太阳能电池低倍聚光装置转让专利
申请号 : CN200910115673.0
文献号 : CN101609851B
文献日 : 2010-07-21
发明人 : 张理国 , 余模志
申请人 : 苏州益能光伏科技有限公司
摘要 :
本发明公开了一种太阳能电池低倍聚光装置，包括棱镜，所述棱镜的主截面为梯形，梯形的两腰所在侧面朝向梯形下底的一侧为反射面。本发明用于太阳能电池时可以大大提高光能转化为电能的倍率，使得该能量转换率大于2倍，最高可达3倍，在同等的电能输出量条件下，本发明节约了成本。
权利要求 :
1.一种太阳能电池低倍聚光装置，包括棱镜(2)，其特征在于：所述棱镜(2)的主截面为梯形，梯形的两腰所在侧面朝向梯形下底的一侧为反射面；梯形下底和腰形成的底角θ的范围为：22.8°＜θ＜30°；梯形的高比上底的范围为：1∶2.03～1∶3.05。
2.根据权利要求1所述的太阳能电池低倍聚光装置，其特征在于：所述棱镜(2)的主截面为等腰梯形。
3.根据权利要求1所述的太阳能电池低倍聚光装置，其特征在于：所述梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜(3)。
4.根据权利要求3所述的太阳能电池低倍聚光装置，其特征在于：所述反射膜(3)的反射率大于90％。
5.根据权利要求1所述的太阳能电池低倍聚光装置，其特征在于：所述棱镜的透射率大于94％。
说明书 :
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池低倍聚光装置。
背景技术
在太阳能电池低倍聚光装置(LCPV)技术领域中，目前有非常多的设计方案、设计理念；有一些设计方案和理念也实现了产品化，如图6所示的太阳能电池片1和三棱镜4组成的电池。
但是，现有在市场上的LCPV产品中，在技术和工艺上均存在着诸多的问题和缺点：
1)光能转换电能的倍率较低，现有的LCPV设计的电能输出倍率一般在1.5倍到1.8倍之间。
2)由于LCPV对光源的要求很高，在技术上要精确设计光源入射角是非常困难的，所以现有LCPV技术只能在较小的光源入射角范围产生能量。
3)对工艺要求很高，要用新的工艺设计要求来建立制造环境，这对制造方面产生了困难。
4)材料成本和制造成本非常高，通常很难与传统太阳能电池板成本媲美。
5)现有LCPV仍需要附加设备和系统来提高它的电能转换效率，即光源跟踪器，这种系统在工艺上，安装上及成本上都使现有LCPV增加难度。
但是，现有在市场上的LCPV产品中，在技术和工艺上均存在着诸多的问题和缺点：
1)光能转换电能的倍率较低，现有的LCPV设计的电能输出倍率一般在1.5倍到1.8倍之间。
2)由于LCPV对光源的要求很高，在技术上要精确设计光源入射角是非常困难的，所以现有LCPV技术只能在较小的光源入射角范围产生能量。
3)对工艺要求很高，要用新的工艺设计要求来建立制造环境，这对制造方面产生了困难。
4)材料成本和制造成本非常高，通常很难与传统太阳能电池板成本媲美。
5)现有LCPV仍需要附加设备和系统来提高它的电能转换效率，即光源跟踪器，这种系统在工艺上，安装上及成本上都使现有LCPV增加难度。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能电池低倍聚光装置，其与太阳能电池片组合后形成的太阳能电池光能转换电能的倍率较高，减少了太阳能电池的成本。
本发明的技术方案是：一种太阳能电池低倍聚光装置，包括棱镜，所述棱镜的主截面为梯形，梯形的两腰所在侧面朝向梯形下底的一侧为反射面。
本发明进一步的技术方案是：
上述棱镜的主截面为等腰梯形。梯形下底和腰形成的底角θ的范围为：22.8°＜θ＜30°。这样的角度范围，使得大部分的光被腰所在侧面反射后，都能在下底所在侧面发生全反射而不折射出棱镜。
上述的底角θ的范围，较佳的为：24.5°≤θ≤28°，在这个范围内，电池的转换倍率更高。
梯形的高比上底的范围为：1∶2.03～1∶3.05。
这样就使得入射的大部分太阳光透过棱镜的下底所在侧面后，要么直接射于棱镜上底所在侧面上再被太阳能电池片接收；要么在梯形的腰所在侧面、下底所在侧面之间经过若干次全反射后再射于棱镜上底所在侧面上并被太阳能电池片接收，只有少部分光被反射或折射出去。
所述梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜。所述反射膜的反射率大于90％。这样使得光在照射到这两个侧面时，大部分的光都能被反射。
所述棱镜的透射率大于94％。使得只有极少部分光在入射时就被反射或吸收掉，而大部分光都能穿过棱镜。
本发明优点是：
1.本发明用于太阳能电池时可以大大提高光能转化为电能的倍率，使得该能量转换率大于2倍，最高可达3倍，在同等的电能输出量条件下，本发明的节约了成本。
本发明的技术方案是：一种太阳能电池低倍聚光装置，包括棱镜，所述棱镜的主截面为梯形，梯形的两腰所在侧面朝向梯形下底的一侧为反射面。
本发明进一步的技术方案是：
上述棱镜的主截面为等腰梯形。梯形下底和腰形成的底角θ的范围为：22.8°＜θ＜30°。这样的角度范围，使得大部分的光被腰所在侧面反射后，都能在下底所在侧面发生全反射而不折射出棱镜。
上述的底角θ的范围，较佳的为：24.5°≤θ≤28°，在这个范围内，电池的转换倍率更高。
梯形的高比上底的范围为：1∶2.03～1∶3.05。
这样就使得入射的大部分太阳光透过棱镜的下底所在侧面后，要么直接射于棱镜上底所在侧面上再被太阳能电池片接收；要么在梯形的腰所在侧面、下底所在侧面之间经过若干次全反射后再射于棱镜上底所在侧面上并被太阳能电池片接收，只有少部分光被反射或折射出去。
所述梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜。所述反射膜的反射率大于90％。这样使得光在照射到这两个侧面时，大部分的光都能被反射。
所述棱镜的透射率大于94％。使得只有极少部分光在入射时就被反射或吸收掉，而大部分光都能穿过棱镜。
本发明优点是：
1.本发明用于太阳能电池时可以大大提高光能转化为电能的倍率，使得该能量转换率大于2倍，最高可达3倍，在同等的电能输出量条件下，本发明的节约了成本。
附图说明
图1为本发明具体实施例的结构示意图；
图2为本发明具体实施例的主截面视图；
图3为入射光线在本发明具体实施例内传播的示意图；
图4为又一入射光线在本发明具体实施例内传播的示意图；
图5为本发明具体实施例与太阳能电池片组合的状态示意图；
图6为现有技术低倍聚焦太阳能电池的结构示意图。
其中：1电池片；2棱镜；3反射膜；4三棱镜。
图2为本发明具体实施例的主截面视图；
图3为入射光线在本发明具体实施例内传播的示意图；
图4为又一入射光线在本发明具体实施例内传播的示意图；
图5为本发明具体实施例与太阳能电池片组合的状态示意图；
图6为现有技术低倍聚焦太阳能电池的结构示意图。
其中：1电池片；2棱镜；3反射膜；4三棱镜。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：如图1至图4所示，一种太阳能电池低倍聚光装置，包括棱镜2，所述棱镜2的主截面ABCD为梯形，梯形的两腰AB和CD所在侧面ABFE和DCGH朝向梯形下底的一侧为反射面。
所述棱镜2的主截面为等腰梯形。
梯形下底和腰形成的底角θ的范围为：22.8°＜θ＜30°。
梯形的高比上底即CK∶BC的范围为：1∶2.03～1∶3.05。
所述梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜3(图2至图5中为了观看清楚加厚了反射膜3的厚度)。
所述反射膜3的反射率大于90％。
所述棱镜的透射率大于94％。
如图5所示，使用时梯形上底BC所在的侧面BCGF与所述电池片1的向光面连接形成低倍聚焦太阳能电池。所述太阳能电池片1为太阳能单晶硅电池片、太阳能多晶硅电池片、太阳能非晶薄膜电池片或太阳能化合物砷化镓电池片。所述太阳能电池片通过EVA胶膜粘接固定于所述棱镜梯形上底所在侧面上。
如图3和图4所示，光线从棱镜等腰梯形下底所在的侧面ADHE垂直入射(图3)或以一定角度α入射，光线分别穿过ADHE面直接进入棱镜内部或经过ADHE面折射后进入棱镜内部，部分光线直接到达梯形上底所在侧面BCGF，而另外一部分经过梯形两腰所在侧面ABFE和DCGH镜面反射后，再回到ADHE面，光线此时的入射角大于在该平面上全反射的临街角，所以会发生全反射而反射到BCGF面上，最后被电池片接收并进行光电转换。
本发明的能量转换率最高可达3倍，大大提高了光能转换为电能的倍率，在同等的电能输出量条件下，本发明的成本较低。
实施例：如图1至图4所示，一种太阳能电池低倍聚光装置，包括棱镜2，所述棱镜2的主截面ABCD为梯形，梯形的两腰AB和CD所在侧面ABFE和DCGH朝向梯形下底的一侧为反射面。
所述棱镜2的主截面为等腰梯形。
梯形下底和腰形成的底角θ的范围为：22.8°＜θ＜30°。
梯形的高比上底即CK∶BC的范围为：1∶2.03～1∶3.05。
所述梯形的两腰所在侧面上镀有反射膜3(图2至图5中为了观看清楚加厚了反射膜3的厚度)。
所述反射膜3的反射率大于90％。
所述棱镜的透射率大于94％。
如图5所示，使用时梯形上底BC所在的侧面BCGF与所述电池片1的向光面连接形成低倍聚焦太阳能电池。所述太阳能电池片1为太阳能单晶硅电池片、太阳能多晶硅电池片、太阳能非晶薄膜电池片或太阳能化合物砷化镓电池片。所述太阳能电池片通过EVA胶膜粘接固定于所述棱镜梯形上底所在侧面上。
如图3和图4所示，光线从棱镜等腰梯形下底所在的侧面ADHE垂直入射(图3)或以一定角度α入射，光线分别穿过ADHE面直接进入棱镜内部或经过ADHE面折射后进入棱镜内部，部分光线直接到达梯形上底所在侧面BCGF，而另外一部分经过梯形两腰所在侧面ABFE和DCGH镜面反射后，再回到ADHE面，光线此时的入射角大于在该平面上全反射的临街角，所以会发生全反射而反射到BCGF面上，最后被电池片接收并进行光电转换。
本发明的能量转换率最高可达3倍，大大提高了光能转换为电能的倍率，在同等的电能输出量条件下，本发明的成本较低。