[发明专利]一种孪生高倍聚光太阳电池组件

说明书

本发明公开了一种孪生高倍聚光太阳电池组件，包括复眼式透镜聚光器以及设置有光伏电池晶片的电路板，所述复眼式透镜聚光器包括多块平面阵列的聚光透镜，在每个聚光透镜下方对应设置有光伏电池晶片，在所述聚光透镜与光伏电池晶片之间设置有聚光球体，每个聚光透镜与其对应的聚光球体构成的结构均为轴对称结构，所述聚光球体的球心与聚光透镜的轴心均在该对称轴上。本发明通过两次聚光，减小了光程、降低了聚光组件的整体厚度，通过光线等比压缩数值求解的方式，实现了光斑能量均匀分布，规避了电池内部横向电流，提高了组件的转化效率，延缓了电池效率衰减，从而得到了一种高效的聚光组件，而且提高了系统容错能力，降低了精度要求，降低了制作成本。

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，特别涉及一种孪生高倍聚光太阳电池组件。

背景技术

聚光光伏发电技术是公认的可降低光伏发电成本的有效途径。目前，一个完整的聚光光伏发电系统主要包括复眼式聚光太阳电池组件、太阳跟踪器、电能存储或逆变设备等几部分。复眼式聚光太阳电池组件作为光电转换部件，主要由复眼式透镜聚光器和安装有光伏电池晶片的电路板所组成。

其中，复眼式透镜聚光器包括多块平面阵列的聚光透镜。使用时通过太阳跟踪器使聚光透镜基本正对阳光照射方向，然后通过这些聚光透镜分别将太阳光汇聚并投射到电路板上与各个聚光透镜相对应的光伏电池晶片的接收面上，从而使各个光伏电池晶片中产生电流，这些电流通过电路板上的线路输出。

公开号为CN101640502A的发明专利申请文件所公开的聚光太阳电池组件极具代表性。该电池组件中采用的点聚光菲涅尔透镜已成为业界公认的聚光透镜的最佳选折。另外，仍有许多公开了采用聚光菲涅尔透镜作聚光透镜的聚光光伏发电技术的参考文献，在此不再赘述。

实际上，采用菲涅尔透镜也并非没有缺憾。比如，由于菲涅尔透镜表面纹路的加工缺陷，会造成一部分入射光线的损失，导致光线透过率仅处于75％左右的较低水平上，而且这种加工缺陷又是以目前的加工技术所难以克服的；又如，菲涅尔透镜可看成由多个同光轴凸透镜的组合，故其聚光后光斑能量分布不够均匀。

若采用普遍使用的球面凸透镜替代菲涅尔透镜虽然可解决光线透过率较低的问题，然而，球面凸透镜只能将光线集中于焦点，无论将光伏电池晶片安装在其焦点略靠前或靠后的位置，都会造成聚光后光斑能量分布不均匀，致使电池内部产生电势差，进而形成内部电流，这一部分电流会在电池内部消耗掉，减小了电池输出功率，另外，由于内部电流的产生，电池内部的温度会进一步升高，使得聚光太阳电池组件的效率下降。

综上所述，在现有技术中，目前主要存在的技术问题是：

1、目前的聚光组件大多尺寸较大，难于做到小型化，这不仅增加了封装成本，同时也增大了运输与安装的难度。

2、聚光之后的光强分布不均匀，将产生横向电流，降低了组件的填充因子，致使光电转换效率降低。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能够使得光斑能量均匀分布且降低组件厚度，同时还能提高系统容错能力的孪生高倍聚光太阳电池组件。

本发明的技术方案是这样实现的：一种孪生高倍聚光太阳电池组件，包括复眼式透镜聚光器以及设置有光伏电池晶片的电路板，所述复眼式透镜聚光器包括多块平面阵列的聚光透镜，在每个聚光透镜下方对应设置有光伏电池晶片，其特征在于：在所述聚光透镜与光伏电池晶片之间设置有聚光球体，太阳光通过平凸的聚光透镜进行第一次汇聚，然后经过其下方的聚光球体进行二次汇聚，最后落在光伏电池晶片表面，每个聚光透镜与其对应的聚光球体构成的结构均为轴对称结构，所述聚光球体的球心与聚光透镜的轴心均在该对称轴上，且通过该对称轴的剖面满足如下方程：