TW201110384A - High spot light solar cell module - Google Patents

Description

201110384 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種高聚光太陽能電池模組，特別是指—種使用菲 涅爾透鏡聚光之高聚光太陽能電池模組。 【先前技術】 再生此源中’極具發展潛力的南聚光型太陽能發電系統（^沙 concentrated photovoltaic，HCPV) ’因具有節省電池原料、降低發 電成本和維持高發電效率的優點，一般認為極適合作為太陽能電池發 電場設置之需，堪稱是未來太陽能產業的發展重點。而結合高功率三 五族（ΠΙ-ν)半導體太陽能電池與菲涅爾透鏡（FresneILens)之高 聚光型太陽能發電系統，因為可以大幅降低發電成本亦備受矚目。 請參照第1圖，目前的高聚光太陽能電池模組50 ,是採用輕薄的 菲涅爾透鏡10來取代傳統的光學透鏡，除了可減少大量的體積及重量 外’亦可達到快速製造且價格低廉，而與菲淫爾透鏡10相對的是面積 較小的二五族半導體太陽能電池20，可於太陽照設時，利用菲涅爾透 鏡10將太陽光聚集於三五族半導體太陽能電池2〇上，產生電能輸出， 提供後端各電子設備使用，並藉由散熱座3〇將太陽熱能逸散。 • >然而，由於習用菲涅爾透鏡僅為一單層材料所製作之結構，其聚 光效果較差’無法有效運用三五族半導體太陽電池的高光電轉換率特 而減少發錄出量’致使高聚光型太陽能歡整體的製作成本偏 向0 【發明内容】 馨於以上的f槐’本發明的主要目的在於提供—種高聚光太陽能 ，，組，利職數上下疊層之菲_透鏡來達到高倍率聚焦，藉以 提南二五族半導體太陽能電池的光電轉換效能，並大體上解決先 術存在之缺失。 ’#±14目的’本發明所揭露之高聚光太陽能電池模組， 201110384 ;、採用包含多片㈣且成本低廉的菲_透鏡之菲㈣透鏡組、高效 率之二五族半導體太陽能電池、與基板。也就是說除了習有的一片 ^里爾透鏡，本發明再增設了二片以上之菲闕透鏡，以上下疊層方 =應五族半導體太陽能電池上方；當太陽光_時，能將太陽 倍率，於三五族半導體太陽能電池上，而達到高的光電轉換 :也二=付到，電能輸出’可以有效減少三五族半導體太陽能電 4 '里，縮小尚聚光太陽能電池模組的所需用量及面積，降低製 族半導體太陽能電池因吸收二菲_透鏡聚焦之太陽 二一 +的=’會由三五族半導體太陽能電池底部的基板傳導逸 本發明亦可包含熱電轉換單元或長波長太陽能電 池，進-步來強化整體的光電轉換效能，提高發電效率。 式詳明的目的、特徵及其功能有進一步的了解，兹配合圖 【實施方式】 雷池if=2圖’係繪示本發明所提供第—實施例之高聚光太陽能 Γ ®。高聚光太陽能電池馳igg包括：用於聚集 透鏡組，分別為第—菲淫爾透鏡m與第二菲淫爾透 兄〇，二五奴半導體太陽能電池130 ;以及基板14〇。 以二透鏡組’是由多片_爾透鏡所構成’本實施例僅 110一、12 例，實務上不限於此。第—與第二_爾透鏡 係為光干躲（好讀觸構成。譬腿 w㈣骑竭細錄』紋理 疋~議:及擾射，和触肖度來設計的，—般設計其焦距為1 :=ιη ’ 4光倍料2 X〜麵X。如第3騎示為菲顯透鏡之 透鏡11G表示），同樣具有將光束聚 是透過上下疊層設置之第一與第二綱透鏡110、 h先倍率大缺高’得以接收聚集更 太陽能電池13G上。舉例而言，若第-與第二菲郎透鏡 201110384 聚光倍率各為15 x，則疊層後的聚光倍率則加倍為15*15=225x ;當 然，實務上亦可利用超過二個的菲涅爾透鏡加以疊層，譬如，三個聚 光倍率15 X的菲涅爾透鏡疊層後的聚光倍率則變成15*15*15 = 3375x。因此，本發明之多個菲涅爾透鏡疊層後的聚光倍率約略為3χ 〜3000χ的範圍。 一五知半導體太能電池130，係對應於第一與第二菲淫爾透鏡 110、12^)配置’用以吸收經由第一與第二菲㈣透鏡m、12〇所聚 焦之太陽光，並將太陽光轉換為電能輸出。由於三五族半導體太陽能 ，池130相較於-般#晶太陽能電池，可吸收較寬廣之太陽光譜能 φ里’相對其轉換效率可大幅提升。本實施例之三五族半導體太陽能電 $ 130的主要材枓可選自坤化鎵、磷化鎵、碟化姻、绅化贿、石申化 鎵銦、磷他鎵、磷化細、领化鱗、㈣細鎵與韻化紹錄 銦及其組合；或者，三五族半導體太陽能電池13〇的主要材料亦可選 自氮化鎵、氮化銦、銘化鎵、氮化紹鎵、氮化銘銦與氮化銘銦鎵及其 組合。本實施例之基板140採用具有良好散熱功能之散熱基板，譬如 基板14G之材料可選自銀、鋼、叙、錦、金與其合金因此，由第一 與第二菲$爾·: Π0、120㈣光導致三五族半導體謂能電池13〇 所產生的尚溫’能透過三五族半導體太陽能電池13〇底部之基板⑽ 鬱之傳導崎餅大氣巾，使得三五解導社陽麟池13()能在合適 的溫度中運作’以延長三五族半導體太陽能電池13〇的使用壽命。 當太陽光依序穿透第二菲埋爾透鏡12〇與第一菲埋爾透鏡11〇 後’第二菲埋爾透鏡120與第一菲垣爾透鏡11〇會將太陽光的能量高 倍，聚焦於三五族半導體太陽能電池⑽上，大幅提高三五族半導體 太，電池130的光電轉換效能，相對獲得高的發電量輸出，同時節 省三五族半導體太陽能電池13〇所需用量及面積，並降低製作成本。 ，參閱第4圖，鱗示本發明所提供第二實施例之高聚光太陽能 电池拉組200的不思圖。本實施例包含介於三五族半導體太陽能電池 230與基板240之間的熱電轉換單元（㈣一心他隱奶ceu)。 201110384 250 ’可藉由熱電效應產生電流。因&，三五族半導體太陽能電池測 所產生之熱能能夠經由熱電轉換單元25G，直接將熱能轉換成電能， 使得三五族半導體太陽能電池230具有良好的熱電轉換效率。 另外，請參閲第5圖，係繪示本發明所提供第三實施例之高聚光 太陽能電賴組3GG _。本實關包含長波長太陽能電池36〇 (long wavele_ solar cell)，介於三五族半導體太陽能電池糊 與基板340之間，可以幫助有效吸收長波長的太陽光，進 轉換效能。 # 或者，請參閱第6圖，係繪示本發明所提供第四實施例之高聚光 太陽能電池模，组_的示意圖。本實施例同時包含有熱電轉換單元45〇 與長波長太陽能電池46G，使得三五族半導體太陽能電池具有高 的光電轉換效能，達到大的發電量輸出。 、β 雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發 明。在不麟本發明之精神和範_，所為之更動躺飾均屬本發 明之專利保護翻。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之 專利範圍。 月 【圖式簡單說明】 第1圖為先前技術的高聚光太陽能電池模組之示意圖； 第2圖為本發明所提供第—實施例之高聚光太陽能電池模組的示意 圖； ’ 第3圖為本發明所提供之高聚光太陽能電池模組的菲 種實施態樣之示意圖； 第4圖為本發明所提供第二實施例之高聚光太陽能電池模組的示意 圖； 〜 第5圖為本發明所提供第三實施例之高聚献陽能電池模組的示意 圖；及 〜 第6圖為本發明所提供第四實施例之高聚光太陽能電池模組的示意 201110384 【主要元件符號說明】 10 菲涅爾透鏡 20 三五族半導體太陽能電池 30 散熱座 50 高聚光太陽能電池模組 100 高聚光太陽能電池模組 110 第一菲涅爾透鏡 120 第二菲涅爾透鏡 130 三五族半導體太陽能電池 φ 140 基板 200 高聚光太陽能電池模組 230 三五族半導體太陽能電池 240 基板 250 熱電轉換單元 300 高聚光太陽能電池模組 330 三五族半導體太陽能電池 340 基板 360 長波長太陽能電池 • 400 高聚光太陽能電池模組 430 三五族半導體太陽能電池 450 熱電轉換單元 460 長波長太陽能電池

Claims (1)

1. 201110384 七、申請專利範圍： L 一種高聚光太陽能電池模組，其包含： 一基板； 一三五族半導體太陽能電池（Solar Cell)，設置於該基板上；及 一菲》圼爾透鏡組（Fressnel Lens)，至少包含一第一菲淫爾透鏡與 一第二菲涅爾透鏡，該第一菲涅爾透鏡設置於該三五族半導體太 陽能電池上方，該第二菲涅爾透鏡設置於該第一菲涅爾透鏡上 方’使該太陽光經由該第一菲涅爾透鏡與該第二菲涅爾透鏡以高 倍率聚焦於該三五族半導體太陽能電池。 • 2·如申請專利範圍第1項所述之高聚光太陽能電池模組，更包含至少 熱電轉換單元（heat-electric convert cell)，設置於該基板與 該三五族半導體太陽能電池之間。 3. 如申請專利範圍第1項所述之高聚光太陽能電池模組，更包含至少 長波長太陽能電池（long wavelength s〇lar cell)，設置於該基 板與該三五族半導體太陽能電池之間。 4. 如申請專利範圍第1項所述之高聚光太陽能電池模組，更包含： 至少一熱電轉換單元，設置於該基板上；及 至少一長波長太陽能電池’設置於該熱電轉換單元與該三五族半導 響 體太陽能電池之間。 5. 如申請專利範圍第！項所述之高聚光太陽能電池模組，其中該基板 係為具有良好散熱功能之散熱基板。 6·如申δ月專利範圍第5項所述之高聚光太陽能電池模組，其中該散熱 基板的材料係選自銀、銅、鋁、鎳、金與其合金。 7· ^卜專利範圍第1項所述之高聚光太陽能電池模組，其中該三五 知半導體太陽能電池係選㈣化鎵、雜鎵、雜銦，化銘錄、 中化鎵銦q化紹鎵、磷化鎵銦、石申填化紹蘇、坤碌化钢錄 化鋁鎵銦及其纽合之太陽能電池。 /、 8·如申請專利範’丨項所述之高聚光太陽能電池模組，纟中該三五 201110384 族半導體太陽能電池係選自氮化鎵、氮化銦、鋁化鎵、氮化鋁鎵、 氮化鋁銦與氮化鋁銦鎵及其組合之太陽能電池。 9.如申請專利範圍第1項所述之高聚光太陽能電池模組，其中該第一 菲涅爾透鏡與該第二菲涅爾透鏡的材料係為pMMA、pC或。 10.如巾請專利範圍第丨項所述之高聚光太陽能電池模組，其中該第— 菲涅爾透鏡與該第二菲涅爾透鏡的聚光倍率為2 χ〜1〇〇〇 X。1" U. ^申請專利細第1項所述之高聚光太陽能電池模組，其中該第— 菲涅爾透鏡與該第二菲涅爾透鏡的焦距為！麵〜1〇〇 cm。、 °"