用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器及其槽式聚光光伏發電設備的制作方法

本發明涉及光伏技術，尤其是一種用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器及其槽式聚光光伏發電設備。

背景技術：

1、光伏，即光伏發電系統，是利用太陽電池的光伏效應，將太陽輻射能轉化為電能的一種發電系統。光伏發電系統的能量來源于取之不盡、用之不竭的太陽能，是一種清潔、安全和可再生的能源。光伏發電過程不污染環境，不破壞生態。目前光伏主流產品為單晶硅，而砷化鎵電池與單晶硅相比，光電轉化效率高，但生產成本極高，不適合在地面市場中廣泛鋪設。

2、聚光是指通過聚光鏡將光匯聚，形成集中的光束，利用聚光效應，能夠將太陽光匯聚，將太陽電池布置在光的匯聚點上，以減少太陽電池使用量。具體來講如果想要收集1平米的陽光，一般情況下光伏需要使用1平米的太陽電池；但使用聚光鏡的聚光作用，將光集中在0.01平米的區域內，此時聚光比為100倍聚光，則只需要使用0.01平米的太陽電池就可以完成光的收集。

3、槽式聚光鏡首先提出在光熱發電行業中，槽式聚光鏡原理如圖1所示，太陽光20通過槽式聚光鏡21的匯聚作用，在接收器22上形成一條光帶，以加熱接收器中的熱量，通過渦輪機加以利用轉換為電能。太陽光雖然可以近似可等效為平行光，但是仍存在角度，稱之為太陽光錐(0.53°)，即照到某個點上的所有光組成一個0.53°的光錐，因此會在槽式集熱管上聚焦出一個光帶，5.77m開口的槽式反射鏡，在焦點的水平面上光帶尺寸為9cm，一般使用以焦點為中心的7cm槽式集熱管接收。

4、根據槽式反射鏡的原理，很容易想到將槽式集熱管更換為太陽電池，以直接實現光伏發電，由于渦輪機的熱效率低，很難將此熱量高效利用，完全通過平面的太陽電池來接收光。結合上述光錐進行理論計算，在不考慮安裝誤差的情況下，如圖2所示的a點和b點，由于光路徑不同，反射在太陽電池24上的光斑寬度也不同，也就是如果想使太陽電池將盡量多的光收集，需要將太陽電池做的更寬，造成了聚光倍數的下降，由于聚光太陽電池價格昂貴，該種收集方法將花費更多的成本。

5、由于聚光電池特性，聚光倍數越高，太陽電池效率越高，在50倍聚光條件下，效率約為37％，而130倍聚光條件效率能夠達到40％，降低了聚光倍數的方案，無法取得良好的發電效果。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器及其槽式聚光光伏發電設備，結合原有槽式聚光技術、砷化鎵太陽電池技術的優勢，設計了槽式聚光光伏設備，為了使聚光倍數更大，設計了二次反射鏡將光路進一步匯聚，實現使用更少電池收集更多的光。

2、本發明是這樣實現的，一種用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，包括收集管、太陽電池組件、玻璃封裝管和pcb板，太陽電池組件緊貼在收集管外壁安裝，玻璃封裝管密封套在導熱管、太陽電池組件、pcb板外側，收集管內流經對太陽電池額外產熱的進行收集的冷卻液體，pcb板固定在收集管上，將太陽電池組件上的熱量有效傳導到收集管上，同時完成太陽電池的電路連接，在太陽電池組件長度方向的兩側分別安裝有一個反射光鏡板，反射光鏡板與太陽電池組件長度相同，反射光鏡板與太陽電池組件的夾角為160～175°，太陽電池組件的寬度為2～5cm。

3、所述太陽電池組件的寬度為4cm，反射光鏡板與太陽電池組件的夾角為170.30°。

4、所述反射光鏡板通過支架安裝在收集管上。

5、所述pcb板包括鋁基pcb板、銅基pcb板、陶瓷基pcb板或環氧基pcb板，通過釬焊焊接或螺柱固定的連接方式固定在收集管上。

6、所述玻璃封裝管抽真空或充入惰性氣體或充入空氣，起到隔絕空氣與太陽電池的作用。

7、所述冷卻液體為水或油或防凍液。

8、所述收集管內部流經的冷卻液體通過玻璃封裝管的兩端引出，pcb板總正負極通過玻璃封裝管的兩端引出。

9、所述pcb板輸出包含正極、負極兩個輸出，包含多片太陽電池與其各自對應的旁路二極管，太陽電池為單串布置或多串太陽電池的相互混連、相互并聯及其相互串并聯組合方式；太陽電池組件的正負兩極分別位于電池的正面與背面，電池背面通過錫焊或導電膠的連接方式焊接在pcb板的焊盤上，電池正面焊盤通過金絲鍵合、電阻焊、錫焊或焊帶方式將電引出；每片太陽電池的正負兩極與二極管并聯，二極管為肖特基二極管、理想二極管或旁路二極管，用于抵消該片電池光斑效應。

10、所述反射光鏡板為金屬膜反射鏡或拋光鏡面金屬反光鏡。

11、一種槽式聚光光伏發電設備，一次聚光使用拋物線模型的槽式聚光鏡，接收器采用上述二次聚光接收器。

12、本發明具有的優點和技術效果：由于一次、二次聚光鏡將光逐步聚焦，減少了太陽電池的用量，而砷化鎵憑借發電效率40％的優勢，使發電效率大幅提高，做到更低的發電成本。

技術特征：

1.一種用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，包括收集管(7)、太陽電池組件(1)、玻璃封裝管(5)和pcb板，太陽電池組件(1)緊貼在收集管(7)外壁安裝，玻璃封裝管(5)密封套在導熱管(7)、太陽電池組件(1)、pcb板外側，收集管(7)內流經對太陽電池額外產熱的進行收集的冷卻液體，pcb板固定在收集管(7)上，將太陽電池組件(1)上的熱量有效傳導到收集管(7)上，同時完成太陽電池的電路連接，其特征是，在太陽電池組件(1)長度方向的兩側分別安裝有一個反射光鏡板(2)，反射光鏡板(2)與太陽電池組件(1)長度相同，反射光鏡板(2)與太陽電池組件(1)的夾角為160～175°，太陽電池組件(1)的寬度為2～5cm。

2.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述太陽電池組件(1)的寬度為4cm，反射光鏡板(2)與太陽電池組件(1)的夾角為170.30°。

3.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述反射光鏡板(2)通過支架(4)安裝在收集管(7)上。

4.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述pcb板包括鋁基pcb板、銅基pcb板、陶瓷基pcb板或環氧基pcb板，通過釬焊焊接或螺柱固定的連接方式固定在收集管上。

5.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述玻璃封裝管(5)抽真空或充入惰性氣體或充入空氣，起到隔絕空氣與太陽電池的作用。

6.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述冷卻液體為水或油或防凍液。

7.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述收集管內部流經的冷卻液體通過玻璃封裝管(5)的兩端引出，pcb板總正負極通過玻璃封裝管(5)的兩端引出。

8.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述pcb板輸出包含正極、負極兩個輸出，包含多片太陽電池與其各自對應的旁路二極管，太陽電池為單串布置或多串太陽電池的相互混連、相互并聯及其相互串并聯組合方式；太陽電池組件的正負兩極分別位于電池的正面與背面，電池背面通過錫焊或導電膠的連接方式焊接在pcb板的焊盤上，電池正面焊盤通過金絲鍵合、電阻焊、錫焊或焊帶方式將電引出；每片太陽電池的正負兩極與二極管并聯，二極管為肖特基二極管、理想二極管或旁路二極管，用于抵消該片電池光斑效應。

9.根據權利要求1所述用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器，其特征是，所述反射光鏡板(2)為金屬膜反射鏡或拋光鏡面金屬反光鏡。

10.一種槽式聚光光伏發電設備，其特征在于，一次聚光使用拋物線模型的槽式聚光鏡，接收器采用權利要求1-9任一項所述二次聚光接收器。

技術總結
本發明公開了一種用于槽式聚光光伏的二次聚光接收器及其槽式聚光光伏發電設備，屬于光伏技術領域，二次聚光裝置由兩組反射光鏡板組成，通過鏡面反射，可收集邊界部分未入射光路進入電池表面，在提高攔截率同時，增加聚焦倍數。二次反射設計可修正部分一次反射中產生的誤差影響，并使電池表面陽光入射角范圍增加，以提高電池表面光強。此外，二次聚光采用反射設計，大部分光路不經過二次反射光學元件，與透鏡設計相比，不存在色散現象，且大幅減少了因透鏡反射、吸收造成的能量損失。

技術研發人員：顧敬橋,吳致丞,朱小祥,蘇彬,崔新宇,林君毅,劉漢英,吳君,張琦,蘭志成,李瑞,崔順杰,唐乙丹,張賀穎
受保護的技術使用者：中電科藍天科技股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2024/9/9