CN1541418A - 使用通过液体的光学聚集的太阳能转换器 - Google Patents

Abstract

在液体(1016)中工作的太阳能电池(1010)由于两个独立的物理现象具有增加的工作效率，仅仅通过润湿使用固定台(1002)的太阳能电池(1010)的前面和后面从太阳能电池(1010)的输出电流增加，以及通过在该液体(1016)中的光的折射和内部反射增强的光的收集。电介质液体(1016)被发现增加n/p结太阳能电池(1010)的输出功率效率并且还起光学聚焦媒介的功能。电介质液体(1016)的特性允许具有适当几何形状的太阳能电池面板(1000)的结构起光学聚集器的作用。

Description

使用通过液体的光学聚集的太阳能转换器

背景技术

太阳能系统用于提供电和热已经几十年了。各种型号能量产生系统的设计者们不断地努力提高输出功率效率。在太阳能电池转变系统中当前的一个问题为有效地提取廉价的电。光电单元的转变效率正比于电池转变为电能的太阳光的能量。提高效率对于生产同传统的例如矿物燃料和核能的能量资源有竞争力的太阳能电池是至关重要的。太阳能电池的效率已经从最早传统的光电装置的大约1到2％的效率实质地增加了。当前的常规的光电系统转变光能的7到17％成为电能。

首先需要的为在具有极高效率的太阳能电池中的转变能量的系统和方法。同样需要的为便宜的但在能量产生中获得高效率水平的太阳能电池材料和结构和太阳能电池制造过程。进一步需要的为允许收集转变为电的聚集的日光能量以增加输出能量产量的太阳能电池构造。

发明内容

由于两个独立的物理现象：因为简单地润湿了太阳能电池从而从太阳能电池输出电流增加和通过在液体中光的折射和内部反射光的聚集增强，太阳能电池在液体中工作具有增加的工作效率。电介质液体被发现增加n/p结太阳能电池能量转变效率并且同样起光聚集媒介的作用。电介质液体的特性允许太阳能电池面板的具有适当形状的构造用以起光学聚集器的作用。

浸入一个或多个结光电电池的有机的电介质液体增加光电电池的能量转变效率。该有机的电介质液体同样为十分适合用作光学聚集器的媒介。该有机电介质液体与结光电电池结合作为高效率和低成本的光学聚集器工作。

依照本发明的一方面，太阳能或光电电池的能量转变效率通过用电介质液体润湿电池的表面增加了。

依照本发明的另一方面，构造成包括光电电池和有机电介质液体的封装系统的太阳能面板增加太阳能电池或光电电池的输出功率。该太阳能面板具有适当的形状用以通过有机电介质液体折射光照进一步增加输出功率。例如，面板壁具有适当的透明度用以起光束收集器的作用。通过光束收集器收集的光照在有机电介质液体110的边界折射于是增强光电电池的光电效率。

依照本发明的另一方面，用有机电介质液体润湿太阳能电池结合成为具有起光束收集器作用的壁的封装系统的太阳能面板的构造大大地提高输出能率并减少每瓦的成本。

依照本发明的一些实施例的更多的方面。该太阳能面板可以以低高度圆顶的形式或者以具有大体平的面板座覆盖圆柱的第一末端和具有罩或盖子覆盖圆柱的第二末端的圆柱形式。全部或部分的面板墙和面板盖子为透明的用以起光收集器的作用。圆柱的水平横截面可以具有适当的如圆、椭圆、卵形、鸡蛋形、长方形、三角形和正方形的形状。圆柱的水平横截面可以为对称的和不对称的。

任何有机电介质液体，无论极性还是非极性的，适合在太阳能面板中使用。对于增加效率的极性有机电介质液体因为液体具有相对较高的折射率所以达到更高的能量转变效率。对于太阳能系统的该有机电介质液体依照实际使用的季节的天气或气候可以进一步基于各种液体的熔点和沸点来选择。例如，该液体可以基于使用太阳能系统的地理区域的最低和最高温度值来选择。

依照本发明的另一方面，从都使用p-n结的太阳能电池或光电电池的输出的功率的增加可以通过固体电介质薄膜的沉积获得，其的偶极子在太阳能电池的表面极化为垂直于太阳能电池表面平面的方向。

附图说明

在所附权利要求书中明确地阐明所描述的相信为独创的实施例的特征。但是，涉及结构和工作方法的本发明的实施例通过参考以下描述和所附附图可以最好地理解。

图1为显示具有提高能量转变效率结构的太阳能面板的例子的示意方块图；

图2为说明适合在太阳能面板中使用的光电电池的例子的示意实物电路图；

图3为显示两个不同商业硅(Si)太阳能电池在多云或下雨条件下的自然照明下工作的电流-电压(I-V)特性的两个光电响应曲线的图；

图4为说明包括商业硅(Si)太阳能电池在大气质量值(air mass)AM1.5干净天空的自然太阳辐射的自然照明下工作的电流-电压(I-V)特性的光电响应曲线的图；

图5为显示商业硅(Si)太阳能电池浸入有机电介质液体不同深度下的电流-电压(I-V)特性的光电响应曲线图；

图6为描述输出功率与光线在太阳能电池上的入射角度关系的图；

图7为说明浸在有机电介质液体中的太阳能电池接收的最大输出功率比率作为入射光角度的函数的图；

图8a和8b描述依照本发明的用以测试太阳能电池的结构；

图9帮助解释本发明工作的一个理论；以及

图10A和10B分别说明包括固定台的太阳能电池面板封装系统一个实施的例侧视和俯视图。

具体实施方式

参考图1，示意方块图描述具有适当的提高能量转变效率的结构的太阳能面板100的例子。该太阳能面板100包括形成太阳能面板100的较低表面的壁的面板支座或座102和在太阳能面板100的所有侧面的面板壁104。该太阳能面板可以具有任意形状。在一套非常适当的例子中，该太阳能面板100具有面板座102覆盖圆柱的一端并且面板盖112覆盖圆柱的第二端的低高度圆柱结构的形式。面板壁104的全部或部分和面板盖112是透明的进一步起光收集器的作用。圆柱的水平横截面可以具有任意适当的形状，例如：圆、椭圆、卵形、鸡蛋形、长方形、三角形和正方形。圆柱的水平横截面可以为对称的和不对称的。通常具有简单的形状的太阳能面板100一般为最划算的。

面板壁104从两方面提高太阳能面板100输出功率效率。第一，非常明显地，该面板壁104保持有机电介质液体110在面板座102中并且该液体增加光电电池106的能量转变效率。第二，面板壁104可以为透明的用以起光收集器的作用，其可以给予太阳能电池的输出功率的附加的大的增长。面板壁104可以几何上构造成如同包括折射液体的、形成放大液体的输出功率增强效果的光学系统的透镜一样工作。在一个例子中，该面板壁104可以具有用以在光电电池106上聚焦太阳光的弯曲透镜的形式。

在一个例子中，太阳能面板100具有长方形形状并且相应具有四个面板壁104。许多其他例子可以具有不同的包括不同数量的直边、曲线形式或边和曲线的组合的几何形式。该面板壁104和面板座102液体封装连接相交从而太阳能面板100基本上无泄漏的保持着液体。

该太阳能面板100构造成封装系统或者容器，其包括光电电池106和具有适当表面形状的用以通过有机电介质液体110折射光照的有机电介质液体110，进一步增加输出功率。面板壁104具有适当的透明度用以如同光收集器一样工作。通过光束收集器收集的光照在有机电介质液体110的边界折射于是增强光电电池106的光电效率。

一个或多个结光电电池106设置在面板座102内以该种方式从而用有机电介质液体110将太阳能电池106的前后表面都润湿。太阳能面板100典型地具有许多光电电池106。电源线108与光电电池106相连用以连接外部负载(未示出)。该光电电池106可以在面板座中排列成任意合适的结构，可以与任意面板壁104分开或相连。

在一些实施例中，该封装系统具有支座或面板座102和盖子或面板盖112区域，其大体上比被一个或多个光电电池106覆盖的总的表面面积大从而更多通过面板壁的光照被收集并转变为电。

在一个例子中光电电池106可以为硅结太阳能电池。可以使用其他类型的例如镓铝电池或类似电池的光电电池106。

该面板座102包括部分或全部浸没一个或多个光电电池106的有机电介质液体110。该有机电介质液体110增加结光电电池106的效率。该有机电介质液体110同样具有非常适合用作光学收集器的媒介的特征。该有机电介质液体110结合结光电电池106作为高效率和低成本光电发电机工作。

基于各种使用条件可以选择特定的有机电介质液体110。光电电池106的输出功率简单地因为用电气绝缘的液体例如甚至水润湿光电电池106的表面增加。因为润湿的光电电池106的输出功率增加的数量依赖于特定的如极性或非极性特性、反射率及其他特性的液体的性质。甚至当光电电池106的一个表面变湿时输出功率的增加都会发生。

参考图2，示意性直观图说明了适合在太阳能面板100中使用的n/p结光电电池106的例子。该光电电池106包括多个包括n型半导体210和p型半导体212的半导体层。包括n/p结的该半导体层产生与照射在光电电池106上的太阳光的应用响应的电流。在该半导体层中适合使用各种材料包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、多晶硅薄膜、单晶硅薄膜、III-V化合物包括砷化镓(GaAs)、镓铟磷(GaInP)、镓铟砷(GaInAs)以及其他。除半导体n/p层之外，光电电池106包括顶端金属格(metallic grid)214或者其他用以从电池收集电流并传送电流到外部负载的电接触。置入后接触层216用以完整电回路。在完整电池的顶部表面，从例如玻璃或塑料的材料构造的透明封装218封装电池。在光电电池106的顶部表面置入抗反射涂层220用以防止光222从光电电池106反射走。透明的粘结层224粘结透明封装218到光电电池106上。

参考图3，显示两个不同商业硅(Si)太阳能电池在多云或下雨条件自然照明下工作的照明密度为4400Lx的电流-电压(I-V)特性的两个光电响应曲线。I-V响应曲线312和I-V响应曲线322分别说明设置在浅的、宽的面板座102中的太阳能电池A310和太阳能电池B320的传统工作的光电响应。在该例子中，太阳能电池A310具有有效前面积为5×5mm²的正方形形状。太阳能电池B320具有有效前面积大约为10×20mm²的长方形形状。

在传统工作中，液体没有加入座中。I-V响应曲线314和I-V响应曲线324分别说明太阳能电池A310和太阳能电池B320光电电池106浸入有机电介质液体110下工作的光电响应。在说明性的例子中，太阳能电池A310和太阳能电池B320浸入填充面板座102到些微地超出各自太阳能电池的顶部表面的甘油中。通过短路电流I_SC的增加说明太阳能电池106的输出功率的提高。太阳能电池A310的该短路电流I_SC增加316大约为40％而太阳能电池B320该短路电流I_SC增加326大约为36％。太阳能电池的输出功率依赖于施加到电池上的负载。例如，当太阳能电池浸入甘油液体时200Ω负载下太阳能电池B320增加的输出功率大约为47％。

在同样的照明条件下，通过使用部分或全部浸入有机电介质液体110中的光电电池106，太阳能电池的性能显著提高。太阳能输出功率性能的提高随许多的包括液体的成分和涉及太阳能电池尺寸的液体的深度的因素变化。

参考图4，光电响应曲线显示商业硅(Si)太阳能电池A310在大气质量值(air mass)AM1.5干净天空的自然太阳辐射的自然照明下工作的电流-电压(I-V)特性。曲线401显示太阳能电池在空气中工作的电流-电压(I-V)特性。曲线402显示太阳能电池浸入乙醇中工作的电流-电压(I-V)特性。太阳能电池短路电流I_SC和开路电压V_OC在液体中的提高分别大约为38％和10％。当该太阳能电池连接250Ω的负载时输出功率的提高大约为64％，而当该太阳能电池连接1000Ω的负载时大约为64％。

参考图5，光电响应曲线图显示在500W/5500°K色温反射灯的1000Lx照明下商业硅(Si)太阳能电池浸入有机电介质液体110不同深度下的电流-电压(I-V)特性的。在一个例子中，光电电池106为太阳能电池B320并且有机电介质液体110为三氯乙烯。曲线500显示没有液体的传统条件下的I-V特性。三氯乙烯液体具有浅的深度用于产生液体仅仅覆盖在最靠近面板座102的太阳能电池B320的表面的曲线501。仅仅通过润湿光电电池106的后表面输出功率效率增加。曲线502为当液体深度覆盖光电电池106使得液体水平面高出光电电池106顶部表面1mm时的结果。在说明性例子中，太阳能电池B320的三氯乙烯的最优液体深度为覆盖该电池的顶部表面之上7mm，如曲线503所示。额外的液体减小太阳能电池B320的效率，如曲线504和505所示。曲线504为当覆盖光电电池B320高出该电池顶部表面10mm时的结果。曲线505为当覆盖光电电池B320高出该电池顶部表面15mm时的结果。

当光电电池106浸入各种例如甲苯、异丙醇和甘油的有机电介质液体110时有相似的测量结果。对于上述列举的有机电介质液体110从太阳能电池的最大输出功率发生在高出电池顶部表面7±1mm的深度。在其他例子中，最优液体深度可以依照特定的所选的有机电介质液体110以及例如座半径的座的结构而变化。

有机电介质液体110的最合适深度显示与在面板座102中的光电电池106位置的光聚焦相关。

最大输出功率测量在500W/5500°K色温反射灯的照明下使用表I所示的甘油、异丙醇、甲苯以及三氯乙烯的有机电介质液体情况下获得。表I说明在液体深度D下在太阳能电池B320中的短路电流I_SC的最大增加。给出有机电介质液体的比重ρ和反射率N。在该些有机电介质液体中，甘油为非极性电介质。异丙醇、甲苯以及三氯乙烯为极性电介质。

表I

液体	ρ	N	(ΔISC/ISC)max	D(mm)
					三氯乙烯	1.439	1.471	0.44	7±1
甲苯	0.8669	1.496	0.42	7±1
					异丙醇	0.7855	1.3776	0.31	7±1
甘油	1.2613	1.4746	0.27	7±1

如表I所示，由于润湿效应任何具有高折射率N的极性电介质液体适合增加更多的结太阳能电池的输出功率。

使用电介质的功率增量的增加与介电常数相关。两种材料已经发现特别适合用作覆盖在太阳能电池上的电介质。这些材料具有大于1.43的反射率，凝结点低于-40°摄氏度并且沸点高于200°摄氏度。因此具有这些特点的电介质材料可以在地球上的大部分地点使用，包括北极和热带。该电介质材料应该避免氯、碘或溴因为如果着火这样的材料是不合适的。一种满意的当在太阳能电池的顶部使用时导致42％的功率增长的材料为丙二醇(N＝1.433)。丙二醇在汽车中用于防冻并且已经发现用作覆盖太阳能电池用以增加功率输出的电介质液体是安全的。如果着火，丙二醇的燃烧副产品为二氧化碳(CO₂)和一氧化碳(CO)。

另一种导致功率输出63％的增加的材料来自Cargille并且为用于光学的电介质液体。特别地，该Cargille材料在Cargille的文献中描述为用于激光的浸入材料。反射率为1.535，该材料在-45°摄氏度凝固并且在超过370°摄氏度沸腾。由于该材料如果燃烧将产生CO₂所以为安全的并且适合在太阳光中超过10年。测试该材料来确定太阳能电池输出的增加。运行测试的结构如图8A和8B所示。图8A显示陶瓷碗81，其壁被白的3M Scotch胶带85覆盖。图8A显示胶带的横截面85a和85b而在图8B图8A的结构的俯视图显示在顶部边缘下环绕碗内部设置的3M Scotch胶带。太阳能电池82设置在离粘在陶瓷碗底部的环氧支座84距离“d”(1mm)的位置。太阳能电池82具有两个引线82a和82b，其以悬臂方式支撑着太阳能电池在环氧支座84上1mm的距离。引线82a和82b通过胶86a和86b固定在环氧支座84上。测试显示ΔI_SC/I_SC，其为短路电流的增长相对于普通短路电流的比率，其为这样以至最大功率在使用折射率为1.535的编号1160的Cargille浸入液体时的增加为62.6％。该液体由R.P.Carille实验室公司制造，该公司的地址为商业街55号，Cedar Grove，新泽西州，07009。该材料的特性在材料的由Cargille提供的与该材料相关的安全数据页(safety data sheet)中给出。

当太阳能电池在高电气绝缘和光学透明的液体工作时输出功率增加。通常，任何电气绝缘和在从3000到20000的波段区域光学透明的液体为适合的。任何有机电介质液体，无论极性或非极性，适合用在太阳能面板中。由于例如甲苯或三氯乙烯的液体具有相对较高折射率对于增加效率的极性有机电介质液体获得更高的能量转换效率。在特别的应用中，有机电介质液体可以基于各种液体的熔点和沸点依照气候和太阳能能量面板安装的可能的季节天气条件来选择。通常具有较低凝固温度和较高沸腾温度的有机电介质液体110为有利于防止在冷的条件下凝固的破坏并有利于在热的条件下更有效率地利用太阳能能量。

在一些实施例中，液体不必须为有机电介质液体110还可以为例如纯水的电气绝缘和光学透明的电介质用以观察结太阳能电池的输出功率的增加。

参考图6，图描述输出功率与光在光电电池106上的入射角度的关系。在说明性的例子中，测量作为其在阳光照射在太阳能电池106的前面表面和/或太阳能面板系统104的侧壁的入射角度的函数的、从太阳能电池的最大输出功率。进行了光电电池106在空气中或在有机电介质液体110中测量。在干净天空的自然光条件下收集数据。在太阳的多个角度，在控制(control)曲线601上的点在空气中获得。对于多个角度，乙醛注入10cm直径固定在光电电池106上的陪替氏培养皿中到深度高于光电电池106的顶部表面7mm的水平，于是获得在照明测量曲线602上的点。同样对于每个角度，插入的挡板114阻碍太阳光到通过其侧壁反射到光电电池106的陪替氏培养皿的侧壁，于是获得在阻碍照明测试曲线603上的点。在所有入射光的角度，阻碍照明测试曲线603与控制曲线601之间的区别由于用有机电介质液体110润湿光电电池而导致。对于所有入射光的角度，照明测量曲线602与阻碍照明测试曲线603之间的不同由太阳光通过陪替氏培养皿侧壁的照明的不同导致。

在说明性测试中，在光电电池106周围的乙醛的存在导致在日光下输出功率大约33％的增加，如阻碍照明测试曲线603所示。输出功率增加的更多的35％的部分由太阳光通过培养皿的侧壁折射到光电电池106上导致。总计，在晴天获得输出功率大约68％的增加。

参考图7，图701说明浸入乙醛110中的光电电池106最大输出功率曲线602与图6中的在空气中的控制曲线601的比率。相似实验测试点702显示对于苯液体浸泡比较在液体中的电池效率与在空气中的效率得到了相同的功率比率。包括透明面板盖112的形状的太阳能电池面板100的几何形状、透明面板壁104、用于在有机电介质液体110中聚焦太阳能能量面板壁104的几何形状，起增加太阳能电池效率的作用。

利用暴露(disclosed)的几何形状和有机电介质液体的太阳能面板100在从10°到75°的入射照明角度从太阳能电池中获取增加的输出功率，其角度范围为无须跟踪太阳位置的有效太阳光角度的整个范围。该说明性例子701显示了使用浸入在乙醛中的太阳能电池一天在输出功率上大约70％的增加。例子702显示了使用浸入在苯中的太阳能电池一天在输出功率上大约120％的增加。

在一年中，因为季节变化，在地球上纬度的地点太阳在中午的仰角在+23.5°到-23.5°的范围内变化。源自图6和7的结果建议太阳能面板的方向应该依照在地球上的位置的纬度来选择用以有效地利用照射到系统侧壁的光。

在低的入射角度下的增加的效率源自通过面板侧壁的入射光的收集。不仅在明亮的晴天而且在有雾的或多云的条件下得到大的效率增加。例如，在大约4800Lx照度的多云天在浸入乙醛的太阳能电池的工作中观察到输出功率接近50％的增加。

说明性的太阳能面板的结构，包括浸入液体中的太阳能电池和封装在面板中，因为额外功率的获取可以有其他的好处。例如，太阳能面板可以包括泵或其他装置用以循环液体，所以太阳能电池可以冷却从而抑制由于液体温度升高导致的输出功率的减少。循环液体还可以相似地收集从液体的太阳能热能。

在本发明的另外的实施例中，固体的电介质薄膜沉积在p-n结电池的表面。固体电介质薄膜的偶极沿着穿过p-n结的自电场极化。

在太阳能电池中的低的能量转变效率主要由于光激发电子和空穴在传播穿过p-n结时通过复合过程丢失。在照明下从太阳能电池到负载的总电流被适当地描述为：

I＝I_sc-I_o[exp(-βV)-1]                           (1)

其中β＝e/kT，e为电子电量，k为玻尔兹曼常数，T为在太阳能电池中的绝对温度。公式(1)的第一项，为短路电流并且为由于从p区域到n区域的光激发电子流和从n区域到p区域的光激发空穴流动。电子和空穴的这些流动导致前偏压，V，穿过结本身，其在公式(1)的第二项显示。但是，不是所有的光激发电子和空穴可以对I_SC有贡献。初始光激发电子N_pho和空穴P_pho的一些通过复合过程复合，于是只有存活地电子，N_sur和空穴P_sur，可以完成它们的到太阳能电池终端的传播。与在导体材料中的电流概念相似，I_SC可以被描述为

$I_{\mathrm{SC}}=N_{\mathrm{sur}}e{V}_{\mathrm{el}}^{*}+P_{\mathrm{sur}}e{V}_{\mathrm{hol}}^{*}$

$=N_{\mathrm{pho}}(1-g_{\mathrm{el}})e{V}_{\mathrm{el}}^{*}+P_{\mathrm{pho}}(1-g_{\mathrm{hol}})e{V}_{\mathrm{hol}}^{*}$ (g_el和g_hol＜1)                (2)

其中g_el和g_hol分别为电子和空穴的复合率或几率。公式(1)的第二项为作为I_SC的结果产生的p-n结二极管电流。从公式(1)和(2)，通过将在公式(2)中的g_el和g_hol减到最小获得在公式(1)中的左项的较大的电流I。在描述的实施例中，在太阳能电池周围的电介质液体的存在导致短路电流或太阳能电池的输出功率的显著的增加。该事实为强大的证据证明在太阳能电池和电介质液体之间存在相互作用。在照明下，如前文所描述的，在通过结的前偏置方向导致自偏置电压并且导致从p区域到n区域垂直于太阳能电池的表面方向的电场通量。另一方面，电介质液体由分子组成，其为可移动的电偶极子。这些偶极子容易沿着电场方向排列，以该方式，如图9所示，偶极子的负极附着在n型一侧的表面上并且偶极子的正极附着在太阳能电池的p型一侧的表面上。

在n型区域的复合中心具有正电荷并且在p型区域的复合中心具有负电荷。在这样的环境中，在偶极子负(正)极与在太阳能电池的n(P)型区域中的和在太阳能电池中的淬灭(或冻结)复合中心的正的(负的)电荷复合中心之间发生库仑相互作用。该模型很好地解释在以上原理上描述的、导致在给定的光强度输入下太阳能电池产出的输出功率增加的润湿效应。

再参考图5，曲线501说明用电介质液体1016润湿太阳能电池1010的后表面1014的结果。在该实施例中，曲线501的I_SC和曲线500的I_SC的比率显示通过用例如三氯乙烯润湿太阳能电池的后表面可以得到短路环路电流的大约11％的增加。虽然，图10A和10B提供了对于固定台1002的设计的一个可效仿的实施例，但是太阳能电池的固定台的设计可以以任意的确保后太阳能表面可以被润湿的方式设计。

图10A和10B分别为包括太阳能电池固定台1002的太阳能面板封装系统1000的侧视和俯视图。在该实施例中，封装系统1000包括透明的盖子1004，座1006，以及透明的侧壁1008。封装系统1000包含固定或放置在定义了一组孔1012的固定台1002上的一串太阳能电池1010。孔1012位于固定台1002上用以提供贴近太阳能电池1010的后表面1014的空隙1018。空隙1018允许电介质液体1016水区(pool)贴近后表面1014使得整个后表面可以被润湿。在一个例子中，空隙1018设置成不少于1mm的缝隙。

虽然本发明参考各个实施例已经被描述，应该了解该些实施例为说明性的并且本发明的范围不只限于此。所描述的实施例的许多变化、修改、增加和改进是可能的。例如，本领域普通技术人员将容易实现提供在此披露的结构和方法所必须的步骤，并将了解工艺参数、材料和尺寸仅作为例子给出并且可以变化用以达到想得到的结构也可以在本发明范围内的修改。在此披露的实施例的变化和修改可以基于在此阐明的描述进行，而不背离如以下权利要求书所阐明的本发明的范围和精神。

在该权利要求书中除非另外指出冠词“a”指“一个或多个”。

Claims (24)

1.太阳能转换器，包括：

电介质液体；

一个或多个太阳能电池，与所述电介质液体接触；以及

面板容器，包括所述电介质液体以及一个或多个太阳能电池，所述面板容器为大体平坦的，在其上基于其所述太阳能电池被支撑以至允许每个太阳能电池的前面和后面表面接触所述的电介质液体，所述容器具有透明的盖子和透明的侧壁结合所述支座用以允许转换为电能的太阳光进入所述面板容器。

2.依照权利要求1的太阳能转换器，还包括：

一个或多个n/p结太阳能电池；以及

电介质液体，其通过润湿所述太阳能电池增加从所述n/p结太阳能电池的输出电流并且通过在电介质液体中的光的折射和内部反射增强光的收集。

3.依照权利要求1的太阳能转换器，还包括：

面板容器，具有支座，其在所述太阳能电池下面具有间隔和保留地支撑所述一个或多个太阳能电池用以允许所述电介质液体润湿每个所述的太阳能电池的背面表面。

4.依照权利要求1的太阳能转换器，还包括：

面板容器，具有透明的盖子用以引导太阳光进入所述容器的内部空间并且具有形成通过所述电介质液体聚焦太阳光到所述一个或多个太阳能电池的透镜的透明的侧壁。

5.依照权利要求1的太阳能转换器，其中：

所述容器具有支座和覆盖区域，其大体上比所述一个或多个太阳能电池覆盖的总表面积大用以增大所述侧壁的面积。

6.依照权利要求1的太阳能转换器，还包括：

容器，具有低高度圆柱结构的构造，所述圆柱具有大体平的覆盖所述圆柱的第一末端的面板座以及覆盖所述圆柱的第二末端的面板盖或盖子，圆柱具有选自圆、椭圆、卵形、鸡蛋形、长方形、三角形和正方形的横截面几何形状，以及选自对称形成和不对称形状。

7.依照权利要求1的太阳能转换器，还包括：

电介质液体其选自具有相对较高的折射率的有机电介质液体。

8.依照权利要求1的太阳能转换器，还包括：

有机电介质液体，其选自安全的或较少危险的例如丙二醇以及编号1160的Cargille浸入液体的液体。

9.依照权利要求1的太阳能转换器，还包括：

电介质液体，其依照使用的季节天气和气候基于用于各种太阳能能量系统的液体的熔点和沸点选择。

10.太阳能转换器，包括：

液体；

一个或多个太阳能电池，其分布为与所述液体接触；

太阳能电池固定台，在太阳能电池下面提供空隙其中所述液体可以集中接触一个或多个所述太阳能电池的背面表面；以及

封装系统，包含所述液体以及固定在所述太阳能电池固定台上的所述一个或多个太阳能电池，所述封装系统具有大体平坦的支座，所述封装系统具有透明侧壁结合所述平坦的支座用以形成通过所述液体聚焦太阳光到所述一个或多个太阳能电池上的透镜，所述壁通过所述壁以及通过所述液体增加光的收集并且光学地聚集太阳光到所述一个或多个太阳能电池。

11.依照权利要求10的太阳能转换器，还包括：

封装系统，具有透明的盖子其通过所述液体收集太阳能照明。

12.依照权利要求10的太阳能转换器，还包括：

封装系统其具有透明的形成透镜的侧壁用以广泛地收集太阳光束通过所述的液体到所述一个或多个太阳能电池并被转变为电能。

13.依照权利要求10的太阳能转换器，还包括：

封装系统，包括至少部分地由透明的玻璃或塑料构成的壁和盖子。

14.依照权利要求10的太阳能转换器，其中：

所述封装系统具有大体上比所述一个或多个太阳能电池覆盖的总表面区域大的支座和盖子区域。

15.依照权利要求10的太阳能转换器，还包括：

封装系统具有低高度圆柱结构的构造，所述圆柱具有大体平的覆盖所述圆柱的第一末端的面板座以及覆盖所述圆柱的第二末端的面板盖或盖子，圆柱具有选自圆、椭圆、卵形、鸡蛋形、长方形、三角形和正方形的横截面几何形状，并且选自对称形成和不对称形状。

16.依照权利要求10的太阳能转换器，其中所述液体包括高折射的可以在从在地球上的最低到最高温度的气候下的范围内保持液态电介质液体。

17.依照权利要求10的太阳能转换器，其中所述电介质液体选自安全的或不危险的包括丙二醇以及编号1160的Cargille浸入液体的材料。

18.太阳能转换器，包括；

液体；

一个或多个太阳能电池，分布为与所述液体接触；

太阳能电池固定台，在太阳能电池下面提供空隙，其中所述液体的储存可以保持接触每个所述的一个或多个太阳能电池的背面表面；以及

封装系统，包含所述液体、所述固定台以及所述一个或多个太阳能电池，所述封装系统具有大体平坦的支座，并具有透明的盖或盖子其直接地传递和散射太阳光射线进入封装系统的内部空间，所述封装系统具有透明的壁结合所述的支座用以形成直接引入和折射太阳光射线到系统的窗口。

19.依照权利要求18的太阳能转换器，其中；

所述封装系统，具有支座和盖子区域，其为刚好足够大用以覆盖被由一个或多个太阳能电池组成的太阳能电池组占据的总区域。

20.依照权利要求18的太阳能转换器，还包括；

所述封装系统具有低高度圆顶或圆柱结构的构造，其具有大体平的紧紧地覆盖所述圆柱的第一末端的座以及紧紧地覆盖所述圆柱的第二末端的面板盖或盖子，所述圆柱具有选自圆、椭圆、卵形、鸡蛋形、长方形、三角形和正方形的横截面几何形状，并且选自对称形成和反对称形状。

21.依照权利要求18的太阳能转换器，还包括：

液体，为高折射率的、具有足够低的熔点和足够高的沸点的从而所述液体对于使用的季节天气和气候的变化可以保持稳定的液态的电介质液体。

22.依照权利要求18的太阳能转换器，其中：

液体选自较少危险的或安全的例如丙二醇以及编号1160的Cargille浸入液体的有机电介质液体。

23.太阳能转换器，包括：

电介质液体；

一组太阳能电池，分布为与所述液体接触；以及

太阳能电池固定台，其支撑所述一组太阳能电池用以允许所述太阳能电池的前面和背面表面与所述电介质液体接触；

封装系统，其包含所述液体以及固定在所述固定台上的所述一组太阳能电池，所述封装系统具有大体平坦的支撑所述固定台的支座并具有透明的结合所述电介质液体形成透镜的并且从所述的光到所述的太阳能电池组的所有角度和方向收集光的圆顶盖子。

24.依照权利要求23的太阳能转换器，其中所述电介质液体包括高折射率液体并且选自安全的或不危险的包括丙二醇以及编号1160的Cargille浸入液体的有机电介质材料。

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