CN102544173B - 一种太阳能聚光光伏模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种太阳能聚光光伏模组，基于一盒体而设，该聚光光伏模组特征来看包含设于盒体上部的菲涅耳透镜，设于盒体内部的防聚焦板和设于盒体底部的聚光器、砷化镓光电池、散热器、接线柱、气体呼吸器及气体单向阀；其中该聚光器底端粘结在砷化镓光电池上，该砷化镓光电池导热固定在散热器上，三者构成一个独立的发电单元，且该防聚焦板与聚光器上沿保持在同一平面内。应用本发明的聚光光伏模组，提高了光伏产品的防尘、防潮及散热效果，且安装定位方便、精度高，以较低的成本取得了较高的发电效率。

Description

一种太阳能聚光光伏模组

技术领域

本发明涉及一种屋顶太阳能系统，尤其涉及其中一种具有防尘防潮性能，且散热效果佳的聚光光伏模组。

背景技术

太阳能光伏发电技术目前已广泛应用于工业、交通、通讯、航天和军事等各个领域，为我们提供了安全环保的可再生清洁能源。目前，平板式太阳能光伏发电技术是国内外太阳能发电技术的主流，但是这种方式对单晶硅和多晶硅需求量太大，存在着价格高和转换率低的缺点。而太阳能低倍聚光光伏技术存在着聚光效率低，能量利用率差等不足。因此，高倍聚光光伏技术才是利用太阳能的最理想方式，它具有能量转换效率高，发电成本低的特点。

目前，基于高倍聚光技术的模组研发工作各国均在进行，但真正意义上技术成熟的产品不多。现阶段绝大多数的太阳能高倍聚光光伏模组包括的主要部件包括菲涅尔透镜、聚光器、砷化镓电池、散热器以及盒体，但是各组成部件及相互之间都存在着无法克服的缺点：导致高倍聚光光伏器件整体防尘防潮效果差、散热效果不足、安装精度不易保证等缺陷，而这些缺陷都将导致电池寿命的下降或者电池效率的降低。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明的目的旨在提出一种太阳能聚光光伏模组，以解决防尘、防潮、散热以及各光学器件的对中性问题。

为了解决以上技术问题，本发明提出了一种太阳能聚光光伏模组，基于一盒体而设，其特征在于：所述聚光光伏模组包含设于盒体上部的菲涅耳透镜，设于盒体内部的防聚焦板和设于盒体底部的聚光器、砷化镓光电池、散热器、接线柱、气体呼吸器及气体单向阀；其中所述聚光器底端粘结在砷化镓光电池上，所述砷化镓光电池导热固定在散热器上，三者构成一个独立的发电单元，所述防聚焦板与聚光器上沿保持在同一平面内。

进一步地，该聚光光伏模组包含一个以上在盒体横向平面内呈阵列排布的发电单元，所述菲涅耳透镜与发电单元一一对应在盒体上部排布成阵列。并且该菲涅耳透镜上表面设有钢化玻璃保护层。

进一步地，该盒体具有底板，底板上设有定位方孔，所述砷化镓光电池设有定位销，所述聚光光伏模组组装后的散热器中心、砷化镓光电池中心、菲涅耳透镜中心及定位方孔中心重合。

进一步地，该接线柱为全部发光单元构成的整个发电模组的电极引出段。

进一步地，该气体呼吸器主体为一层半透膜，与所述气体单向阀一并以螺栓式结构连接在盒体底部。

进一步地，该防聚焦板呈H形固定在盒体内部，且防聚焦板的上表面与聚光器上沿保持在同一平面内。

应用本发明的聚光光伏模组，其有益效果为：提高了光伏产品的防尘、防潮及散热效果，且安装定位方便、精度高，以较低的成本取得了较高的发电效率。

附图说明

图1是本发明聚光光伏模组一实施例的结构示意图。

图2是图1所示实施例的内部俯视结构示意图。

图3是图1所示实施例的仰视结构示意图。

图4是本发明由散热器、砷化镓光电池和聚光器构成的一个发电单元的轴等侧示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，以使本发明创新实质便于理解，但这些相关的实施例说明并不构成对本发明使用范围的限制。

本发明为了解决现有技术多方面的缺陷，创新提出了一种太阳能聚光光伏模组，基于一盒体而设。该聚光光伏模组包含设于盒体上部的菲涅耳透镜，设于盒体内部的防聚焦板和设于盒体底部的聚光器、砷化镓光电池、散热器、接线柱、气体呼吸器及气体单向阀；其中该聚光器底端粘结在砷化镓光电池上，该砷化镓光电池导热固定在散热器上，三者构成一个独立的发电单元，该防聚焦板与聚光器上沿保持在同一平面内。

如图1至图4所示，是本发明太阳能聚光光伏模组的以具体实施例的结构示意图、内部俯视结构示意图、仰视结构示意图及其一个发电单元的轴等侧示意图。从图示可见，该太阳能高倍聚光光伏发电模组，包括4×6阵列的菲涅尔透镜1，4×6阵列的发电单元10，菲涅尔透镜1由密封胶固定在盒体2上，砷化镓光电池8的电池基板通过导热性好的导热胶固定在散热器7上，通过特定的定位结构即可实现光电池中心与散热器中心重合，砷化镓光电池设有定位销15，与盒体底部上所设的定位孔相配合，且散热器7上设有散热器固定孔13，这样能保证散热器7在安装到盒体2上时，散热器7中心与盒体底部上定位孔的中心重合，由于盒体2上的定位孔位置是经过设计与菲涅尔透镜阵列各单体相对应，即保证定位孔中心与菲涅尔透镜单体中心在一条直线上。同时，在散热器和盒体之间，装有保证密封的橡胶圈（未图示），以防止湿气从散热器与盒体间的缝隙进入模组内部。聚光器9通过耐热胶固定在光电池正上面，由于聚光器的下部尺寸与光电池尺寸刚好吻合，因此可以保证光电池中心和聚光器中心在一条直线上，这样就能实现菲涅尔透镜单体中心、聚光器中心、盒体底板上的定位孔中心、散热片中心与光电池中心都在同一条直线上。由于气体呼吸器12和气体单向阀11是螺栓式结构，因此直接在盒体底板上开孔即可固定在底板上，这样既能保证密封，又能保持模组内外气压平衡，防聚焦板4呈H型用螺丝固定安装在盒体内部的防聚焦板支架上。且保证防聚焦板的上表面与聚光器的上沿平齐。

上述技术方案进一步细化来看，该砷化镓光电池由光电池和衬底组成，该光电池面积规格为5.5mm×5.5mm，该衬底面积规格为35mm×50mm。该衬底又分为三层，上下层为铝板，中间一层为绝缘导热陶瓷，该衬底与光电池相互粘接固定。此外，该砷化镓光电池的衬底上可以设有两个定位销，与盒体上的定位孔相对应，这样在安装过程中能保证砷化镓光电池位置精度。

上述菲涅尔透镜为由钢化玻璃做基板一次性模压粘结成型的菲涅尔透镜组阵，该菲涅尔透镜组阵采用4×6阵列的形式排列，菲涅尔透镜组阵中菲涅尔透镜单体尺寸为120mm×120mm，且各单体在同一水平面上，该结构能提高菲涅尔透镜使用寿命，减小透镜老化变形。

上述聚光器为高反光率的铝板经模压成型，聚光器下端两侧有固定翼14，该固定翼垂直粘接固定在砷化镓光电池的衬底上，且聚光器下端口尺寸与光电池尺寸一致。

该防聚焦板由三块铝平板构成类H形结构，气体呼吸器、气体单向阀以及模组内部导线均在防聚焦板正下方，其中两块板固定在盒体内壁上，另一块板搭接固定在前两块板上。

上述模组的盒体由一块薄板折弯成型，这样既能保证盒体的密封性，又能减少安装环节，从而最大限度的降低成本，该盒体上沿内尺寸与菲涅尔透镜整体的尺寸相同，以方便透镜的安装，该盒体底部与菲涅尔透镜单体同心位置开有24个面积规格为32mm×50mm的定位孔，每个定位孔两侧有两个定位孔和四个封闭型螺母，该定位孔位置与砷化镓光电池上的定位销相对应，该封闭型螺母位置与散热片上的紧固孔相对应。

上述气体单向阀开启压力为50~200Pa，作用是在模组其它部分保持密封的情况下，保证空气在模组内部压强大于外界压强情况下快速排出，但模组外部空气、水蒸汽及粉尘等危害物质则不能进入到模组内部，从而避免模组内部空气由于聚光后温度快速升高而膨胀导致盒体或菲涅尔透镜变形，又能起到防尘防潮的效果。

上述气体呼吸器的核心部分是一层半透膜，其作用是在模组内部空气温度降低，体积收缩的情况下，模组外界空气进入盒体的同时还能防止水蒸气和灰尘进入盒体内部，从而始终保证盒体内体干燥无尘并且保持模组内外气压相等，以减小盒体自身受到的外力，从而减小变形量，提高盒体使用寿命。

该气体单向阀和气体呼吸器安装在箱体底部，结构均为螺栓式，以便于安装和拆卸。之所以将两者联合使用，原因是由于该气体呼吸器的气体流量很小，而在模组每天开始运行时，箱体内部局部空气温度瞬间升高，体积急剧膨胀，如果单独使用气体呼吸器，则膨胀的气体无法短时间排出，盒体及透镜仍会变形，导致模组效率下降。而在模组运行结束时，盒体内部空气温度下降，虽然在单独使用气体呼吸器情况下，模组外部空气仍会缓慢进入而不足够实时补偿模组内部气压，但是由于此时模组已经不再工作，不会对模组效率造成影响，在时间足够长的情况下，模组内外气压仍旧会达到相等。

通过上述对本发明技术方案实质性的细节描述，可显见其在应用上所具有的突出效果：它切实提高了光伏产品的防尘、防潮及散热效果，且安装定位方便、精度高，以较低的成本取得了较高的发电效率。当然，除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式。故凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种太阳能聚光光伏模组，基于一盒体而设，其特征在于：所述聚光光伏模组包含设于盒体上部的菲涅耳透镜，设于盒体内部的呈H形结构的防聚焦板和设于盒体底部的聚光器、砷化镓光电池、散热器、接线柱、气体呼吸器及气体单向阀；其中所述聚光器底端粘结在砷化镓光电池上，所述砷化镓光电池导热固定在散热器上，三者构成一个独立的发电单元，所述防聚焦板与聚光器上沿保持在同一平面内，所述盒体具有底板，底板上设有定位方孔，所述砷化镓光电池设有定位销，所述聚光光伏模组组装后的散热器中心、砷化镓光电池中心、菲涅耳透镜中心及定位方孔中心重合，所述气体呼吸器主体为一层半透膜，与所述气体单向阀一并以螺栓式结构连接在盒体底板上。

2.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光光伏模组，其特征在于：所述聚光光伏模组包含一个以上在盒体横向平面内呈阵列排布的发电单元，所述菲涅耳透镜与发电单元一一对应在盒体上部排布成阵列。

3.根据权利要求1或2所述的一种太阳能聚光光伏模组，其特征在于：所述菲涅耳透镜上表面设有钢化玻璃保护层。

4.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光光伏模组，其特征在于：所述接线柱为全部发光单元构成的整个发电模组的电极引出段。

5.根据权利要求1所述的一种太阳能聚光光伏模组，其特征在于：所述防聚焦板的上表面与聚光器上沿保持在同一平面内。