太陽能電池板的聚光-均光技術的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種太陽能電池技術，尤其是太陽能電池板的聚光-均光技術。
【背景技術】
[0002]近幾年在政府卓有成效的政策扶持下，國內太陽能發電取得了十分優異的成績，我國太陽能發電已經出現全面開花，大量普及實施階段，中國已經成為全世界太陽能硅片及系統集成的生產大國和出口大國，讓世界瞠目結舌。下一階段研發的對象是如何提高太陽能硅片的光一電轉換效率，提高太陽能硅片的發電量，這是一個投資更大、進展較為緩慢的過程，現有的硅一光發電技術已經走到近乎于“極限”，要提高2-3%都是難上之難的事情，除非突然發現一種新的“硅片”以取代現有的硅片才有可能。這是中國科學家、中國企業不斷努力，還需付出艱苦卓絕貢獻的工作，也是全球科學家孜孜以求，永遠追求夢想的偉大事業。
[0003]面對上述現實，與其投入巨資，亦步亦趨、一點一點的挖掘硅光電電池的光一電轉換率，不如換一個思維，另辟蹊徑，或許事半功倍，投資更少，見效更快。
[0004]眾所周知，單片太陽能電池板的發電量不僅取決于太陽能電池板的面積，硅片的光一電轉換率，更取決于太陽光的進光量。如果改善太陽光的進光量，貝lJ在相同的單位娃片面積上，在光一電轉換率不變的情況下，進光量越多，發電量就越大。本專利的提出就是這個目的。
【發明內容】
[0005]—種太陽能電池板的聚光-均光技術，它是將現有單層太陽能電池板改成3層太陽能發電模板結構:上層為聚光層，其作用是吸收比太陽能電池板面積更大、更多的太陽光，提高發電量；中層為均光鏡，其作用是消除一般聚光鏡容易出現的光斑或焦點，使上層聚集的光線平行、均勻的射到太陽能電池板的每個部位，防止太陽能電池板局部過熱，發電效率得到充分發揮；下層為太陽能電池板及散熱器，由此三位一體集成為一個太陽能發電模板；由于聚光層凸透鏡的光線倍增作用和均光鏡的均光雙重作用，使太陽能電池板可以聚集成倍、均勻的太陽光，可以使現有的太陽能電池板發電量提高2?3倍以上；成本低，市場巨大，前景無限。
[0006]本發明的技術方案是:
[0007]1、本太陽能發電板分3層，上層為光學凸透鏡或“菲涅耳”凸透鏡，中間層為光學均光鏡，下層為太陽能電池板；在層與層之間保持一定的間距，并且其間距應該根據不同的地區最高溫度可調，以防止溫度過高損壞太陽能電池板。
[0008]2、上層聚光凸透鏡可以采用光學玻璃，也可以采用亞力克材料；中間均光鏡可以采用光學玻璃，也可以采用亞力克材料。
[0009]3、“菲涅耳”凸透鏡可以采用光學玻璃，也可以采用亞力克材料。
[0010]4、“菲涅耳”凸透鏡有2種:
[0011]I)多圈同心圓結構，這是現在最常用的菲涅耳透鏡。
[0012]2)矩陣式結構。矩陣式均光結構更適合太陽能發電模板。
[0013]5、由上層凸透鏡、中層均光鏡和下層太陽能電池板集成為太陽能發電模板。
[0014]6、光學凸透鏡或“菲涅耳”凸透鏡的放大倍數不能太高，原因I是過高的放大倍數其結構復雜，厚度、重量增加；原因2是過高的放大倍數使進入太陽能電池板上的光線溫度過高，一旦超過硅片的最高允許結溫125°C時將燒毀太陽能電池板。一般限制在2?3倍之內。而現在的數碼相機的鏡頭可以達到50倍以上！可見，提高光學放大倍數即進光量，受限于太陽能硅片的安全溫度、成本高昂的光學透鏡以及復雜的結構。
[0015]現在的太陽能電池板背面大都是散熱性能良好的鋁板作為基板，可以將該鋁板做成散熱效果更好的散熱器葉片。
[0016]7、光學玻璃凸透鏡的透光率優于亞力克凸透鏡；但光學玻璃屬厚、重、易碎材料，而亞力克材料輕薄，基本是一薄片，但是透光率一般略低于光學玻璃。
[0017]8、無論光學凸透鏡，或“菲涅耳”凸透鏡都有一個共同的缺點，即它們都有中心聚焦特性一一圓心中間部位光通量大，致使太陽能芯片中間部位溫度升高，甚至可能燒壞芯片或降低其使用壽命；而周邊光通量逐漸減小，造成太陽能芯片光照不均勻，溫度低，不能充分、有效的利用太陽能芯片的發電利用率，因此需用均光鏡使其均勻。
[0018]9、如果將光學凸透鏡或“菲涅耳”凸透鏡制作成“非球面凸透鏡”，既可以起到聚光作用，也可以使整片凸透鏡光照均勻，原理如同現在的數碼相機的光學鏡頭一樣。這種“非球面凸透鏡”可以通過計算機模擬技術制作出來，制作成模具批量生產。由此可以省掉均光鏡片，簡化模塊尺寸和結構，降低成本。
[0019]10、“圓管式”聚光、均光透鏡。普通透明玻璃管本身就具有凸透鏡的聚光、放大作用，用來作為聚光、均光雙層合一結構，同時具有強度高，成本低的優點。
[0020]“圓管式”聚光、均光透鏡也可以采用輕便、不易破粹的亞克力材料做成。
[0021 ] 11、在太陽能電池板背面多點位安裝溫度傳感器進行監測，保護太陽能電池板。
[0022]本發明的有益效果是:
[0023]1、在不改變現有的太陽能硅光芯片材料、面積的情況下增加太陽光的進光量，再將光線均勻化，使之成為平行光射入硅光電電池平面，可以在同等類型(如:單晶硅、多晶硅、非晶硅、薄膜太陽能電池)、同等面積、同等光-電轉換率的硅光電電池上，明顯提高硅光電池的發電量。在成都平原甚至整個四川盆地地區，由于大部分時間云霧覆蓋在平原上空，一年四季少見藍天多有云霧，太陽能發電效果不大的地方，如果采用聚光、均光技術，可以顯著改變盆地地區太陽能發電效果不佳的問題。
[0024]2、以單晶硅光一電轉換率15%?23%為例，采用本技術可以等效于光一電轉換率達到30%?69%;多晶硅單晶硅光一電轉換率14%?16%，可以等效于光一電轉換率達到28%?48% ;薄膜電池12%?14%，可以等效于光一電轉換率達到24%?42%。
[0025]可以明顯的看到，采用本聚光-均光技術，任何一種硅光電電池的光一電轉換率可以輕而易舉的等效超過全世界特別是美、歐、日的硅光電電池最高的光一電轉換率，而增加的成本相當低。如“菲涅耳”透鏡就是過去小屏幕電視機顯像管前面安裝的一片“放大鏡”，將小屏幕擴大成“大屏幕”的有機玻璃，價格僅10-20元人民幣/I張。
[0026]3、更方便的是，本聚光-均光技術和配套部件可以較為方便的安裝在已經安裝或計劃安裝的太陽能電池板上。
[0027]4、有關聚光太陽能發電技術(CSP)在國際上早有提出并實施。它實際上是一種“光一熱發電”技術而不是“光-電發電”技術