[发明专利]一种太阳能分波段光伏发电装置

说明书

技术领域

本发明属于太阳能光伏发电装置技术领域，具体涉及一种太阳能分波段光伏发电装置。

背景技术

面对化石能源日益枯竭和环境污染不断加剧的严峻现实，太阳能的高效利用受到关注。目前市场上最常见的太阳能电池的原材料大多采用多晶硅及单晶硅。多晶硅类太阳能电池的转换效率约为15％，单结晶硅类产品约为20％，工厂规模化生产的单晶硅电池效率仅为12％。太阳能电池转换效率低下加之太阳能的低能量密度特性，限制了太阳能光伏发电的大规模商业应用。

太阳能转换为电能比例低的原因在于：从波长较短的紫外线直至较长的红外线，太阳光由多种波长的光混合而成，而光子能量与波长成反比。当光子能量小于电池半导体材料带隙时，不能将电子推送到导带，也就无法产生电能。光子能量中大于带隙的剩余部分会转换成热量损耗，而不能转化为电能。如果带隙过大，低于带隙对应频率的光波中光子不能转换为电能，损失的光能会增加，如果带隙过小，则热能损失会增加。因此，带隙决定了太阳能电池光谱敏感最大值，结晶硅类太阳能电池的转换效率极限大约为30％。

确定的半导体材料有确定的带隙，因此单一材料构成的太阳能电池只能对其带隙对应最大光谱敏感值波长附近波段的光辐射高效转换，无法实现在整个太阳光辐射波段内的高效转换。

发明内容

本发明的目的是解决现有的太阳能光伏发电装置存在转换效率低的技术问题，提供一种太阳能分波段光伏发电装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种太阳能分波段光伏发电装置，其包括抛物柱面反射镜、条形线性菲涅尔透镜、支架、三棱镜和多波段光电池组，所述抛物柱面反射镜、条形线性菲涅尔透镜、三棱镜和多波段光电池组从左到右依次设在支架上，且使抛物柱面反射镜的焦线与条形线性菲涅尔透镜的焦线重合，条形线性菲涅尔透镜输出的条形高能量密度平行光射在三棱镜上，并使三棱镜分解出来的各波段色光覆盖在多波段光电池组上面。

本发明采用以上技术方案，将低能量密度的太阳辐射通过抛物柱面反射镜和条形线性菲涅尔透镜汇聚为能量密度扩大数十或上百倍的条形高能量密度平行光，此条形高能量密度平行光经三棱镜分解为各波段色光，在不同波段色光的照射位置布置与其波长匹配度最佳的带隙材料构成的太阳能电池，所有波段的太阳光均能高效转换为电能，解决了现有的太阳能光伏发电装置存在转换效率低的技术问题。因此，与背景技术相比，本发明具有能将太阳能最高效率地转化为电能的优点。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

如附图所示，本实施例中的一种太阳能分波段光伏发电装置，包括抛物柱面反射镜1、条形线性菲涅尔透镜2、支架3、三棱镜4和多波段光电池组5，所述抛物柱面反射镜1、条形线性菲涅尔透镜2、三棱镜4和多波段光电池组5从左到右依次设在支架3上，且使抛物柱面反射镜1的焦线与条形线性菲涅尔透镜2的焦线重合，条形线性菲涅尔透镜2输出的条形高能量密度平行光射在三棱镜4上，并使三棱镜4分解出来的各波段色光覆盖在多波段光电池组5上面；多波段光电池组5由多个波段的太阳能电池平铺组成，波段覆盖太阳能辐射的主要频谱范围，不同波段太阳能电池在光电池组5中的位置与三棱镜4分解出来的各波段色光照射位置一致。

本发明的工作原理为：包含多波段的平行太阳光辐射能经抛物柱面反射镜1反射在其焦线处汇聚为一条高亮直线，经焦线后继续前进，遇到条形线性菲涅尔透镜2，因条形线性菲涅尔透镜2的焦线与抛物柱面反射镜1的焦线位置重合，穿过条形线性菲涅尔透镜2折射而出的光线将为能量密度扩大数十或上百倍的条形高能量密度平行光(其宽度由条形线性菲涅尔透镜高度决定，应限制在数毫米内)，此高能量密度平行光入射到三棱镜4的左侧棱面上，通过三棱镜4的折射作用将此高能量密度平行光分解为位置偏移与波长相关的色光分布，在不同色光处放置不同禁带材料制成的光伏电池，这样可以做到太阳电池材料带隙(导带和禁带间的宽度)与太阳光谱的最佳匹配，在小波段内高效转化太阳能，实现整个太阳能波谱范围内的高效光电转化。