[发明专利]一种提升太阳能电池发电效率的方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能电池相关领域，特别是关于一种能够提升太阳能电池发电效率的方法及装置。

背景技术

1997年在英国报导指出，依目前石油使用速度，将在四十余年后石油可能使用殆尽。而近几年来因为石油的超量使用，造成排放出的大量二氧化碳使温室效应提升，而受到世界各国的重视。石油价格在2005年8月末涨至每桶70美元，甚至在2006年4月创每桶75美元新高。在全球油源逐渐减少及油价一直上涨的趋势下，未来传统石油、燃煤等火力发电方式将更容易受到石油燃煤产量的限制，同时环境污染及温室效应也是全球重视的议题。因此，各个国家近一、二十年已积极设法以再生能源来取代石化燃料发电，以减轻传统发电方式所产生的环境污染问题与温室效应。

各种再生能源中以燃料电池、风力发电及太阳能电池最具有发展的潜力，其中风力发电及太阳能电池均已商业化。风力发电须设置在环境适当的地点，太阳能电池的设置在环境影响下比较没有受到限制。太阳能发电是一种可再生的环保发电方式，其发电过程中不会产生二氧化碳等温室气体，因此不会对环境造成污染。太阳能电池发电具有免费、无限、对生态环境的低影响、固定一致的转化效率、使用寿命长达20年以上及可采用太阳光以外的其他光源等优点，所以太阳能电池的应用与研究已是现今在再生能源发展的重要方向之一。

从五十年代开始，太阳能产业的整合业已渐渐成形，受到美、日、德等先进国家发起的大规模国家光伏发展计划和太阳能屋顶计划的刺激与推动，世界光伏工业(photovoltaicindustry)近年来保持着年均30％以上的高速增长，是个比信息科技(IT)产业发展还快的产业。然而，目前常用硅质太阳能电池的太阳光与电能的转换效率平均仅约15％左右，与核能发电的36％左右、燃煤发电的45％左右相对来说低得多。因此，如何提升太阳能电池的转换效率，以使环保、寿命长的太阳能电池的实用性提升，而能够替代不环保的燃煤发电或有潜在安全疑虑的核能发电，是现代人亟欲解决的问题。

发明内容

基于上述问题，本发明提出一种提升太阳能电池发电效率的方法，本发明适用于各种型式的太阳能电池，提升太阳能电池发电效率的方法包含：提供一增效结构使该太阳能电池经由该增效结构接收光能，其中该增效结构为一立体结构，提升太阳能电池发电效率的一种技术是利用立体结构的表面积大于太阳能电池平板面积的原理，增加光能的导入到太阳能电池，以提升其整体发电效率，此立体结构的组成可包含固体、液体、气体等形式的组合，也可为不同物质的组合，尤其以液体、固体或其组合形成的结构易于建置。所述组成立体结构的液体或固体，若为高透光率的液体，高透光率的固体或其组合效果较佳，透明的液体，透明的固体或其组合效果尤佳。整个立体结构建置于所欲增效的太阳能电池上，以提升太阳能电池的发电效率。另外增加光能导入量会受到立体结构的光吸收量影响，若要提升太阳能电池整体发电效率，增加导入的光能量需克服光能吸收量，若是如此，在欲增加发电效率的太阳能电池上建置增效结构，能够对太阳能电池产生光能增加的净量，即光能增量大于光能吸收量，即可增加太阳能电池的发电效率，因此所用组成立体结构的物质为较高透光率，增加太阳能电池发电效率的效果较佳，可以产生提升太阳能电池发电效率，若所用组成立体结构的物质为透明的物质，增加太阳能电池发电效率的效果更佳，另外在于增加立体结构其正面及侧面的面积有助于提升光能导入量，可提升太阳能电池的发电效率。另外所用立体结构提升太阳能电池效率的另一种技术在于立体结构使用高折射率的物质来组成，使组成立体结构物质的平均折射率高于太阳能电池放置外围的环境物质(例如空气)的折射率，使单位面积导入光能量增加，提升太阳能电池的发电效率，当增效结构物质的折射率大于环境物质的折射率，由于增效结构物质的影响，受光系统的数值孔径(Numericalaperture)增大，太阳能电池的等效受光角增大，而Airypattern也较集中，因此太阳能电池的光导入量增加，太阳能电池的等效效率提升。所用组成立体结构的物质，其折射率高者，其增加太阳能电池发电效率也较佳，所用于立体结构物质的平均折射率，只要大于环境物质(一般是空气)的平均折射率即有效果。再者所用立体结构提升太阳能电池效率的另一种技术是利用所用组成增效立体结构的物质例如玻璃、聚合物，水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有机化合物(碳氢化合物、碳氢氧化合物等)等或其组合，将此增效结构建置于太阳能电池表面或是增效结构有包含液体，可将太阳能电池浸入增效结构的液体中，利用增效结构的物质尤其是液体(例如水、水溶液、有机化合物等)的热传导，热辐射、流动(例如热对流)、相变化(例如蒸发)，使太阳能电池表面温度下降，提升太阳能电池效率，所利用的增效立体结构包含液体例如水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有机化合物(例如酒精、丙酮等等)等或其组合，可易于降低太阳能电池表面温度也提升其效率，习知太阳能板散热采用的方法为在太阳能板背面或周围建置散热机构，本发明的一利用太阳能电池的正面散热或将太阳能电池浸入于液体来散热，为其特征，此种方法增效结构产生降低温度，只要降温所产生太阳能电池效率增高值大于光能被增效结构物质吸收所降低的太阳能电池效率值，产生太阳能电池效率增加净值，即有提升太阳能电池效率的效果。另外也可以增效结构的物质组成提升太阳能电池效率，此是利用所用增效物质的组成来达成，此组成包含液体，例如水(包含海水、淡水等形式)、水溶液、有机化合物(碳氢化合物、碳氢氧化合物等)或其组合，藉由液体和太阳能电池表面接触，液体因连通管原理，易于流动，可均匀覆盖于太阳能电池表面，可稀释附于太阳能电池表面会影响其光接收量的杂质，以及利用所用液体其平均折射率高于太阳能电池置放环境的环境物质(例如空气)的折射率，改善太阳能电池表面和空气间的界面状态，可以改善太阳能电池表面的光能导入状态，增加光能量进入太阳能电池，提升太阳能电池效率。