TWI442586B - 太陽能電池 - Google Patents

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    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

Description

太陽能電池
本發明涉及一種太陽能電池,尤其涉及一種非平面型太陽能電池。
太陽能是一種潔淨和可再生的能源,發展太陽能可減少在發電過程中使用礦物燃料,從而減輕空氣污染及全球暖化的問題。隨著各個國家對新能源的重視,利用太陽能已經成為新能源戰略中的一個熱點。
太陽能電池將接收到的太陽能輻射能量轉變為電能以供利用。目前,一般太陽能電池為平面型,這種太陽能電池並非從聚光效果上著手設計,實質上其本身並不能真正聚光,而通常需要另外裝配與太陽能電池分開的光學鏡片之類的模組進行聚光。
這種平面型太陽能電池存在以下問題:其一,裝配另外的聚光模組的太陽能電池的整體體積較大,需要佔用較大的空間。其二,由於需要借助另外的模組來實現聚光,因而增加了能量轉換環節,造成能量轉換效率較低。
有鑒於此,有必要提供一種可改善平面型聚光太陽能電池存在問題的太陽能電池。
一種太陽能電池包括太陽能芯片、聚光鏡片及承載所述聚光鏡片的承載模組。所述聚光鏡片具有相對的上表面與下表面,所述承載模組具有基座,所述基座開設有凹槽,所述太陽能芯片固定在所述凹槽的底部,所述聚光鏡片收容於所述凹槽中,且所述聚光鏡片固定在所述基座上,所述聚光鏡片的下表面朝向所述太陽能芯片,所述聚光鏡片的下表面相對於所述太陽能芯片的部分設有複數光擴散結構。
與先前技術相比,本技術方案的鏡筒具有以下優點:其一,所述太陽能電池本身具有聚光效果,可以將太陽光直接聚集並照相太陽能芯片,而無需另外裝配聚光元件,其體積也較小,可節省相應的空間;其二,所述太陽能電池可將接收的太陽輻射能量直接轉變為電能,減少了能量轉換的環節,可獲得較高的效率。
10‧‧‧太陽能電池
11‧‧‧聚光鏡片
12‧‧‧承載模組
13‧‧‧固定元件
14‧‧‧太陽能芯片
111‧‧‧聚光鏡片的上表面
112‧‧‧聚光鏡片的下表面
113‧‧‧聚光鏡片的側面
115‧‧‧凹槽或突起
121‧‧‧基座
122‧‧‧正電極
123‧‧‧負電極
124‧‧‧凹槽
125‧‧‧承載座
126‧‧‧散熱導孔
圖1係本發明一實施例提供的太陽能電池的示意圖。
圖2係圖1所示的太陽能電池的工作狀態示意圖。
下面將結合附圖及實施例對本技術方案作進一步詳細說明。
請參閱圖1,本技術方案一實施例提供一太陽能電池10,其包括一塊聚光鏡片11、一個承載模組12及太陽能芯片14。
所述聚光鏡片11具有相對的上表面111與下表面112,及連接所述上表面111與所述下表面112的側面113。於本實施例中,所述上表面111為凸面,所述下表面112為凸面。可以理解的是,所述聚光鏡片11還可以是上表面111為凸面、下表面112為平面,上表面 111為凸面、下表面112為凹面,上表面111為平面、下表面112為凸面,或者上表面111為凹面、下表面112為凸面的鏡片,只要鏡片整體上能夠實現聚光即可。
優選地,聚光鏡片11的側面113鍍有鉻反射膜、銀反射膜或鋁反射膜,由此,可增加進入聚光鏡片11內的光的利用率。
可以理解的是,為了減小聚光鏡片11的厚度,聚光鏡片11可只有相對的上表面111與下表面112,而沒有連接上表面111與下表面112的側面113。
優選地,所述聚光鏡片11由高穿透率的耐高溫材料製成,所述耐高溫材料為玻璃、環氧樹脂、丙烯酸或聚醯亞胺。
所述承載模組12具有基座121、正電極122與負電極123。所述基座121開設有凹槽124。所述太陽能芯片14固定在所述凹槽124的底部。所述聚光鏡片11部分或全部收容在所述凹槽124中且覆蓋在所述太陽能芯片14上。所述聚光鏡片11的上表面111朝向外部空間,所述聚光鏡片11的下表面112朝向所述太陽能芯片14。於本實施例中,所述正電極122與所述太陽能芯片14的下表面112電連接,且沿所述凹槽124延伸至所述基座121的一邊,所述負電極123與所述太陽能芯片14的上表面111電連接,且沿所述凹槽124延伸至所述基座121的另一邊。
可以理解的是,所述正電極122與所述負電極123並不局限於分別與所述太陽能芯片14的上表面111與下表面112電連接,只要能實現傳導所述太陽能芯片14產生的電的電連接方式即可。
優選地,所述基座121由高導熱係數的陶瓷材料如氮化鋁、氧化 鋇或碳化矽等製成。
優選地,所述太陽能芯片14採用銀膠固定於所述凹槽124的底部。所述太陽能芯片14由化合材料製成,所述化合材料為元素週期表中III-V族元素對應的材料。當然,太陽能芯片14也可以由本領域技術人員熟悉的其他材料製成。
優選地,所述正電極122及負電極123由高導熱的導電銀膠製成。
進一步地,所述太陽能電池10包括一個固定元件13。所述固定元件13固定聚光鏡片11,以限制所述聚光鏡片11水準方向相對於基座121的移動。所述固定元件13的材料由高溫陶瓷如氧化鋁或氧化鋯製成。所述固定元件13的熱膨脹係數小於所述聚光鏡片11的熱膨脹係數,以利於所述太陽能電池10在工作溫度升高時仍能保證固持聚光鏡片11。
優選地,固定元件13覆蓋在正電極122與負電極123上,由此固定元件13還可保護太陽能電池10,避免正電極122與負電極123完全裸露。
進一步地,為了避免透過聚光鏡片11的光線從聚光鏡片11的下表面112出來後聚集於一點或一小範圍內而造成局部溫度過熱的情況,所述聚光鏡片11的下表面112相對於所述太陽能芯片14的部分設有複數光擴散結構,如本實施例中的V形的凹槽或突起115。由此,可使透過聚光鏡片11的光線從所述凹槽或突起115出來後散開,並較均勻地射向太陽能芯片14。可以理解的是,所述聚光鏡片11的下表面112相對於所述太陽能芯片14的部分也可以設為U形的凹槽或突起,或者在靠近下表面的部分填充擴散粒子,只要 可以實現擴散光線的方式即可。同時,所述凹槽或突起115也可以各種排布方式佈置,如縱橫排布或同心圓排布或斜向排布。
本實施例中,所述承載模組12的凹槽124內部設置有支撐聚光鏡片11的承載座125,所述承載座125具有與所述聚光鏡片11的下表面112的凸面相配合的鍍有反射膜的面。由此,一方面,承載座125可承載聚光鏡片11;另一方面,承載座125的反射面可反射進入聚光鏡片11的光線,一定程度上增加光的利用率,並可儘量減少太陽光射向太陽能芯片14以外的部位,避免造成相應部位的溫度升高。
當然,可以理解的是,凹槽124內部也可以不設置承載座125,此時聚光鏡片11部分收容並架在凹槽124上。同時,可在聚光鏡片11的下表面112相對於太陽能芯片14以外的部分鍍反射膜。
優選地,所述承載座125由陶瓷材料如氧化鋁製成。
由於聚光鏡片11及太陽能芯片14經過太陽光的照射後可能會發生熱膨脹,因此,進一步地,為了避免聚光鏡片11及太陽能芯片14各自因熱膨脹而造成相互間的衝突,進而影響整個太陽能電池10,所述聚光鏡片11與所述太陽能芯片14之間具有空氣間隙,從而聚光鏡片11與太陽能芯片14相互不接觸。當凹槽124內部設置有承載座125時,承載座125承載聚光鏡片11並使聚光鏡片11的下表面112不接觸太陽能芯片14即可設置空氣間隙。而當凹槽124內部沒有設置承載座125時,則可通過將聚光鏡片11部分收容並架在凹槽124上並使其與太陽能鏡片14保持一定距離,或通過控制太陽能芯片14的厚度來使太陽能芯片14不接觸聚光鏡片11的下表面112即可設置空氣間隙。
進一步地,所述凹槽124的底部且與太陽能芯片14相對應的位置開設有若干散熱導孔126。所述散熱導孔126通向太陽能芯片14。由此,設置於基座121底部的太陽能芯片14的部分熱量可通過所述散熱導孔126傳遞至散熱裝置(圖未示),以降低太陽能電池10的工作溫度。
可以理解的是,所述散熱導孔126內可收容導熱材料如導熱銀膠,以增加散熱導孔126的散熱效果。
本實施例中,所述凹槽124為矩形槽,當然,也可設計為U形槽、V形槽或弧形槽。
請參閱圖2,射向聚光鏡片11的太陽光透過聚光鏡片11的上表面111聚集後,進入聚光鏡片11的內部並射向下表面112的凹槽或突起115;經凹槽或突起115作用後,太陽光較為均勻地穿過太陽能芯片14與聚光鏡片11之間的空氣間隙;之後射向太陽能芯片14,太陽能芯片14受光後,由於光電效應的作用,在其上表面及下表面分別產生負電勢及正電勢,使得太陽能芯片14的上表面與下表面間形成電勢差。由此,接收太陽能輻射的太陽能芯片14將太陽能轉變為電能,並由分別連接太陽能芯片14的下表面與上表面的正電極122及負電極123導出。將一負載(圖未示)的兩極分別連接至正電極122及負電極123,即可利用由太陽能轉變成的電能。
與先前技術相比,本技術方案的鏡筒具有以下優點:其一,所述太陽能電池本身具有聚光效果,可以將太陽光直接聚集並照相太陽能芯片,而無需另外裝配聚光元件,其體積也較小,可節省相應的空間;其二,所述太陽能電池可將接收的太陽輻射能量直接轉變為電能,減少了能量轉換的環節,可獲得較高的效率。
綜上所述,本發明確已符合發明專利之要件,遂依法提出專利申請。惟,以上所述者僅為本發明之較佳實施方式,自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
10‧‧‧太陽能電池
11‧‧‧聚光鏡片
12‧‧‧承載模組
13‧‧‧固定元件
14‧‧‧太陽能芯片
111‧‧‧聚光鏡片的上表面
112‧‧‧聚光鏡片的下表面
113‧‧‧聚光鏡片的側面
115‧‧‧凹槽或突起
121‧‧‧基座
122‧‧‧正電極
123‧‧‧負電極
124‧‧‧凹槽
125‧‧‧承載座
126‧‧‧散熱導孔

Claims (9)

  1. 一種太陽能電池,其包括太陽能芯片、聚光鏡片及承載所述聚光鏡片的承載模組,所述聚光鏡片具有相對的上表面與下表面,其中,所述承載模組具有基座,所述基座開設有凹槽,所述太陽能芯片固定在所述凹槽的底部,所述聚光鏡片收容於所述凹槽中,且所述聚光鏡片固定在所述基座上,所述聚光鏡片的下表面朝向所述太陽能芯片,所述聚光鏡片的下表面相對於所述太陽能芯片的部分設有複數光擴散結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池,其中,所述複數光擴散結構與所述太陽能芯片之間具有空氣間隙。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池,其中,所述太陽能電池進一步包括固定元件,所述固定元件將所述聚光鏡片固定在所述基座上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能電池,其中,所述固定元件的熱膨脹係數小於所述聚光鏡片的熱膨脹係數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池,其中,所述承載模組進一步具有承載座,所述承載座收容在所述凹槽中圍繞所述太陽能芯片設置,且所述承載座承載收容於所述凹槽內的所述聚光鏡片。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之太陽能電池,其中,所述承載座承載所述聚光鏡片的承載面鍍有反射膜。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池,其中,所述聚光鏡片具有連接所述上表面與所述下表面的側面,且所述側面鍍有反射膜。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池,其中,所述聚光鏡片的材料為玻璃、環氧樹脂、丙烯酸或聚醯亞胺。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能電池,其中,所述凹槽底部開設有若 干散熱導孔。
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