一種孿生高倍聚光太陽電池組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于太陽能利用技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種李生高倍聚光太陽電池組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 聚光光伏發(fā)電技術(shù)是公認的可降低光伏發(fā)電成本的有效途徑。目前，一個完整的 聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)主要包括復眼式聚光太陽電池組件、太陽跟蹤器、電能存儲或逆變設(shè)備 等幾部分。復眼式聚光太陽電池組件作為光電轉(zhuǎn)換部件，主要由復眼式透鏡聚光器和安裝 有光伏電池晶片的電路板所組成。
[0003] 其中，復眼式透鏡聚光器包括多塊平面陣列的聚光透鏡。使用時通過太陽跟蹤器 使聚光透鏡基本正對陽光照射方向，然后通過運些聚光透鏡分別將太陽光匯聚并投射到電 路板上與各個聚光透鏡相對應(yīng)的光伏電池晶片的接收面上，從而使各個光伏電池晶片中產(chǎn) 生電流，運些電流通過電路板上的線路輸出。
[0004][000引實際上，采用菲涅爾透鏡也并非沒有缺憾。比如，由于菲涅爾透鏡表面紋路的加工 缺陷，會造成一部分入射光線的損失，導致光線透過率僅處于75 %左右的較低水平上，而且 運種加工缺陷又是W目前的加工技術(shù)所難W克服的；又如，菲涅爾透鏡可看成由多個同光 軸凸透鏡的組合，故其聚光后光斑能量分布不夠均勻。
[0006] 若采用普遍使用的球面凸透鏡替代菲涅爾透鏡雖然可解決光線透過率較低的問 題，然而，球面凸透鏡只能將光線集中于焦點，無論將光伏電池晶片安裝在其焦點略靠前或 靠后的位置，都會造成聚光后光斑能量分布不均勻，致使電池內(nèi)部產(chǎn)生電勢差，進而形成內(nèi) 部電流，運一部分電流會在電池內(nèi)部消耗掉，減小了電池輸出功率，另外，由于內(nèi)部電流的 產(chǎn)生，電池內(nèi)部的溫度會進一步升高，使得聚光太陽電池組件的效率下降。
[0007] 綜上所述，在現(xiàn)有技術(shù)中，目前主要存在的技術(shù)問題是：
[0008] 1、目前的聚光組件大多尺寸較大，難于做到小型化，運不僅增加了封裝成本，同時 也增大了運輸與安裝的難度。
[0009] 2、聚光之后的光強分布不均勻，將產(chǎn)生橫向電流，降低了組件的填充因子，致使光 電轉(zhuǎn)換效率降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于:針對上述存在的問題，提供一種能夠使得光斑能量均勻分布 且降低組件厚度，同時還能提高系統(tǒng)容錯能力的李生高倍聚光太陽電池組件。
[0011] 本發(fā)明的技術(shù)方案是運樣實現(xiàn)的：一種李生高倍聚光太陽電池組件，包括復眼式 透鏡聚光器W及設(shè)置有光伏電池晶片的電路板，所述復眼式透鏡聚光器包括多塊平面陣列 的聚光透鏡，在每個聚光透鏡下方對應(yīng)設(shè)置有光伏電池晶片，其特征在于:在所述聚光透鏡 與光伏電池晶片之間設(shè)置有聚光球體，太陽光通過平凸的聚光透鏡進行第一次匯聚，然后 經(jīng)過其下方的聚光球體進行二次匯聚，最后落在光伏電池晶片表面，每個聚光透鏡與其對 應(yīng)的聚光球體構(gòu)成的結(jié)構(gòu)均為軸對稱結(jié)構(gòu)，所述聚光球體的球屯、與聚光透鏡的軸屯、均在該 對稱軸上，且通過該對稱軸的剖面滿足如下方程：
[0020] 其中，h為聚光透鏡平面到光伏電池晶片平面的距離，r為聚光球體半徑，η為材料 折射率，k為光線通過透鏡折射后的光線斜率，b為第一條光線折射后與y軸的交點，對于第 一點而言b = ka，a為聚光透鏡的半徑;α為通過聚光透鏡的光線與X軸的夾角，Θ為光線在聚 光球體表面的入射角，β為光線通過聚光球體后的折射角，ω為光線通過聚光球體后與y軸 的夾角，為聚光球體圓屯、同光線與聚光球體交點的連線與y軸的夾角，Θ '為光線在聚光透 鏡表面的入射角，β'為通過聚光透鏡表面的光線與y軸的夾角。
[0021] 本發(fā)明所述的李生高倍聚光太陽電池組件，其所述聚光球體位于光伏電池晶片正 上方且與聚光球體相切，經(jīng)過聚光球體二次匯聚的光線全部落在光伏電池晶片上。
[0022] 本發(fā)明通過設(shè)置在聚光透鏡下方的聚光球體對經(jīng)過聚光透鏡匯聚后的光線進行 二次匯聚，利用將光線等比壓縮的設(shè)計方式，獲得均勻的光斑，從而獲得高效的光伏組件， 而且通過聚光球體的二次聚光作用，有助于增大系統(tǒng)的容錯能力，降低工藝精度，提升裝配 效率，還能削弱色散等因素引起的光斑尺寸較大的問題，從而提高聚光倍數(shù)，降低電池用 量，節(jié)約成本，同時還降低了封裝厚度，提升了運輸與安裝的便捷性。
【附圖說明】
[0023] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2是本發(fā)明入射光線經(jīng)過兩次折射的原理圖。
[002引圖中標記:1為聚光透鏡，2為光伏電池晶片，3為聚光球體。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細的說明。
[0027] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。
[0028] 如圖1和2所示，一種李生高倍聚光太陽電池組件，包括復眼式透鏡聚光器W及設(shè) 置有光伏電池晶片的電路板，所述復眼式透鏡聚光器包括多塊平面陣列的聚光透鏡1，在每 個聚光透鏡1下方對應(yīng)設(shè)置有光伏電池晶片2,在所述聚光透鏡1與光伏電池晶片2之間設(shè)置 有聚光球體3,所述聚光球體3位于光伏電池晶片2正上方且與聚光球體3相切，太陽光通過 平凸的聚光透鏡1進行第一次匯聚，然后經(jīng)過其下方的聚光球體3進行二次匯聚，最后落在 光伏電池晶片2表面，經(jīng)過聚光球體3二次匯聚的光線全部落在光伏電池晶片2上，每個聚光 透鏡1與其對應(yīng)的聚光球體3構(gòu)成的結(jié)構(gòu)均為軸對稱結(jié)構(gòu)，所述聚光球體3的球屯、與聚光透 鏡1的軸屯、均在該對稱軸上，且通過該對稱軸的剖面滿足如下方程：
[0037] 其中，h為聚光透鏡平面到光伏電池晶片平面的距離，r為聚光球體半徑，η為材料 折射率，k為光線通過透鏡折射后的光線斜率，b為第一條光線折射后與y軸的交點，對于第 一點而言b = ka，a為聚光透鏡的半徑;α為通過聚光透鏡的光線與X軸的夾角，Θ為光線在聚 光球體表面的入射角，β為光線通過聚光球體后的折射角，ω為光線通過聚光球體后與y軸 的夾角，取為聚光球體圓屯、同光線與聚光球體交點的連線與y軸的夾角，Θ '為光線在聚光透 鏡表面的入射角，β'為通過聚光透鏡表面的光線與y軸的夾角。通過上述方程組能夠求解出 聚光球體的半徑尺寸W及聚光球體與聚光透鏡的相對位置。
[0038] 本發(fā)明通過兩次聚光，減小了光程、降低了聚光組件的整體厚度，通過光線等比壓 縮數(shù)值求解的方式，實現(xiàn)了光斑能量均勻分布，規(guī)避了電池內(nèi)部橫向電流，提高了組件的轉(zhuǎn) 化效率，延緩了電池效率衰減，從而得到了一種高效的聚光組件，而且提高了系統(tǒng)容錯能 力，降低了精度要求，降低了制作成本。
[0039] W上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用W限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種孿生高倍聚光太陽電池組件，包括復眼式透鏡聚光器以及設(shè)置有光伏電池晶片 的電路板，所述復眼式透鏡聚光器包括多塊平面陣列的聚光透鏡（1)，在每個聚光透鏡（1) 下方對應(yīng)設(shè)置有光伏電池晶片(2)，其特征在于:在所述聚光透鏡（1)與光伏電池晶片(2)之 間設(shè)置有聚光球體(3)，太陽光通過平凸的聚光透鏡（1)進行第一次匯聚，然后經(jīng)過其下方 的聚光球體(3)進行二次匯聚，最后落在光伏電池晶片(2)表面，每個聚光透鏡（1)與其對應(yīng) 的聚光球體(3)構(gòu)成的結(jié)構(gòu)均為軸對稱結(jié)構(gòu)，所述聚光球體(3)的球心與聚光透鏡（1)的軸 心均在該對稱軸上，且通過該對稱軸的剖面滿足如下方程：其中，h為聚光透鏡平面到光伏電池晶片平面的距離，r為聚光球體半徑，η為材料折射 率，k為光線通過透鏡折射后的光線斜率，b為第一條光線折射后與7軸的交點，對于第一點 而言b = ka，a為聚光透鏡的半徑;α為通過聚光透鏡的光線與X軸的夾角，Θ為光線在聚光球 體表面的入射角，β為光線通過聚光球體后的折射角，ω為光線通過聚光球體后與 y軸的夾 角，為聚光球體圓心同光線與聚光球體交點的連線與y軸的夾角，θ'為光線在聚光透鏡表 面的入射角，β'為通過聚光透鏡表面的光線與y軸的夾角。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的孿生高倍聚光太陽電池組件，其特征在于:所述聚光球體(3) 位于光伏電池晶片（2)正上方且與聚光球體(3)相切，經(jīng)過聚光球體(3)二次匯聚的光線全 部落在光伏電池晶片(2)上。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種孿生高倍聚光太陽電池組件，包括復眼式透鏡聚光器以及設(shè)置有光伏電池晶片的電路板，所述復眼式透鏡聚光器包括多塊平面陣列的聚光透鏡，在每個聚光透鏡下方對應(yīng)設(shè)置有光伏電池晶片，在所述聚光透鏡與光伏電池晶片之間設(shè)置有聚光球體，每個聚光透鏡與其對應(yīng)的聚光球體構(gòu)成的結(jié)構(gòu)均為軸對稱結(jié)構(gòu)，所述聚光球體的球心與聚光透鏡的軸心均在該對稱軸上。本發(fā)明通過兩次聚光，減小了光程、降低了聚光組件的整體厚度，通過光線等比壓縮數(shù)值求解的方式，實現(xiàn)了光斑能量均勻分布，規(guī)避了電池內(nèi)部橫向電流，提高了組件的轉(zhuǎn)化效率，延緩了電池效率衰減，從而得到了一種高效的聚光組件，而且提高了系統(tǒng)容錯能力，降低了精度要求，降低了制作成本。
【IPC分類】G02B19/00, H02S40/22
【公開號】CN105490635
【申請?zhí)枴緾N201510881459
【發(fā)明人】黃忠
【申請人】成都九登科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月3日