CN105515504B - 一种离散聚光型太阳能电池板 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种离散聚光型太阳能电池板，包括：单晶硅太阳能电池板、绝缘衬底、采光透镜、支撑杆和集成架，其中，所述集成架集成固定所述绝缘衬底的两端，且所述绝缘衬底上固定设置所述单晶硅太阳能电池板；所述支撑杆分别固定于所述绝缘衬底的两端，所述采光透镜活动设置在所述支撑杆上、且位于所述单晶硅太阳能电池板的上方。本发明实施例提供的离散聚光型太阳能电池板，不仅使得光伏发电的成本降低，相对减小了聚光装置的体积，并且拥有更灵活的入射光角度调节设计与散热片设计，提高了单晶硅的利用率，而且降低了光伏发电的条件，使得太阳能电池板在多云天气或是雨天，也能更好的工作。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，特别是涉及一种离散聚光型太阳能电池板。
背景技术
随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源，而且太阳能发电绝对干净，不产生公害，所以太阳能发电被誉为是理想的能源。而我国云南地处云贵高原，阳光充足，有丰富的太阳能资源可利用。
从太阳能获得电力，需通过太阳能电池板进行光电变换来实现。目前的太阳能电池板主要以单晶硅、多晶硅和非晶态硅作为主要材料。单晶硅太阳能电池板目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的，但制作成本很大，因此，有必要提高太阳能电池板的利用效率，降低发电成本。
云贵高原天气条件多变，时常出现多云天气或是雨天，造成光照系数不稳定，使得光伏发电效率低下。因此，现有太阳能电池板基本都有聚光装置，但是聚光装置与电池板相对位置都是绝对固定的，并没有考虑到光线入射角对太阳能转换的影响。也没有考虑到大量聚光使太阳能电池板的温度升高，反而降低了太阳能电池板的转换效率。
发明内容
本发明实施例中提供了一种离散聚光型太阳能电池板，以解决现有技术中的聚光装置不可调，降低太阳能电池利用率低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：
一种离散聚光型太阳能电池板，包括：单晶硅太阳能电池板、绝缘衬底、采光透镜、支撑杆和集成架，其中，
所述集成架集成固定所述绝缘衬底的两端，且所述绝缘衬底上固定设置所述单晶硅太阳能电池板；
所述支撑杆分别固定于所述绝缘衬底的两端，所述采光透镜活动设置在所述支撑杆上、且位于所述单晶硅太阳能电池板的上方。
优选地，所述绝缘衬底为陶瓷拱形结构，所述绝缘衬底的两端对称分布螺孔，所述支撑杆固定于所述螺孔内。
优选地，所述绝缘衬底还包括两个导电金属片，所述导电金属片的一端固定连接于所述绝缘衬底；所述导电金属片的另一端分别与所述单晶硅太阳能电池板两表面的铝印丝网相连接，用于引出正负电极。
优选地，所述集成架包括导体滑轨槽和侧面绝缘固定板，所述导体滑轨槽位于两个所述侧面绝缘固定板之间，所述绝缘衬底两端端部均位于所述导体滑轨槽内，且所述导电金属片与所述导体滑轨槽相接触。
优选地，所述采光透镜上设置有与所述支撑杆相契合的可旋转螺帽，所述可旋转螺帽设置于所述支撑杆的上部。
优选地，所述支撑杆上设置有调焦螺纹和紧固螺纹，所述调焦螺纹设置于所述支撑杆的上部、且与所述可旋转螺帽的内螺纹相匹配，所述紧固螺纹设置于所述支撑杆的下部、且与所述螺孔的内螺纹相匹配。
优选地，其中一个所述侧面绝缘固定板与所述导体滑轨槽的一端固定连接；另一个所述侧面绝缘固定板与所述导体滑轨槽的另一端可拆卸连接。
优选地，所述支撑杆为30W4Cr2VA合金弹簧钢结构。
优选地，所述导电金属片包括铜片。
优选地，所述采光透镜包括凸透镜。
由以上技术方案可见，本发明实施例提供的一种离散聚光型太阳能电池板，所述太阳能电池板包括：单晶硅太阳能电池板、绝缘衬底、采光透镜、支撑杆和集成架，其中，所述集成架集成固定所述绝缘衬底的两端，且所述绝缘衬底上固定设置所述单晶硅太阳能电池板；所述支撑杆分别固定于所述绝缘衬底的两端，所述采光透镜活动设置在所述支撑杆上、且位于所述单晶硅太阳能电池板的上方。
本发明是利用透镜聚光的原理，将原本成一整体的太阳能电池板分割成若干小块，分别进行聚光处理后，再将每个聚光处理的供电基本单元整合到一起，从而使得单位面积的太阳能电池板能够吸收更多的阳光。不仅使得光伏发电的成本降低，相对减小了聚光装置的体积，并且拥有更灵活的入射光角度调节设计与散热片设计，提高了单晶硅的利用率，而且降低了光伏发电的条件，使得太阳能电池板在多云天气或是雨天，也能更好的工作，此外，单元分割与集成化设计使得整个太阳能电池板能根据实际需求灵活的调整电压与电流。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种离散聚光型太阳能电池板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种绝缘衬底的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种支撑杆与采光透镜的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种采光透镜的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种集成架结构示意图；
图1-图5，符号表示：
1-单晶硅太阳能电池板，2-绝缘衬底，3-支撑杆，4-采光透镜，5-集成架，21-螺孔，22-导电金属片，31-调焦螺纹，32-紧固螺纹，41-可旋转螺帽，51-导体滑轨槽，52-侧面绝缘固定板，53-螺栓。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
太阳能发电是利用电池组件将太阳能直接转变为电能的装置。太阳能电池组件是利用半导体材料的电子学特性实现P-V转换的固体装置，在广大的无电力网地区，该装置可以方便地实现为用户照明及生活供电。
太阳能发电主要分为太阳能光伏发电和太阳能热能发电两种，太阳能光伏发电是利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成，其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分，太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。
参见图1，为本发明实施例提供的一种离散聚光型太阳能电池板的结构示意图，所述离散聚光型太阳能电池板包括：单晶硅太阳能电池板1、绝缘衬底2、采光透镜4、支撑杆3和集成架5，其中，所述集成架5集成固定所述绝缘衬底2的两端，且所述绝缘衬底2上固定设置所述单晶硅太阳能电池板1；所述支撑杆3分别固定于所述绝缘衬底2的两端，所述采光透镜4活动设置在所述支撑杆3上、且位于所述单晶硅太阳能电池板1的上方。
太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池两类，前者包括单晶硅电池、多晶硅电池两种，后者主要包括非晶体硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池和碲化镉太阳能电池。
单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15％左右，最高可达23％，在太阳能电池中光电转换效率最高，但其制造成本高。单晶硅太阳能电池的使用寿命一般可达15年，最高可达25年。多晶硅太阳能电池的光电转换效率为14％到16％，其制作成本低于单晶硅太阳能电池，因此得到大量发展，但多晶硅太阳能电池的使用寿命要比单晶硅太阳能电池要短。本发明实施例中的太阳能电池板为单晶硅太阳能电池板。
提高太阳能发电竞争力的途径，就是要提高其光电转换效率，降低生产成本。因此，硅太阳能电池的研发主要围绕以下两个方面进行：一是提高太阳光辐照能转化为电能的光电转换效率；二是大幅度降低单瓦成本。因此，本发明实施例中的所述绝缘衬底2为陶瓷拱形结构，具有绝缘、散热的作用，避免大量聚光使太阳能电池板的P-N结温度升高，以致降低太阳能电池板的转换效率，并且所述绝缘衬底2的两端对称分布螺孔21，所述支撑杆3固定于所述螺孔21内。
参见图2，为本发明实施例提供的一种绝缘衬底的结构示意图，所述绝缘衬底2还包括两个导电金属片22，所述导电金属片22的一端固定连接于所述绝缘衬底2；所述导电金属片22的另一端分别与所述单晶硅太阳能电池板1两表面的铝印丝网相连接，用于引出正负电极。本发明实施例中的导电金属片22采用铜片，铜是与人类关系非常密切的有色金属，被广泛地应用于电气、轻工、机械制造、建筑工业、国防工业等领域，导热和导电性能较好。当然，也可以采用其他导电材料，只需满足导电需求即可。
当采光透镜4的把阳光聚焦到电池板上时，单晶硅开始供电。与单晶硅上面银印丝网结构相接的铜片提供正电压，与单晶硅底面银印丝网结构相接的铜片提供负电压。
参见图3和图4，图3为本发明实施例提供的一种支撑杆与采光透镜的结构示意图，图4为本发明实施例提供的一种采光透镜的结构示意图，所述采光透镜4上设置有与所述支撑杆3相契合的可旋转螺帽41，所述可旋转螺帽41设置于所述支撑杆3的上部。本发明实施例中的采光透镜4为凸透镜，凸透镜是根据光的折射原理制成的。凸透镜是中央较厚，边缘较薄的透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸(或正弯月形)等形式，凸透镜有会聚光线的作用故又称会聚透镜，较厚的凸透镜则有望远、汇聚等作用，在本发明实施例中，将太阳光汇聚到太阳能电池板上。
所述支撑杆3上设置有调焦螺纹31和紧固螺纹32，所述调焦螺纹31设置于所述支撑杆3的上部、且与所述可旋转螺帽41的内螺纹相匹配，所述紧固螺纹32设置于所述支撑杆3的下部、且与所述螺孔21的内螺纹相匹配。
本发明实施例提供的离散聚光型太阳能电池板，通过透采光镜将阳光聚射在太阳能电池板上，采光透镜4上有可旋转螺帽41，与支撑杆3契合，可通过旋转此螺帽来调整焦距及聚光入射角，以提高光电转换的效率。
通过旋转可旋螺帽的高度位置，以此可以调整透镜的焦距，并在适当的范围内调整入射光线角度。
本发明实施例通过采光透镜4的聚光特性缩小太阳能电池板的实际面积，增加光的强度，从而提高太阳能电池板的使用效率，降低太阳能电池板的成本。
支撑杆3由30W4Cr2VA合金弹簧钢制成，由于钨铬钒的作用，此钢有良好的室暖和高温力学性能和非凡高的淬透性，回火稳定性佳，热加工性能良好，所以还可以在一定范围内通过调整可旋螺帽的相对位置来调整光线的入射角度。
将每个采光透镜4作为一个采光单元，用支撑杆3固定在陶瓷衬底上，用所述采光透镜4上的可旋螺帽调整采光透镜4与独立电池板的位置，使通过采光透镜4的光能大部分能聚集到电池板上，由此构成一个供电的基本单元。
单一电池是一只硅晶体二极管，根据半导体材料的电子学特性，当太阳光照射到由P型和N型两种不同导电类型的同质半导体材料构成的P-N结上时，在一定的条件下，太阳能辐射被半导体材料吸收，在导带和价带中产生非平衡载流子即电子和空穴。由于技术和材料原因，单一电池的发电量是十分有限的，实用中的太阳能电池是单一电池经串、并联组成的电池系统，称为电池组件(阵列)。
参见图5，图5为本发明实施例提供的一种集成架示意图，所述集成架5包括导体滑轨槽51和侧面绝缘固定板52，其中一个所述侧面绝缘固定板52与所述导体滑轨槽51的一端固定连接；另一个所述侧面绝缘固定板52与所述导体滑轨槽51的另一端可拆卸连接，可通过螺栓53固定，以便接入与移除供电基本单元。导体滑轨槽51可嵌入供电基本单元，按实际需要的电压电流，嵌入供电基本单元。
所述导体滑轨槽51位于两个所述侧面绝缘固定板52之间，所述绝缘衬底2两端端部均位于所述导体滑轨槽51内，且所述导电金属片22与所述导体滑轨槽51相接触。将上述供电基本单元集成在集成架5上，同时还要要求每个被集成的供电单元的正负极性必须一致。集成架5用于集成单晶硅太阳能电池板1单元，可实现太阳能电池板单元的串联与并联。
如图5所示，单个太阳能电池板工作基本单元可通过导体滑轨槽51接入集成架5，每个太阳能电池板基本工作单元须保证接入的极性一致，还应保证导体滑轨槽51与用于导出电极的铜片接触良好。改变单个太阳能电池板基本工作单元的每行和每列的接入数量可以改变供电的电压和电流。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，包括：单晶硅太阳能电池板(1)、绝缘衬底(2)、采光透镜(4)、支撑杆(3)和集成架(5)，其中，
所述集成架(5)包括多个导体滑轨槽(51)和两个侧面绝缘固定板(52)，所述导体滑轨槽(51)的两端分别固定于所述两个侧面绝缘固定板(52)上；
所述绝缘衬底(2)的两端位于相邻的所述导体滑轨槽(51)内，所述绝缘衬底(2)的数量为多个；
每个所述绝缘衬底(2)上固定设置一个所述单晶硅太阳能电池板(1)；
所述支撑杆(3)分别固定于所述绝缘衬底(2)的两端，所述采光透镜(4)活动设置在所述支撑杆(3)上、且位于所述单晶硅太阳能电池板(1)的上方。
2.根据权利要求1所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述绝缘衬底(2)为陶瓷拱形结构，所述绝缘衬底(2)的两端对称分布螺孔(21)，所述支撑杆(3)固定于所述螺孔(21)内。
3.根据权利要求1所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述绝缘衬底(2)还包括两个导电金属片(22)，所述导电金属片(22)的一端固定连接于所述绝缘衬底(2)；所述导电金属片(22)的另一端分别与所述单晶硅太阳能电池板(1)两表面的铝印丝网相连接，用于引出正负电极。
4.根据权利要求3所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述导电金属片(22)与所述导体滑轨槽(51)相接触。
5.根据权利要求2所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述采光透镜(4)上设置有与所述支撑杆(3)相契合的可旋转螺帽(41)，所述可旋转螺帽(41)设置于所述支撑杆(3)的上部。
6.根据权利要求5所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述支撑杆(3)上设置有调焦螺纹(31)和紧固螺纹(32)，所述调焦螺纹(31)设置于所述支撑杆(3)的上部、且与所述可旋转螺帽(41)的内螺纹相匹配，所述紧固螺纹(32)设置于所述支撑杆(3)的下部、且与所述螺孔(21)的内螺纹相匹配。
7.根据权利要求1所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，其中一个所述侧面绝缘固定板(52)与所述导体滑轨槽(51)的一端固定连接；另一个所述侧面绝缘固定板(52)与所述导体滑轨槽(51)的另一端可拆卸连接。
8.根据权利要求1所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述支撑杆(3)为30W4Cr2VA合金弹簧钢结构。
9.根据权利要求3所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述导电金属片(22)包括铜片。
10.根据权利要求1所述的离散聚光型太阳能电池板，其特征在于，所述采光透镜(4)包括凸透镜。
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