一种光伏聚光器制造技术

本发明专利技术公开了一种光伏聚光器，其含有两块平面板：下面的平板是由多个集成的小型曲面反射镜１０２ａ的阵列共平面构成；上面是一透光平板１０１，内侧安装有光伏芯片１０３组成的阵列，该阵列与小型曲面反射镜阵列对应配合，使入射光通过每个曲面反射镜１０２ａ聚集到相应的光伏芯片１０３中，这种光伏聚光器可以一次性对光调准，本发明专利技术中的小型反射镜使焦距变短，使聚光器的厚度变薄，整体光伏聚光器重量减轻，使定日（太阳能跟踪）功率降低，由于光伏芯片的尺寸变小，相互之间的距离拉开，这有利于散热，并使被动冷却方式得以采用。本发明专利技术还可采用密闭或半密闭的容器，避免灰尘、减少了可能的水汽的渗透。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光伏聚光器中的反射式光伏聚光器。技术背景-本专利技术与太阳能电池的光伏能量转化有关，特别是聚光光伏系统。高效率聚光光伏电池近年来的进展，特别是ni-v族化合物半导体多结光伏电池的转换效率已超过40%,使得其规模应用于电站发电成为可能。仍然存在的瓶颈是 缺少效率高的，重量轻的，耗材少的，厚度薄的，造价低的，环保的聚光系统。光的聚集有两个基本的方法平面折射透镜(通常称为菲涅耳透镜)聚光 法，和二次曲面反射镜聚光法。至今，中高倍光伏聚光器中采用菲涅耳折射透 镜仍占据主流，但是其中仍然存在一些根本的问题，如聚合物材料在长期严酷 环境下使用的可靠性和稳定性，对于多结电池所敏感的色散性能，以及有限的 光学效率(目前达到85%)。如果采用合适的基础材料和工艺设计，反射镜方案可以避免这些问题。直 到几年前，反射镜方案还都只限于大尺寸的抛物曲面或槽式曲面及塔式的聚光 器，其单个口径尺寸就为平方米或更大的数量级。2005年，美国Concentrating Technologies公司的两篇文章(Proc. 31st IEEE PVSC， 2005， pp. 17-22和pp. 635-638)揭示了小的反射镜的聚光器。被 称为"微镜"的曲面反射镜的口径尺寸为31cmx31cm。但它的聚光长度还是 过长，无法给系统加一个盖板以阻挡灰尘和水汽，这也是妨碍其得以应用的原 因。不过，该系统证明了对这样大小开口的反射镜及相应大小的芯片(lOmmx 10mm)的高倍聚光(500倍)，被动冷却是可行的。Jeffrey M. Gordon 和Daniel Feuermann的2006年的文章(Applied Optics, Vol. 44， No. 12， pp. 2327-2331)和SolFocus公司2006年的一个世 界专利W02006130520A2都揭示了 "微镜"大小的反射镜系统能进一步采用 Cassegian设计，再加一个小的反射镜，以折叠光路从而减少聚光器的厚度。 因为增加了第二个反射镜，也增大了入射角，这样的聚光器的光学效率并不理 想。从2000年初起，Sunpower公司，UPM和Isofoton公司在一些文章(Proc. SPIE Vol. 4446， (2001) pp. 32—42; Proc. 28th IEEE PVSC， (2000) pp.1416-1419; Proc. of the 28th IEEE PVSC， (2000) pp. 1495-1497)和2007 年SolFocus申请的国际专利WO/2007/130794A2, 130795A2 and 139796A2中 都揭示了用特殊设计的微小单元透镜取得高倍聚光。比如透镜一面镀反射膜， 从另一面全反射的RX1;菲涅耳全反射透镜的TIR-R;透镜一面镀反射膜，而 另一面镀小的二次反射镜的Generation-II. 在这几种方案中，光学透镜孔径 都在IO cm2以下，电池芯片的尺寸也是lmm见方。好处是，因热源分散对散热 的需求可以降低，并且因焦距的縮短使之构成薄板的平板聚光器。其最严重的 问题是经过多一次反射，光学效率低，如2006年Isofoton公布的数据为只有 69%的光学效率。另外还有芯片引线的困难和小芯片的边界电场导致载流子复 合的问题。Su叩ower公司在美国专利7297865 B2中揭示了一种微小曲面反射镜的离 轴聚光器。虽然微小曲面反射镜可以构成一个共平面的阵列，但是光伏芯片还 需要逐个安装，而且不能安装于一个公共的平面，这造成了运用中的困难。中国专利公开号CN1430716公开了一种"双反射太阳聚光器"，光线离轴 入射于拋物面再经过一个垂直镜面的反射，聚焦于抛物面边缘某点。该光路涉 及两次反射，特别是大角度离轴反射，会降低光效率。其中光伏芯片的调正固 定和对光并不方便。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服现有的反射式光伏聚光器存在的厚度过甚、多 次对光、聚光效率较低的缺点，提供的一种较薄的高效率的光伏聚光器。 为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案一种光伏聚光器，包括光伏芯片和反射器，其特征在于反射器由一组 集成的小型反射镜组成反射镜阵列组成， 一组光伏芯片组成的阵列安装于透光 板上，每个光伏芯片与反射镜阵列中的一个小型反射镜对应配合，以接受该小 型反射镜的聚焦反射光。上述技术方案中，所述的小型反射镜可以为小型曲面凹镜或小型曲面槽镜 组成的反射镜阵列，曲面凹镜口径的形状可以是多边形、圆形等。所述的曲面 采用双曲面或抛物面为主。小型反射镜的口径尺寸可以做的较小，这样可以使 单个小型反射镜焦距较短，最终可以使光伏聚光器整体厚度较薄。如单个小型 反射镜的典型口径面积为10-100 cm2，光伏芯片的典型面积为1-20 mm2，具有 300-2000倍的高倍聚光比。如单个小型反射槽的典型口径宽度为4-20 cm,光 伏芯片的典型宽度为1-4 mm,具有10-200倍的中倍聚光比。光伏芯片阵列安装于透光板下面，与光伏芯片相连的引线连接在透光平板 下面。所述引线可以采用透光导电膜或金属导线布线。透光板与一框架连接组成一个的容器，所述的反射镜阵列安装于该容器中 的框架底面并与透光板上光伏芯片阵列对应配合。所述透光板可以由玻璃、塑 料高分子材料等制成。本专利技术所述的容器可以是密闭或半密闭容器。本专利技术中的光伏芯片还包括匀光器和散热器，它们一并安装于一透光板下 面。由于光伏芯片的尺寸变小，而且相互之间的距离拉开，这样有利于散热， 并使被动冷却方式得以采用。对于高倍的聚光器，特别是光伏芯片及其散热器 位于光的入射方向时，这尤为重要。本专利技术的优点在于本专利技术中的小型反射镜使焦距变短，使聚光器的厚度 变薄并达到了一个合理的厚度，使整体光伏聚光器重量减轻，使定日(太阳能 跟踪)功率降低，也无需采用双反射镜的折叠装置，从而避免光在第二个反射 镜上的损失。由于光伏芯片的尺寸变小，并使光伏芯片相互之间的距离拉开， 这有利于散热，并使被动冷却方式得以采用。本专利技术中的小型反射镜阵列和透 光板上的光伏芯片阵列的光学对准是通过这两个阵列的相对位置来实现，而不 必逐个对准每一对反射镜和芯片。本专利技术采用密闭或半密闭的容器，避免灰尘、 减少了可能的水汽的渗透。附图说明-图1是本专利技术采用了一个集成的曲面凹镜组成的反射镜阵列， 一个布置有 光伏芯片阵列的透光板和一个容器盘构成的光伏聚光器； 图2是图1的A—A剖视图3是本专利技术采用了一个集成的曲面槽镜反射镜阵列， 一个布置有光伏芯 片阵列的透光板和一个容器盘构成的光伏聚光器；。 图4是图3的B—-B横截面剖视图； 具体实施例方式实施例一如图1、图2所示，光伏聚光器100包括透光板101，它是一块平面透光玻璃板，平面透光玻璃板下面安装有光伏芯片103组成的阵列，透光板101安 装在带有框架的下板102上构成一个密闭或半密闭的容器，下板102底面设有 一组小型曲面凹镜102a组成的反射镜阵列，每个光伏芯片与对应的一个曲面 凹镜对应配合，以接受该小型反射镜的汇聚反射光。在这个示例中，单个小型 曲面凹镜102a的典型口径面积为25 cm2，光伏芯片103的典型面积为2mm见方，具有500-10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光伏聚光器，包括：光伏芯片和反射器，其特征在于：反射器由一组集成的小型反射镜组成反射镜阵列组成，一组光伏芯片组成的阵列安装于透光板上，每个光伏芯片与反射镜阵列中的一个小型反射镜对应配合，以接受该小型反射镜的汇聚反射光。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郑小鹿，
申请(专利权)人：郑小鹿，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]