[发明专利]高倍复眼式聚光太阳电池组件

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电领域，特别涉及一种应用于聚光光伏发电的聚光太阳电池组件。

背景技术

太阳能的开发利用有很好的社会效益、环境效益和经济价值。其应用包括光热和光电两种主要形式。随着化石能源的紧缺，太阳能发电作为最理想的替代能源越来越受到重视，太阳能发电技术也成为应对能源紧缺和环境问题的最具活力、发展最快的研究领域之一。太阳能发电是以太阳电池作为光电转换器件，将太阳能转换为电能。几十年来，第一代晶体硅太阳电池、第二代薄膜太阳电池在太阳能光伏发电领域取得了令人瞩目的成就。但是晶体硅太阳电池的制造工艺复杂、耗能过多，导致太阳电池的成本过高，缺乏市场竞争力，极大的阻碍了太阳能发电的应用推广。薄膜电池的制造成本相对较低，但是转换效率也较低，很难成为发展主流。第三代聚光光伏发电以其低制造成本和较高的转换效率，在光伏发电领域有着独特的优势，势必成为光伏发电的发展方向。

聚光光伏技术利用廉价的聚光器将太阳光汇聚之后再照射在面积很小的高性能聚光太阳电池上，以减少太阳电池的用量，降低成本。高性能的聚光太阳电池提高了光电转换效率，使系统输出更多电量。

聚光太阳电池组件包括聚光器、聚光太阳电池和散热系统。聚光器又可分为透射式和反射式两大类。目前聚光器中应用最广泛的是透射式中的菲涅尔透镜聚光器，但是用菲涅尔透镜聚光有几点不足：①透光率低，不能利用散射辐射；②照射在透镜螺纹圆环顶部的光损失严重；③聚光后光强分布不均匀。前两点会导致透镜的光效率低，而光强分布不均匀会导致聚光太阳电池上的温度和电流分布也不均匀，聚光太阳电池的开路电压和效率下降。如果用普通光学透镜做聚光器，即可避免以上问题。但是使用普通光学透镜做聚光器，由于透镜体积大，势必造成装置过重，尺寸过大。并且，聚光太阳电池组件即使都有散热系统，但是由于高倍聚光产生的高温，仍然是聚光光伏发电一直没有很好解决的问题。部分散热性能好的聚光太阳电池组件，也因散热系统复杂，造成聚光太阳电池组件结构过于复杂，成本增加。

本发明采用复眼式微透镜聚光的方法，解决了使用菲涅尔透镜聚光器存在的问题，同时本发明采用的复眼式微透镜聚光器，聚光器的透镜体积小、重量轻，光效率高，且厚度也只有普通平板玻璃的厚度。

本发明采用的复眼式微透镜聚光的方法，将入射光分成很多份能量单元，均布在整个基板的聚光太阳电池芯片上，散热点多且均匀。同时非成像二次聚光器能修正光线误差，将光二次聚焦到聚光太阳电池芯片上，降低对安装精度和太阳跟踪系统的要求。

发明内容

聚光光伏发电能大大减少太阳电池的用量，降低成本。但聚光光伏普遍采用的菲涅尔透镜聚光器，光效率不高，聚光后光强分布不均匀。这些缺点限制了聚光光伏发电效率的进一步提高，是聚光光伏发电必须解决的问题。而用普通光学透镜做聚光器，虽然能避免以上问题，但是会导致装置过重，尺寸过大。并且，由于高倍聚光产生的高温，造成组件散热困难，是聚光光伏发电一直没有很好解决的问题。高倍复眼式聚光太阳电池组件正是基于解决这些问题而发明的。

本发明的目的通过以下技术方案实现：它包括复眼式微透镜聚光器、非成像二次聚光器、聚光太阳电池芯片、玻璃基电路板。其中聚光太阳电池芯片焊接在玻璃基电路板上，对应复眼式微透镜聚光器上各个透镜的焦点；非成像二次聚光器分别位于各个聚光太阳电池芯片的正上方，并且能将入射光二次聚焦到聚光太阳电池芯片上；玻璃基电路板上的铜镀层刻有电路，将焊接在上面的聚光太阳电池芯片串联或并联。

当太阳光垂直照射复眼式微透镜聚光器时，经复眼式微透镜聚光器一次聚光和非成像二次聚光器的二次聚光，光线汇聚到对应的聚光太阳电池芯片上；当太阳光稍有偏差时，非成像二次聚光器能修正光路，保证太阳光依然汇聚到聚光太阳电池芯片上。

复眼式微透镜聚光器将入射光均布在整个基板的聚光太阳电池芯片上，散热点多且均匀，避免了因热量过于集中而散热困难。相比用菲涅尔透镜和普通光学透镜做成的聚光太阳电池组件有更好的散热性能。非成像二次聚光器的引入，增大了系统对阳光的接受角，从而降低了对安装精度和太阳跟踪系统的要求，降低成本。同时非成像二次聚光器有助于增强散热。

本发明中的复眼式微透镜聚光器由于采用了普通光学透镜，光发散少，透过率高，能利用部分散射辐射，光效率高于菲涅尔透镜聚光器。并且复眼式微透镜聚光器采用的普通光学透镜体积小、重量轻，聚光器厚度也只有普通平板玻璃的厚度。

本发明不仅能有效解决聚光光伏发电中的高倍聚光和系统散热难题，并且改进了生产工艺，实现了产品的自动化生产。

附图说明