本发明专利技术涉及聚光型光伏单元、聚光型光伏模块、聚光型光伏面板和聚光型光伏发电装置。在具有二次透镜的聚光型光伏光学系统中，增加了到达发电元件的光量，并且提高了发电效率。在构成为通过二次聚光部将由一次聚光部聚集的太阳光引导到发电元件的聚光型光伏单元中，二次聚光部包括：具有三维形状的二次透镜；以及半透明的并且折射率高于空气、低于二次透镜的覆盖部，所述覆盖部沿着所述二次透镜中的、至少太阳光入射的表面延伸，从而以薄膜状对该表面进行覆盖。通过布置大量的所述单元，能够构成聚光型光伏模块。通过布置大量的聚光型光伏模块，能够构成聚光型光伏面板。进一步地，通过设置用于跟踪太阳的驱动设备，能够构成聚光型光伏。
【技术实现步骤摘要】
聚光型光伏单元、聚光型光伏模块，聚光型光伏面板和聚光型光伏发电装置
本专利技术涉及用于通过将太阳光聚集在发电元件上、以产生电力的聚光型光伏(CPV)单元、模块、面板、和装置。
技术介绍
形成用于聚光型光伏的光学系统基础单元的单元例如包括构成凸透镜的一次透镜、构成球面透镜的二次透镜和发电元件(例如，见专利文献1(图8))。作为发电元件，可使用高发电效率的太阳能电池。太阳光由一次透镜聚集，以入射到二次透镜上，然后由二次透镜进一步地聚集，以到达发电元件。这样的结构允许大量光能聚集到较小的发电元件上，从而能够高效地发电。大量的这样的聚光型光伏单元布置成矩阵形状，以形成聚光型光伏模块，然后，大量的模块布置成矩阵形状，以形成聚光型光伏面板。聚光型光伏面板与用于使得面板面对太阳、同时执行跟踪操作的驱动设备一起形成聚光型光伏装置。二次透镜被设置为用于将光能聚集到较小区域上，从而尽可能地减小所需的昂贵的发电元件的面积，而更好地是，为了减少跟踪太阳时的偏离和减少二次透镜相对于一次透镜的安装位置的误差的影响，从而提高聚集的准确率。也就是，在仅设置一次透镜的情况下，当光轴由于跟踪偏离或安装位置的误差而移位时，所聚集的光线的一部分会外泄到发电元件的受光面之外。在此情况下，降低了发电效率。因此，为了在即使光轴发生一些移位的情况下、也可将光引导到发电元件，从而设置了构成球面透镜的二次透镜(例如，见专利文献1(图10c))。还提出了这样的技术，即，使用具有包括两个弧形突起的特殊形状的透镜作为二次透镜，来提高发电效率(例如，见专利文献2(图6，第0006段)。此外在这种情况下，在仅使用一次透镜的情况下、可能泄露到发电元件的受光面之外的光线能够由二次透镜引导到受光面。专利文献1：美国专利申请公开US2010/0236603A1专利文献2：日本特许专利公开No.2002-270885
技术实现思路
然而，在除了一次透镜还包括二次透镜的聚光型光伏单元中，一次透镜和二次透镜两者的透光度不是100％。透光度不是100％的原因是光被每个透镜反射和吸收。为了高效地发生，期望尽可能地提高透光度。然而，事实上，即使提高1％也是不容易的。鉴于这些传统的问题，本专利技术的目的是在包括二次透镜的聚光型光伏光学系统中，增加到达发电元件的光量，从而提高发电效率。本专利技术是一种聚光型光伏单元，其构成为通过二次聚光部将由一次聚光部聚集的太阳光引导到发电元件，该二次聚光部包括：具有三维形状的二次透镜；以及半透明的并且具有比空气高且比二次透镜低的折射率的覆盖部，所述覆盖部呈沿太阳光作用的表面延伸的薄膜形状地至少覆盖太阳光作用在二次透镜的表面上的表面。此外，能够由所述聚光型光伏单元，构成聚光型光伏模块/面板/装置。根据本专利技术的聚光型光伏单元，能够提高发电效率。包括该单元的聚光型光伏模块/面板/装置也能够提高发电效率。附图说明图1是示出聚光型光伏装置的一个例子的透视图。图2是示出包括驱动设备等的聚光型光伏系统的一个例子。图3是示出聚光型光伏模块的一个例子的放大透视图。图4是图3中的IV部分的放大图。图5是示出具有挠性衬底的二次聚光部和发电元件的放大透视图。图6是仅示出二次聚光部和发电元件的横截面图。图7是示出作为形成上述模块的光学系统基础单元的聚光型光伏单元的示意图。图8示出由二次透镜导致的光折射。图9是示出X移位[mm]和短路电流值[mA]之间的关系的实验数据的图表。图10是示出X移位[mm]和光效率[％]之间的关系的模拟结构的图表。图11示出二次透镜的变型。图12是示出二次聚光部及其邻近部分的另一结构例的透视图。图13是沿XIII-XIII线观察的图12的横截面图。附图标记列表1聚光型光伏面板1M聚光型光伏模块1U聚光型光伏单元3架台3a支柱3b基底4跟踪传感器5太阳热量计11a底表面11壳体11b凸缘部12挠性印刷电路13一次聚光部13f菲涅耳透镜14连接器100聚光型光伏装置121挠性衬底(衬底)122二次聚光部123二次透镜124发电元件125树脂成形体125f覆盖部125s支撑部126封装件200驱动设备201e步进电机201a步进电机202驱动电路300电功率计400控制设备具体实施方式实施例概述本专利技术的实施例的概述至少包括以下部分。(1)该聚光型光伏单元是被构造为通过二次聚光部将由一次聚光部所聚集的太阳光引导到发电元件的聚光型光伏单元，该二次聚光部包括：具有三维形状的二次透镜；以及半透明的覆盖部，所述覆盖部的折射率高于空气且低于所述二次透镜，所述覆盖部沿着所述二次透镜中的、至少太阳光入射的表面延伸，从而以薄膜状对该表面进行覆盖。在如上构成的聚光型光伏单元中，覆盖部具有AR(抗反射)涂层的功能，其抑制入射在二次透镜上的光的反射。因此，抑制了光的反射，增加了入射在二次透镜上的光量和引导至发电元件的光量。因此，能够提高聚光型光伏单元的发电效率。由于覆盖部具有薄膜形状(例如不厚于0.2mm)，所以也能够抑制覆盖部自身的光吸收(损失)(2)在(1)中，所述覆盖部可以是对所述二次透镜进行封装、以将所述二次透镜包围在其中的树脂成形体的一部分。在这种情况下，二次透镜和覆盖部能够由树脂成形体整体地形成。因此，能够获得稳定品质的二次聚光部。即使在二次透镜具有三维形状、从而不易被定位和保持的情况下，二次透镜也能够被精确地定位在安装有发电元件的衬底上，同时能够被容易且可靠地固定。作为树脂，可以使用例如硅树脂或丙烯酸树脂。(3)在(2)中，所述树脂成形体可以是除了二次透镜以外还包括发电元件的成形体。在此情况下，从二次聚光部到发电元件的光学系统能够由树脂模制本体整体地形成。因此，能够获得稳定品质的光学系统。(4)在(1)至(3)的任何一个中，优选地，二次透镜的形状在至少一部分上包括：球面、椭圆体面、圆锥面、或反截棱锥表面中的一个或多个。即使当二次透镜的光轴略微偏离于一次聚光部的光轴，这样的形状使得也不会导致被引导到发电元件的光量大量减少。(5)在(1)至(4)的任何一个中，例如，对于具有300nm至2000nm波长的入射光，所述二次透镜的折射率是1.49至1.56，所述覆盖部的折射率是1.39至1.45。在此情况下，对于波长从包含在太阳光中的紫外光至红外光的光线而言，能够设置优选的折射率。(6)根据(1)所述的聚光型光伏单元，可以包括：所述聚光型光伏单元的底表面；设置在所述底表面上的衬底，所述衬底上设置有所述发电元件；以及保持所述衬底上的所述发电元件的封装件，其中，包括所述覆盖部的树脂成形体连续地覆盖所述二次透镜的表面、所述发电元件、所述封装件、所述衬底和所述底表面。在此情况下，树脂成形体形成覆盖部，且固定与树脂成形体彼此接触的部分。因此，提高了二次透镜和封装件之间、封装件和衬底之间、以及衬底和底表面之间的整体性，并且能够增加彼此的结合强度。(7)在(6)中，所述树脂成形体可以具有绝缘特性；并且，所述二次透镜和所述封装件彼此接触的位置以及所述封装件和所述衬底彼此接触的位置可以由所述树脂成形体所覆盖，且在所有方位上不存在任何间隙。在此情况下，发电元件由树脂成形体绝缘，从而提高了发电元件的导电部分的耐电压性能。此外，即使在高温和高湿的环境下，湿气也不会进入导电部分，从而能够实现高可靠性的聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种聚光型光伏单元，所述聚光型光伏单元被构造为：通过二次聚光部将由一次聚光部所聚集的太阳光引导至发电元件，所述二次聚光部包括：具有三维形状的二次透镜；以及半透明的覆盖部，所述覆盖部的折射率高于空气且低于所述二次透镜，所述覆盖部沿着所述二次透镜中的、至少太阳光入射的表面延伸，从而以薄膜状对该表面进行覆盖。
【技术特征摘要】
2013.10.31 JP 2013-2271811.一种聚光型光伏单元，所述聚光型光伏单元被构造为：通过二次聚光部将由一次聚光部所聚集的太阳光引导至发电元件，所述二次聚光部包括：具有三维形状的二次透镜；半透明的覆盖部，所述覆盖部的折射率高于空气且低于所述二次透镜，所述覆盖部沿着所述二次透镜中的、至少太阳光入射的表面延伸，从而以薄膜状对该表面进行覆盖，以及支撑部，所述支撑部是利用与所述覆盖部相同的半透明材料与所述覆盖部整体形成的树脂成形体，并且支撑所述二次透镜，其中所述支撑部进入所述二次透镜和所述发电元件之间的间隙中，以由此支撑所述二次透镜，并且所述覆盖部和所述支撑部对所述二次透镜和所述发电元件进行封装，以使从所述二次聚光部到所述发电元件的光学系统整体形成。2.根据权利要求1所述的聚光型光伏单元，其中，所述二次透镜的形状在至少一部分上包括：球面、椭圆体面、圆锥面、或反截棱锥表面中的一个或多个。3.根据权利要求1或权利要求2所述的聚光型光伏单元，其中，对于波长为300nm至...
【专利技术属性】
技术研发人员：鸟谷和正，岩崎孝，永井阳一，安彦义哉，齐藤健司，稻垣充，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP
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