CN105337570A - 光电转换模块及光能转换为电能的转换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种光电转换模块。所述光电转换模块包括光能辐射源和光伏组件，所述光能辐射源产生光能，在设定平面内，所述光能强度沿设定平面的第一维方向均匀分布，沿设定平面的垂直于所述第一维方向的第二维方向非均匀分布；所述光伏组件包括多个相互电位隔离的光电转换单元带和多个输出端，每一所述光电转换单元带平行于所述第一维方向，并接收所述光能辐射源产生的光能，所述多个输出端与所述多个光电转换单元带分别对应连接，分别独立输出每一光电转换单元带产生的电能。本发明还提供一种光能转换为电能的转换方法。

Description

光电转换模块及光能转换为电能的转换方法

技术领域

本发明属于光电转换领域，具体地涉及一种光电转换模块及使用所述光电转换模块的光能转换为电能的转换方法。

背景技术

在光电转换领域，在光电转换模块中添加聚光装置可以有效提高光电转换模块中光电转换单元的每单位产生的电能，进而降低光电转换的成本。

以光伏发电为例，采用聚光方式的光电转换模块可以减少给定功率所需的电池面积，用比较便宜的聚光装置来部分代替昂贵的光伏电池。因此，高效、低成本的光电转换模块越来越受到人们的重视。

现有技术中，光电转换模块中的聚光装置主要是具有追踪功能的高倍聚光装置。聚光装置的追踪功能可以使聚光装置始终以设定的方向和角度接收传输方向变化的光束，高倍聚光功能可以使聚光装置输出更高光能强度的光照，从而使光电转换模块输出更多的电能。

例如，公开号为CN102789046A的发明专利《一种多平面反射镜太阳能聚光装置》中，在聚光装置中设置转动部件，通过电动推杆的伸缩推动“H”型主框架的俯仰角度，从而使多平面反射镜阵列跟踪太阳高度角，并通过电动转盘转动使多平面反射镜阵列跟踪太阳方位角。其中，采用转动部件跟踪太阳的高度角和方位角的方式追踪控制方法复杂，而且转动部件在长期自然环境条件下难以具有较高的可靠性。因此，具有追踪功能的高倍聚光装置还存在如下缺点：

结构复杂，会导致聚光装置的成本高昂，进而使光能利用在成本上丧失优势；及

可靠性不足，难以满足光能利用系统长时间稳定工作的要求。

此外，为了避免在聚光装置中引入复杂的转动部件，公开号为CN103155172A的发明专利《高效太阳能电池阵列》中，利用支架组件将多个光伏模块和多个反射器分别对应地机械互连形成互联系统，并通过支架组件调节光伏模块和反射器之前的夹角。但是，该支架组件结构复杂导致其制造成本会比较高，进而使得整个电池阵列的成本增加。

另外，在光电转换模块内，光电转换单元是以依次串接的方式电连接。为了使光电转换模块处于较佳的工作状态，聚光装置通常致力于输出光能强度均匀的光照于光电转换单元表面。即光电转换模块的光电转换单元对光照的均匀程度非常敏感，在非均匀光照条件下运行状态欠佳。

针对无法充分利用非均匀光照的缺陷，业界为了进一步地利用非均匀光照，现有技术公开号为CN101978510B的中国专利和专利号为US8748727的美国专利公开了一种由光伏电池并联连接构成的光伏组件。该光伏组件中，光伏电池彼此并联连接形成多个行，然后多个行之间串联连接。该光伏组件中并联连接的光伏电池使得该光伏组件可以降低对非均匀光照的敏感性，提高其在常见非均匀光照条件下的输出电能；但是其缺点在于并联连接的光伏电池具有较低的输出电压和较大的输出电流，这会增加该光伏组件输出电能的损耗。而且较大的输出电流需要使用较粗的导线以传导电流，这又会增加该光伏组件的成本。

但是，对于在特定情况下的非均匀光照条件，例如沿第一维方向光能强度均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向光能强度非均匀的光照，目前业界尚未发现充分利用该特定情况下的非均匀光照进行光伏发电的研究。

因此，有必要提供一种可以充分利用该特定情况下的非均匀光照的光电转换模块。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开一种光电转换模块和使用所述光电转换模块的光能转换为电能的转换方法。

所述光电转换模块包括：光能辐射源和光伏组件，所述光能辐射源产生光能，在设定平面内，所述光能强度沿设定平面的第一维方向均匀分布，沿设定平面的垂直于所述第一维方向的第二维方向非均匀分布；所述光伏组件包括多个相互电位隔离的光电转换单元带和多个输出端，每一所述光电转换单元带平行于所述第一维方向，并接收所述光能辐射源产生的光能，所述多个输出端与所述多个光电转换单元带分别对应连接，分别独立输出每一光电转换单元带产生的电能。

在本发明提供的光电转换模块一较佳实施例中，所述光能辐射源包括光源及光传导组件，所述光源产生光束，所述光传导组件导引来自所述光源的光束沿着设定方向辐射，所述光源产生的光束配合所述光传导组件导引的光束形成光能强度沿所述第一维方向均匀分布，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向非均匀分布。

在本发明提供的光电转换模块一较佳实施例中，所述光传导组件是反射板、折射板及遮光板中的一种或者任意组合。

在本发明提供的光电转换模块一较佳实施例中，所述光传导组件导引光束在所述光伏组件表面形成沿所述第一维方向光能强度呈均匀分布，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向光能强度呈非均匀分布的光照。

在本发明提供的光电转换模块一较佳实施例中，每一所述光电转换单元带包括正极内部输出端子、负极内部输出端子及设于二者之间的多个光电转换单元，所述输出端包括正极输出端和负极输出端，所述正极输出端和所述负极输出端分别电连接所述光电转换单元带的正极内部输出端子和所述负极内部输出端子。

在本发明提供的光电转换模块一较佳实施例中，于所述每一光电转换单元带中，设于所述正极内部输出端子与所述负极内部输出端子之间的多个光电转换单元直线设置或迂回设置。

在本发明提供的光电转换模块一较佳实施例中，于每一光电转换单元带内，所述多个光电转换单元之间串联连接、并联连接或者串联并联混合连接设置。

在本发明提供的光能转换为电能的转换方法一较佳实施例中，所述正极输出端和所述负极输出端分别设于所述光伏组件的相同侧或相异侧。

一种光能转换为电能的转换方法包括如下步骤：提供一光能辐射源，辐射光能；及提供光伏组件，接收来自所述光能辐射源的光能，并在所述光伏组件表面形成沿所述第一维方向分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向分布相异的光能强度分布。

在本发明提供的光能转换为电能的转换方法一较佳实施例中，所述光伏组件包括多个相互电位隔离的光电转换单元带，所述多个光电转换单元带沿所述第二维方向平行间隔设置，所述光能辐射源包括光源及光传导组件，所述光传导组件传导光源产生的光束，并配合所述光源在所述光伏组件表面沿所述第一维方向形成均匀分布光能强度，同时在垂直于所述第一维方向的第二维方向形成非均匀光能强度。

所述光电转换模块中的光伏组件不仅可以充分利用所述光能辐射源发出的沿所述第一维方向光能强度分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向呈非均匀分布的光照。

而且，所述光伏组件的多个独立的输出端分别以高输出电压，低输出电流的方式进行输出电能，可以进一步地在电能输出过程中减少因输电线路欧姆压降而产生的电能损耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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它的附图，其中：

图1是本发明实施例所提供的光电转换模块的结构框图；

图2是图1所示光电转换模块中光伏组件的立体结构示意图；

图3是图2所示光伏组件平面结构示意图；

图4是图3所示光伏组件中光电转换单元带的结构示意图；

图5是图3所示光伏组件的光电转换单元带形成光电转换单元阵列的结构示意图；

图6是图1所示光电转换模块中光伏组件另一较佳实施例的立体结构示意图；

图7是图6所示光伏组件的平面结构示意图；

图8是图7所示光伏组件中光电转换单元带的结构示意图；

图9是图2所示光伏组件沿第一维方向均匀分布的光能强度的示意图；

图10是图2所示光伏组件沿第二维方向非均匀分布的光能强度的示意图；

图11是图2所示光伏组件形成的光照带沿第二维方向的光能强度分布示意图；

图12是图1所示光电转换模块的实施例一的立体结构示意图；

图13a-13d是图12所示光电转换模块在不同光照条件下的侧面示意图；

图14是图1所示光电转换模块的实施例二的立体结构示意图；

图15是图1所示光电转换模块的实施例三的立体结构示意图；及

图16是本发明实施例提供的光能转换为电能的转换方法的流程方框图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，是本发明实施例提供的光电转换模块1的结构框图。所述光电转换模块1包括光能辐射源11和光伏组件13，所述光能辐射源11产生光能，所述光伏组件13接收所述光能辐射源11产生的光能，并对应产生电能。

所述光能辐射源11包括光源111和光传导组件113，所述光源111产生光束，所述光传导组件113导引来自所述光源111的光束辐射至所述光伏组件13表面。所述光源111产生的光束配合所述光传导组件113导引的光束在所述光伏组件13表面形成沿设定方向光能强度呈均匀分布的光照。

所述光源111是太阳或人工光源。在本发明中，所述光源111是广义的光源，凡是旨在为光伏发电提供光能的任何光辐射源均在本发明的创作宗旨内。在本实施例中，所述光源111可以为固定光源，也可以为移动光源。

所述光传导组件113是反射板、折射板及遮光板中的一种或任意组合。对应于所述光源111，当所述光源111为固定光源时，所述光传导组件113与所述光源111之间的相对位置固定，其直接导引部分光束至所述光伏组件13。当所述光源111为移动光源时，所述光传导组件113与所述光源111之间的相对位置是动态调整的，即所述光传导组件113为可调节的光传导组件113，其与所述光源111之间的相对位置随着所述光源111的移动而变化，同时保证所述光源111与所述光传导组件113之间的相对位置在设定范围，使得更多的光束经由所述光传导组件113导引至所述光伏组件13。在本实施例中，随着所述光源111的移动，所述光传导组件113与所述光源111之间的相对位置可以对应调节，也可以不对应调节。

具体而言，以所述光源111是太阳为例，太阳在一天不同时刻的相对于所述光传导组件113的位置是不断变化的，而且太阳在地球上某点的入射光束的角度在不同季节也不相同。如此，所述光传导组件113可以追踪一天中不同时刻太阳的位置变化以保证所述光传导组件113始终以合适的方向和角度最大限度接收太阳光。另一方面，太阳在不同季节，其与地球的夹角有所不同，如此还可以根据不同季节太阳入射光束的角度的改变而调节所述光传导组件113面向太阳的角度。

在本实施例中，所述光传导组件113不需要追踪一天中不同时刻太阳的位置变化，而仅仅按照不同季节太阳入射光束的角度的改变来调节所述光传导组件113。也就是说，所述光传导组件113不会根据太阳在一天中不同时刻位置的变化而调节其面向太阳的角度，而是在每一个季节内按照该季节的太阳入射光束的角度调节一次所述光传导组件113面向太阳的角度。优选地，所述光传导组件113可以按照不同季节太阳入射光束的角度的改变手动调节所述光传导组件113面向太阳的角度。

更进一步地，所述光传导组件113还可以不追踪太阳在一年中位置的变化。也就是说，尽管太阳的位置发生变化，所述光传导组件113始终以固定的位置接收太阳光，不需要根据太阳位置的变化而调节所述光传导组件113面向太阳的角度。

其中，所述光传导组件113可以由一个所述光传导组件113构成，也可以包括多个子光传导组件，所述多个子光传导组件配合组成所述光传导组件113。

请同时参阅图2和图3，其中图2是图1所示光电转换模块1中光伏组件13的立体结构示意图，图3是图2所示光伏组件13的平面结构示意图。

所述光伏组件13包括基板131、多个光电转换单元带133和多个输出端135。所述多个光电转换单元带133平行间隔设于所述基板131表面，所述基板131用于支撑所述多个光电转换单元带133。所述多个光电转换单元带133利用光能产生电能。所述多个输出端135分别对应连接所述多个光电转换单元带133，并分别对应独立地输出每一光电转换单元带133利用光能产生的电能。

所述基板131为电绝缘材料，其支撑所述光电转换单元带133。所述基板131可以为所述光电转换单元带133提供散热途径。例如，所述基板131可以是由导热的电绝缘材料制备而成，传统的基板是钢化玻璃，位于正面；所述基板131当然也可以位于背面，可以是钢化玻璃，也可以是其它合适的电绝缘材料。所述光电转换单元带133产生的热量可以传导至所述基板131，并经由所述基板131散发于周围环境中。可选择地，所述基板131还可以形成有贯穿所述基板131的散热孔，以加强所述基板131的散热性能。

所述多个光电转换单元带133相互平行间隔，且相邻所述光电转换单元带133之间彼此电位隔离设置。取所述光伏组件13所在平面为参考平面，于该平面内，界定相互垂直的X轴方向和Y轴方向，且设定平行于X轴的方向为第一维方向，平行于Y轴的方向为第二维方向。

其中，沿所述第一维方向，所述多个光电转换单元带133分别与所述第一维方向平行设置；沿所述第二维方向，所述多个光电转换单元带133之间相互间隔，并彼此电位隔离设置，所述间隔尺寸介于0.1毫米至3毫米之间。

所述多个输出端135是相互独立，且电位隔离的输出端，其分别独立地输出相对应的所述光电转换单元带133产生的电能，其中每一所述光电转换单元带133对应连接一输出端135。所述输出端135与负载连接，用于将所述光伏组件13产生的电能输出到所述负载。所述负载可以为电子产品、蓄电装置、逆变器、用电电器或其他合适的需要用电驱动的装置。其中，每一所述输出端135包括一组对应的正极输出端1351和负极输出端1353，所述正极输出端1351和所述负极输出端1353分别与其中一光电转换单元带133对应相连接。

在本实施例中，每个所述输出端135连接一个所述光电转换单元带133，即所述光伏组件13的光电转换单元带133和输出端135分别一一对应电连接。而且，所述多个输出端135的正极输出端1351和负极输出端1353分别设于所述光伏组件13的相异侧。当然，不限于本实施例，根据实际情况的需要，每个所述输出端135还可以连接至少两个所述光电转换单元带133，本发明对此不做限定。

请参阅图4，是图3所示光伏组件13中光电转换单元带133的结构示意图。所述光电转换单元带133包括正极内部输出端子1331、负极内部输出端子1333和多个光电转换单元1335。

其中，所述多个光电转换单元1335依次串联设于所述正极内部输出端子1331和所述负极内部输出端子1333之间，使得所述多个光电转换单元1335产生的电能汇集于所述正极内部输出端子1331和所述负极内部输出端子1333。而且，所述正极内部输出端子1331与所述正极输出端1351对应电连接，所述负极内部输出端子1333与所述负极输出端1353电连接，用于独立输出所述光电转换单元带133利用光能产生的电能。其中，所述光电转换单元1335是光伏电池，其可以为单晶太阳能电池、多晶太阳能电池、非晶硅太阳能电池或薄膜电池，或其他光伏电池，本发明对此不作限定。

在每一所述光电转换单元带133内，相邻所述光电转换单元1335之间通过导电线路串接设置，且组成所述光电转换单元带133的每一光电转换单元1335尺寸基本相同。其中，在每一所述光电转换单元带133内，依次串设于所述正极内部输出端子1331和所述负极内部输出端子1333之间的多个光电转换单元1335呈线性阵列设置。

在本实施例中，每一所述光电转换单元带133包括相同数目的所述光电转换单元1335。当然，在其他可替代实施例中，组成所述光电转换单元带133的光电转换单元1335的数目也可以不相同，对应尺寸亦可以相异，本发明对此不作限定。

在每一所述光电转换单元带133内，依次串设于所述正极内部输出端子1331和所述负极内部输出端子1333之间的多个光电转换单元1335呈直线排列，且平行于所述第一维方向。其中，所述输出端135的正极输出端1351和负极输出端1353分别电连接所述光电转换单元带133的正极内部输出端子1331和负极内部输出端子1333，且分别位于所述光伏组件13的相异侧。

每一所述光电转换单元带133中，设于所述正极内部输出端子1331和负极内部输出端子1333之间的多个光电转换单元1335是依次串联设置。当然作为上述实施方式的进一步变形，电连接设于所述正极内部输出端子1331和负极内部输出端子1333之间的多个光电转换单元1335不局限于串接设置，其还可以是并联设置，以及串联并联混合设置，所谓串联并联混合设置即是相互之间既有串联电连接，也有并联电连接的连接方式，凡是旨在实现把夹设于每一光电转换单元带133的正极内部输出端子1331和负极内部输出端子1333之间的多个光电转换单元1335电连接设置，形成独立提供电能输出的光电转换单元带133，皆属于本发明的创作宗旨。

请参阅图5，是图3所示光伏组件13的光电转换单元带133形成光电转换单元阵列的结构示意图。在本实施例中，组成所述每个光电转换单元带133的光电转换单元1335数目相同，且沿平行于所述第一维方向呈直线排列设置，因此，所述多个平行间隔的光电转换单元带133相互平行间隔设置，在所述光伏组件13所在平面形成光电转换单元阵列134。

在所述光伏组件13中，设定所述光电转换单元阵列134包括呈N*M阵列设置的多个光电转换单元1335，且平行于所述第一维方向定义为所述光电转换单元阵列134的行方向，平行于所述第二维方向定义为所述光电转换单元阵列134的列方向，且N、M均为大于1的自然数。因此，所述多个光电转换单元带133均平行于所述光电转换单元阵列134的行方向。

其中，沿所述光电转换单元阵列134的行方向，每一所述光电转换单元带133的多个光电转换单元1335a、1335b等沿直线排列，且依次串接设置。其中，相邻的所述光电转换单元1335相互间隔设置，所述间隔尺寸介于0.1毫米至3毫米之间。

沿所述光电转换单元阵列134的列方向，相邻所述光电转换单元带133之间的间隔尺寸介于0.1毫米至3毫米之间。

因此，在实施例一中，串接设于所述光电转换单元带133的正极内部输出端子1331和负极内部输出端子1333之间的光电转换单元1335沿所述第一维方向呈直线排列设置，使得所述输出端135的正极输出端1351和负极输出端1353分别设于所述光伏组件13的相异侧。

请同时参阅图6和图7，图6是图1所示光电转换模块1中光伏组件23的另一较佳实施例的立体结构示意图，图7是图6所示光伏组件23的平面结构示意图。所述光伏组件23包括基板231、多个光电转换单元带233和多个输出端235。所述实施例二提供的光伏组件23与所述实施例一提供的光伏组件13基本相同，唯区别在于：所述多个输出端235的正极输出端2351和负极输出端2353均设于所述光伏组件23的相同侧。

请结合参阅图8，是图7提供的光伏组件23的光电转换单元带233的结构示意图。在所述光伏组件23中，所述光电转换单元带233包括正极内部输出端子2331、负极内部输出端子2333以及串设于所述正极内部输出端子2331和所述负极内部输出端子2333之间的多个的光电转换单元2335。

串设于所述正极内部输出端子2331与所述负极内部输出端子2333之间的多个光电转换单元2335呈迂回设置。例如，串设于所述光电转换单元带233内的多个光电转换单元2335可以呈弯曲或者弯折设置。具体地，在所述实施例二中，串设于所述光电转换单元带233内的多个光电转换单元2335呈U型排列设置，使得所述正极内部输出端子2331、负极内部输出端子2333设于所述基板231的同侧。

因此，在所述光电转换单元带233中，所述正极内部输出端子2331和所述负极内部输出端子2333分别连接所述光电转换单元带233的两端，并分别位于所述光伏组件23的相同侧，使得所述输出端235的正极输出端2351和负极输出端2353均设于所述光伏组件23的相同侧。

不限于上述实施例，在所述光电转换单元带133、233内部，所述多个光电转换单元1335、2335还可以并联连接或串联并联混合连接。而且，当所述多个光电转换单元1335、2335并联连接或串联并联混合连接时，所述光伏组件13、23的结构基本不变。其中，组成所述光电转换单元带133、233内的光电转换单元1335、2335的尺寸基本相同，可以沿直线排列或迂回弯折排列。

由于所述输出端135、235的正极输出端1351、2351和负极输出端1353、2353设于所述光伏组件13、23的相同侧或相异侧均不会影响所述光伏组件13、23与所述光能辐射源11之间的相互配合，因此以所述正极输出端1351和所述负极输出端1353设于相异侧的光伏组件13为例对所述光电转换模块1做进一步描述。

在本发明提供的光电转换模块1中，所述光源111配合所述光传导组件113传输光束至所述光伏组件13表面，并在所述光伏组件13表面形成沿所述第一维方向光能强度分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向光能强度呈非均匀分布的光照。

本发明实施例中，所述光能强度分布均匀的光照是指在指定区域内，光照的最大光能强度和最小光能强度的差值小于10W/m²。所述差值的来源是不均匀的灰尘分布，器件制造的缺陷等等。例如，请参阅图9，是图2所示光电转换模块1中光伏组件13沿第一维方向均匀分布的光能强度的示意图。在沿平行于第一维方向上，所述光照的光能强度在小范围内波动，且光照的最大光能强度与最小光能强度之间的差值小于等于10W/m²。所述光能强度分布非均匀的光照是指在指定区域内，光照的最大光能强度和最小光能强度的差值大于10W/m²。所述差值的来源主要是由于光学设计而产生光强差异。例如，请参阅图10，是图2所示光电转换模块1中光伏组件13沿第二维方向非均匀分布的光能强度的示意图。在沿平行于所述第二维方向上，所述光照的光能强度在较大范围内波动，且光照的最大光能强度值与最小光能强度值之间的差值大于10W/m²。

其中，沿所述第一维方向光能强度分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向呈非均匀分布的光照可以在所述光伏组件13表面形成n个平行于所述第一维方向的光照带，分别记为：第一光照带、第二光照带、……、第n光照带，其中n为大于等于1的自然数。

请参阅图11，是图2所示光伏组件13形成的光照带沿第二维方向的光能强度分布示意图。在所述n个光照带之间，所述光照的光能强度非均匀分布，且呈阶梯分布；每个所述光照带内的光能强度均匀分布。

本发明实施例提供的光电转换模块1中，在所述光伏组件13表面内，所述n个光照带与所述多个光电转换单元带133对应平行排列。每一所述光照带可以覆盖一个所述光电转换单元带133，也可以覆盖至少两个所述光电转换单元带133。这取决于所述光照带和所述光电转换单元带133之间的相对宽度。

当所述光伏组件13处于均匀光照条件下时，所述光电转换单元1335将照射于其表面的光能转换为电能，所述电能的总量与所述光电转换单元1335的面积成正比。例如，当所述多个光电转换单元1335是面积基本相同的光伏电池时，所述多个光电转换单元1335输出的电能分别是相同的。如果采用面积较小的光伏电池作为所述光电转换单元1335，则每个所述光电转换单元1335输出的电能就比较少，其输出的电流就比较小。

在每个所述光照带内，被所述光照带覆盖的光电转换单元带133表面具有光能强度均匀的光照。在所述光电转换单元带133内，所述多个光电转换单元1335依次串接设置，因此所述光电转换单元带133的输出电压等于所述多个依次串接的光电转换单元1335的输出电压之和；所述光电转换单元带133的输出电流等于单个所述光电转换单元1335的输出电流，即形成了具有高输出电压，低输出电流的光电转换单元带133。

在相邻所述光照带之间，由于所述相邻光照带具有光能强度不同的光照，因此，被所述相邻光照带覆盖的光电转换单元带133表面分别具有光能强度不同的光照。在所述光伏组件13内，相邻所述光电转换单元带133之间绝缘间隔设置。因此，每一所述光电转换单元带133各自独立在不同光能强度的光照条件下进行光电转化，相互之间互不干扰，即具有不同光能强度的光照带均可以被所述光伏组件13充分利用而分别产生电能。

进一步地，每一所述光电转换单元带133均设有独立的输出端135，用于独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。也就是说，所述光伏组件13的多个输出端135均是以高输出电压，低输出电流的方式进行输出电能，而且所述光伏组件13输出的总电能等于所述多个光电转换单元带133输出的电能之和。

相较于现有技术，所述光电转换模块1中的光伏组件13不仅可以充分利用所述光能辐射源11发出的沿所述第一维方向光能强度分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向呈非均匀分布的光照，而且还在电能输出过程中可以减少因输电线路欧姆压降而产生的电能损耗。因此，所述光电转换模块1可以充分利用沿所述第一维方向光能强度分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向呈非均匀分布的光照产生电能，并降低所述电能输出过程中的损耗。

由于在本发明中，所述光能辐射源11的光传导组件113可以是反射板实现光束反射传输；也可以是折射板，通过折射改变光束传输方向以实现聚光；还可以是遮光元件，遮挡光束传输至所述光伏组件13表面。以下结合所述光传导组件113的具体实施例对本发明提供的光电转换模块1作进一步描述。

实施例一

请参阅图12，是图1所示光电转换模块1的实施例一的立体结构示意图。在本实施例提供的光电转换模块1中，所述光传导组件213为反射板。所述光传导组件213和所述光伏组件13分别整体大致呈板状结构，且二者之间呈一角度设置。所述反射板接收来自所述光源的光束，并反射所述光束朝所述光伏组件13表面传输。

其中，所述光伏组件13可以接收直接来自所述光源提供的光束，也可以接收经过所述光传导组件213反射的光束。请结合参阅图13a-13d，是图12所示光电转换模块1在不同光照条件下的侧面示意图。因此，根据所述光伏组件13表面的光束分布，可以分为如下几种情况。

请参阅图13a，所述光伏组件13表面整体仅接收直接来自所述光源提供的光束。由于所述光源提供的光束全面覆盖所述光伏组件13表面，因此，所述光伏组件13表面形成各个方向光能强度分布均匀的光照。在所述各个方向光能强度分布均匀的光照条件下，所述光伏组件13的多个光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

请参阅图13b，所述光伏组件13不仅接收直接来自所述光源提供的光束，还接收经过所述光传导组件213反射的光束，并且上述两种光束在所述光伏组件13部分重叠。根据所述光伏组件13接收光束的重叠情况，可以将所述光伏组件13形成两个沿所述第一维方向平行的区域：

区域一，仅接收直接来自所述光源提供的光束，因此所述区域一内的光能强度分布均匀；

区域二，同时接收直接来自所述光源提供的光束和经过所述光传导组件213反射的光束，因此所述区域二是上述两种光束的重叠区域，在所述区域二内的光能强度分布均匀。

由此可知，所述区域二的光照光强必然大于所述区域一的光照光强。也就是说，沿平行于所述第一维方向，所述区域一的光照光强和所述区域二的光照光强分别均匀分布；沿平行于所述第二维方向，所述区域二的光照光强大于述区域一的光照光强。即在所述光伏组件13表面形成沿所述第一维方向光强均匀分布，沿第二维方向呈非均匀分布的光照。

由于所述区域一和所述区域二分别平行于所述第一维方向，因此所述区域一和所述区域二分别包含多个光电转换单元带133。

而且，所述区域一和所述区域二内的光电转换单元带133表面分别具有光能强度分布均匀的光照，则所述光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。所述区域一和所述区域二内的光电转换单元带133均是独立地进行光电转换，并独立地输出电能，相互之间并不干扰。

请参阅图13c，所述光伏组件13不仅接收直接来自所述光源提供的光束，还接收经过所述光传导组件213反射的光束，而且上述两种光束全面重叠并覆盖所述光伏组件13。如此，在所述光伏组件13各个方向形成光能强度分布均匀的光照。在所述各个方向光能强度分布均匀的光照条件下，所述光伏组件13的多个光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

请参阅图13d，所述光传导组件213还有可能没有将任何光束反射至所述光伏组件13，反而所述光传导组件213遮挡了部分所述光源发出的光束。由于所述光源发出的光束与所述光传导组件213之间角度使得所述光传导组件213没有接收到来自所述光源的光束，反而遮挡了部分所述光束导致所述光伏组件13只有部分区域接收到所述光束，由此在所述光伏组件13形成覆光区；而所述光伏组件13的其余区域则没有被所述光束覆盖，由此在所述光伏组件13形成遮光区。

所述覆光区和所述遮光区相邻且沿所述第一维方向相互平行。如此，沿所述第一维方向，所述光伏组件13的覆光区和遮光区分别包含多个光电转换单元带133。

在所述覆光区内，所述光照的光强均匀分布。因此，所述覆光区内的光电转换单元带133表面分别具有光能强度分布均匀的光照，则所述光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

在所述遮光区内，所述太阳光直射光照的光强基本为零。因此，所述遮光区内的光电转换单元带133表面没有直射光照，则所述光电转换单元带133不能产生电能，或者仅靠散射光产生少量电能。

需要说明的是，所述覆光区和所述遮光区内的光电转换单元带133均是独立地进行光电转换，并独立地输出电能，相互之间并不干扰。因此，只要所述光伏组件13的表面存在具有足够光能强度的光照，所述光伏组件13就可以产生电能。

实施例二

请参阅图14，是图1所示光电转换模块1的实施例二的立体结构示意图。在本实施例提供的光电转换模块1中，所述光传导组件313为反射板。所述光传导组件313包括第一反射板3131和第二反射板3133，所述第一反射板3131和所述第二反射板3133分别设置于所述光伏组件13的两个相对侧。所述第一反射板3131和所述第二反射板3133均可以接收来自所述光源的光束，并反射所述光束朝所述光伏组件13表面传输。

所述光伏组件13可以接收直接来自所述光源提供的光束，也可以接收经过所述第一反射板3131和所述第二反射板3133反射的光束。上述光束在所述光伏组件13的分布情况与所述实施例一类似，在此不做赘述。

需要说明的是，在本实施例中，所述光伏组件13也可以形成沿所述第一维方向光能强度分布均匀，且沿所述第二维方向呈非均匀分布的光照。并且，所述光伏组件13的光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

实施例三

请参阅图15，是图1所示光电转换模块1的实施例三的立体结构示意图。在本实施例提供的光电转换模块1中，所述光传导组件413为折射板。所述折射板接收来自所述光源的光束，并折射所述光束朝所述光伏组件13表面传输。所述折射板可以为包括菲涅尔透镜或普通透光镜的折射板。

优选地，所述光传导组件413可以为聚光透镜，即为具有聚光功能的折射板。所述聚光透镜接收来自所述光源的光束，并汇聚所述光束传输至所述光伏组件13。而且，根据所述光传导组件413所汇聚光线在所述光伏组件13表面的重叠程度，在所述光伏组件13表面可以形成沿所述第一维方向光能强度分布均匀，同时，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向呈非均匀分布的光照。同理，所述光伏组件13的光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

其中，为了保证更多的光束汇聚至所述光伏组件13表面，所述光传导组件413面积大于所述光伏组件13的面积，如此便可通过所述光传导组件413汇聚所述光束以提高所述光伏组件13的光能强度。

在上述实例一、实施例二和实施例三提供的光电转换模块1中，所述光传导组件213、313、413还可以包括多个条状的子光传导组件。所述多个子光传导组件平行且相邻设置，并相互配合矩阵形成所述光传导组件213、313、413。其中，所述子光传导组件的排列方向与所述光伏组件13内的光电转换单元带133的排列方向相同，即沿平行于所述第一维方向阵列排列。

当所述光源发出的光束照射过来后，所述子光传导组件引导所述光束至所述光伏组件13形成平行于所述第一维方向的条状光照。所述条状光照在所述光伏组件13表面形成多个具有均匀光能强度的所述光照带，所述光照带覆盖所述光伏组件13的一个或者多个光电转换单元带133。所述光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

不限于上述实施例，所述光传导组件还有可能是具有抛物线弧面的反射镜和遮光元件。

当所述光传导组件是具有抛物线弧面的反射镜时，所述弧面反射来自所述光源的光束至所述光伏组件13。其反射原理与实施例一相似，在此不作赘述。而且，所述光伏组件13的光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

当所述光传到组件是遮光元件时，所述遮光元件遮挡部分所述光源产生的光束传输至所述光伏组件13，并在所述光伏组件13形成光照区域和非光照区域。所述光照区域为接收所述光束的区域，所述非光照区域为没有直射光束覆盖的区域。如果所述光传导组件遮挡部分光束在所述光伏组件13形成连续且相互平行的所述光照区域和所述非光照区域，则在沿所述光照区域和所述非光照区域相互平行方向的第一维方向上，所述光伏组件13会形成光能强度均匀的光照，而在垂直所述第一维方向的第二维方向上，所述光伏组件13会形成光能强度非均匀的光照。

在所述光照区域内，所述光照区域内的光电转换单元带133表面分别具有光能强度分布均匀的光照，则所述光电转换单元带133将照射于其表面的光能转换为电能，并通过所述输出端135独立地输出相应的所述光电转换单元带133产生的电能。

在所述非光照区域内，所述非光照区域内的光电转换单元带133表面没有直射光照，则所述光电转换单元带133不能产生电能，或者仅靠散射光产生很少的电能。

请参阅图16，是本发明实施例提供的光能转换为电能的转换方法的流程方框图。所述光能转换为电能的转换方法2包括如下步骤：

步骤S21，提供一光能辐射源11，辐射光能；

所述光能辐射源11包括光源111及光传导组件113，所述光源111产生光束，所述光传导组件113导引来自所述光源111的光束沿着设定方向辐射，所述光源111产生的光束配合所述光传导组件113导引的光束形成光能强度沿所述第一维方向均匀分布，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向非均匀分布。其中，所述光传导组件113是反射板、折射板及遮光板中的一种或者任意组合。

步骤S22，提供光伏组件13、23，接收来自所述光能辐射源11的光能，并在所述光伏组件13、23表面形成沿所述第一维方向分布均匀，沿垂直于所述第一方向的第二方向分布不均匀的光能强度分布。

在步骤S22中，所述光伏组件13、23包括多个电位隔离的光电转换单元带133、233，所述多个光电转换单元带133、233沿所述第一维方向平行间隔设置。在所述光电转换模块1中，所述光传导组件113传导所述光源111产生的光束，并配合所述光源111在所述光伏组件13、23表面沿所述第一维方向形成均匀分布光能强度，同时在所述光伏组件13、23表面的所述第二维方向形成非均匀光能强度。

而且，所述光伏组件13、23中，每个所述光电转换单元带133、233均设置有输出端135、235，所述输出端135、235是相互独立，且电位隔离的输出端。所述输出端135、235可以设于所述光伏组件13、23的相同侧或相异侧，其连接所述光电转换单元带133、233，并输出相对应的所述光电转换单元带133、233产生的电能。因此，所述光电转换模块1中的光伏组件13、23可以充分利用其表面沿所述第一维方向光能强度分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向呈非均匀分布的光照，以产生电能。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种光电转换模块，其特征在于，包括：

光能辐射源，所述光能辐射源产生光能，在设定平面内，所述光能强度沿设定平面的第一维方向均匀分布，沿设定平面的垂直于所述第一维方向的第二维方向非均匀分布；及

光伏组件，包括多个相互电位隔离的光电转换单元带和多个输出端，每一所述光电转换单元带平行于所述第一维方向，并接收所述光能辐射源产生的光能，所述多个输出端与所述多个光电转换单元带分别对应连接，分别独立输出每一光电转换单元带产生的电能。

2.根据权利要求1所述的光电转换模块，其特征在于，所述光能辐射源包括光源及光传导组件，所述光源产生光束，所述光传导组件导引来自所述光源的光束沿着设定方向辐射，所述光源产生的光束配合所述光传导组件导引的光束形成光能强度沿所述第一维方向均匀分布，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向非均匀分布。

3.根据权利要求2所述的光电转换模块，其特征在于，所述光传导组件是反射板、折射板及遮光板中的一种或者任意组合。

4.根据权利要求3所述的光电转换模块，其特征在于，所述光传导组件导引光束在所述光伏组件表面形成沿所述第一维方向光能强度呈均匀分布，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向光能强度呈非均匀分布的光照。

5.根据权利要求1所述的光电转换模块，其特征在于，每一所述光电转换单元带包括正极内部输出端子、负极内部输出端子及设于二者之间的多个光电转换单元，所述输出端包括正极输出端和负极输出端，所述正极输出端和所述负极输出端分别电连接所述光电转换单元带的正极内部输出端子和所述负极内部输出端子。

6.根据权利要求5所述的光电转换模块，其特征在于，于所述每一光电转换单元带中，设于所述正极内部输出端子与所述负极内部输出端子之间的多个光电转换单元直线设置或迂回设置。

7.根据权利要求6所述的光电转换模块，其特征在于，于每一光电转换单元带内，所述多个光电转换单元之间串联连接、并联连接或者串联并联混合连接设置。

8.根据权利要求5所述的光电转换模块，其特征在于，所述正极输出端和所述负极输出端分别设于所述光伏组件的相同侧或相异侧。

9.一种光能转换为电能的转换方法，其特征在于，其包括如下步骤：

提供一光能辐射源，辐射光能；

提供光伏组件，接收来自所述光能辐射源的光能，并在所述光伏组件表面形成沿所述第一维方向分布均匀，沿垂直于所述第一维方向的第二维方向分布相异的光能强度分布。

10.根据权利要求9所述的光能转换为电能的转换方法，其特征在于，所述光伏组件包括多个相互电位隔离的光电转换单元带，所述多个光电转换单元带沿所述第二维方向平行间隔设置，所述光能辐射源包括光源及光传导组件，所述光传导组件传导光源产生的光束，并配合所述光源在所述光伏组件表面沿所述第一维方向形成均匀分布光能强度，同时在垂直于所述第一维方向的第二维方向形成非均匀光能强度。