一种集成式太阳能光伏电池发电装置

摘要

一种集成式太阳能光伏电池发电装置，该装置包括光伏电池片立体组装模块、组装模块支架、电极引出线以及反光镜和聚光透镜；在组装模块的上面及前面设置上反光镜或聚光透镜，在组装模块的下面设置下反光镜；光伏电池片立体组装模块是由多个光伏电池片单元和冷却层叠加而成，每个光伏电池片单元包括反射层、导光板和光伏电池片。该集成式太阳能光伏电池发电装置还包括一个二维旋转调节平台。本发明一方面可提高单片光伏电池片的发电功率，另一方面因立体集成减少了太阳能发电的占地面积，由此可大幅度降低太阳能发电装置及太阳能电站的建设成本。

权利要求

1.一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：该发电装置包括光伏电池片立体组装模块(5)、组装模块支架(6)以及电极引出线(11)，在组装模块的上面和前面分别设置上反光镜(9)和前反射镜(8)，或在电池片立体组装模块的前上方设置聚光透镜(12)，在电池片立体组装模块的下面设置下反光镜(7)；所述的反光镜通过调节螺钉(10)与组装模块支架(6)连接；所述的光伏电池片立体组装模块是由多个光伏电池片单元和冷却层(4)叠加而成，每个光伏电池片单元包括反射层、导光板(2)和光伏电池片(3)；在导光板(2)的两个面上设置反射层，第一反射层(1a)设置在导光板不接触光伏电池片的一面，第二反射层(1b)设置在导光板不接受入射光的一个侧面，所述的冷却层(4)设置在相邻光伏电池片单元之间或间隔几个单元之间。

2.按照权利要求1所述的一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：每个光伏电池片单元含有一片、两片或成阵列分布的多片光伏电池片。

3.按照权利要求1或2所述的一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：所述的光伏电池片为单晶硅光伏电池片、多晶硅光伏电池片、非晶硅光伏电池片或薄膜光伏电池片。

4.按照权利要求1所述的一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：所述的反光镜为平面反射镜或平面聚光反射镜。

5.按照权利要求1所述的一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：所述的反射层采用反射膜、金属箔或直接在导光板的一面镀金属层。

6.按照权利要求1所述的一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：所述的冷却层采用导热性能强的金属板或薄的板式换热器。

7.按照权利要求1所述的一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：该集成式太阳能光伏电池发电装置还包括一个二维旋转调节平台。

8.按照权利要求7所述的一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：所述的二维旋转调节平台包括由下支架(13)和上支架(14)组成的双层支架、齿条(16)、齿圈和减速电机组合件(17)及底座(19)；所述的双层支架的一边通过铰链(15)链接，相对的另一边由齿条(16)支撑并调节；电机的输出轴通过齿轮与齿圈啮合，带动双层支架转动。

说明书

一种集成式太阳能光伏电池发电装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种太阳能光伏电池的发电设备，尤其涉及一种将光伏电池片进行立体组装并通过反光镜增强光伏电池片受光强度的太阳能发电方式，属于可再生能源技术领域。

背景技术

[0002] 目前，世界能源消费构成是以煤、石油、天然气等不可再生能源为主。不可再生能源的过度开发和利用，不仅带来了能源危机，更带来了日益严重的环境污染问题。为了社会与经济的可持续发展、为了能源与环境的安全，世界各国都在大力开发新能源、特别是注重无碳能源的开发与利用。而太阳能正是最大的无炭能源，每小时到达地球表面的太阳光的20
能量高达4.3x10 焦耳，超过全球一年所消耗的总能量。充分而有效地大量利用太阳能将极大地缓解能源缺乏的压力、改善环境、减小温室气体所引起的气候变化。

[0003] 然而，目前太阳能发电所提供的电力少于全球电力的1％。太阳能目前的利用状况和其巨大未开发利用的潜力之间的极大差异表明太阳能利用技术，特别是太阳能发电技术亟需提高，尤其是要降低发电成本，提高太阳能发电设备的性价比。

[0004] 近三十年来，太阳能利用技术在研发、产业化、市场开拓方面都取得了长足的进展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。但在太阳能光伏发电领域所研究的主要是提高单片光伏电池片的性能，包括转换效率、材料选取、寿命及稳定性等；所采用的受光方式基本上是太阳光线直接垂直照射光伏电池片的方式。到目前为止，工业规模生产的光伏电池片的最高转换率为17％左右，按现在的的集成安装方式，太阳能光伏发电的最大功率每平米不超过170W，也就是说1MW的太阳能电站至少要占地10亩以上。这样，高成本的光伏电池片再加上大量的用地，使得太阳能发电的成本居高不下，严重地阻碍了太阳能发电的发展。因此，开发一种低成本的光伏发电技术是十分必要的。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供一种集成式太阳能光伏电池发电装置，一方面通过采用立体组装大大减少太阳能发电设备的占地面积，另一方面通过提高电池片的受光强度，提高原电池片的发电功率，从而大幅降低太阳能发电的成本，为太阳能发电的快速发展与普及开创出一条新途径。

[0006] 本发明的技术方案如下：

[0007] 一种集成式太阳能光伏电池发电装置，其特征在于：该发电装置包括光伏电池片立体组装模块5、组装模块支架6以及电极引出线11，在组装模块的上面和前面分别设置上反光镜9和前反射镜8，或在电池片立体组装模块的前上方设置聚光透镜12，在电池片立体组装模块的下面设置下反光镜7；所述的反光镜通过调节螺钉10与组装模块支架6连接；所述的光伏电池片立体组装模块是由多个光伏电池片单元和冷却层4叠加而成，每个光伏电池片单元包括反射层、导光板2和光伏电池片3；反射层设置在导光板不接触光伏电池片的一面及不接受入射光的一个侧面；所述的冷却层4设置在相邻光伏电池片单元之间或间隔几个单元之间。

[0008] 本发明的技术特征还在于：每个光伏电池片单元含有一片、两片或成阵列分布的多片光伏电池片。

[0009] 上述技术方案中，所述光伏电池片为单晶硅光伏电池片、多晶硅光伏电池片、非晶硅光伏电池片或薄膜光伏电池片。所述的反光镜为平面反射镜、平面聚光反射镜。所述的反射层采用反射膜或直接在导光板表面镀反射层。所述的冷却层采用导热性能强的金属板或薄的板式换热器。

[0010] 本发明的另一技术特征还在于：该集成式太阳能光伏电池发电装置还包括一个二维旋转调节平台。

[0011] 本发明所述的二维旋转调节平台包括由下支架13和上支架14组成的双层支架、齿条16、齿圈和减速电机组合件17及底座19；所述的双层支架的一边通过铰链15链接，相对的另一边由齿条16支撑并调节；电机的输出轴通过齿轮与齿圈啮合，带动双层支架转动。

[0012] 本发明具有以下优点及突出性效果：本发明通过导光板将从其侧面射入的线光源转换为面光源，从而使光伏电池片在竖直放置时可接收阳光的照射；又通过反光镜、聚光镜来提高光伏电池片的受光强度。这样，一方面可提高单片光伏电池片的发电功率，另一方面因立体集成减少了太阳能发电的占地面积，由此可大幅度降低太阳能发电装置及太阳能电站的建设成本。例如，按现有技术建1MW的太阳能电站须占地10亩以上，采用本发明的技术占地则在100平米以内。

附图说明

[0013] 图1为本发明提供的一种集成式太阳能光伏电池发电装置的结构示意图。

[0014] 图2为光伏电池片立体组装模块的结构示意图。

[0015] 图3为图2的侧视图。

[0016] 图4为在光伏电池片立体组装模块的前上方设置聚光透镜照射的示意图。

[0017] 图5为带有二维旋转调节平台的集成式太阳能光伏电池发电装置的结构示意图。

[0018] 图中：1a-第一反射层，1b-第二反射层；2-导光板；3-光伏电池片；4-冷却层；5-光伏电池片立体组装模块；6-组装模块支架；7-下反光镜；8-前反光镜；9-上反光镜；
10-调整螺钉；11-电极引出线；12-聚光透镜；13-上层支架；14-下层支架；15-铰链；
16-齿条；17-齿圈和减速电机组合件；18-轴承系统；19-底座。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明的具体结构和工作原理作进一步的说明。

[0020] 图1、图2分别为本发明提供的一种集成式太阳能光伏电池发电装置的立体结构和光伏电池片立体组装模块的结构示意图。该发电装置包括光伏电池片立体组装模块5、组装模块支架6、电极引出线11以及反光镜和聚光透镜。在组装模块的上面设置上反光镜9，在组装模块的前面设置前反光镜8，在光伏电池片立体组装模块的下面设置下反光镜7，也可在光伏电池片立体组装模块5的前上方设置聚光透镜12代替上反光镜9和前反射镜8；上反光镜、下反光镜和前反光镜分别通过调节螺钉10与光伏电池片立体组装模块支架6连接，通过螺钉10调节反射镜与地面的角度。

[0021] 光伏电池片立体组装模块是多个光伏电池片单元和冷却层叠加而成，模块的厚度，即光伏电池片单元的个数可根据需要的功率确定(见图2)。每个光伏电池片单元包括反射层、导光板2和光伏电池片3；光伏电池片3是太阳能光伏发电的基本元件，选用的主要原则是性价比，具体选用时，可以采用单晶硅光伏电池片、多晶硅光伏电池片、非晶硅光伏电池片、薄膜光伏电池片或其它材料的光伏电池片。每个光伏电池片单元可以含有一片光伏电池片、或两片光伏电池片，也可以含有成阵列分布的多片光伏电池片。

[0022] 导光板2可以由任何高性能的导光材料制成，目前的导光板通常采用在生产亚克力板材时在原料里加入纳米级的导光粉制成的，其作用是将上、下、前三面射入的光线垂直导向紧贴着的光伏电池片，据此，可把平铺放置的太阳能电池板改变为竖直放置，由此可将太阳能电池立体集成，从而大大减少了占地面积。

[0023] 在导光板2的两个面上设置反射层，第一反射层1a设置在导光板2不接触光伏电池片的一面，第二反射层1b设置在导光板不接受入射光的一个侧面(如图3所示)。反射层是一层高反射率的物质，可以是反射膜，也可以是金属镀层(比如铝镀层)，其作用是让光能集中投向光伏电池片，提高光的利用率。

[0024] 冷却层4采用导热性能强的金属板或薄的板式换热器，其作用是把大功率运行时产生的多余热量传递出去，以保证集成块运行在高效的温度范围内。冷却层的设置要根据单位体积的发热量确定。在相邻光伏电池片单元之间可设置一个冷却层4，或间隔几个光伏电池片单元之间设置一个冷却层4，具体情况可根据单位体积的发热量确定。当采用金属箔作反射层时，该金属箔也可以作为冷却层。

[0025] 电极引出线11是模块中各电池片串并联后对外的总输出线。

[0026] 光伏电池片立体组装模块，在组装完成后，要用太阳能电池封装专用胶进行总体密封，其作用是隔绝空气，避免电池片氧化，以保证效率和寿命。

[0027] 光伏电池片立体组装模块整体放置在组装模块支架6上，模块的上、下、前三方均可设置平面反射镜(或平面聚光反射镜)(见图1)；或下面设置平面反射镜或平面聚光反射镜，在上面和前面的前上方由聚光透镜12照射(见图4)，其作用是增加光伏电池片受光强度，以提高电池片的功率。聚光透镜的聚焦倍数可由光伏电池片的额定电流确定或由需要的功率确定，其范围可从几倍到几百倍。平面反射镜(或平面聚光反射镜)、聚光透镜与地面的夹角根据太阳的位置经由组装模块支架6上的调节螺丝10调整，聚光透镜与地面的夹角也设有相应的调整元件。

[0028] 为了最大限度地使太阳光照射到光伏电池片立体组装模块上，本发明还可增设一个二维旋转调节平台，将若干个光伏电池片立体组装模块连同其支架放置在一个二维旋转调节平台上，一是随太阳从初到落转动，二是随太阳位置调整仰角(见图5)，从而组成一个更大的系统。二维旋转调节平台包括由下支架13和上支架14组成的双层支架、齿条16、齿圈和减速电机组合件17及底座19；所述的双层支架的一边通过铰链15链接，相对的另一边由齿条16支撑并调节；电机的输出轴通过齿轮与齿圈啮合，带动双层支架转动。

[0029] 齿圈和减速电机组合件17的作用是使整个平台随太阳的位置转动。运行时，减速电机接收控制器(图中未标出，一般置于太阳能电站的控制盘上)的指令，一天中，使平台从初位到末位转动，以保证光伏电池片立体组装模块受光的最佳条件，日落后再从末位返回初位；仰角的调节量较小，可人工操作，需要时，也可电动调节。