[实用新型]光热一体化太阳能电池模组

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种高倍聚光光伏光热一体化太阳能电池模组，属半导体材料技术领域。

背景技术

太阳能电池在将光能转化为电能的过程中，并不是将所有的光能都转化成电能。理论研究表明，单极单晶硅材料的太阳能电池在0^oC时的转化效率的理论物理极限值为30%。在光强一定的条件下，当硅电池自身温度升高时输出功率下降。在实际应用中，标准条件下，晶体硅的平均效率大约是15%。也就是说太阳能电池将15%的光能转化成了电能，其余的85%都转化成了热能。即使现在效率最高的多结半导体化合物太阳能电池其效率也不超过45%。损失的能量也大于产生的电能。在转化过程中，随着热能的增加，电池温度不断提高，除了光电转化效率不断下降外，太阳能电池本身的寿命也将大大缩短。为了使太阳能电池正常工作并且延长寿命，太阳能电池的散热装置被广泛应用。但是散失的热能也是太阳能电池组件吸收的太阳辐射能源的一部分，若将该部分热能取出收集并且加以利用，而非将其视为需要散失的有害热量，便能够达到充分利用能源的目的，且拓宽了太阳能电池组件的使用功能。

发明内容

本实用新型提供了一种将光伏和光热两种不同类型太阳能发电结合起来的思路，高倍聚光产生的热量不及时散发导致电池芯片表面温度过高，会严重影响发电效率和电池本身寿命，将多余的热量交换和收集能够充分利用所有太阳能量，是未来太阳能发电的主要方向之一。

本实用新型的具体方案为：光热一体化太阳能电池模组，包括：多结半导体化合物太阳能电池，背面带有热交换装置的接收器；聚光光学系统，位于所述太阳能电池的上方；液体循环系统，位于所述太阳能电池的下方，将电池聚光产生的热能导入循环液体以降低电池温度。

优选地，所述多结半导体化合物太阳能电池具有不同带隙配比的半导体材料叠加，吸收不同波长范围的太阳光。

优选地，所述液体循环系统将聚光产生的热能导入循环液体以降低电池温度，同时收集多余热量，提高液体温度，作为推动汽轮机发电蒸汽的液体的预热阶段。

优选地，所述液体循环系统具有液体流动管道。

优选地，所述热交换装置置于液体流动管道内。

优选地，所述的聚光光学系统选择菲涅尔透镜聚光方式。

优选地，所述的液体循环系统和光伏电路系统保持绝缘。

本实用新型的主要创新点包括：1、同时利用光伏和光热两种太阳能发电方式；2、提高光伏发电电池芯片的稳定性和寿命；3、将热量收集为液体汽化前预热。

附图说明

图1表示了聚光光学系统示意图。

图2表示了包含热循环系统的光伏光热一体化太阳能电池的结构示意图。

图3是根据本实用新型实施的一种光伏光热一体化太阳能电池模组的俯视图。

图中各标号表示：

100  高效多结太阳能电池芯片

200  聚光光学系统

201  二次棱镜

202  菲涅尔透镜

300  粘结剂

400  散热片

500  接收器

600  液体流动管道。

具体实施方式

现在将描述本新型实施的细节，包含本新型实施的示范性发明和实施例。参看图示和以下描述。下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围。

请参看附图2，一种光热一体化太阳能电池模组，包括：高效多结太阳能电池芯片100，聚光光学系统200，散热片400，接收器500，液体循环系统。

其中，液体循环系统具有液体流动管道600，一端为入水口，另一端为出水口。

接收器500背面安装有散热片400，用于进行热交换，其置于液体流动管道60的循环冷却水内。

高效多结太阳能电池芯片100可通过粘结剂300贴片安装于接收器500正面上，为不同带隙配比的半导体材料叠加，吸收不同波长范围的太阳光，如GaInP/GaAs/Ge电池，可通过MOCVD系统制备多结化合物半导体太阳能电池外延片，并进行芯片工艺制备出符合尺寸要求电池芯片。

聚光光学系统200包括二次棱镜201和菲涅尔透镜202，其中二次棱镜201通过硅胶等材料粘结于电池芯片100的上方，棱镜上方201的一定距离上装菲涅尔透镜202，透镜的焦距等于芯片到透镜的距离，请参看附图1。

请参考附图3，透镜和芯片组按照电压和电流需求排列，构成模组。

在本实施例中，该电池模组同时利用光伏和光热两种太阳能发电方式，其中液体循环系统能够将电池芯片产生的热能导入循环液体以降低电池温度，提高光伏发电稳定性，同时收集多余热量，提高液体温度，作为推动汽轮机发电蒸汽的液体的预热阶段。