CN109039259A - 一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供过了一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，包括复合太阳能板组件、反光元件和与复合太阳能板组件线路连接的电路系统，反光元件设置在复合太阳能板组件下并为复合太阳能板组件提供反射光；复合太阳能板组件包括从上至下依次层叠而成的前层太阳能电池板、中间层太阳能电池板和后层太阳能电池板；前层太阳能电池板和后层太阳能电池板为双面透明薄膜太阳能电池板，中间层太阳能电池板为染料级敏化太阳能电池板。本发明太阳光的可见光部分经过三次吸收，完成梯形吸收过程，光电转化效果显著，能够有效吸收750‑860nm的近红外线部分，在已有的可见光的光电转化的情况下再一次提高光伏板对太阳能的利用率，光电转化效果显著，有效提高发电效率。
Description
技术领域
本发明涉及光伏发电技术领域，尤其涉及一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统。
背景技术
随着社会和科学技术的发展，太阳能的开发利用在不断地提高，但效果并不明显。一方面，太阳能板仅能吸收390-760nm可见光部分；另一方面，单面光伏的吸收效率较低。据相关统计，目前晶体硅光伏电池转化效率仅有13％-17％，因此双面太阳能电池技术已成为行业热点，国内各光伏企业都相继推出了各种双面太阳能电池组件。一般而言，双面光伏发电装置输出的功率比单面光伏发电装置输出的功率要高出5％～15％，而高出部分的具体大小主要由日照条件、背面环境和安装角度来决定。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述问题，本发明提供一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，基于当前技术双面光伏的应用下，不仅可以吸收近红外750-860nm波段光源，还可以将可见光波段的太阳光进行三次吸收，完成梯形吸收,光电转化效果显著，有效提高太阳能电池板对太阳能的利用，提高发电效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，包括复合太阳能板组件、反光元件和与复合太阳能板组件线路连接的电路系统，所述的反光元件设置在复合太阳能板组件下并为复合太阳能板组件提供反射光；所述的复合太阳能板组件包括从上至下依次层叠而成的前层太阳能电池板、中间层太阳能电池板和后层太阳能电池板；所述的前层太阳能电池板和后层太阳能电池板为双面透明薄膜太阳能电池板，所述的中间层太阳能电池板为染料级敏化太阳能电池板。
上述结构的双面光伏发电系统，前层太阳能电池板能够吸收可见光部分的太阳能并允许太阳光透过太阳能板供染料级敏化太阳能电池板吸收。由于染料级敏化太阳能电池板不透明，所以经过染料级敏化太阳能电池板反射的太阳光可再次供前层太阳能电池板吸收，完成前层太阳能电池板的双面吸收。同时通过反光元件的反射，可以将太阳光进行反射以供后层太阳能电池板吸收，有效提高了对太阳能的利用效率，提高光电转化效率。
双面透明薄膜太阳能电池板为单晶硅制成。单晶硅双面透明薄膜太阳能电池板，正面允许40％的太阳光透过，背面不允许太阳光透过，从而保证了太阳能板完成可见光的梯形吸收。
染料级敏化太阳能电池板可完成对可见光的二次吸收。染料级敏化太阳能电池板的前表面具有光阳极，所述光阳极为N719染料浸渍的二氧化钛层，所述二氧化钛层上沉积有由近红外染料IR783敏化的上转化纳米晶层，所述上转化纳米晶层可宽带吸收红外光；所述的染料级敏化太阳能电池板的背面具有水银镀层。水银镀层可采取银镜反应形成。
中间层太阳能电池板为曲面结构，曲面结构可提高整个双面光伏发电系统的散热强度，有效降低系统温度，控制系统在低温下运行，提高太阳能板的光电转化效率。
前层太阳能电池板上具有激光打孔且与中间层太阳能电池板之间为层压印刷连接，所述前层太阳能电池板与中间层太阳能电池板之间具有空气层。前层太阳电池板上的激光打孔与空气层形成对流换热，可有效提高系统的散热效率。
中间层太阳能电池板与后层太阳能电池板之间低温焊接固定且中间层太阳能电池板与后层太阳能电池板之间具有冷却液通过层。冷却液可优选为冷却水。冷却水在冷却液通过层中循环换热，可有效降低系统温度。当反光元件采用高倍聚光装置时，可保证系统在较低的温度下工作，有效提高系统的光电转化效率。
电路系统包括串联前层太阳能电池板与中间层太阳能电池板的串联线路，和与串联线路并联后层太阳能电池板的并联线路。对应前层、中层和后层三层的太阳能电池板，采用串联并联共存的方式，可保证发电装置所需的电压与电流的要求。
本发明的有益效果是，本发明提供了一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，太阳光的可见光部分经过三次吸收，完成梯形吸收,光电转化效果显著，能够吸收750-860nm的近红外线部分，在已有的可见光的光电转化的情况下再一次提高光伏板对太阳能的利用率，光电转化效果显著，有效提高发电效率。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的装置原理示意图。
图2是本发明的装置冷却系统示意图。
图3是本发明的装置电路示意图。
图4是本发明中染料级敏化太阳能电池板的具体结构示意图。
图中1、前层太阳能电池板2、中间层太阳能电池板3、后层太阳能电池板4、反光元件5、太阳光6、近红外线7、可见光8、对电极层9、电解质层10、电导层11、薄膜太阳能电池板12、水银镀层。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，是本发明最优实施例，包括复合太阳能板组件、反光元件4和与复合太阳能板组件线路连接的电路系统。反光元件4设置在复合太阳能板组件下并为复合太阳能板组件提供反射光。
复合太阳能板组件包括从上至下依次层叠而成的前层太阳能电池板1、中间层太阳能电池板2和后层太阳能电池板3；所述的前层太阳能电池板1和后层太阳能电池板3为双面透明薄膜太阳能电池板，所述的中间层太阳能电池板2为染料级敏化太阳能电池板。
双面透明薄膜太阳能电池板为单晶硅制成。单晶硅双面透明薄膜太阳能电池板，正面允许40％的太阳光5透过，背面不允许太阳光5透过，从而保证了太阳能板完成可见光7的梯形吸收。
染料级敏化太阳能电池板可完成对可见光7的二次吸收。如图4所示，是染料级敏化太阳能电池板的具体结构示意图。染料级敏化太阳能电池板从上至下依次层叠具有对电极层8、电解质层9、电导层10、薄膜太阳能电池板11，薄膜太阳能电池板11下表面镀有水银镀层，对应薄膜太阳能电池板11下方对应层叠光阳极12。
将薄膜太阳能电池板11下表面水银镀层的下侧设为染料级敏化太阳能电池板的前表面，则染料级敏化太阳能电池板的前表面具有光阳极12，所述光阳极12为N719染料浸渍的二氧化钛层，所述二氧化钛层上沉积有由近红外染料IR783敏化的上转化纳米晶层，所述上转化纳米晶层可宽带吸收红外光；所述的染料级敏化太阳能电池板的背面具有水银镀层。水银镀层可采取银镜反应形成。
上述结构的双面光伏发电系统，太阳光5直射入前层太阳能电池板1，前层太阳能电池板1进行可见光7的一次吸收，并允许未吸收的部分可见光7以及近红外线6部分照射并透过染料级敏化太阳能电池板，染料级敏化太阳能电池板将750-860nm的近红外线6进行吸收，并完成可见光7的二次吸收，并将未吸收的可见光7进行反射，前层太阳能电池板1背面将反射过来的太阳光5进行第三次吸收。由此完成对可见光7的梯形吸收。同时通过反光元件4的反射，可以将太阳光5进行反射以供后层太阳能电池板3吸收，完成复合太阳能板组件的双面吸收，有效提高了对太阳能的利用效率，提高光电转化效率。
如图2所示，对双面光伏发电系统的复合太阳能板组件进行进一步的结构设计。中间层太阳能电池板2为曲面结构，前层太阳能电池板1上具有激光打孔且与中间层太阳能电池板2之间为层压印刷连接，所述前层太阳能电池板1与中间层太阳能电池板2之间具有空气层。中间层太阳能电池板2与后层太阳能电池板3之间低温焊接固定且中间层太阳能电池板2与后层太阳能电池板3之间具有冷却液通过层。
曲面结构可提高整个双面光伏发电系统的散热强度，有效降低系统温度，控制系统在低温下运行，提高太阳能板的光电转化效率。空气层厚度为5mm，即前层太阳能电池板1与中间层太阳能电池板2之间具有5mm的间隔，前层太阳电池板上的激光打孔与空气层形成对流换热，利用空气对流降低系统的温度，可有效提高系统的散热效率。而冷却液通过层的冷却液可优选为冷却水。冷却水在冷却液通过层中循环换热，可有效降低系统温度。当反光元件4采用高倍聚光装置时，可保证系统在较低的温度下工作，有效提高系统的光电转化效率。
如图3所示，在本系统中，电路系统包括串联前层太阳能电池板1与中间层太阳能电池板2的串联线路，和与串联线路并联后层太阳能电池板3的并联线路。对应前层、中层和后层三层的太阳能电池板，采用串联并联共存的方式，串联线路可增大电路的电压，并联线路则可提高电路的总电流，两者结合则可保证发电装置所需的电压与电流的要求。
本发明提供的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，太阳光5的可见光7部分经过三次吸收，完成梯形吸收,光电转化效果显著，能够吸收750-860nm的近红外线6部分，在已有的可见光7的光电转化的情况下再一次提高光伏板对太阳能的利用率，光电转化效果显著，有效提高发电效率。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (7)
1.一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，其特征在于：包括复合太阳能板组件、反光元件和与复合太阳能板组件线路连接的电路系统，所述的反光元件设置在复合太阳能板组件下并为复合太阳能板组件提供反射光；所述的复合太阳能板组件包括从上至下依次层叠而成的前层太阳能电池板、中间层太阳能电池板和后层太阳能电池板；所述的前层太阳能电池板和后层太阳能电池板为双面透明薄膜太阳能电池板，所述的中间层太阳能电池板为染料级敏化太阳能电池板。
2.如权利要求1所述的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，其特征在于：所述的双面透明薄膜太阳能电池板为单晶硅制成。
3.如权利要求1所述的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，其特征在于：所述的染料级敏化太阳能电池板的前表面具有光阳极，所述光阳极为N719染料浸渍的二氧化钛层，所述二氧化钛层上沉积有由近红外染料IR783敏化的上转化纳米晶层，所述上转化纳米晶层可宽带吸收红外光；所述的染料级敏化太阳能电池板的背面具有水银镀层。
4.如权利要求1所述的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，其特征在于：所述中间层太阳能电池板为曲面结构。
5.如权利要求4所述的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，其特征在于：所述的前层太阳能电池板上具有激光打孔且与中间层太阳能电池板之间为层压印刷连接，所述前层太阳能电池板与中间层太阳能电池板之间具有空气层。
6.如权利要求4所述的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，其特征在于：所述的中间层太阳能电池板与后层太阳能电池板之间低温焊接固定且中间层太阳能电池板与后层太阳能电池板之间具有冷却液通过层。
7.如权利要求1所述的一种红外线梯形吸收的双面光伏发电系统，其特征在于：所述的电路系统包括串联前层太阳能电池板与中间层太阳能电池板的串联线路，和与串联线路并联后层太阳能电池板的并联线路。
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