聚光型太阳能电池模组制造技术

本发明专利技术提供一种不需要追日系统的聚光型太阳能电池模组，其中包含一透明球体做为聚光元件，因此聚光元件并不需要针对光源，例如太阳，进行追踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种广角度聚光的聚光型太阳能电池模组，特别是有关于一种使用透 明球体做为聚光元件的光电元件，可以应用于聚集太阳光或室内光线并用来产生电力。
技术介绍
使用太阳能电池来获得能源，相较于其他的能源，例如石化能源、核能、水利等，是 目前认为较环保的方式。尤其是在原油的价格持续飙高的时候，更显得太阳能发电的的许 多优点。再者，原油总有用尽的一天，而太阳能发电，相对于原油而言是取之不尽，用之不竭 的能源。因此目前各国政府，研究单位与许多的私人企业都将许多的研究资源投入在太阳 能产业上。现今，由于太阳能发电的材料成本是高单价的，为了降低成本让太阳能发电可以 商业化并且普及成为民生用品，一种解决方式为使用光学的聚光系统以降低使用太阳能发 电的材料。最简单的方式是直接使用大面积的透镜聚光，让大面积的光线可以集中到小块 面积的光伏电池(photovoltaic cell)上以增强发电效果。然而，由于透镜有体积，而且重 量相当的重，这种方式会造成笨重的太阳能发电系统。并且，透镜的像差，色差，焦距等等， 一般在光学上会遇到的问题在这里也会遇到。因此，许多的研究方向转到使用其他的光学 聚光系统以解决上述的问题。一种简单的解决方式，是采用Fresnel透镜来取代传统的透镜。如第一图所示， Fresnel透镜10将光线聚焦到一光伏电池(photovoltaic cell) 13上，其中Fresnel透 镜相对于传统的凸透镜可以降低聚光透镜的厚度，因此可以降低传统透镜较大的体积与 重量。另一种方式，是由i^ork与Maeda提供的使用盖赛格林式(Cassegrain)系统作 为聚集光线的太阳能聚光系统。！^ork与Maeda提供的方式，可以参见美国专利公告号 US2006/0231133，主要使用了一主反射镜与一次反射镜(secondary mirror)将光线聚集到 光伏电池上。请参阅图2所示，主反射镜11的底部配置一光伏电池13，而在主反射镜11上 配置一次反射镜12。当光线照射到主反射镜11之后会被反射到次反射镜12上，然后经过 次反射镜12的二次反射到光伏电池13上。上述的两种传统的聚光型太阳电池模组的设计，其限制在于必须搭配准确度很高 的追日系统，将镜面保持与太阳垂直，才能将太阳光集中投射到晶粒上，藉晶粒将太阳光转 换成电力。一般，追日系统的成本约占整个聚光型太阳电池模组成本的五分之一左右。当 聚光元件的倍率愈高，追踪太阳的精密度也愈高，对于误差容忍的范围也愈低。例如，以一 天M小时，地球自转一天计算，太阳相对地球是以每小时15度的速度移动，每分钟0. 25度 或是每分钟15分(这里的分是角度的单位)的速度移动。当聚光元件的倍率在1000倍左 右时，每分钟的精密度约在0. 9秒(这里的秒是角度的单位)左右。因此，对于倍率愈高的聚光元件，愈需要更高精密度的追踪太阳的系统。这会大幅 提高整个聚光型太阳能电池模组的成本，因而使得聚光型太阳电池模组不易商品化。
技术实现思路
鉴于上述的专利技术背景中，为了符合产业利益的需求，本专利技术提供一种简易或是不 需要复杂追日机构的聚光型太阳能电池模组，主要的特征在于使用透明球体做为聚光元 件。本专利技术的一目的在于提供一种不需要高成本，高精密度的光源追踪系统或是太阳 追踪系统。本专利技术的另一目的在于为可以提供简易的太阳追踪系统应用在本专利技术的聚光型 太阳电池模组。本专利技术在此所探讨的方向为一种不需要高精密度的追日系统的聚光型太阳电池 模组。为了能彻底地了解本专利技术，将在下列的描述中提出详尽的步骤及其组成。显然地，本 专利技术的施行并未限定于聚光型太阳电池模组的技艺者所熟习的特殊细节。另一方面，众所 周知的组成或步骤并未描述于细节中，以避免造成本专利技术不必要的限制。本专利技术的较佳实 施例会详细描述如下，然而除了这些详细描述之外，本专利技术还可以广泛地施行在其他的实 施例中，且本专利技术的范围不受限定，其以之后的专利范围为准。本专利技术利用一透明球体做为一聚光元件。当光源与透明球体之间的相对方位改变 时，不需要移动聚光元件，光源仍然可以在透明球体的相对另一侧聚焦。利用本专利技术的手段 可以让光源跟透明球体的相对方位的重要性大幅降低。当光源移动的时候，可以在光源未 来行进的轨迹上安装数个光伏电池，或是将光伏电池对着光源进行追踪。由于目前一般的追日系统因需要精密的追踪精度而造成较高的成本。利用本专利技术 的手段可以解决此问题，以有效的降低成本。从本专利技术的手段中，提供一种光电元件，更明确地，提供一种聚光型太阳能电池模 组，包含一聚光元件，与一第一光伏电池，用以接收聚光元件所聚集的光源。前述的聚光元 件为一透明球体，用以聚集光线。所述聚光元件的材料可为玻璃，石英，塑胶，压克力(丙烯酸酯)，聚乙烯对苯二甲 酸酯(PET)，聚氨酯(PU)，环烯烃高分子(mCOC)，环氧树脂(印oxy)，硅氧烷(Silicone)，聚 甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，CaF晶体(萤石)，或MgF晶体等。聚光元件的制 造方式可为射出成型。另外，所述聚光元件可为中空壳体，内填入液体或是固体以改变聚光 元件的折射系数。本专利技术更包含一凹透镜，位于聚光元件与光伏电池之间，用以将透明球体所聚集 的光源的方向，转向成垂直于光伏电池的表面。本专利技术更包含一基座用以支撑聚光元件与光伏电池。一种追踪光源或是太阳轨迹 的方式包含一第二光伏电池位于第一光伏电池旁，以及一第三光伏电池位于第二光伏电池 旁，使得第一光伏电池、第二光伏电池、与第三光伏电池的位置位于太阳移动的轨迹。本发 明更包含一 C型臂，与一第一转轴位于C型臂的两个端点，所述第一转轴通过透明球体的直 径。所述第一光伏电池，第二光伏电池与第三光伏电池位于C型臂上。所述第一转轴与地 球自转轴平行，而C型臂以第一转轴为中心进行旋转，其中C型臂的旋转方向与地球自转方 向相反，用以抵销地球自转所造成的太阳的移动。所述第一转轴与基座之间具有一第二转 轴，使得第一转轴可以以任一角度相对于基座。另一种追踪光源或是太阳轨迹的方式包含一 C型臂，与一第一转轴位于C型臂的两个端点，所述第一转轴通过透明球体的直径。所述第一光伏电池位于C型臂上。所述C 型臂具有一移动装置使得第一光伏电池可位于C型臂的任一位置上。所述第一转轴与地球 自转轴平行，而C型臂以第一转轴为中心进行旋转，其中C型臂的旋转方向与地球自转方向 相反，用以抵销地球自转所造成的太阳的移动。所述第一转轴与基座之间具有一第二转轴， 使得第一转轴可以以任一角度相对于基座。所述第一转轴与基座之间具有一第三转轴，使 得C型臂可以朝向任一方向。本专利技术同时提供一种聚光型太阳能电池模组，包含一用以聚光的透明球体，一用 以接收透明球体所聚集的光源的光伏电池，以及一凸透镜，位于透明球体与光伏电池之间， 用以将透明球体所聚集的光源的方向，转向成垂直于光伏电池的表面。本专利技术更包含一种 追踪太阳的装置，使得光伏电池可以沿着太阳行进的轨迹移动。接下来，请参阅图式详细解释本专利技术的内容，技术特征，与各种的实施方式。附图说明图1显示一种传统的聚光型太阳电池的截面结构示意图；图2显示另一种传统的聚光型太阳电池的截面结构示意图；图3显示根据本专利技术的透明球体作为聚光元件的聚光型太阳电池的截面结构示本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种聚光型太阳能电池模组，包含：一聚光元件，为一用以聚光的透明球体；以及一第一光伏电池，用以接收该透明球体所聚集的光源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘台徽，
申请(专利权)人：太聚能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]