本发明专利技术涉及一种具有多个光伏装置（２２），用于将太阳能直接转换成电能的聚光太阳电池设备（１０），其中多个光伏装置（２２）中的每一个均设有：一个光入射面（２０）形成在一个第一光学装置（２４）上，一个太阳能电池，其具有一个小于光伏装置（２２）的光入射面（２０）的宽阔表面，第一光学装置（２４）被设计用于将穿过光入射面（２０）的入射太阳辐射汇聚或聚焦到一个由太阳能电池（５６）的较小表面决定的预定区域（３４）上，其中太阳能电池（５６）与光入射面（２０）相间隔并且面积小于光入射面（２０）。为了使用更小面积太阳能电池形成更廉价的设备，同时不会有任何定位问题，如本发明专利技术所述，多个光伏装置（２２）中的每一个均设有一个阻挡设备（３０），这样相应的太阳能电池（５６）就被定位在预定区域（３４）上，其中阻挡设备（３０）通过第一末端（３２）被附着在第一光学装置（２４）上而太阳能电池（５６）被附着在相对于阻挡设备（３０）的第二末端（３４）上。此外，还描述了一种用于这样一种设备的光伏装置及其有利的制备方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种如权利要求1前序部分所述的聚光太阳电池设备，公知于文献A. W.贝特等，高能聚光太阳能电池中应用的FLATCON和FLASHCON 原理，'Proc. 19世纪欧洲光伏太阳能研讨展览会，巴黎，法国，2004， 2488 页。本专利技术尤其涉及一种将光能直接转换成电能的光伏模组(PV模组)， 其中入射光照射到太阳能电池(聚光太阳电池模组)上之前就被汇聚。本 专利技术也涉及一种应用于这种聚光太阳电池模组的光伏装置。本专利技术最后涉 及一种制备这种聚光太阳电池设备的方法。关于聚光太阳电池设备的更多细节请参见非在先公开的德国专利申 请DE 10 2005 033 272.2。本专利技术属于聚光太阳模组领域。在这种模组中，多个将太阳能辐射直 接汇聚到一个高能太阳能电池上的装置被组装在一个密封模组中。这种太 阳能电池能直接发电。在太阳能开发领域中，用硅法进行太阳能发电已经公知50年了。目 前普遍使用的太阳能电池基本使用的都是单晶硅或多晶硅。由于只能将入 射光中有限的光谱转换成电流，因此这些电池的性能相对低下。近几年来， 通过使用更高价化合物(如III-IV半导体材料)，如砷化镓制成的高性能 PV电池，使得在显著提高效率方面取得了相当的成功，太阳辐射的转换率 超过了 36%。本专利技术的目的之一是使用这种具有经济吸引力的PV电池。这种半导体材料电池可以逐级构建为层叠电池或三相点电池，从而可以利用一个更宽的光频谱。然而，这种大表面积电池的生产费用相当高。因此采取了将入射光汇聚到一个较小的，如小于lmm2的表面上的方法。这 样一个太阳能电池就只需要这样小的面积了 。目前这种汇聚使得高性能PV 电池中超过36%的高光产额被利用。由于装配太阳能系统的费用是根据电 能产量计算的，因此，许多廉价聚光光学装置和高效小电池替代大面积太 阳能电池使费用下降。较之效率所达到的增长，涉及到跟踪太阳轨迹的系 统校准的改进相对较小。然而，使用的系统迄今为止主要是以相对较大的菲涅耳镜头操控的， 它的焦距相对较大从而使得模块的厚度较大。它们组装而成的规定性能的 装置非常重，结果由于诸如风阻等原因，使得对控制系统结构设计的要求 相当高。因此，由于涉及到主要的工作，这种聚光系统在光电流产生方面 的使用仍未能有较大增长。无可否认的是近几年来也考虑过小菲涅耳镜头的系统，在某些情况 下，它也提供了超过500倍的汇聚光。然而在这些情况下，需要比较多 的装置(如约1.5百万个电池提供500KW的电力，是太阳能电池性能的 30%),来构建一个经济可行的太阳能电力装置。至今未能解决高汇聚热量 的外部释放和保护精密太阳能电池不受环境影响，尤其是对潮湿和气体的 敏感问题。在至今采用的方法中，每个电池的准确定位并固定在焦距上的构建问 题耗去了相当大量的工作和储蓄的费用。准确定位的问题限制了可能的汇 聚，从而限制了太阳能电池的尺寸。目的系统(贝特等人提及)因此使用 了最大的约500日光聚焦和边长约2. 5 mm的太阳能电池。下文结合附图5说明准确定位的问题。即使在光线被汇聚之后，也不 是均一的分布，而是成高斯分布，见图5中的相关线1所示。x,表示到约 90%光强穿透的光点中心的距离。如果太阳能电池边缘的定位过于偏离x, 点，则会损失相当大比例的光强。因此尽量精确地定位太阳能电池非常重 要，这样太阳能电池就可以获得最大光强度的穿透。这在使用大太阳能电 池时非常简单，但随之而来的制造太阳能电池的费用也会因此大幅度提 高。太阳能电池是制造在半导体晶片上。这些晶片通常是直径约大于或等 于10cm的圆盘。制备一个太阳能电池所需要的所有制备步骤是从晶片到 晶片来完成的，而和有多少太阳能电池由晶片制备出来无关。只有光刻掩 模有些特别。也就是说如果从一张晶片制备的太阳能电池数量增加，每 个太阳能电池的费用也随之减少。 一个太阳能电池的面积是20 x 20 mra， 仅有少数太阳能电池可以安装在那张晶片的表面；此外，圆圈边缘剩下了 大切割区而不能用于制备太阳能电池。如果太阳能电池的横截面变小，则 更多的太阳能电池可以装在一个晶片表面，这样一个晶片就能制造出更多 的太阳能电池，包括晶片的边缘。但是，较小的太阳能电池需要更准确的 定位。在实验室测试中，还可以将太阳能电池准确定位在聚光镜头上。但是， 重要的是提供构建和制造方法，它们甚至可以用于在尽可能的最低费用的 情况下，制备可以开采出最大可能光强的最小可能的太阳能电池。现有技术中，太阳能电池的准确定位受许多因素的影响，其中有一些 在操作中是不确定的，从而给实际操作带来困难。本专利技术的问题是构建一个具有所附权利要求1序言所述的特征的聚光 太阳电池设备，它能达到更高的聚焦，可以使用更小表面积的太阳能电池， 没有任何定位引起的问题。总之结果是，它应该可以充分地使用较低价的 系统来装配模组，而控制模组的系统应该是制造更简单、更低廉。具有权利要求1所述特征的一种聚光太阳电池设备解决了这个问题。本专利技术的优选实施例是从属权利要求的目的。独立权利要求的目的是 一种用于这种光伏设备的单独光伏装置。另一个独立权利要求中描述了一 种便宜的制备方法。因此本专利技术提供了一种具有多个光伏装置，用于将太阳能直接转换成 电能的聚光太阳电池设备。其中多个光伏装置中的每一个均设有 一个光 入射面形成在一个第一光学装置上， 一个太阳能电池，其具有一个小于相 应的光伏装置的光入射面的宽阔表面。第一光学装置用于将穿过光入射面 的太阳辐射汇聚或聚焦到一个特定区域，该区域的表面积小于光入射面， 并且由太阳能电池较小表面决定。由于第一光学装置的聚焦镜头，在光入 射面的相应距离处形成了预定区域，使第一光学装置在预定区域上聚焦入 射太阳辐射。目前公知的聚光模组是由太阳能系统院士， raunhofer-Gesellschaft 改进的名为Flatcon，制备用于聚焦产品，结构也是相似的。然而，尽管在公知的聚光模组中， 一个具有，用来形成单独第一光学 装置的多个面的透明表面被构建为盒形结构的一面，而一个终板形成了盒 子的相对第二面，如本专利技术所述，多个光伏装置都设有各自的阻挡设备， 有了它，每个相应的太阳能电池就能定位在预定区域里。阻挡设备被固定在第一光学装置的一个第一末端，而太阳能电池则附着在相对于阻挡设备 的第二末端。这样一个结构的优点在于，可能地减小太阳能电池大小的同时不会给 定位带来问题，以下是详细的解释根据这个技术方案，供能的电力板不是安装这种聚光模组。这个前景 良好的计划中建议将这样的电力板建造在太阳辐射强烈的沿海地区。因此 设定在实践中该聚光模组将会受到相当大的温度影响。此外，还要考虑到 该区域的自然温度的变化使得入射光的汇聚引起的大量热量。因此，必需 设定聚光模组可以耐受超过IO(TC的温度变化。在之前公知的结构中，盒 形的一面被构建为菲涅耳镜头而另一面是太阳能电池的一个载体板，盒体 的端壁定位于彼此相对的两块板上，并且必须密封以保护精密的太阳能电 池表面，这样材料有各自不同的温度膨胀系数，从而引发了相当大的问题。 因而第一光学装置会根据匹配的太阳能电池的相应位置上的温度变化而 随之发生变化。汇聚光并因而随之在其中点火的大密封腔使得这个问题进 一步加剧。以高斯分配的形本文档来自技高网...
【技术保护点】
具有多个光伏装置（２２），用于将太阳能直接转换成电能的聚光太阳电池设备（１０），其中多个光伏装置（２２）中的每一个均设有：一个光入射面（２０）形成在一个第一光学装置（２４）上，一个太阳能电池，其具有一个小于光伏装置（２２）的光入射面（２０）的宽阔表面，第一光学装置（２４）被设计用于将穿过光入射面（２０）的入射太阳辐射汇聚或聚焦到一个由太阳能电池（５６）的较小表面决定的预定区域（３４）上，其中太阳能电池（５６）与光入射面（２０）相间隔并且面积小于光入射面（２０），其特征在于多个光伏装置（２２）中的每一个均设有一个阻挡设备（３０），这样相应的太阳能电池（５６）就被定位在预定区域（３４）上，其中阻挡设备（３０）通过第一末端（３２）被附着在第一光学装置（２４）上而太阳能电池（５６）被附着在相对于阻挡设备（３０）的第二末端（３４）上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2005-9-30 10 2005 047 132.31.具有多个光伏装置(22)，用于将太阳能直接转换成电能的聚光太阳电池设备(10)，其中多个光伏装置(22)中的每一个均设有一个光入射面(20)形成在一个第一光学装置(24)上，一个太阳能电池，其具有一个小于光伏装置(22)的光入射面(20)的宽阔表面，第一光学装置(24)被设计用于将穿过光入射面(20)的入射太阳辐射汇聚或聚焦到一个由太阳能电池(56)的较小表面决定的预定区域(34)上，其中太阳能电池(56)与光入射面(20)相间隔并且面积小于光入射面(20)，其特征在于多个光伏装置(22)中的每一个均设有一个阻挡设备(30)，这样相应的太阳能电池(56)就被定位在预定区域(34)上，其中阻挡设备(30)通过第一末端(32)被附着在第一光学装置(24)上而太阳能电池(56)被附着在相对于阻挡设备(30)的第二末端(34)上。2. 如权利要求1所述的光伏装置，其特征在于阻挡设备(30)包括一个 凹洞。3. 如上述任一权利要求所述的光伏装置，其特征在于阻挡设备(30)至 少在里面被构建为从第一末端(32)向第二末端(34)逐渐变细。4. 如权利要求3所述的光伏装置，其特征在于阻挡设备(30)被构建为 一个无顶圆锥或无顶角锥形。5. 如上述任一权利要求所述的光伏设备，其特征在于一个用于进一步汇 聚经第一光学装置(24)聚集的入射光的第二光学装置(42)被固定到第 二末端(34)上。6. 如上述任一权利要求所述的光伏装置，其特征在于阻挡设备(30)有 一个密封的外表面(36)。7. 如上述任一权利要求所述的光伏装置，其特征在于阻挡设备(30)的 第一 (32)和第二末端(34)都是无顶的。8. 如上述任一权利要求所述的光伏装置，其特征在于第一光学装置(24) 在其相对于光入射面(20)而直接朝向太阳能电池(56)的面(26)上， 包括一个用于定位阻挡设备(30)的第一末端(32)的定位结构(40)。9. 如上述任一权利要求所述的光伏设备，其特征在于第一光学装置(24)， 阻挡设备(30)和太阳能电池(56)或与太阳能电池(56)相连的结构(58， 44)被封入一个密封体。10. 如上述任一权利要求所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：埃里希W默克勒，
申请(专利权)人：太阳能技术股份公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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