專利名稱：一種高效低聚光光伏組件的制作方法
技術領域：
本發明涉一種高效非跟蹤低聚光太陽電池組件。
背景技術：
隨著化石能源的逐漸枯竭，可再生能源的利用已成為全球的研究和開發熱點。在 新能源中，光伏發電倍受矚目。在過去的二十多年里，生產技術和工藝不斷更新，光伏發電 成本持續下降，但發電成本仍遠遠高于其他常規發電技術，是常規發電成本的3-5倍，同時 也高于風力發電技術，因此光伏發電技術還未能充分進入市場。從近期的市場供求特點來 看，太陽電池的需求急增，原材料供應短缺，價格飚漲，太陽電池有上漲的趨勢。在光伏發電 系統中，太陽電池占整個光伏發電系統造價的50%，在現有的技術和市場背景下，聚光光伏 技術已被普遍認為是降低太陽能光伏發電成本的有效途徑之一。聚光光伏(CPV)系統依據聚光器的聚光比分為兩類一類為高聚光CPV，其幾何聚 光比大于10，太陽電池為專用的疊層聚光太陽電池；另一類為非跟蹤低聚光CPV，其聚光比 為2左右，太陽電池為普通電池。聚光光伏系統看似簡單，但卻難以實現，特別是高聚光系 統，對太陽電池、散熱和跟蹤都有很高的要求。在這兩類聚光器中，前者需要昂貴而復雜的 跟蹤控制和太陽電池冷卻系統；后者多采用反射式聚光器(如復合拋物面，V-型槽)，結 構簡單，材料價格低(不銹鋼、鋁箔或電鍍鋁及其他鏡面反射膜等)，不需要連續跟蹤和冷 卻系統。高聚光光伏系統開發難度大，成本高，因此人們把更多的目光投向結構簡單、可與 常規太陽電池配套使用、不需要連續跟蹤的低聚光光伏系統。我國對高效疊層太陽電池的 研究早，但價格昂貴，主要用于航天領域，遠離商業市場，因此，在我國現有的技術和市場條 件下，開發非跟蹤低聚光光伏組件更符合我國的實際情況。縱觀國內外對聚光光伏系統的研究不難看出，在現有的技術條件下，聚光光伏技 術是降低光伏發電成本的有效途徑之一。基于復合拋物面低聚光光伏系統因結構簡單、不 需要連續跟蹤、可與普通太陽電池配套使用而受到極大的關注，但系統本身尚存在一些技 術缺陷。首先，入射到太陽電池上的太陽輻射強度不均勻，導致光電轉換效率下降；其次，經 拋物面下端反射到太陽電池上的太陽輻射，入射角大，很難被太陽電池吸收；第三，聚光腔 內太陽電池的溫度高于非聚光電池溫度，在一定程度上影響組件的電能輸出；第四，聚光器 的加工制作難度大，不適合批量化生產。
發明內容
本發明的目的，在于解決現有聚光太陽能發電技術中存在的上述問題，提供了一 種高效低聚光太陽電池組件，它結構設計合理、不需要跟蹤系統、水冷系統、制作安裝簡便、 組裝靈活、成本較低、可以大面積推廣運用。本發明的目的是這樣實現的該太陽電池組件包括玻璃蓋板、聚光反射器、太陽電 池板和金屬基體。其技術要點是橫向投影入射角小于設定值的太陽光透過玻璃蓋板入射 到設計合理的聚光反射器上，聚光反射器下端開口處封裝太陽電池板，太陽光直接或經聚光反射器反射后全部入射到太陽電池板上進行光電轉換。聚光反射器和太陽電池板固定到 金屬基體上。太陽輻射在太陽電池上的入射角大于某一設定值，聚光腔內的熱能通過反射 模塊空氣通道、組件底板、及透明蓋板傳給環境空氣，蓋板與聚光反射器間留有空隙，便于 聚光腔之間的空氣交換。使用時，電池組件采用季度傾角調整模式即三傾角調整模式。聚光反射器結構要點為每一個聚光反射器單元由兩個對稱反光面組成，這兩個 反光面分別由相鄰的兩個反射模塊提供，兩反射模塊之間的聚光腔為出射角受制約的理想 聚光器。每一個反射模塊由兩個相互背對的反光面組成，反光面上部分是復合拋物面，下部 分是平面，兩反光面上端相連，下端通過平面底板相連構成封閉的空氣通道，空氣通道直通 環境空氣。反射模塊一次擠壓成型，其尺寸依據太陽電池的尺寸按比例擴大或縮小。鏡面 反射膜用粘合劑固定于反射模塊的兩反光面上。兩反射模塊構成出射角受制約的理想聚光器，聚光器對太陽輻射的接收半角θ a 取值范圍為16-18度；聚光比、在2-2. 5之間；高寬比H/a在1.6-1. 8之間；反射器出射角 θ e在65-70度之間，電池組件采用季度傾角調整模式。玻璃蓋板和聚光反射器之間有Icm左右的空隙。太陽電池板為普通的硅太陽電池板或薄膜電池。金屬基體為平面，聚光反射器用螺釘固定到金屬基體上，太陽電池板固定在聚光 反射器下部兩反光面之間的金屬基體上。本發明利用廉價的反光器來聚集太陽輻射，以減少昂貴的太陽能電池的使用量， 通過合理的結構設計，提供了一種可以大規模生產使用的低成本太陽能電池組件，與非聚 光電池相比，電池組件單價(每峰瓦單價)可降低約40%。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的具體結構示意圖。圖2是反射模塊結構示意圖。圖中序號說明1.玻璃蓋板，2.聚光反射器，3.鏡面反射膜，4.太陽電池板，5.金 屬基體，6.散熱風道，7.螺釘，8.聚光器拋物面，9.聚光器平面，10.聚光器底板。
具體實施例方式在圖1中，玻璃蓋板(1)用透過率較好的普通玻璃制成。聚光反射器(2)由兩片對 稱的反光面構成，上端相連，下端經由底座平板相連，構成一個封閉的空氣通道，反光面的 上部是復合拋物面，下部是平面，反射部件一次擠壓成型，在其表面粘貼高鏡面反射膜(3)， 聚光反射器(2)的高寬依據太陽電池尺寸按比例放大或縮小，聚光反射器(2)用螺釘(7) 固定在金屬基體(5)上。太陽電池(4)封裝在兩聚光器之間的金屬基體(5)上，太陽能電 池(4)為普通的硅太陽電池或薄膜電池。反射模塊的空氣通道與外界直通，形成一散熱風 道(6)，在玻璃蓋板(1)和聚光反射器(2)之間留有的空隙有助于組件內空氣流動和組件散 熱。玻璃蓋板⑴用以隔離灰塵或雨水，保護聚光反射器(2)和太陽電池板⑷的清 潔，提高整個聚光太陽能電池模塊的轉換效率。太陽光通過玻璃蓋板(1)投射到聚光反射
4器⑵上，直接或經聚光反射器⑵反射間接入射到太陽電池板⑷上，轉化為電能和熱 能，電能通過其他裝置輸出使用，熱能會使得太陽電池板(4)的溫度升高，降低光電轉換效 率，本發明中利用散熱風道(6)和金屬基體(5)來加強太陽電池板⑷和外界的對流換熱。
權利要求
一種高效低聚光光伏組件，包括玻璃蓋板、聚光反射器、太陽電池板和金屬基體。其技術要點是橫向投影入射角小于設定值的太陽光透過玻璃蓋板入射到設計合理的聚光反射器上，聚光反射器下端開口處封裝太陽電池板，太陽光直接或經聚光反射器反射后全部入射到太陽電池板上進行光電轉換。聚光反射器和太陽電池板固定到金屬基體上。
2.根據權利要求1所述的聚光反射器，其特征是每一個聚光反射器單元由兩個對稱 反光面組成，這兩個反光面分別由相鄰的兩個反射模塊提供。反射模塊一次擠壓成型，其尺 寸依據太陽電池的尺寸按比例擴大或縮小。鏡面反射膜用粘合劑固定于反射模塊的兩反光 面上。
3.根據權利要求2所述的反射模塊，其特征是每一個反射模塊由兩個一體的相互背 對的反光面組成，反光面上部分是復合拋物面，下部分是平面。
4.根據權利要求2所述的反射模塊，其特征是每個反射模塊的兩反光面上端相連，下 端通過平面底板相連構成封閉的散熱通道。
5.根據權利要求1和2所述的聚光反射器，其特征是聚光反射器的聚光比cg在2-2.5 之間。
6.根據權利要求1和2所述的聚光反射器，其特征是聚光反射器的入射半角ea的取 值范圍為16-18度。
7.根據權利要求1和2所述的聚光反射器，其特征是聚光反射器反光面出射角、在 65-70度之間。
8.根據權利要求1和2所述的聚光反射器，其特征是聚光反射器高寬比H/a在 1. 6-1. 8 之間。
9.根據權利要求1所述的聚光光伏組件，其特征是玻璃蓋板和聚光反射器之間有lcm 左右的空隙。
10.根據權利要求1所述的聚光光伏組件，其特征是金屬基體為平面，聚光反射器用 螺釘固定到金屬基體上，太陽電池封裝到每個聚光反射器下端的金屬基體上。
全文摘要
一種高效低聚光光伏組件，包括玻璃蓋板、聚光反射器、太陽電池板和金屬基體。每一個聚光反射器單元由兩個反射模塊中相鄰的兩片反光面組成，每一個反射模塊由兩個一體的相互背對的反光面組成，反光面上面是復合拋物面，下面是平面，兩反光面間自然形成一散熱風道，鏡面反射膜用粘合劑固定于反射模塊上。反射器下端開口處封裝太陽電池板，太陽光經反射器反射到電池板上進行光電轉換。金屬基體為平面，反射模塊用螺釘固定到金屬基體上。用透明蓋板將太陽電池連同聚光反射器封閉在框架內，透明蓋板與反射模塊之間留有空隙。本發明結構設計合理、光照均勻、效率高、不需要跟蹤系統、自然散熱、制作安裝簡便、組裝靈活、成本較低、可以大面積推廣運用。
文檔編號H01L31/052GK101872796SQ200910094400
公開日2010年10月27日 申請日期2009年4月24日 優先權日2009年4月24日
發明者余亞梅, 唐潤生, 姚朝暉, 李志民, 鐘浩 申請人:云南師范大學