一种聚光发电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种聚光发电系统，包括：聚光系统和光电转换系统，所述的光电转换系统由若干个薄膜太阳电池串联连接而成，所述的薄膜太阳电池包括衬底，以及在衬底上依次沉积的背接触电极、作用层、缓冲层、透明导电层和金属栅线，所述的衬底为导热衬底，所述的作用层的组分为a-Si:H、CdTe、Cu(InGa)Se2、有机物光电转换材料或染料敏化的光电转换材料，所述的金属栅线为网状结构。本发明专利技术的聚光发电系统，采用低成本薄膜电池，在较低的聚光率下，不需要追踪系统，有效降低发电成本。本发明专利技术的聚光发电系统结构简单、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于太阳能电池
，具体涉及一种聚光发电系统。
技术介绍
太阳能是清洁的可再生能源，应用多种技术，可以将太阳能转换为热能、电能等。 太阳能的应用范围跨越住宅、商业、工业、农业及运输领域，其中最为广泛的应用是太阳能光伏发电。但是，目前太阳能发电成本一般比化石燃料的发电成本高几倍，因此，仍然需要更进一步降低太阳能的发电成本，从而使太阳能成为一种更加合适的能源选择。一种降低太阳发电成本的方法是使用折射透镜或反射镜将太阳光聚集到光伏电池上。这种系统被称作为聚光发电系统。聚光发电系统能提高太阳电池接受的光照强度， 从而降低电池面积，提高电池的转换效率，进而降低发电成本。聚光发电系统一般包括聚光系统、光电转换系统、跟踪系统和散热系统。聚光系统主要有透射聚光器、反射聚光器等类型；光电转换系统也即光伏组件，由太阳电池通过一定的连接方式组合而成，它是聚光发电系统的核心。用于聚光系统的传统太阳电池都是基于III-V族多结电池，它们拥有较高的转换效率(30 40% )，但是其发电成本却非常高(在10美元/平方厘米量级)，因此广泛应用受到限制。另外传统聚光电池应用时需要配备昂贵的聚光系统、散热系统和跟踪系统，使其成本进一步增加。因此限制了传统聚光电池同晶硅电池的竞争。目前的成本核算表明 由于III-V族多结电池的昂贵成本，安装在聚光系统中的III-V族多结电池必须达到至少 400倍的聚光率才能与传统晶硅电池相竞争。如此高的聚光率要求聚光电池在白天必须极其精确地追踪太阳光，这又必须要用到非常昂贵的光学系统和双轴跟踪系统。因此，传统的聚光发电系统由于采用高成本的聚光电池、需要高成本的聚光系统、散热系统和跟踪系统， 很难同其他非聚光电池相竞争，限制了它的大范围应用。
技术实现思路
本专利技术提供了一种聚光发电系统，采用低成本的薄膜太阳电池，并配备低成本的聚光系统，无需散热系统，从而使聚光发电系统的成本大大降低，解决了现有聚光发电系统高成本的问题。—种聚光发电系统，包括聚光系统和光电转换系统，所述的光电转换系统由若干个薄膜太阳电池串联连接而成，所述的薄膜太阳电池包括衬底，以及在衬底上依次沉积的背接触电极、作用层、缓冲层、透明导电和金属栅线，其中，所述的衬底为导热衬底，所述的作用层的组分为a_Si:H、CdTe, Cu (InGa) Se2 (CIGS)、有机物光电转换材料或染料敏化的光电转换材料，所述的金属栅线为网状结构。所述的金属栅线可以为方形网状结构、回旋形的网状结构、圆形网状结构或椭圆形网状结构，这样，金属栅线在所述的薄膜太阳电池表面排布更均勻，可以更均勻地收集所述的薄膜太阳电池表面不同位置的电流，从而可以实现更有效地收集所述的薄膜太阳电池电流同时不用占据更多的面积。所述的金属栅线的宽度为90 150 μ m，以收集聚光条件下产生的高电流，这样， 所述的金属栅线只是占到所述的薄膜太阳电池总面积的5-6%，所述的薄膜太阳电池效率也至少相对提高15%。所述的作用层的组分为Cu(InGa)k2，其中，Ga占到( 和h总质量的比值(Ga/ (Ga+In))为0.5 0.7，形成高电压低电流的电池结构，降低电池发电过程中的热损失。由于Cdr^e2的带隙为1. 02eV,而Cufe^e2的带隙为1. 7eV，因此提高CIGS层中( 的含量，可使电池开路电压提升。常规的CIGS薄膜电池中( 占到( 和h总质量的比值(Ga/(Ga+L·!)) 一般在0. 2-0. 3之间，本专利技术提高到0. 7时，可以使开路电压翻番，同时，因为效率只是略微降低，电流可以降到一半以降低3/4的热损失。所述的导热衬底为金属箔或碳化硅，其散热快，在高聚光率(100 1000)下仍然能维持所述的薄膜太阳电池在相对较低的温度以防止所述的薄膜太阳电池烧毁。此外，当金属箔为柔性箔时，可以给所述的薄膜太阳电池更多的空间进行形状的改变，从而满足光学设计需要。本专利技术中，所述的薄膜太阳电池之间串联连接，可以避免在并联中的大电流产生较大的热量。串联连接的电池组件，可以通过以下方法制备将背接触电极、作用层、前接触电极沉积在衬底上之后迅速由激光刻蚀或机械划线进行图案化。该制备过程简单，具有明显的成本优势。上述的聚光发电系统中，同时配置低成本的聚光系统，无需散热系统，从而实现聚光发电系统的成本降低。所述的聚光系统可以为反射和/或折射聚光器。所述的折射聚光器可以为菲涅尔透镜，包括点聚焦菲涅尔透镜、线聚焦菲涅尔透镜和弯曲菲涅尔透镜；所述的反射聚光器可以为反射抛物槽，其反射面为抛物面；或复合反射抛物槽(CPC)，其反射面为复合反射抛物面；或反射V型槽，其反射面为V型平面。所述的聚光系统可以为所述的反射、折射聚光器中的一种或多种，在选择聚光率上有很大的灵活性。优选的技术方案中，所述的聚光系统由一个复合反射抛物槽(CPC)和一个反射V 型槽构成，其反射光路中复合反射抛物槽(CPC)作为初级光反射部件，反射V型槽作为二级光反射部件(SOE)；或者，其反射光路中反射V型槽作为初级光反射部件，复合反射抛物槽 (CPC)作为二级光反射部件(SOE)。优选的技术方案中，所述的聚光系统由两个复合反射抛物槽(CPC)和一个反射V 型槽构成，其反射光路中第一复合反射抛物槽(CPC)作为初级光反射部件，反射V型槽作为二级光反射部件(SOE)，第二复合反射抛物槽(CPC)作为三级光反射部件。优选的技术方案中，所述的聚光系统由一个复合反射抛物槽(CPC)和两个反射V 型槽构成，其反射光路中第一反射V型槽作为初级光反射部件，复合反射抛物槽(CPC)作为二级光反射部件(SOE)，第二反射V型槽作为三级光反射部件。优选的技术方案中，所述的聚光系统由一个反射抛物槽和一个复合反射抛物槽 (CPC)构成，其反射光路中反射抛物槽作为一级光反射部件，复合反射抛物槽(CPC)作为二级光反射部件(SOE)。本专利技术的聚光发电系统，采用低成本薄膜电池，在较低的聚光率(<40倍)下，不需要追踪系统，有效降低发电成本。本专利技术的聚光发电系统结构简单、成本低。 附图说明图1为现有技术中CIGS薄膜电池的结构示意图。图2为现有技术中CIGS薄膜电池发电效率随光照强度的变化曲线。图3为现有技术中CIGS薄膜电池的金属栅线的形状示意图。图4为本专利技术中将若干个CIGS薄膜电池串联连接构成组件的制备过程示意图。图5为本专利技术中CIGS薄膜电池的金属栅线的第一种实施方式的形状示意图。图6为本专利技术中CIGS薄膜电池的金属栅线的第二种实施方式的形状示意图。图7为本专利技术中CIGS薄膜电池的金属栅线的第三种实施方式的形状示意图。图8㈧和图8(B)为本专利技术聚光发电系统的第一种实施方式的示意图和截面示意图。图9为本专利技术聚光发电系统的第二种实施方式的截面示意图。图10为本专利技术聚光发电系统的第三种实施方式的截面示意图。图11为本专利技术聚光发电系统的第四种实施方式的截面示意图。图12为本专利技术聚光发电系统的第五种实施方式的截面示意图。图13为本专利技术聚光发电系统的第六种实施方式的截面示意图。图14为本专利技术聚光发电系统的第七种实施方式的截面示意图。图15为本专利技术聚光发电系统的第八种实施方式的截面示意图。图16为本专利技术聚光发电系统的第九种实施方式的截面示意图。图17为本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种聚光发电系统，包括：聚光系统和光电转换系统，所述的光电转换系统由若干个薄膜太阳电池串联连接而成，所述的薄膜太阳电池包括衬底，以及在衬底上依次沉积的背接触电极、作用层、缓冲层、透明导电层和金属栅线，其特征在于，所述的衬底为导热衬底，所述的作用层的组分为ａ－Ｓｉ：Ｈ、ＣｄＴｅ、Ｃｕ（ＩｎＧａ）Ｓｅ２、有机物光电转换材料或染料敏化的光电转换材料，所述的金属栅线为网状结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王东，于平荣，李学耕，
申请(专利权)人：普尼太阳能杭州有限公司，
类型：发明
国别省市：86