[发明专利]具有弹性电池封装组件的聚光光电装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能发电机，特别是涉及聚光型光电装置。

背景技术

用于产生电能的光电太阳能收集装置大体上包括平板收集器和聚光太阳能收集器。平板收集器一般包括PV电池阵列和形成在半导体(例如，单晶硅或多晶硅)衬底上的相关的电子器件，而从平板收集器输出的电能直接与阵列的面积相关，因而需要大的、昂贵的半导体衬底。聚光太阳能收集器降低了对大半导体衬底的需求，聚光太阳能收集器通过使用如聚集光线的抛物线反射镜或透镜聚集光线(即太阳光)，可以产生直接照射到小PV电池上的强度更大的太阳能束。因而，聚光太阳能收集器优于平板收集器[，该优势在于，它们使用数量少得多的半导体。聚光太阳能收集器的另一个优势在于，它们在产生电能的效率更高。

图7和8分别为简化的传统的卡塞格仑型聚光太阳能收集器50的立体分解示意图和横截面图，该卡塞格仑型聚光太阳能收集器50包括PV电池51和聚光光学系统52，该聚光光学系统52包括主镜53和次级镜54，该主镜53和次级镜54反射并聚焦光束LB，经过反射和聚焦的光束LB经过主镜53的中心开口53A，形成聚焦光束55(即，单位面积的辐照度或能量最高的区域)。主镜53和次级镜54被一框架(未示出)支撑，PV电池51安装在一结构支撑件或平台56上，该结构支撑件或平台56将PV电池51保持在聚光光学系统52的像面，从而使得PV电池51与聚焦光束55相一致。

传统的聚光太阳能收集器如太阳能收集器50的一个问题是，其运行和维护费用很高。在传统收集器中用于聚焦光束的太阳能收集器光学器件(例如，主镜53和次级镜54)是分开制造的，并且必须小心组装以使聚焦光束55和PV电池51正确的对准(即，使聚焦光束55聚集在PV电池51上)。此外，随着时间的过去，反射镜和/或透镜会发生偏离，并且会由于暴露在环境中而变脏，因而降低了聚焦光束55的强度。清洁和调整反射镜和/或透镜形式的维护是十分重要的，特别是在反射镜和/或透镜被制成难于清洁的不平坦的形状时。

图9为传统PV电池51的上表面的平面图。在由标准的集成电路制造技术形成时，PV电池51包括方形或矩形的半导体“芯片”，该芯片将光转化为在基极导体(未示出)和一对上发射极导体57A和57B之间流动的电流，该基极导体形成在该“芯片”的下表面上，而该一对上发射极57A和57B设置在“芯片”的上表面并沿有效区域57的相对的侧边延伸。设置在导体57A和57B之间的是暴露的方形的中心“有效”区域58。由于被金属接触结构57A和57B覆盖了的PV电池51的侧部区域不接收太阳光，因而PV电池51的总的光接收面积由方形的有效区域58限定，在公开的实施例中该有效区域58的面积为W1²(即，图9中所示的宽度W1的平方)。然而，由于金属接触结构57A和57B，传统PV电池51的上表面的总宽度W2是宽度W1和两个金属接触结构57A和57B的宽度W3之和。在一个实施例中，宽度W1为1mm，而宽度W3为0.01mm，因而得到了1.2mm的总宽度W2，和1.2mm²的总面积。

由于PV电池51占了聚光太阳能收集器50的总成本的很大一部分，因而极大的激励了人们去最小化PV电池51的尺寸(以及，由此导致的生产成本)。在这点上，传统PV电池51的一个问题是，使用方形的有效区域58转化圆形的太阳光(例如，聚焦光束55；见图8)的转化效率较低。也就数说，由传统PV电池51产生的能量总体上与施加到有效区域58的入射光的总量有关——高强度的光束比低强度的光束产生更大的能量，且照射大部分的有效区域比仅照射一小部分的有效区域产生更多的能量。然而，由光学系统产生的圆形的聚焦光束(即，太阳的像)与方形的有效区域58不匹配，因而，或者部分入射光不得不由于与有效面积不匹配而被直接去掉，或者部分有效面积不得不保持未照射状态。举例来说，如图9所示，当聚光太阳能收集器的聚光光学器件产生一束照射整个有效区域58的相对较大的、低强度的聚焦光束55A时，聚焦光束55A的一部分(例如，由阴影区域55A1所表示的)落到了有效区域58的外侧，因而部分55A1不能被转化为能量。相反的，当聚光太阳能收集器的聚光光学器件产生一束全部位于有效区域58上的相对较小的、高强度的聚焦光束55B时，有效区域58的角部(例如，由阴影区域58A1所表示的)是不起作用的(未被照射)，因而浪费了PV电池51的这些部分。