太阳能聚光发电模块制造技术

本发明专利技术提供了一种太阳能聚光发电模块，它包括由至少两块菲涅尔透镜组成的菲涅尔透镜阵列、由至少两块小硅光电池板组成的小硅光电池板阵列和一个太阳光自动跟踪器。菲涅尔透镜阵列、光电池板阵列和太阳光自动跟踪器上下设置并顺序固定相连。太阳光自动跟踪器能自动跟踪太阳以使太阳光始终垂直入射菲涅尔透镜阵列。菲涅尔透镜阵列和小硅光电池板阵列跟随太阳光自动跟踪器的转动而转动。本发明专利技术通过一个菲涅尔透镜阵列，将太阳光能汇聚地照在小硅光电池板阵列上，大大减少了光电转换器件的面积，充分利用了光电池板的发电能力，从而降低了系统的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种太阳能发电装置，尤其涉及一种太阳能聚光发电模块。 背暈技术太阳能发电广泛应用于家庭和工农业生产，是一种真正的绿色能源。现在 一般用光电池板作为将光能转化成电能的器件，例如目前用的较多的硅材料制 成的硅光电池板，也有用其他材料和新技术开发的新型光电池板等。但是由于 需求量很大，其价格高居不下，妨碍了太阳能发电的普及推广。影响太阳能发电推广的因素是多方面的。对于家用系统而言，其衡量指标 为投入发电系统的资金与获得的电能之比。例如每千瓦时电能的价格，如果其 价格高于一般发电厂的供电价格，就难以推广。现在的光电转换器件的转化效 率在10—30%左右，且价格较高；另外， 一般的太阳能聚光透镜难以做得很大， 做大了成本就很高。以上因素，限制了太阳能发电装置的推广和应用。一般的硅光电池受光能力是l-2倍的标准太阳光强(1000w/m2)，也有个 别的普通硅光电池由于负极栅线相对较密，其受光能力可超过2倍，但到3倍 时其效率开始急剧下降。也有专门制作的聚光硅光电池，可以在20倍左右的光强下工作，其特征 在于设法减小电池内在的串联电阻，如将上表面栅电极做得密一些，线宽尽可 能小一些，以减小由于表面电阻引起的串联电阻，但由于与现有的普通硅光电 池生产工艺有较大差别，如其上表面栅电极要求用真空蒸镀工艺和光刻工艺， 才能满足要求，成本很高，难以推广。目前的硅光电池模块如图1、图2所示， 一般由硅光电池板ll、钢化玻璃 12和密封塑料板13组成，多块方形的硅光电池板ll紧密排列成一个方形，并 被封装在一块透明钢化玻璃12和一块密封塑料板13之间。这种硅光电池模块 的缺点是硅光电池用量较多，因而成本很高
技术实现思路
本专利技术的目的，在于解决现有技术存在的上述问题，提供一种成本低、效 率高的太阳能聚光发电模块。本专利技术的目的是这样实现的 一种太阳能聚光发电模块，包括由至少两块 菲涅尔透镜组成的菲涅尔透镜阵列、由至少两块小硅光电池板组成的小硅光电 池板阵列和一个太阳光自动跟踪器，所述的菲涅尔透镜阵列、小硅光电池板阵 列和太阳光自动跟踪器上下设置并顺序固定相连，菲涅尔透镜阵列中的菲涅尔 透镜数和小硅光电池板阵列中的小硅光电池板数相同并且一一对应设置，太阳 光自动跟踪器能自动跟踪太阳以使太阳光始终垂直入射菲涅尔透镜阵列，菲涅 尔透镜阵列和小硅光电池板阵列跟随太阳光自动跟踪器的转动而转动。所述的菲涅尔透镜阵列和小硅光电池板阵列包括2x4阵列或3x6阵列。 所述的各菲涅尔透镜的四周形状为方形，组成菲涅尔透镜阵列的各菲涅尔 透镜紧密地排列在一起，各菲涅尔透镜的面积大于各小硅光电池板面积的4倍。 所述的组成菲涅尔透镜阵列的各菲涅尔透镜之间使用金属框架连接固定。 所述的组成菲涅尔透镜阵列的各菲涅尔透镜都粘结固定在一块强度较高 的钢化玻璃上。所述的组成小硅光电池板阵列的各小硅光电池板是由普通单晶硅或者多 晶硅硅光电池板裁切成的面积不大于30平方厘米的小块，如由常用的 125mmxl25mm的硅光电池块切成31mmx31mm的方形小块。所述的组成小硅光电池板阵列的所有小硅光电池板在连接成阵列时先串 联后并联，在各串联组与并联母线之间可加入正向连接的二极管。所述的组成小硅光电池板阵列的所有小硅光电池板都封装在一块钢化玻 璃和一块塑料板之间，各小硅光电池板分别位于各菲涅尔透镜的聚光光斑上。所述的组成小硅光电池板阵列的所有小硅光电池板都封装在一块钢化玻 璃和一块散热金属板之间，散热金属板与小硅光电池板阵列之间用绝缘层隔 离，各小硅光电池板分别位于各菲涅尔透镜的聚光光斑上。所述的组成小硅光电池板阵列的各小硅光电池板的下表面分别直接或间 接连接有一块小的散热金属板。 本专利技术通过一个菲涅尔透镜阵列，将太阳光能汇聚地照在由多块小硅光电 池板组成的小硅光电池板阵列上，大大减少了光电转换器件的面积，充分利用 了光电池板的发电能力，从而降低了系统的成本。图3所示为硅光电池S的等效电路，其电池方程式如下-=CXp1 卩 一1 1式中各符号的定义如下A —任意曲线拟合常数，其值在1一5之间； RS—电池的串联电阻； RSH—电池的并联电阻； I—电池的输出电流；lL一光生电流； Io—二极管饱和电流；e—电子电荷；V—电池的端电压； K一玻耳兹曼常数；T一绝对温度。根据硅光电池的等效电路，通常在一个标准太阳光强下并联电阻RsH的值很大，而串联电阻Rs值随光强变化很小。因此上述方程式中的V/RsH—项可以忽略。但是在聚光条件下，并联电阻RsH值会由于P-N结中光生少数载流子数量 的猛增而急剧下降，从而使电池的输出电流减少。这一推断可由以下5个实验证实实验一普通125mmX125mm的硅光电池在一个太阳光下，其输出电压为 0.55V，输出电流为4A，输出功率为2.2W。在10倍聚光条件下，其输出电压 为0.6V，输出电流为8.5A，输出功率为5.1W，输出功率提高到2.3倍。实验二将普通125mmX125mm的硅光电池切割成31mmX31mm的小块 电池，4片串联，在一个太阳光下，其输出电压为2,2V，输出电流为0.29八， 输出功率为0.6AW。在10倍聚光条件下，其输出电压为2.4V，输出电流为2.25A， 输出功率为5.4W，输出功率提高到8.4倍。实验三将以上小块电池4片并联，在一个太阳光下，其输出电压为0.55V， 输出电流为1.14A，输出功率为0.63W。在10倍聚光条件下，其输出电压为 0.61V，输出电流为2.7A，输出功率为1.65W，输出功率提高到2.7倍。实验四将以上小块电池再切割成7.75mmX31mm的小块电池，将其串联， 在一个太阳光下，其输出电压为2.2V，输出电流为0.07A，输出功率为0.15W。 在IO倍聚光条件下，其输出电压为2.4V，输出电流为0.63A，输出功率为1.5W， 输出功率提高到10倍。实验五将实验四的串联电池片，在20倍聚光条件下，其输出电压为2.4V， 输出电流为0.95A，输出功率为2.3W，输出功率提高到15倍。由以上五个实验，证实普通硅光电池在高倍聚光条件下，其并联电阻会急 剧减小，而普通硅光电池(尺寸103mmX103mm ， 125mmX125mm , 152mmX152mm)可以看成多块小尺寸电池并联，那末，只要将大尺寸的电池 切成小块即可增加其并联电阻，这时便可用于聚光条件下，尺寸越小，耐受的 聚光倍数越大。对于不同上表面栅电极密度的普通硅光电池(如栅线间距2mm， 3mm等)，实验表明，上表面栅电极密度大的在高光强下相对效率较高。进一步的实验表明，对于多晶硅制成的普通硅光电池与单晶硅制成的普通 硅光电池有以上同样的实验结果。而且对于制成光电池的硅材料的电阻率允许的范围较宽，对于P/N结的表 面方块电阻允许的范围也较宽，这些参数可与普通硅光电池一样。另外，在同样的聚光倍数下，聚光电池尺寸越小，对散热越有利，但是对 于封装成聚光电池组件越不利。在权衡利弊以后，取10倍聚光条件，普通硅 光电池(125mmX125mm)以一片切成16片小方片为宜，每一小方片对应一个 菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的汇聚光斑只要落在小方片电池上即可，如果光斑比 小方片电池面积小一点，对输出功率基本没有影响，如果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能聚光发电模块，其特征在于：包括由至少两块菲涅尔透镜组成的菲涅尔透镜阵列、由至少两块小硅光电池板组成的小硅光电池板阵列和一个太阳光自动跟踪器，所述的菲涅尔透镜阵列、小硅光电池板阵列和太阳光自动跟踪器上下设置并顺序固定相连，菲涅尔透镜阵列中的菲涅尔透镜数和小硅光电池板阵列中的小硅光电池板数相同并且一一对应设置，太阳光自动跟踪器能自动跟踪太阳以使太阳光始终垂直入射菲涅尔透镜阵列，菲涅尔透镜阵列和小硅光电池板阵列跟随太阳光自动跟踪器的转动而转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓运明，
申请(专利权)人：邓运明，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]