聚光光伏单元、聚光光伏模组、聚光光伏面板和聚光光伏系统技术方案

技术编号:15086649 阅读:53 留言:0更新日期:2017-04-07 16:34
本实用新型专利技术提供了一种聚光光伏单元、聚光光伏模组、聚光光伏面板和聚光光伏系统,该聚光光伏单元包括散热器、设置在散热器上的接收器、初级聚焦元件和次级聚光器;接收器具有与散热器热耦合的第一表面、设置有光伏电池第二表面;初级聚焦元件被配置为把日光聚焦到次级聚光器的光线入射端面,次级聚光器的光线出射端面与光伏电池相配合,以向光伏电池传输光线。该聚光光伏单元进一步包括陶瓷压块,其具有用于次级聚光器穿过的开口部,且遮盖第二表面中位于光伏电池之外的区域。本实用新型专利技术中,陶瓷压块具有高耐温性能和低热膨胀系数,保证了在光斑的反复照射下不会破损且变形量小,能够对接收器形成长期有效的保护。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光伏发电领域;更具体地讲,本技术涉及一种聚光光伏单元、聚光光伏模组、聚光光伏面板和聚光光伏系统
技术介绍
聚光光伏(ConcentratorPhotovoltaic,CPV)系统可以使用透镜来将相对大面积的日光集中到相对小面积的光伏电池组件(在聚光光伏中通常被称为“接收器”)上,并由光伏电池组件中的光伏电池将太阳辐射转变成直流电。与传统太阳能发电系统相比,这种聚集的太阳辐射在发电方面能够提供更高的效率,并使用少得多的半导体材料用量,是最具有发展成为大型支撑电源潜力的太阳能发电方式。在聚光光伏系统中,光伏电池单元构成光能发电的最小单位。如中国专利申请201510087045.1所公开的,可以通过在壳体中布置多个聚光光伏单元并且通过使该多个聚光光伏单元相互电连接来形成聚光光伏模块(又称为聚光光伏模组),并通过布置多个聚光光伏模块来形成聚光光伏面板。通常,聚光光伏系统可以包括多个聚光光伏面板以及驱动装置,该驱动装置被构造为驱动聚光光伏面板,以执行在面向太阳的方向的同时跟踪太阳的移动的操作。中国专利申请201410792129.0公开了一种太阳能光伏供电系统,包括:聚光发电模块、蓄电池模块和逆变模块;其中,聚光发电模块由菲涅尔透镜、二次聚光镜、太阳能电池和铝基板组成;蓄电池模块与聚光发电模块电连接,用于储存聚光发电模块发出的直流电;逆变模块与聚光发电模块电连接,由控制电路、逆变电路和滤波电路组成,用于将聚光发电模块发出的直流电逆变成交流电。在该技术方案中,聚光系统采用菲涅尔透镜和二次聚光镜,聚光效率高,无需使用太阳跟踪模块,即能实现较高的发电效率,运行可靠、成本低。中国专利申请200880009262.7公开了一种利用菲涅耳透镜和非成像次级光学的聚光光伏系统,其包括将较高太阳光通量提供到多结太阳能电池或其它目标电池以产生有效电输出的光学器件,该光学器件包括:初级聚焦元件、以及具有入射孔和出射孔的非成像次级聚光器。初级聚焦元件被配置为把来自远光源的光聚焦到次级聚光器的入射孔上。在某些方面,初级聚焦元件具有大于约1的f值,例如在1至4之间或更大。该器件包括邻近次级聚光器出射孔定位的太阳能电池。在某些方面,初级聚焦元件包括菲涅耳透镜、衍射透镜、和/或反射镜。在某些方面,用作初级的菲涅耳透镜是平的、大致正方形的、曲面的和/或折射的。通常,在聚光光伏中所使用的接收器包括导热封装基板、设置在封装基板上的光伏电池(又称为芯片)以及其他电子器件(例如旁路二极管和接线端子等)。接收器的背面一般固定在散热器上并与其热耦合,以便于光伏电池产生的废热散出。例如菲涅尔透镜的初级聚焦元件把日光聚焦到次级聚光器的光线入射端面,并通过次级聚光器将光纤传输到光伏电池,以进行光电转换。在聚光系统的组装或者工作过程中,如果初级聚焦元件的焦点略微偏离的话,光斑就可能会直接照射在位于光伏面板区域之外的其他电子器件上,容易烧毁器件。因此,通常设置保护元件对接收器进行保护。图9是一种现有聚光光伏单元的结构示意图,为简便起见,其中省略了初级聚焦元件。如图9所示,该聚光光伏单元包括散热器10’、设置在散热器10’上的接收器20’、与接收器20’上的光伏电池粘结连接的次级聚光器30’、以及固定在散热器10’上的金属保护板40’。其中,金属保护板40’覆盖接收器20’上不期望被光斑照射到的表面,以对接收器20’进行保护。金属保护板40’可以是抛光铝材或者在其表面形成有高反光涂层(例如银膜)的金属板材,以提供高反射性表面,减少在光斑照射时的吸热量。然而,上述方案存在诸多不足之处:首先,金属保护板表面的反射率在高温时容易下降,因此在长时间照射或反复照射的条件下,其吸收的光能迅速增加,温度上升后容易变形甚至烧蚀失效;其次,由于金属保护板的导电性能很好,如果安装或使用环境稍有不慎就会导致接收器短路,对组装工艺和运营维护的要求很高;另外,金属保护板没有对接收器起到定位作用,接收器需要其他方式进行定位,增加了工艺难度。
技术实现思路
针对现有技术的不足,本技术的第一方面是提供一种改进的聚光光伏单元,其中接收器保护元件能够对接收器进行长期有效的保护。根据本技术第一方面的聚光光伏单元包括:散热器、设置在散热器上的接收器、初级聚焦元件和次级聚光器;接收器具有与散热器热耦合的第一表面、设置有光伏电池第二表面;初级聚焦元件被配置为把日光聚焦到次级聚光器的光线入射端面,次级聚光器的光线出射端面与光伏电池相配合,以向光伏电池传输光线;其中,聚光光伏单元进一步包括陶瓷压块;该陶瓷压块具有用于次级聚光器穿过的开口部,且陶瓷压块遮盖第二表面中位于光伏电池之外的区域。上述技术方案中,陶瓷压块用作接收器保护元件,其可以是遮盖第二表面中位于光伏电池之外的全部区域,也可以是遮盖第二表面中位于光伏电池之外的部分区域,该部分区域可以设置有如接线端子等的电子器件,是第二表面中不期望被照射的区域。本技术中,陶瓷压块可以采用如类金刚石氮化物、云母、刚玉等的各种陶瓷材料制备而成。由于陶瓷材料具有良好的电绝缘性能,且耐高温,抗老化,热膨胀系数小,因此保证了作为接收器保护元件的陶瓷压块即使在光斑的反复照射下也不会破损,能够对接收器进行长期有效的保护,延长接收器使用寿命,简化运行维护工作。另外,陶瓷压块的电绝缘性能保证了即使其同时接触到接收器的正负极和散热器时也不会导致短路,从而降低组装难度和对运营维护的要求。本技术中,陶瓷压块既可以形成为一体,又可以由至少两个相互独立的部分组合而成。当采用组合式陶瓷压块时,陶瓷压块可以与次级聚光器的侧面形成较为紧密的配合,使得陶瓷压块能够遮盖接收器的第二表面中位于光伏电池之外的全部区域,进一步提高对接收器的保护效果。另外,这也降低了陶瓷压块的组装难度,特别是对次级聚光器沿非线性直线延伸的情况而言。在本技术的一种具体实施方式中,陶瓷压块包括用于对接收器进行定位的限位部。限位部的具体结构可以是多种多样的,例如在陶瓷压块中形成容纳接收器的腔体,并在该腔体中设置与接收器相配合的台阶部,通过该台阶部来实现接收器的定位。并且,由于陶瓷压块的热膨胀系数小,因而即使在光斑照射下其变形量也很少,使得本技术可以始终对接收器进行精确定位。在本技术的另一具体实施方式中,陶瓷压块形成为薄壁结构,且其侧壁上形成有加强筋。本技术中,所谓的薄壁结构是指将陶瓷压块中不起作用的部分去除而形成腔体或槽。通过采用薄壁结构与加强筋相结合的方式,本技术在保证陶瓷压块强度和制造良品率的条件下做到用材最节省,减小了原料成本。本技术中,陶瓷压块可以经由紧固构件可拆卸地固定在散热器上。例如,在陶瓷压块上形成安装孔,螺钉穿过该安装孔而与散热器螺纹连接,以将陶瓷压块可拆卸地固定在散热器上。利用紧固构件将接收器固定至散热器,不仅可增加器件装配的牢固性,而且紧固构件经由陶瓷压块施加锁紧力至接收器,可确保长期使用过程中接收器的封装基板与散热器之间快速导热。作为一种替代实施方式,陶瓷压块也可以设置为不与散热器直接接触,例如将陶瓷压块设置在聚光光伏单元的壳体上。本技术中,次级聚光器的光线出射端面可以与光伏电池直接接触、以较本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种聚光光伏单元,包括散热器、设置在所述散热器上的接收器、初级聚焦元件和次级聚光器;所述接收器具有与所述散热器热耦合的第一表面、设置有光伏电池第二表面;所述初级聚焦元件被配置为把日光聚焦到所述次级聚光器的光线入射端面,所述次级聚光器的光线出射端面与所述光伏电池相配合,以向所述光伏电池传输光线;其特征在于:所述聚光光伏单元进一步包括陶瓷压块;所述陶瓷压块具有用于所述次级聚光器穿过的开口部,且所述陶瓷压块遮盖所述第二表面中位于所述光伏电池之外的区域。

【技术特征摘要】
1.一种聚光光伏单元,包括散热器、设置在所述散热器上的接收器、初级聚焦元件和次级聚光器;所述接收器具有与所述散热器热耦合的第一表面、设置有光伏电池第二表面;所述初级聚焦元件被配置为把日光聚焦到所述次级聚光器的光线入射端面,所述次级聚光器的光线出射端面与所述光伏电池相配合,以向所述光伏电池传输光线;其特征在于:所述聚光光伏单元进一步包括陶瓷压块;所述陶瓷压块具有用于所述次级聚光器穿过的开口部,且所述陶瓷压块遮盖所述第二表面中位于所述光伏电池之外的区域。2.如权利要求1所述的聚光光伏单元,其特征在于:所述陶瓷压块由至少两个相互独立的部分组合而成。3.如权利要求1所述的聚光光伏单元,其特征在于:所述陶瓷压块包括用于对所述接收器进行定位的限位部。4.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:王晓凯郝志浩周伟
申请(专利权)人:青海聚光高新科技有限公司
类型:新型
国别省市:青海;63

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