[实用新型]八面低倍聚光光伏单元体及其构成的聚光光伏组件和聚光光伏发电装置

说明书

技术领域

本实用新型属于太阳能光伏发电技术领域，涉及一种八面低倍聚光光伏单元体、以及由该聚光光伏单元体构成的聚光光伏组件和光伏发电装置。

背景技术

随着传统燃料能源开发利用对环境造成的危害日益突显及其可利用能源的有限性，开发可再生清洁能源是全世界面临的共同课题。在可再生能源开发与利用方式中，光伏发电利用光伏电池将其表面接收的光能转换成电能，因其以取之不尽用之不竭的太阳能作为能量来源而备受瞩目，但普通平板光伏发电装置度电成本比较高，制约了光伏发电在更大范围的推广。

在普通光伏发电装置基础上，增加太阳跟踪器和聚光单元，可以增加光伏电池接收到的太阳辐射量，是提高光伏发电效率、降低度电成本的重要发展方向。目前，国内外已有多种型式、与太阳跟踪器结合的聚光光伏发电装置。

聚光光伏发电装置将由聚光单元汇聚后的太阳光通过光伏电池转换为电能。已经有近十年商品化历史的高倍聚光电池可以在超过三百倍太阳光强的条件下工作并具有相当高的光电转换效率，然而这种耐受高倍光强的聚光型光伏电池的制备需要昂贵的材料和复杂的工艺过程，在其使用过程中需要苛刻的散热冷却条件，且对于太阳跟踪器的精度要求高，由于受这些条件的约束，高倍聚光光伏发电难以得到大范围推广。

经过多位研究者发现，用于一个太阳光强度的光伏电池在几个太阳光强度条件下工作不会明显降低其光电转化效率和工作寿命，此类基础研究推进了低倍聚光电池技术的开发和应用。德国ZSW(The Center for Solar Energy and Hydrogen Research Baden-Wurttemberg)公开了一种使用V型反光板的40KW聚光发电装置，使太阳辐照强度增加一倍(29th IEEE Photovoltaic Specialists Conference，May 2002)；专利号为US6034319的美国专利公开了一种适用于空间卫星的聚光器，使用铟化镓光电池以及位于光电池周边的四边形反光板，该聚光器的太阳辐照强度增加一倍多；专利号为ZL200510200596.0的发明专利公开了一种使同光漏斗实现数倍聚光的太阳能光伏电池发电装置，使用八面体光漏斗实现了垂直入射太阳光的数倍聚光。上面给出的三种实现方式均是采用反射法将太阳光进行聚光使到达光伏电池的光强度为太阳光强度一倍至数倍，其优点在于在入射太阳光为平行光的情况下，由于平面反光镜反射效果比较均匀，使得入射到光伏电池的光强度也比较均匀；然而反射法的缺点在于聚光比的有限性。通过数学理论推导可以证明，上述德国ZSW报道的聚光发电装置，当采用双面V型反光板所达到的聚光比(即光线垂直照射条件下，光伏电池通过直接辐射和反射(或折射)叠加辐射的接收到的全部光强与光伏电池通过直接辐射接收到的光强的比值)理论极限(反光板与光伏电池倾角大于且接近90°、反光板长度为无限长时)为3(实际应用中，反光板与光伏电池倾角为120°反光板有效长度等于光伏电池长度时，聚光比为2)；专利号为US6034319的美国专利公开的聚光器，采用四面反光板所达到的聚光比理论极限为5(实际应用中，反光板与光伏电池倾角为120°反光板有效长度等于光伏电池长度时，聚光比为3)；专利号为ZL200510200596.0的发明专利公开的太阳能光伏电池发电装置，由于两组斜侧面反射光线不能均匀覆盖底面的光伏电池，使用八面体光漏斗反光板相对于使用四面反光板发电效率提升效果不理想，且不均光强的照射会影响光伏电池使用寿命，此外，八角形的入射窗口在阵列组合中存在较大采光面积浪费。

鉴于低倍聚光光伏发电装置较普通光伏发电装置发电效率高、较高倍聚光光伏发电装置建造和运行维护成本低的比较优势，其在光伏发电方面具有很大的潜在应用前景，如何提高聚光比、降低建造成本，从而提高低倍聚光光伏发电装置的发电效率和经济效益，是目前本领域技术人员研究的重点和难点。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在提供一种八面低倍聚光光伏单元体，由多个聚光光伏单元体构成的聚光光伏组件以及由多个聚光光伏单元体或由多个聚光光伏组件构成的聚光光伏发电装置，通过提升聚光比直接提升光伏电池太阳辐射量和发电量；通过每一块反光板反射光均匀布满光伏电池表面，保证反射光叠加辐射的均匀性，促进光伏电池长期稳定运行；通过聚光光伏单元体紧凑排列，减少采光面积的浪费，提高双轴跟踪系统利用率，总之，通过多方面的效率提升降低光伏发电度电成本。

为了达到上述目的，本实用新型采取以下技术方案来实现。