CN103023381A

CN103023381A - 一种棱镜折光太阳能发电装置

Info

Publication number: CN103023381A
Application number: CN2012105659463A
Authority: CN
Inventors: 李国昌; 伍康文
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-12-24
Filing date: 2012-12-24
Publication date: 2013-04-03

Abstract

一种棱镜折光太阳能发电装置，用于解决聚光式太阳能发电装置制造成本高、可靠性低的问题，其技术方案是，它包括太阳能电池组件、钢化玻璃棱镜板和金属支架，所述钢化玻璃棱镜板由多条相互平行的棱镜拼接而成，钢化玻璃棱镜板通过金属支架固定在太阳能电池组件的上方。本发明利用钢化玻璃棱镜板将入射太阳光折射到太阳能电池组件上，与已有技术相比，在成倍地减少硅电池片使用量的同时，免去了日跟踪装置和二次聚光装置，而且整个装置无需密封，从而有效降低了光伏发电成本，提高了工作可靠性，为太阳能光伏发电技术的进步探索了新的途径。

Description

一种棱镜折光太阳能发电装置

技术领域

本发明涉及一种利用棱镜折光原理提高发电效率的太阳能发电设备，属于光伏发电技术领域。

背景技术

随着全球化石能源的日渐枯竭和人类环保意识的增强，以硅光伏电池为核心的太阳能发电事业近年来有了飞速的发展。目前，太阳能电池组件主要有两种，即传统的平板式太阳能光伏组件和聚光式太阳能电池组件。

传统的平板式太阳能光伏组件在太阳光照射下发电，使用的硅片较多，发电成本较高。

聚光式太阳能电池组件减少了昂贵的电池片的使用量，一般使用费涅耳透镜、抛物面镜等光学元件实现高倍聚光。这种发电系统均设置太阳跟踪和水冷装置，以解决光斑偏离电池片的问题和因温升而致电池片失效的问题。虽然跟踪技术和冷却技术是成熟的，但其设备的制造、运行、维修等成本较高，从而使通过聚光技术降低发电成本的初衷落空。

有的聚光式发电系统使用反射式斗型聚光装置，它适合低倍聚光系统，虽然省去了水冷系统，但因其聚光效率较低，十几倍的聚光比设计在实践中只能得到3倍左右的聚光效果，聚光效率不到20%（此处所谓聚光效率是指照射到硅电池片上的光能与入射光能的比值）。有的低倍聚光式发电系统还另设跟踪系统，结果使降低成本的初衷也大打折扣。

有的发电系统使用透射聚光加反射聚光的密封式低倍聚光系统，实现了免跟踪，但其使用玻璃加硅胶层进行透射聚光、将硅片切割成窄条后再焊接成电池组等做法，都会使成本升高，且密封式结构使设备散热受限，导致故障率上升。

因此，如何克服现有光伏发电系统的技术瓶颈，进一步降低成本、提高工作可靠性，是有关技术人员面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种制造成本低、工作可靠性高的棱镜折光太阳能发电装置。

本发明所述问题是以下述技术方案实现的：

一种棱镜折光太阳能发电装置，它包括太阳能电池组件、钢化玻璃棱镜板和金属支架，所述钢化玻璃棱镜板由多条棱镜拼接而成，钢化玻璃棱镜板通过金属支架固定在太阳能电池组件的上方。

上述棱镜折光太阳能发电装置，所述太阳能电池组件包括自下而上依次叠放并粘结在一起的散热底板、由多个整片硅电池片串联而成的电池组和钢化玻璃盖板，在太阳能电池组件的四周还设置有边框。

上述棱镜折光太阳能发电装置，构成钢化玻璃棱镜板的多个棱镜的横截面形状是斜边为直线或弧线的直角三角形，所述棱镜宽度H在1～100mm范围内，棱角α在0～45°范围内；棱镜按如下原则布置：棱镜宽度为中间大、两侧小，呈非等宽度分布；棱角中间小、两侧大，呈非均匀分布。

上述棱镜折光太阳能发电装置，所述散热底板和钢化玻璃盖板为形状相同的矩形板，构成电池组的多个硅电池片沿散热底板和钢化玻璃盖板的长度方向排列，构成钢化玻璃棱镜板的多条棱镜与散热底板和钢化玻璃盖板的长边平行。

上述棱镜折光太阳能发电装置，所述钢化玻璃棱镜板上表面与太阳能电池组件的高度为300～1200毫米；所述钢化玻璃棱镜板的宽度为1000～2000毫米；所述太阳能电池组件的宽度为 100～360毫米；

上述棱镜折光太阳能发电装置，所述散热底板的厚度为1～3mm。

上述棱镜折光太阳能发电装置，多个棱镜通过拼接、粘接或熔接的方式拼接成整块钢化玻璃棱镜板，所述钢化玻璃棱镜板的厚度为1-20mm。

本发明利用钢化玻璃棱镜板将入射太阳光折射到太阳能电池组件上，与已有技术相比，在成倍地减少硅电池片使用量的同时，免去了日跟踪装置和二次聚光装置，而且整个装置无需密封，从而有效降低了光伏发电成本，提高了工作可靠性，为太阳能光伏发电技术的进步探索了新的途径。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是硅电池片在散热底板上的分布示意图；

图3是钢化玻璃棱镜板的俯视图。

图中各标号清单为：1、散热底板，2、硅电池片，3、钢化玻璃棱镜板，4、金属支架，5、钢化玻璃盖板，6、边框，H、棱镜宽度，α、棱角。

具体实施方式

参看图1，本发明包括钢化玻璃棱镜板3、金属支架4和太阳能电池组件，其中太阳能电池组件由散热底板1、多个硅电池片2、钢化玻璃盖板5和边框6组成。

太阳能电池组件是由整片硅电池片2串联焊接成电池组，该电池组通过绝缘导热粘接层与下面的散热底板1、上面的钢化玻璃盖板5均匀粘结于为一体，再用边框6封装而成。

钢化玻璃棱镜板3由多条不同宽度和角度的斜边为直线或带有一定弧度的准直线的直角三角形棱镜条拼接而成，棱镜宽度H在1～100mm范围内，棱角α在0～45°范围内。入射光线经各棱镜条折射后汇聚到下方的太阳能电池组件上。

本发明的钢化玻璃棱镜条宽度和棱角均呈非均匀分布，具体数值需根据钢化玻璃棱镜板总宽度与硅片宽度的比值通过计算决定；要避免在棱镜折射角较大时，特别是在光线斜入射而不是正入射时，全反射造成的光能损失。

上述钢化玻璃棱镜条拼接为一体时，可以通过拼接、粘接或熔接而制成一体。

钢化玻璃棱镜板3通过金属支架4安装在太阳能电池组件上方适当距离处，把阳光折射后投射在太阳能电池板上，这一适当距离由设定的聚光倍数和使用的整片硅片大小决定。

通过精心设计各钢化玻璃棱镜条的宽度、角度大小，可使入射光线在垂直入射和不太大的仰角斜入射时，保证聚光效率不会因斜入射而快速下降。一个典型的包容仰角是±7°，大于一天中主要光照时段内太阳仰角的变化量，因此可以免去日跟踪机构，只需与常规电池板一样，在日常维护中季节性地调整该装置仰俯角，以保证获得更多的电能。

所述钢化玻璃棱镜板上表面与太阳能电池组件的高度典型值为600毫米；所述钢化玻璃棱镜板3的宽度典型值为1200毫米；所太阳能电池组件的宽度典型值为200毫米；

散热底板的厚度为1～3mm。入射太阳光经钢化玻璃棱镜板3折射汇聚成的直线型光斑称为光带，该光带平行于太阳能电池组件，该光带落在太阳能电池组件上的位置随着太阳仰角的变化而变化，但在一天中主要光照时段内不会越出到太阳能电池组之外，有±7°左右的包容角。

Claims

1.一种棱镜折光太阳能发电装置，其特征是，它包括太阳能电池组件、钢化玻璃棱镜板（3）和金属支架（4），所述钢化玻璃棱镜板（3）由多条相互平行的棱镜拼接而成，钢化玻璃棱镜板（3）通过金属支架（4）固定在太阳能电池组件的上方。

2.根据权利要求1所述的一种棱镜折光太阳能发电装置，其特征是，所述太阳能电池组件包括自下而上依次叠放并粘结在一起的散热底板（1）、由多个整片硅电池片（2）串联连接而成的电池组和钢化玻璃盖板（5），在太阳能电池组件的四周还设置有边框（6）。

3.根据权利要求1或2所述的一种棱镜折光太阳能发电装置，其特征是，构成钢化玻璃棱镜板（3）的多个棱镜的横截面形状是斜边为直线或弧线的直角三角形，所述棱镜宽度H在1～100mm范围内，棱角α在0～45°范围内；棱镜按如下原则布置：棱镜宽度为中间大、两侧小，呈非等宽度分布；棱角中间小、两侧大，呈非均匀分布。

4.根据权利要求3所述的一种棱镜折光太阳能发电装置，其特征是，所述散热底板（1）和钢化玻璃盖板（5）为形状相同的矩形板，构成电池组的多个硅电池片（2）沿散热底板（1）和钢化玻璃盖板（5）的长度方向排列，构成钢化玻璃棱镜板（3）的多条棱镜与散热底板（1）和钢化玻璃盖板（5）的长边平行。

5.根据权利要求4所述的一种棱镜折光太阳能发电装置，其特征是，所述钢化玻璃棱镜板（3）上表面与太阳能电池组件的高度为300～1200毫米；所述钢化玻璃棱镜板（3）的宽度为1000～2000毫米；所述太阳能电池组件的宽度为100～360毫米；

6.根据权利要求5所述的一种棱镜折光太阳能发电装置，其特征是，所述散热底板（1）的厚度为1～3mm。

7.根据权利要求6所述的一种棱镜折光太阳能发电装置，其特征是，所述多个棱镜通过拼接、粘接或熔接的方式拼接成整块钢化玻璃棱镜板，所述钢化玻璃棱镜板的厚度为1-20mm。