聚光－分光太阳能电池装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种聚光－分光太阳能电池装置。传统的装置光能利用率低，光强弱，且谱线宽度小。本实用新型专利技术包括平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板。在入射光的光路上依次平行设置有平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板；平凸柱面透镜的平面与平面透射式闪耀光栅相对，凸面为光线入射面。储能板由高能隙、中间能隙和低能隙三个区域组成，经聚光透镜后波段为３１０ｎｍ～５２０ｎｍ的光汇聚到高能隙区域，经聚光透镜后波段为５２０ｎｍ～８７５ｎｍ的光汇聚到中间能隙区域，经聚光透镜后波段大于８７５ｎｍ的光汇聚到低能隙区域。本实用新型专利技术能量利用率高，结构简单。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于光伏
，涉及一种用于太阳能电池的聚光-分光装置。
技术介绍
太阳能电池的光电转换效率强烈地依赖于其材料的能隙，采用光谱分束技术，实 现对太阳能的分级利用是提高电池效率的有效途径。已有的采用光学分光装置的电池系 统，普遍采用棱镜、滤光片、二向分色镜作为分光装置，然而，这类系统普遍存在的问题是光 能利用率低，光强弱，且谱线宽度小。特别地，分色镜分光时，需将其放置在入射光线与镜面 法线之间夹角较小(小于士20° )的范围内，超过该角度范围的光线分光效果较差，且出射 光线在相互垂直的方向上，不利于电池系统的封装以及电路连接。同时，在聚光光伏技术方面，高倍的聚光系统仍存在一些未解决的关键技术问题， 如①聚光光伏系统需要高精度的太阳同步跟踪装置，没有平板光伏技术可靠，维护费用较 高；②高倍聚光光伏系统，不仅聚光电池需要特殊研制，而且对聚光镜的精度，二维全自动 跟踪系统的精度以及强散热装置，都有极为苛刻的要求，整个系统还需要经得起恶劣气候 的长期考验。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有光谱分束技术分光效果差，光能利用率低等缺点， 提出了一种光能利用率高的分光太阳能电池装置。本技术为解决技术问题所采取的技术方案为聚光-分光太阳能电池装置包括平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜 和储能板。在入射光的光路上依次平行设置有平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透 镜和储能板；所述的平凸柱面透镜的平面与平面透射式闪耀光栅相对，凸面为光线入射面。所述的储能板由高能隙、中间能隙和低能隙三个区域组成，经聚光透镜后波段为 310nm 520nm的光汇聚到高能隙区域，经聚光透镜后波段为520nm 875nm的光汇聚到中 间能隙区域，经聚光透镜后波段大于875nm的光汇聚到低能隙区域。本技术和现有技术相比其优点在于本技术采用平凸柱面透镜作为聚光装置，由于具有宽的接收角，可利用约占 太阳光能20%的散射光线，这种线聚焦方式的透镜比点聚焦具有更高的光学效率。以平面 透射式闪耀光栅作为分光装置，并使所有能量几乎全部集中到一级衍射光谱上，具有较高 的衍射效率。且通过各部分电池间的并行排列以及子电池的独立连接，避免了对电池电学 上以及光学上串连的需求。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术进行进一步详述。如图1所示，聚光_分光太阳能电池装置包括平凸柱面透镜1、平面透射式闪耀光 栅2、聚光透镜3和储能板4。在入射光的光路上依次平行设置有平凸柱面透镜1、平面透射 式闪耀光栅2、聚光透镜3和储能板4 ；平凸柱面透镜1的平面与平面透射式闪耀光栅2相 对，凸面为光线入射面。由于本装置属于非成像光学，其是将光线直接被传输并汇聚到储能 板4上，因而具有较高的光学效率。整个装置采用聚光_分光光学装置和三加二再加一结的储能板结构，储能板各部 分吸收利用与其能隙宽度相匹配的光谱波段，各波段的子电池采用独立连接方式，形成两 结三终端结构。同时，系统中各波段的电池是非垂直方向布置或是光学上串行连接的，而是 并排在同一水平面上，因而整个系统又是一种“横向”结构的系统。整个装置以310nm、520nm和875nm作为分光点，以一级衍射光作为闪耀光栅的出 射光线，所有的能量几乎全部集中在该光谱级次上，且太阳光从空间上分为高、中、低三个 能量束，即按波长进行连续分段，实现了对太阳光谱的高效分解；储能板的高能隙区域选用InGaN能隙材料，储能板的中间能隙区域选用GalnP和 GaAs机械叠加而成的能隙材料，储能板的低能隙区域选用Si、GaInASP和GalnAs机械叠加 而成的能隙材料。高能隙、中间能隙和低能隙形成三类电池，各个电池之间独立连接，形成两结三终端结构。本技术的具体工作过程为平凸柱面透镜对入射的近似平行光束进行聚光， 当光线通过有一定倾角刻痕的透射式闪耀光栅时，其出射光线以一定的角度散开，最后再 经过透镜折射聚焦在储能板上，得到一种能量很高的波长的单色光，照射在与其能量匹配 的高、中、低不同能隙的储能板三个区域上。聚光透镜的类型不同，最终汇聚光线所形成的 光斑形状各异，对于本技术出射光线形成条状分布。权利要求聚光 分光太阳能电池装置，包括平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板，其特征在于平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板依次平行设置在入射光的光路上；所述的平凸柱面透镜的平面与平面透射式闪耀光栅相对，凸面为光线入射面；所述的储能板由高能隙、中间能隙和低能隙三个区域组成，经聚光透镜后波段为310nm～520nm的光汇聚到高能隙区域，经聚光透镜后波段为520nm～875nm的光汇聚到中间能隙区域，经聚光透镜后波段大于875nm的光汇聚到低能隙区域。专利摘要本技术公开了一种聚光-分光太阳能电池装置。传统的装置光能利用率低，光强弱，且谱线宽度小。本技术包括平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板。在入射光的光路上依次平行设置有平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板；平凸柱面透镜的平面与平面透射式闪耀光栅相对，凸面为光线入射面。储能板由高能隙、中间能隙和低能隙三个区域组成，经聚光透镜后波段为310nm～520nm的光汇聚到高能隙区域，经聚光透镜后波段为520nm～875nm的光汇聚到中间能隙区域，经聚光透镜后波段大于875nm的光汇聚到低能隙区域。本技术能量利用率高，结构简单。文档编号H01L31/052GK201681954SQ20102018733公开日2010年12月22日 申请日期2010年5月11日 优先权日2010年5月11日专利技术者刘巍, 刘睿, 姜琰飞, 陈志平 申请人:杭州电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
聚光－分光太阳能电池装置，包括平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板，其特征在于：平凸柱面透镜、平面透射式闪耀光栅、聚光透镜和储能板依次平行设置在入射光的光路上；所述的平凸柱面透镜的平面与平面透射式闪耀光栅相对，凸面为光线入射面；所述的储能板由高能隙、中间能隙和低能隙三个区域组成，经聚光透镜后波段为３１０ｎｍ～５２０ｎｍ的光汇聚到高能隙区域，经聚光透镜后波段为５２０ｎｍ～８７５ｎｍ的光汇聚到中间能隙区域，经聚光透镜后波段大于８７５ｎｍ的光汇聚到低能隙区域。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志平，姜琰飞，刘巍，刘睿，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]