CN111725342A - 高吸收率的光伏组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高吸收率的光伏组件，属于光伏领域，其包括后面板和相互间隔阵列设置在后面板上的光伏电池，光伏电池的另一端还连接与后面板相对的前面板；后面板上或者后面板内设有反射器，前面板为透明结构，且设有圆弧形的凸起，凸起方向为远离光伏电池的方向；其中，反射器的反射中心以及圆弧形的凸起的焦距均位于光伏电池中心点；通过在光伏电池的前面板设有圆弧形凸起部，增加接收光的有效面积，同时将平行光线距集在光伏电池上；后面板上设有反射器，将光伏电池间隙处的光线或未能被光伏电池充分吸收的光线再次反射至光伏电池，大大提高光伏组件对阳光的吸收率；提高转换效率。

Description

高吸收率的光伏组件
技术领域
本发明涉及光伏领域，尤其涉及一种高吸收率的光伏组件。
背景技术
光伏组件是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中最重要的部分，其作用是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
现有的光伏组件主要由多个太阳能电池串联形成；这种光伏组件的太阳能利用率不高；第一是由于各个电池之间存在间隙，且电池的面积不大；从电池间隙处穿过的阳光以及穿过电池而未被太阳能电池充分吸收的阳光均不能被充分利用上；第二是太阳升落过程中发射的光线为不同角度的平行光，光伏组件接收到的阳光不能一直聚集在太阳能电池中，太阳能的利用率低。
发明内容
针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种高吸收率的光伏组件，在光伏电池的前面板设有圆弧形凸起部，增加接收光的有效面积，同时将平行光线距集在光伏电池上；后面板上设有反射器，将光伏电池间隙处的光线或未能被光伏电池充分吸收的光线再次反射至光伏电池，大大提高光伏组件对阳光的吸收率；提高转换效率。
为实现上述目的，本发明提供一种高吸收率的光伏组件，包括后面板和相互间隔阵列设置在后面板上的光伏电池，其特征在于，光伏电池的另一端还连接与后面板相对的前面板；后面板上或者后面板内设有反射器，前面板为透明结构，且设有圆弧形的凸起，凸起方向为远离光伏电池的方向；其中，反射器的反射中心以及圆弧形的凸起的焦距均位于光伏电池中心点。
优选的方案，反射器包括相互连接的凹形曲面和锥体部，凹形曲面位于在光伏电池下方，锥体部位于在光伏电池的间隔处。
具体的方案，凹形曲面的开口朝向光伏电池，且凹形曲面的焦点为反射中心。
具体的方案，前面板的材料为玻璃或者透明聚合物；凹形曲面或/锥体部为玻璃、塑料或金属或者设置为设有涂层的聚合物。
优选的方案，涂层为金属铝或者金属银涂层。
优选的方案，锥体部的高度大于反射器所在平面与光伏电阻所在平面的间距的一半。
优选的方案，锥体部的角度小于90度。
具体的方案，光伏电池上包裹有封装层，封装层设置在前面板与光伏电池，以及后面板与光伏电池之间；封装层为聚合物层，光伏电池与反射器之间封装层的厚度为50μm-5mm。
优选的方案，反射器包埋在透光层中，且透光层的折射率高于封装层的折射率。
优选的方案，圆弧形凸起的弧度为60-180度。
本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明提供的高吸收率的光伏组件，包括后面板和相互间隔阵列设置在后面板上的光伏电池，光伏电池的另一端还连接与后面板相对的前面板；后面板上或者后面板内设有反射器，前面板为透明结构，且设有圆弧形的凸起，凸起方向为远离光伏电池的方向；其中，反射器的反射中心以及圆弧形的凸起的焦距均位于光伏电池中心点；通过在光伏电池的前面板设有圆弧形凸起部，增加接收光的有效面积，同时将平行光线距集在光伏电池上；后面板上设有反射器，将光伏电池间隙处的光线或未能被光伏电池充分吸收的光线再次反射至光伏电池，大大提高光伏组件对阳光的吸收率；提高转换效率。
附图说明
图1为本发明的横截面图；
图2为本发明的反射器平面图；
图3为本发明的圆弧形凸起折射光原理图。
主要元件符号说明如下：
1、前面板；11、圆弧形凸起；2、封装层；3、光伏电池；4、透光层；5、背面板；6、反射器；61、凹形曲面；62、锥体部。
具体实施方式
为了更清楚地表述本发明，下面结合附图对本发明作进一步地描述。
如背景技术所述，现有技术中由于电池间的间隔，导致穿过光伏电池3的光线未能被充分利用，光伏组件的整体能量转换率降低；基于此本发明提供了一种高吸收率的光伏组件，用于提高光伏组件对阳光的吸收率；请参阅图1，其包括后面板5和相互间隔阵列设置在后面板5上的光伏电池3，光伏电池3的另一端还连接与后面板5相对的前面板1；后面板5上或者后面板5内设有反射器6，前面板1为透明结构，且设有圆弧形的凸起，凸起方向为远离光伏电池3的方向；其中，反射器6的反射中心以及圆弧形的凸起的焦距均位于光伏电池3中心点。
与现有技术相比，通过在光伏电池3的前面板1设有圆弧形凸起11部，增加接收光的有效面积，同时将平行光线距集在光伏电池3上；后面板5上设有反射器6，将光伏电池3间隙处的光线或未能被光伏电池3充分吸收的光线再次反射至光伏电池3，大大提高光伏组件对阳光的吸收率；提高转换效率。
在本实施例中，反射器6可将几乎75％的光引导至电池上，从而提高组件在标准测试条件(STC)下的效率。
在本实施例中，透明表示基本上没有散射的可见光的透射，通常导致太阳光透射率超过90％，散射小于5％，透明材料通常表示光学品质的材料。
在本实施例中，光伏组件包括多个电互连的光伏电池3，且光伏电池3以行和列设置，其中行或列中的至少一个彼此间隔开；太阳光射入光伏电池3的一面为前面，穿出光伏电池3的一面为背面；前面板1设置在光伏电池3的前面；背面板设置在光伏电池3的背面。
参阅图2，反射器6包括相互连接的凹形曲面61和锥体部62，凹形曲面61位于在光伏电池3下方，锥体部62位于在光伏电池3的间隔处；其中凹形曲面61用于反射穿过光伏电池3而未被光伏电池3充分吸收的光线，使得该部分光线再次穿过光伏电池3，被二次吸收；锥体部62用于反射从光伏电池3间隔处射入的阳光，将该部分的光线反射至光伏电池3或者反射凹形曲面61中，再经过凹形曲面61发射至光伏电池3上；从而充分反射未被吸收的光线，提高光电转换率。
优选的方案，凹形曲面61的开口朝向光伏电池3，且凹形曲面61的焦点为反射中心；凹形曲面61可以将反射的光线大部分聚集在光伏电池3的中心，因为光伏组件的中心处比边缘处对光线的吸收率更高，将光线聚集在光伏组件中心，对光线的吸收率更高。
在本实施例中，锥体部62环绕凹形曲面61设置形成闭合的平面区域，光伏电池3的位置与该闭合的平面区域相对应；其中，凹形曲面61的开口为圆形，该区域内相邻的三个凹形曲面61之间两两相切，相邻凹形曲面61开口的间隙处为平面，该平面可对光线进行镜面反射。
在本实施例中，锥体可具有圆形或椭圆形或多边形基底，并且可具有相同或不同/交替的尺寸；在多边形基底的情况下，可以为金字塔形锥体，具有6个侧面；基底还可以为六边形、七边形、八边形等，当不限于此，锥体侧面数量与基底边数相等；基地还可以为在椭圆形，或者圆形；锥体部62形成圆锥或者椭圆锥；锥体部62的侧面为反射面。
在本实施例中，反射器6板设置在背板上方或者在其上表面集成在背板中；背板可以是透明的或不透明的，例如玻璃板、涂覆的玻璃板、聚合物板、或半透明或不透明的聚合物，例如聚烯烃、填充聚合物、含有其他材料如金属膜的聚合物层压板、金属板、涂覆的金属板。
在本实施例中，电池可为矩形或圆形的，其最长的直径通常为5-20cm，最小直径通常为4-12cm；PV电池的厚度通常为0.1-1mm，通常为约200-400微米。
在本实施例中，前面板1的材料为玻璃或者透明聚合物；凹形曲面61为玻璃、塑料或金属或者设置为设有涂层的聚合物。
优选的方案，涂层为金属铝或者金属银涂层；为了促进250-1500nm波长的反射，优选使用银、铝或其组合；金属涂层非常薄，为约300-1000埃厚，更优选300-500埃级别。
在本实施例中，出于实际和制造的原因，锥体的顶点通常略微呈圆形或扁平。
优选的方案，锥体部62的高度大于反射器6所在平面与光伏电阻所在平面的间距的一半；这样从光伏电池3间隙处射入的阳光更难从间隙处被反射出去；而被反射至凹形曲面61中或者直接反射至光伏电池3上。
优选的方案，锥体部62的角度小于90度；间隙的的射入光线被反射至凹形曲面61内，通过凹形曲面61反射至光伏电池3中心，进一步提高光线的吸收率。
具体的方案，光伏电池3上包裹有封装层2，封装层2设置在前面板1与光伏电池3，以及后面板5与光伏电池3之间；封装层2为聚合物层，光伏电池3与反射器6之间封装层2的厚度为50μm-5mm。
在本实施例中，封装层2与前面板1的折射率相同，避免折射过程中不必要的光损耗；光伏电池3与反射器6之间封装层2的厚度的控制是为了凹形曲面61为反射的光线能大部分光线穿过光伏电池3；封装层2的设置，是为了起到保护光伏电池3的作用；防止外部的水或者外部尘土进入；其中相邻光伏电池3之间的间隙被封装结构填充满。
优选的方案，反射器6包埋在透光层4中，且透光层4的折射率高于封装层2的折射率；外部射入的光线经过折射后射入凹形曲面61时，可以将光线聚拢在更小的范围内；有助于将反射器6将大部分光线反射至光伏电池3上。
此外，通过选择折射率之间的比例，可以实现较浅的光反射角度，这增加了反射到太阳能电池上的距离，并且减少了通过与太阳能组件的透明前板相关联的防反射结构的光损失。
在本实施例中，透光层4中可以设置在后面板5上或者设置在后面板5内，当设置在后面板5内时，透明观层与后面板5平齐。
优选的方案，圆弧形凸起11的弧度为60-180度；由于太阳升降，使得光伏电池3接收到的阳光的角度不断改变，圆弧形凸起11的设计相对于平面能够增大一天中光伏电池3接收阳光的有效面积圆弧凸起的设计；圆弧形凸起11的角度的60-180度时为了保证既能接收足够的光照又不浪费材料；其中圆弧形凸起11的折射率小于2。
本发明的优势在于：
1、通过在光伏电池的前面板设有圆弧形凸起部，增加接收光的有效面积，同时将平行光线距集在光伏电池上。
2、后面板上设有反射器，将光伏电池间隙处的光线或未能被光伏电池充分吸收的光线再次反射至光伏电池，大大提高光伏组件对阳光的吸收率；提高转换效率。
3、反射器包括相互连接的凹形曲面和锥体部，其中凹形曲面用于反射穿过光伏电池而未被光伏电池充分吸收的光线，被二次吸收；锥体部用于反射从光伏电池间隔处射入的阳光，从而充分反射未被吸收的光线，提高光电转换率。
4、反射器包埋在透光层中，且透光层的折射率高于封装层的折射率；通过选择折射率之间的比例，可以实现较浅的光反射角度，这增加了反射到太阳能电池上的距离，并且减少了通过与太阳能组件的透明前板相关联的防反射结构的光损失。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高吸收率的光伏组件，包括后面板和相互间隔阵列设置在后面板上的光伏电池，其特征在于，光伏电池的另一端还连接与后面板相对的前面板；后面板上或者后面板内设有反射器，前面板为透明结构，且设有圆弧形的凸起，凸起方向为远离光伏电池的方向；其中，反射器的反射中心以及圆弧形的凸起的焦距均位于光伏电池中心点。
2.根据权利要求1所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，反射器包括相互连接的凹形曲面和锥体部，凹形曲面位于在光伏电池下方，锥体部位于在光伏电池的间隔处。
3.根据权利要求2所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，凹形曲面的开口朝向光伏电池，且凹形曲面的焦点为反射中心。
4.根据权利要求2所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，前面板的材料为玻璃或者透明聚合物；凹形曲面或/锥体部为玻璃、塑料或金属或者设置为设有涂层的聚合物。
5.根据权利要求3所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，涂层为金属铝或者金属银涂层。
6.根据权利要求1所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，锥体部的高度大于反射器所在平面与光伏电阻所在平面的间距的一半。
7.根据权利要求6所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，锥体部的角度小于90度。
8.根据权利要求1所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，光伏电池上包裹有封装层，封装层设置在前面板与光伏电池，以及后面板与光伏电池之间；封装层为聚合物层，光伏电池与反射器之间封装层的厚度为50μm-5mm。
9.根据权利要求8所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，反射器包埋在透光层中，且透光层的折射率高于封装层的折射率。
10.根据权利要求8所述的高吸收率的光伏组件，其特征在于，圆弧形凸起的弧度为60-180度。
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