用性，符合有关发明专利要件的规定，故依法提起申请。

Claims (10)

1.一种锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，包括：

数个锥体，呈阵列式组设于一基层上，该锥体具有至少三面以上的面板形成立体锥状，且该数个锥体的各锥体是以小锥角形成并组成数组；

数个太阳能电池，装设于锥体表面，其中于各锥体间互相位于相对应位置的两面板分别设有不同材质的太阳能电池，而各锥体相似位置的两面板分别设有相同材质的太阳能电池，各太阳能电池可将入射光线的全频谱光能全频段转变为电能，其中使入射的太阳光仅能在各锥面反射及被吸收，以完全吸收入射的太阳光能，以提供发电。

2.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，所述基层具有可挠曲性。

3.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，所述锥体的底面黏贴于所述基层的顶面。

4.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，所述太阳能电池包含一表面玻璃保护层、一第一导电层、一光电转换层、一第二导电层及一底部导电层。

5.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，于一面板顶面形成有数个单位的太阳能电池，该太阳能电池包含有一第一导电层、一光电转换层及一第二导电层，将该面板分割形成数个小单位的面板，并将数个面板加以组成所述锥体。

6.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，所述锥体上的数个太阳能电池的导电层所输出的电流，采用并联或串联方式以输出额定电压、电流。

7.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，可于所述锥体的各面面板上利用镀膜方式整体直接成形同材料的太阳能电池。

8.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，所述锥体底部的形状为三角形、四角形或六角形，而四角形包含正方形、菱形与长方形。

9.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，所述数个太阳能电池以硅材料或非硅材料制成，不同材料制成的太阳能电池能够吸收光线中不同波长范围的光谱将其转化为电能，且各不同材质的太阳能电池是交错设置于该数个所述锥体组成的数组。

10.根据权利要求1所述的锥形立体状阵列式太阳能电池发电系统，其特征在于，所述硅材料主要分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三大类，而非硅材料包含碲化镉、砷化镓铟、砷化镓以及光敏染料等化合物半导体材料。

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