CN108233863A - 条形聚光均光太阳能发电技术 - Google Patents

条形聚光均光太阳能发电技术 Download PDF

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Abstract

一种条形聚光均光太阳能发电技术,它基本不改变现在太阳能电池板的结构,将聚光均光板安装在太阳能电池板上,聚光均光板采用半圆棒,半圆棒由高透明度光学材料制作而成,全部条形半圆棒并行排列,排列方向与太阳能电池板的条形发电电极方向一致,且与太阳能电池板固定。在全部条形半圆棒的上面采用无反射、高透明度钢化玻璃罩住,保护整个聚光均光太阳能电池板。在太阳能电池板的后背安装散热板或散热器以及接线盒、直流风扇、风扇控制器。温度传感器安装在太阳能电池板的中间部位,一旦温度升高即启动风扇工作,反之停止工作;以上多种技术叠加可以显著提高太阳能电池板的光电转换效率,从而提高太阳能电池板的发电量,而成本增加不多。

Description

条形聚光均光太阳能发电技术
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电技术,尤其是条形聚光均光太阳能发电技术。
背景技术
本聚光均光太阳能发电技术不同于聚光光热太阳能发电技术,聚光光热太阳能发电技术是将太阳光聚焦成一个焦点、或一条线,使水温升到摄氏500多度的高压过热蒸气驱动汽轮发电机发电,而聚光光伏太阳能发电(CPV)技术是直接将电池板上的光能变为电能。现在绝大多数太阳能电池板,如单晶硅、多晶硅、薄膜太阳能.....的光电转换率都非常低,一般在17%——25%左右。因此提高光电转换效率就可以提高太阳能板的发电量。要提高太阳能电池板的光电转换效率主要有3个途径:1、研究出一种新的、转换效率更高的太阳能电池材料,取代现有的太阳能电池材料;2、采用新的工艺和加工设备;3、增大太阳光的进光量。
其中,换新的、转换效率高的太阳电池发电材料谈何容易,国内、外从事太阳能研究和工作的人都在努力,要提高一点转换效率都非常的难。据报道国内几家大型太阳能生产企业花了四年时间研究,在原有的光电转换效率上只提高了1%!
据《北极星太阳能光伏网讯》报道瑞士某公司的太阳能电池板的转换效率达到36.4%,是现有同类产品的2倍左右;而据物理学家组织网2017年12日报道,美国科学家设计出了一款新型太阳能电池并制造出了模型,其太阳能电池板的转换效率达到了44.5%,是现有太阳能电池板的1.7-2.6倍!并号称“世界最高效率的太阳能电池即将诞生!”
国内近几年围绕提高太阳能电池转换效率的研发也相当热门,发明、实用新型专利和有关论文“风起云涌”。但研发成功,取得一定突破的还未见报端。
在上述提高光电转换效率的第一条寻找到一种新型光电材料不太容易,也许要几年、几十年甚至更长的时间才可能研发出来,除非运气来临;第二条,国内有一定规模的太阳能公司都进口了世界上最先进的加工设备,技术上不会成问题;第三,增大太阳光的能量是最为现实、最容易想到、并且可实施的办法,即采用放大镜——聚光!现在一个普通的双凸透镜的放大倍数可以达到20倍!所以无数的大学生、研究生、博士和教授们都集中研发放大镜、凸透镜、菲尼尔镜、六面镜......等等。且放大倍数越大,聚光、聚能的效果越高。提高光电转换率看似轻而易举!但提高放大倍数同时必然会增高亮度和热能,聚光必然会聚热。当聚光的能量过大,将可能使靠近焦点附近的太阳能电池板的亮度很高,温升过高,而焦点其余部分的亮度就大打折扣,或出现“暗角”部分,造成光线不均。过高的温升将影响到电池板的使用寿命甚至将电池板烧穿,而且温度过高转换效率反而会降低,而得不尚失。菲尼尔透镜也一样。故在选择聚光技术的同时必须采用均光技术,二者缺一不可。因此本公司提出了“聚光、均光”的技术方案,并指出在聚光的同时,必须考虑采用均光技术以“平衡”的概念。见“太阳能电池板的聚光-聚光技术”发明专利申请号:2015104841763;实用新型授权专利:ZL2015205950922。然而“聚光容易,均光难”,经两年多的时间、几十次的试验都没有办法很好地解决均光的问题。
参照以硅材料做成的集成电路,太阳能电池其最高结温不应超过125℃。从国内几个“火城”如重庆、武汉、南京,以及西藏、甘肃、新疆、西宁等地区看,一年中夏季最高日照温度可以达到45℃,则聚光镜片的放大倍数只能在2.7倍左右;在30℃地区如成都平原、贵州等地聚光镜片的放大倍数只能提高到4倍左右,不能再高,以此类推。因此得出结论:聚光、均光要根据不同地区、不同气候环境进行设计,作为太阳能行业,应该研究、制定出太阳能电池片P、N结最高结温的行业标准,作为太阳能板的生产厂家要设计、制作出多种尺寸规格、多种增光倍数的聚光均光板,供其他企业有更多选择。
还有一个重要的、不可忽视的问题,就是采用散热技术!散热技术将可以同时提高聚光、均光的效果,使光电转换效率有较大的提升,进一步获取更多的太阳能发电量。采用散热技术提高太阳能发电量是目前世界上任何其它国家还没有的。
国内太阳能行业应该像设计电脑CPU一样设计太阳能电池,才可能超越世界水平。
风扇散热只有在太阳能电池板温升接近最高安全结温之前自动启动,平时不启动工作;一旦温度回落到安全温度范围以内即停止工作。
在散热技术方面,电脑的CPU解决得最好,所有的电脑散热技术都可以应用在太阳能电池板上,如风冷、水冷、热管......等。
聚光镜片的设计:对于全世界绝大多数的太阳能电池板来说,为了在有限的空间不占用较多的土地面积,降低太阳能电池板及加工、装配成本,基本上都采用方形或长方形太阳能电池板。除特殊需要外,其它几何形状的太阳能电池板都不适合。同样,聚光均光板的结构也只能选用条形、方形,或六边形3种才行,但六边形工艺、拼接相对复杂,不是最佳。除此之外圆形、其它多边形,包括凸透镜、菲尼尔镜都不适合,它们都聚焦成点或圆,都会产生许多无法“罩”住的空隙部分,浪费不少的可以聚光、均光的面积。
由于大多数太阳能电池板上的发电电极都是宽约1.5mm、如同梳子一样排列,故聚光均光板上的半圆棒聚光棒、材也应该是顺着电池片“梳状”方向排列,即“条形”排列。
发明内容
一种条形聚光均光太阳能发电技术,它基本不改变现有的太阳能电池板结构,将聚光均光板安装在太阳能电池板上面,聚光均光板采用半圆形光学透明材料,该聚光均光板的上层为聚光部分,下层为均光部分,或将聚光部分与均光部分整合为一体,全部条形半圆棒并行排列,其方向与太阳能电池板的条形梳状电极一致并与条形梳状电极固定。再在全部条形半圆棒的上面用钢化玻璃罩住,保护整个聚光光太阳能电池板。在太阳能电池板的后背安装散热板或散热器、接线盒、小型直流风扇及风扇控制器,温度传感器安装在太阳能电池板的中间部位,一旦温度升高即启动风扇工作。以上多种技术叠加可以显著提高太阳能电池板的光电转换效率,从而提高太阳能电池板的发电量,而成本增加不多。
本发明的技术方案是:
1、在现有的太阳能电池板的上面安装一块聚光均光板,该聚光均光板的上层为聚光部分,下层为均光部分,或将聚光部分与均光部分合为一体。
2、聚光均光板上采用透明光学材料制作成条形半圆棒,全部条形半圆棒并行排列,其方向与太阳能电池板的条形电极方向一致,且与条形电极固定为一体。
3、在全部条形半圆棒的上面用无反射、高透明度钢化玻璃罩住,以保护整个太阳能电池板和聚光-均光板。
4、太阳能电池板的后背紧贴一块与之面积、尺寸相当的散热板,散热板材料一般为通常的铝板或铜板;太阳能电池板的后背与散热板之间有一层硅绝缘导热膜用以传热、散热;对于发电功率较大的太阳能电池板采用专业的散热器,如风冷、水冷、热管、或导热系数非常高的石墨烯材料。
5、太阳能电池板的接线盒安装在散热板或散热器上,在散热板或散热器上安装一个小型直流风扇和一个风扇控制器,温度传感器安装在太阳能电池板正面的中间部位,温度传感器的引线沿着边金属框接入到风扇控制器。当太阳能电池板温升接近电池片最高允许结温时风扇控制器开始启动风扇散热,当太阳能电池板温度回落到安全工作温度时风扇控制器停止驱动,或进入智能化工作状态,使电池板始终处于高效、安全工作状态。
本发明的有益效果是:
1、本专利可以适用于所有太阳能电池板,尤其可以在已有的太阳能电池板上安装一块聚光均光板即可提高太阳能光电转换效率,从而提高太阳能电池的发电量。
若原有的太阳能电池板光电转换效率只有17%——25%,只将聚光均光板的聚光倍数在原有的基础上提高1倍,理论上可以使光电转换效率提高到34%-50%!若提高2倍,即可以达到51%-75%!但目前的透光玻璃或亚克力材料有10%左右的光损耗,加上其它的损耗实际可能只有41%-65%。若再提高放大倍数,则发电电极的温度将会超过自身的极限温度,其光电转换效率将越来越低,而不是越来越高。温度、光电转换效率、聚光均光板的结构等因素将制约太阳能电池板发电量的进一步提高。
据《北极星太阳能光伏网讯》最新报道,2017年1-12月底统计,全国累计光伏发电装机量达到130.25GW。若2018年全国所有太阳能公司不增加新的安装,仅在已有的每一台太阳能电池板上加装一套聚光均光板,聚光倍数只提高1倍,就可以使2018年的太阳能光伏发电量是2017年的2倍!达到260.5GW!
2、聚光均光板采用高透明光学材料制作成条形半圆棒,条形半圆棒制作工艺简单,安装容易,成本低,而且没有凸透镜、菲尼尔镜或其它聚光镜出现暗角的现象。适合于批量生产,成为与各种放大倍数的聚光均光太阳能电池板配套的重要部件。当聚光均光板的尺寸确定以后,可以大规模生产、组装、调试;安装简单方便,人工成本较低。
3、采用散热器或散热板可降低聚光均光所增加的温升,以保护太阳能电池板工作稳定而不至于烧坏,延长使用寿命。同时可以将聚光倍数提高而均光效果不变,从而更进一步提高太阳能电池的发电量。
4、以上多种技术叠加可以使现有的普通太阳能电池板的光电转换效率明显提高,发电量有较大的提升,而成本增加不多。
附图说明
图1是条形太阳能聚光均光板总结构图。
图2-1是带散热板的条形半圆棒聚光均光板正视图。
图2-2是带散热板的条形半圆棒聚光均光板俯视图。
图3-1是带散热器的条形半圆棒聚光均光板正视图。
图3-2是带散热器的条形半圆棒聚光均光板俯视图。
图3-3是条形太阳能聚光均光3维立体图。
图4是条形太阳能聚光均光板背板图。
在以上图中,1-聚光均光板,2-太阳能电池板,3-条形半圆棒,4-EVA胶膜,5-条形电极,6-钢化玻璃,7-导热绝缘薄膜,8-散热板,9-散热器,10-金属框架,11-背板,12-接线盒,13-风扇,14-风扇控制器,15-温度传感器,16-温度传感器引线。
具体实施例
1、图1中,聚光均光板(1)安装在太阳能电池板(2)上面,金属框架(10)将条形聚光均光太阳能电池板包围固定,背板(11)从后背将条形聚光均光太阳能电池板密封固定。
2、在图2-1、图2-2中,条形半圆棒(3)采用高透明率光学材料,全部条形半圆棒(3)并行排列,其排列方向与太阳能电池板的条形电极(5)方向一致,且与条形电极(5)固定为一体。条形电极(5)的上面和背面各有一层钢化玻璃(6),每一层之间均采用EVA胶膜(4)粘连固定;背面的钢化玻璃(6)与散热板(8)之间为一层导热绝缘薄(7),导热绝缘薄膜(7)与散热板(8)紧密固定。
3、在图3-1、图3-2中,条形半圆棒(3)采用透明光学材料,全部条形半圆棒(3)并行排列,其排列方向与太阳能电池板的条形电极(5)方向一致,且与条形电极(5)采用EVA胶膜粘连固定。条形电极(5)的上面和背面各有一层钢化玻璃(6),每一层之间均采用EVA胶膜粘连固定;背面的钢化玻璃(6)与散热器(9)之间有一层导热绝缘薄膜(7),导热绝缘薄膜(7)散热器(9)紧密固定。
4、在图3-3中,条形半圆棒(3)采用透明光学材料,全部条形半圆棒(3)并行排列,其排列方向与太阳能电池板(2)的条形电极(5)方向一致,且与条形电极(5)固定为一体。条形电极(5)的上面和背面各有一层钢化玻璃(6),每一层之间均采用EVA胶膜(4)粘连固定;温度传感器(15)安装在太阳能电池板(2)的中间部位,温度传感器引线(16)沿着边金属框接入到风扇控制器。
5、图4中,背板(11)从后背将条形聚光均光太阳能电池板密封固定。背板(11)上安装有金属边框(10)、散热板(8)或散热器(9)、接线盒(12)、风扇(13)、风扇控制器(14),金属框架(10)将条形聚光均光太阳能电池板包围固定。

Claims (4)

1.一种条形聚光均光太阳能发电技术,由上层钢化玻璃(6)、EVA粘结膜(4)、抗反射膜、条形电极(5)、背板钢化玻璃(6)、接线盒(12)、金属框架(10)、背板(11)组成,其特征在于,条形聚光均光太阳能电池板由常用的太阳能电池板(2)和条形聚光均光板(1)组合而成;条形聚光均光板(1)安装在太阳能电池板(2)上面;条形聚光均光板(1)由条形半圆棒(3)并行排列组成,排列方向与太阳能电池板(2)上的条形电极(5)方向一致,且与太阳能电池板(2)固定,条形半圆棒(3)采用高透光率光学材料。
2.根据权利要求1所述的条形聚光均光太阳能发电技术,其特征在于,条形聚光均光太阳能电池板的后背紧贴一块与之面积、尺寸相当的散热板(8);散热板(8)材料采用铝板或铜板;太阳能电池板(2)的后背与散热板(8)之间有一层绝缘导热薄膜(7)用以传热、散热;对于发电功率较大的条形聚光均光太阳能电池板采用专业的散热器(9),散热器(9)与太阳能电池板(2)的后背之间有一层绝缘导热薄膜(7)用以传热、散热;散热方式可以选择风冷、或水冷、或热管、或导热系数很高的石墨烯材料,或其它所有散热方式中的一种。
3.根据权利要求1所述的条形聚光均光太阳能发电技术,其特征在于,条形太阳能电池板的接线盒(12)安装在散热板(8)或散热器(9)上,在散热板(8)或散热器(9)上安装风扇(13)和风扇控制器(14);温度传感器(15)安装在太阳能电池板(2)的中间部位,温度传感器引线(16)沿着金属边框(10)接入到风扇控制器(14),当温度传感器(14)温升接近条形电极(5)最高允许结温时风扇控制器(14)开始启动,当温度回落到安全工作温度范围时风扇控制器(14)即停止工作,或进入智能化调速、控温方式,使条形聚光均光太阳能电池板始终处于高效、安全工作状态。
4.根据权利要求1所述的条形聚光均光太阳能发电术,其特征在于,金属边框(10)将整个条形聚光均光太阳能电池板包围、密封固定。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113162545A (zh) * 2021-03-23 2021-07-23 江苏电子信息职业学院 一种激光辐照下的太阳能电池散热器
US11977242B2 (en) 2018-07-04 2024-05-07 Anhui Dongchao Science And Technology Company Limited Processing technology for single-column and multi-row equivalent negative refractive index plate lens

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204029828U (zh) * 2014-08-19 2014-12-17 英利能源(中国)有限公司 一种双面发电太阳能电池中空组件
CN105068231A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 成都银顶科技有限公司 太阳能电池板的聚光-均光技术
CN106057939A (zh) * 2016-06-16 2016-10-26 昆山诃德新能源科技有限公司 一种带热交换器的聚光太阳能电池组件

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204029828U (zh) * 2014-08-19 2014-12-17 英利能源(中国)有限公司 一种双面发电太阳能电池中空组件
CN105068231A (zh) * 2015-08-10 2015-11-18 成都银顶科技有限公司 太阳能电池板的聚光-均光技术
CN106057939A (zh) * 2016-06-16 2016-10-26 昆山诃德新能源科技有限公司 一种带热交换器的聚光太阳能电池组件

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11977242B2 (en) 2018-07-04 2024-05-07 Anhui Dongchao Science And Technology Company Limited Processing technology for single-column and multi-row equivalent negative refractive index plate lens
CN113162545A (zh) * 2021-03-23 2021-07-23 江苏电子信息职业学院 一种激光辐照下的太阳能电池散热器

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