CN105405903A - 一种适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，包括太阳电池，所述太阳电池表面的有效受光区域呈圆形，所述太阳电池上、有效受光区域之外的部分为主栅线，在所述有效受光区域内设置有以太阳电池中点为中心呈放射状均匀分布的若干细栅线以及以太阳电池中点为中心由内向外分布的多个同心的环形细栅线，所述环形细栅线与细栅线在相互交叉处相连，射入到有效受光区域的光能有效倍转换为电能，光电转换的电流通过细栅线和环形细栅线进行收集后传至主栅线上。本发明能够提高太阳电池的有效利用率，增加对中心高光强区域所产生的高电流密度的收集和载流能力，同时使受光面积上收集光生电流的栅线能均匀地承载电流，避免局部栅线上电流密度过大而产生的问题。
Description
技术领域
本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构。
背景技术
太阳能具有清洁、无资源地域限制、对人类来说永无枯竭等优良特性，越来越受到人们的青睐，其中太阳能光伏利用即太阳光通过光伏器件直接转换成电能的技术尤其引人注目。
传统的光伏太阳电池组件中，太阳电池使用量比较大，致使光伏发电的发电成本较常规发电成本高出数倍，因此限制了光伏发电技术的规模化应用，制约了整个行业的发展。为了节约太阳电池的使用量，降低光伏太阳电池组件的生产成本，在现有光伏太阳电池组件中多采用聚光的技术手段，使光线汇聚后再照射到高效率的多结太阳电池上，以减小太阳电池的用量。
如图1所示，目前市面的多结太阳电池所设计的受光面积一般为矩形，其主栅线3分布在两侧，而电池中间有许多用于收集光生电流的细栅线4，且细栅线呈均匀排布，通过主栅线与其他太阳电池进行串并联结合，得到所需的电压和电流。这种设计针对通过聚光系统后形成的方形均匀光斑比较合理，但是另外一些光学系统如一些球形或非球形曲面光学系统实际所汇聚的光斑7形状为近似圆形，且其光斑的能量分布并不均匀，一般呈现中心强，边缘弱的趋势，因此这种矩形的受光区域的设计并不能有效收集光生电流，反而会由于光斑的不均匀，中心区域栅线对电流的收集能力较差而导致电池效率的损失，如图2所示，经过聚光系统后的近圆形光斑照射到太阳电池表面时，可以看到此种情况下，太阳电池表面的受光面积利用率不高，且受光面积中心区域的光强极大，而边缘处较弱，而该种设计的细栅线是均匀分布的，因此会造成中心光强处细栅线承载的电流密度较大，从而造成效率损失。同时由于采用MOCVD工艺生产的多结太阳电池的成本非常高，而受光面积的利用率低造成了成本的升高。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够提高太阳电池有效利用率以及对电流收集及载流能力的适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构。
本发明的技术方案是这样实现的：一种适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，包括太阳电池，其特征在于：所述太阳电池表面的有效受光区域呈圆形，所述太阳电池上、有效受光区域之外的部分为主栅线，在所述有效受光区域内设置有以太阳电池中点为中心呈放射状均匀分布的若干细栅线以及以太阳电池中点为中心由内向外分布的多个同心的环形细栅线，所述环形细栅线与细栅线在相互交叉处相连，射入到有效受光区域的光能有效倍转换为电能，光电转换的电流通过细栅线和环形细栅线进行收集后传至主栅线上。
本发明所述的适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，其所述多个同心的环形细栅线呈不等距间隔布置，其越靠近有效受光区域中心的环形细栅线密度越大。
本发明所述的适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，其在所述太阳电池的中心位置设置有中心圆环细栅线，所述中心圆环细栅线内对应的太阳电池上未设置有细栅线，呈放射状的若干细栅线均与中心圆环细栅线连接。
本发明采用圆形的受光面积设计，对于光学系统如一些球形或非球形曲面光学系统所汇聚的光斑形状为近似圆形的情况，其太阳电池的有效利用率得到了提高，同时，由于细栅线的设计，使得越靠近受光区域中心的栅线的密度越大，这就增加了对中心高光强区域所产生的高电流密度的收集和载流能力，提高了太阳电池的效率，而且利用放射状细栅线和环形细栅线的交叉设计，可以将局部的高电流密度通过环绕的环形细栅线均匀传导到放射状的细栅线上，从而使得受光面积上收集光生电流的栅线能均匀地承载电流，而不会导致局部栅线上的电流密度过大而降低电池效率或造成局部的高温从而对电池造成的损害。
附图说明
图1是现有多结太阳电池表面栅线的结构示意图。
图2是呈圆形的聚光光斑照射在现有多结太阳电池上的示意图。
图3是本发明的结构示意图。
图4是呈圆形的聚光光斑照射在本发明太阳电池上的示意图。
图中标记：1为太阳电池，2为有效受光区域，3为主栅线，4为细栅线，5为环形细栅线，6为中心圆环细栅线，7为光斑。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图3和4所示，一种适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，包括太阳电池1，所述太阳电池1表面的有效受光区域2呈圆形，对于光学系统如一些球形或非球形曲面光学系统所汇聚的光斑7形状为近似圆形的情况，能够使太阳电池的有效利用率得到提高；所述太阳电池1上、有效受光区域2之外的部分为主栅线3，在所述有效受光区域2内设置有以太阳电池1中点为中心呈放射状均匀分布的若干细栅线4以及以太阳电池1中点为中心由内向外分布的多个同心的环形细栅线5，所述多个同心的环形细栅线5呈不等距间隔布置，其越靠近有效受光区域2中心的环形细栅线5密度越大，所述环形细栅线5与细栅线4在相互交叉处相连，射入到有效受光区域2的光能有效倍转换为电能，光电转换的电流通过细栅线4和环形细栅线5进行收集后传至主栅线3上。由于放射状细栅线以及环形细栅线的布置方式，使得越靠近受光区域中心，细栅线的密度越大，对于光斑的能量分布呈现中心强而边缘弱的趋势情况，这样增加了太阳电池表面细栅线对中心高光强区域所产生的高电流密度的收集和载流能力；而且由于通过聚光系统所照射到电池受光区域的近圆形光斑并不是各向均匀的，因此利用放射状细栅线和环形细栅线的交叉设计，可以将局部的高电流密度通过环绕的环形细栅线均匀传导到放射状的细栅线上，从而使得受光面积上收集光生电流的栅线能均匀地承载电流，而不会导致局部栅线上的电流密度过大而降低电池效率或造成局部的高温从而对电池造成的损害。
其中，在所述太阳电池1的中心位置设置有中心圆环细栅线6，所述中心圆环细栅线6内对应的太阳电池1上未设置有细栅线，呈放射状的若干细栅线4均与中心圆环细栅线6连接。因为汇聚后的光斑中心光强极高，而细栅线在中心区域形成交叉结合点，由于细栅线对入射到太阳电池表面的汇聚光具有反射作用，而中心的光强又极高，这样就会导致细栅线在受光面积中心的交叉结合点对高强度的入射光有较明显的反射作用。通过将太阳电池的中心区域设计成空白区域，即中心圆环细栅线内未设置细栅线，有利于减少细栅线对入射光的反射效果，同时由于中心圆环细栅线的环绕，也能保证对中心区域所产生的光生电流的收集，从而可以进一步提高太阳电池的效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，包括太阳电池（1），其特征在于：所述太阳电池（1）表面的有效受光区域（2）呈圆形，所述太阳电池（1）上、有效受光区域（2）之外的部分为主栅线（3），在所述有效受光区域（2）内设置有以太阳电池（1）中点为中心呈放射状均匀分布的若干细栅线（4）以及以太阳电池（1）中点为中心由内向外分布的多个同心的环形细栅线（5），所述环形细栅线（5）与细栅线（4）在相互交叉处相连，射入到有效受光区域（2）的光能有效倍转换为电能，光电转换的电流通过细栅线（4）和环形细栅线（5）进行收集后传至主栅线（3）上。
2.根据权利要求1所述的适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，其特征在于：所述多个同心的环形细栅线（5）呈不等距间隔布置，其越靠近有效受光区域（2）中心的环形细栅线（5）密度越大。
3.根据权利要求1或2所述的适用于高倍聚光的太阳电池表面栅线结构，其特征在于：在所述太阳电池（1）的中心位置设置有中心圆环细栅线（6），所述中心圆环细栅线（6）内对应的太阳电池（1）上未设置有细栅线，呈放射状的若干细栅线（4）均与中心圆环细栅线（6）连接。
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