目的：本发明专利技术是涉及利用光电效应的太阳能发电装置及方法的技术，本发明专利技术的技术目的在于提供通过结合高价的太阳能电池板和相对低廉的附加装置(平面镜、太阳跟踪装置、冷却单元)来从相同面积的太阳能电池板产生更多的电力的装置及方法。构成：所述太阳能发电装置包括：框架(Frame)；太阳能电池板(Photovoltaic Panel)，布置于所述框架上，使得受光面在背向太阳的状态下与太阳光入射方向垂直；至少两个平面镜(Mirror)，布置于所述框架上，将入射的太阳光反射到所述太阳能电池板的受光面；太阳光跟踪系统(Rotation mechanics)，跟踪太阳光，使所述框架双轴旋转，使得太阳能电池板的受光面与太阳光入射方向垂直；及柱子(Post)，支撑所述框架和所述太阳光跟踪系统(Rotation mechanics)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的技术目的在于提供具有工业实用性的太阳光发电方法及装置。尤其，本 专利技术的技术目的在于提供通过结合太阳光的收集、太阳光跟踪、太阳能电池板的冷却来降 低太阳光发电成本，从而，不依靠政府的补贴政策，也能够与火力发电或原子能发电等以往 的发电方式竞争的太阳光发电技术。
技术介绍
爱因斯坦发现光电现象已经有1个多世纪，且美国NASA所开发的太阳能电池被利 用于人造卫星已经有半个多世纪。从数十年前起广为人知的基于太阳能电池的发电事业作 为收益型自立事业还是不成功的。主要理由是因为太阳能电池板的高价格。在2013年4月目 前太阳能电池板被报告为以大约1$/1W的价格可被供给。在韩国的情况下，电力供应价格被 报告为大约〇.l$/KWh，而对IMW级太阳能电池发电设备所需的太阳能电池板的购买价格和 年间电气产生量（电力销售)进行比较如下(在韩国的情况下，在按年计算平均后换算，结果 被报告为通过一天平均3.5时间左右接受lKW/m 2的太阳光而可以进行太阳光发电）。 IMW级太阳能电池板价格:1，000，000$; 1$/1W IMW级太阳能电池板的年间发电量(年间产生的电力价格）：IMW X 3.5h X 365日= 1，277.5丽11/1年（127,750$/1年） 即，为了仅购买太阳能电池板的费用需要投入在7.8年间的电力销售收入，而考虑 到其他附带费用(被报告为，除了土地费外，还需要投入大约相当于太阳能电池板价格的费 用），目前太阳光发电事业不太有吸引力。例外地，商业上电力定价为高且日射量丰富的意 大利、夏威夷等几个地区被报告为达到电网平价(Grid Parity) jGrid Parity:商业上电 力价格和太阳光发电成本变得相同的时点;在韩国的情况下，电力供应价格相对低，因此难 以达到电网平价。） 目前包括韩国的各国政府试图通过FIT、RPS等来开发太阳光发电产业，但因财政 负担而有限制。因此，需要确保在商业上可自生的太阳光发电技术，这就是说，在太阳光发 电领域需要降低电力产生成本的技术。 重要的是，通过现有的面积的太阳能电池板产生更多的电力。为此，进行提高太阳 能电池的光电变换效率的试图、通过抑制太阳能电池模块的温度上升来提高太阳光发电效 率的试图、通过聚光而提高相对于费用的电力产生的试图、低价的太阳能电池板产生试图 等。 与本专利技术的技术思想最接近的现有技术是应用聚光和冷却的太阳光发电技术。 图Ia~图Id为与利用收集的太阳光发电技术有关的以往公开的专利技术的代表 图。按序分别示出JP 2009-545186 A(图la)、JP 2003-536244 A(图lb)、JP 2009-533841 A (图Ic)、JP 2009-545877 A(图Id)专利的代表图。图la、图Ib、图Ic都采用透镜或球面镜，因 此，依然包括下述的现有技术的问题(参照下述的"技术方案"的"1.利用平面镜的聚光"部 分）。虽然图Id在将平面镜利用于聚光的方面与本专利技术的内容有关，但在图Id中所示的结构 下是难以实现本专利技术要求的高水平的聚光。图Ie为说明下述的"技术方案"的"1.利用平面镜的聚光"部分中指出的现有技术 的问题的附图。利用曲面透镜、菲涅耳透镜或曲面镜的以往的情况下，存在收集的光线沿径 向（radical direct ion)具有不均勾的光强度（intensity )，并且，收集的光线的形状为圆 形，因此，与矩形的太阳能电池板形状不匹配的问题。并且，图Ib等聚光技术是为了利用具有高光电变换效率、高价格、小面积的串接太 阳电池，因此，以往的聚光技术不适合于在大面积的太阳能电池板上以均匀的光强度进行 聚光。 作为与冷却有关的现有技术，存在基于散热器的气冷式、装制冷剂或使制冷剂循 环的散热器与太阳能电池模块的后面接触的水冷式等方法，但，为了不妨碍太阳光入射，只 冷却太阳能电池板的后面，制冷剂不直接接触到太阳能电池板的外部表面，因此，冷却效率 是大大不够的。 JP 2009-545186 A、JP 2003-536244 A、JP 2009-533841 A、JP 2009-545877 A
技术实现思路
解决的技术问题 本专利技术要解决的问题是降低太阳光发电成本，以便不依靠政府的补贴政策，能够 商业上进行太阳光发电事业。即，本专利技术的目的在于提供从一定面积的太阳能电池板能够 产生更多的电力的方法及装置。 技术方案本专利技术的技术方案是选择性地结合如下三个主要技术思想。 1.利用平面镜的聚光 利用现有技术的聚光透镜或凹透镜的聚光技术具有如下问题。 (1)因需要高精度而难以制作，且价格较贵， (2)矩形状太阳能电池板与通常聚光为圆形形状的光线(通过使用凸透镜、菲涅耳 透镜或利用抛物线曲面的凹透镜来聚光）的形状不匹配， (3)聚光器的重量不小， (4)收集的太阳光的光强度在径向（radical direction)不均勾(参照图Ie)。 收集的光线的光强度不均匀，则会给太阳光发电带来不好的影响。在与太阳光发 电区别的太阳能集热装置的情况下，虽然收集的光线的光强度不均匀也没有问题。在利用 太阳热的情况下，只达到太阳能集热器的收集的太阳光总量被关注，而收集的太阳光线的 均匀度不太影响到性能。但，在太阳光发电的情况下，收集的太阳光线的均匀度对性能产生 非常重要的影响。这是因为串联的单元电池的输出电流取决于串联的单元电池的输出电流 中最小值，且各个单元电池的输出电流与入射到各个单元电池的太阳光的局部光强度成比 例。 本专利技术通过使用矩形的平面镜而在太阳能电池板上重叠均匀的反射光来进行聚 光，以便与太阳能电池板的形状(矩形）匹配，因此，能够以低成本容易避免伴随所述现有技 术的聚光方式而产生的问题。 2.太阳光跟踪方式 本专利技术采用利用收集的太阳光发电方式，因此，当同时应用太阳光跟踪方式时才 能够得到高效率。太阳光跟踪系统是在本
长时间公知的技术，且商业上可利用的 系统。 3.冷却不收集太阳能的通常的硅太阳能电池模块也被报告为夏季正午被加热至摄氏60 ~70度以上的高温，且在温度每上升摄氏1度，光电变换效率以一定比率(约0.5%)下降。若 根据本专利技术太阳能被收集到太阳能电池板数倍至数十倍，温度上升和光电转换效率的急速 下降是不可避免的。本专利技术人的预测如下。对于温度上升最敏感且对光电变换产生最大影 响的部分可能是半导体层。以往的冷却方式是对离半导体层相对更远的后面的外部表面进 行冷却的方法。根据上述方法，无法有效地防止通过吸收太阳光且产生自由电子来对光电 转换效率产生最大影响的半导体层的温度上升。 本专利技术的一实施例建议将太阳能电池板布置于装有制冷剂的容器里。太阳能电池 板的受光面以面对太阳光透过的透明窗的方式布置。制冷剂的优选例子是水(冷却水）。为 了所述冷却水的顺利对流，太阳能电池板被布置为与所述透明窗的内侧面隔开适当间隔， 且所述间隔被设定为小使得通过冷却水吸收的太阳光量最小化。 具有高比热的冷却水直接接触到太阳能电池板的整个外部表面(前面和后面），因 此，与以往方式的冷却技术相比，会具有显著高的冷却效率。专利技术的效果 本专利技术具有如下效果： 1.太阳光发电成本下降。即，在为太阳光发电设备和维修而投入相同费用时，与以本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种太阳能发电装置，包括：框架(Frame)；太阳能电池板(Photovoltaic Panel)，布置于所述框架上；至少两个平面镜(Flat Mirror)，布置于所述框架上；太阳光跟踪系统(Rotation Mechanics)，通过使所述框架双轴旋转来跟踪太阳光；及柱子(Post)，支撑所述太阳光跟踪系统和所述框架，其中，布置于所述框架上的所述太阳能电池板与所述平面镜之间的位置关系包括：所述太阳能电池板布置于所述框架上，使得在笛卡儿坐标系中所述太阳能电池板受光面的法线方向单位向量的z轴成分具有正值，所述笛卡儿坐标系变化使得在所述太阳光跟踪系统正常跟踪太阳光时的太阳光的进行方向的单位向量成为(0，0，1)的位置关系；及所述平面镜布置于所述框架上，使得在所述笛卡儿坐标系中通过各个所述平面镜反射的太阳光均匀地入射到所述太阳能电池板的整个受光面的位置关系，并且，所述太阳光跟踪系统根据太阳的位置变化使所述框架旋转，使得所述太阳能电池板与所述平面镜之间保持所述位置关系。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：千大植，
申请(专利权)人：金美爱，
类型：发明
国别省市：韩国;KR
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