光谱补偿式太阳能光伏发电系统技术方案

本发明专利技术提供一种光谱补偿式太阳能光伏发电系统，主要由反射镜组、叠层太阳能电池、管理控制系统和电力系统四部分组成。该系统的基本功能是：利用对特定谱段或者特定波长的太阳光具有反射作用的半反射镜，补偿叠层电池电流输出较弱的结，解决叠层电池在使用过程中因入射光谱的不均导致的各结电流输出失配的问题。其特点在于该系统将使用的反射镜分为全太阳光谱反射功能的全光谱反射镜与对特定谱段或者特定波长的太阳光具有反射作用的半反射镜两种，反射镜组将太阳光反射到叠层电池表面后，叠层电池表面的探测器获得电流失配信号，并将其反馈至控制系统，控制系统输出信号驱动半反射镜对叠层电池输出电流较弱的相应子电池进行光谱补偿。

【技术实现步骤摘要】
光谱补偿式太阳能光伏发电系统
本专利技术涉及一种新能源发电领域，尤其涉及一种光谱补偿式的太阳能光伏发电系统。
技术介绍
最近几年，新能源的利用技术有了长足的发展，随着世界各国的大力提倡，利用新能源(例如太阳能、风能、潮汐能、地热能、核能等)进行发电逐渐得到了应用。目前，太阳能发电主要采用光伏发电和光热发电两种技术。光伏发电采用晶体硅太阳能电池，砷化镓太阳能电池，以及非晶硅、化合物薄膜电池等的光伏效应将太阳能转换为电能。其主要的发电技术有晶体娃太阳能电站技术，聚光光伏电站技术和光伏建筑一体化技术等几种。光热发电则主要有槽式、塔式和碟式三种形式。各种技术在全球都已经出现了一些工程实例，但是因为成本问题一直未能得到大规模推广。在众多的太阳能电池种类中，叠层太阳能电池一直保持着最高的光电转换效率(多结的砷化镓电池理论效率更超过50%)，所以聚光太阳能发电多采用叠层太阳能电池作为叠层太阳能电池件。叠层太阳能电池获得高性能叠层电池的关键问题是解决叠层太阳能电池各结之间的电流匹配，但是该问题在电池生产和现实应用过程中一直较难实现。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种光谱补偿式太阳能光伏发电系统，用于解决现有利用叠层太阳能电池的光伏发电系统中各结之间因入射光谱不均所引起的电流失配问题。为了解决现有技术中存在的上述问题及其他问题，本专利技术提供一种光谱补偿式太阳能光伏发电系统，包括:反射镜组，包括具有全太阳光谱反射功能的全光谱反射镜与对特定谱段的太阳光具有反射作用的半反射镜两种；叠层太阳能电池，设置在一载体上且受光面朝向所述反射镜组用于吸收经由所述反射镜组反射过来的太阳光并将所述太阳光转化为电能和热能；所述叠层太阳能电池为包括至少两个P-n结的多结太阳能电池；所述叠层太阳能电池表面配有可以反映照射到其太阳光谱情况的探测器，并将获得的信号反馈输出；管理控制装置，与所述叠层太阳能电池和所述反射镜组相连，用于根据从所述叠层太阳能电池反馈输出的光电转换数据分别控制所述反射镜组中的全光谱反射镜及半反射镜调整反射角度以对所述叠层太阳能电池中电流输出较弱的子电池进行聚光和/或光补偿；电力装置，与所述叠层太阳能电池相连，用于接收所述叠层太阳能电池所产生的电能并将所述电能进行转换输出。在本专利技术的光谱补偿式太阳能光伏发电系统中，所述反射镜组中的全光谱反射镜及半反射镜均包括反射镜和对应配置、以驱动所述反射镜调整跟踪太阳光的反射角度的跟踪装置。所述反射镜组中的反射镜采用一维、准一维、二维以及准二维的跟踪方式中的任一种来跟踪太阳光。所述反射镜为平面镜或曲面镜。所述半反射镜为反射光谱与叠层太阳能电池需要补偿的光谱互补的光伏组板，或者表面采用镀反射膜的方式实现其对特定频谱的光起到反射功能的反射镜。在本专利技术的光谱补偿式太阳能光伏发电系统中，所述叠层太阳能电池表面的探测器反馈输出的光电转换数据包括电流失配信号，所述探测器将电流失配信号反馈至所述管理控制装置，所述管理控制装置输出信号驱动半反射镜对所述叠层太阳能电池输出电流较弱的相应结进行光补偿。在本专利技术的光谱补偿式太阳能光伏发电系统中，所述叠层太阳能电池采用II1- V族化合物叠层电池、硅基叠层电池、或铜铟镓硒叠层电池。所述叠层太阳能电池为一个独立且完整的太阳能电池器件。所述叠层太阳能电池由多个分立的电池单元组成，所述电池单元之间采用串联和/或并联连接方式。所述电池单元内置有探测器，用于探测到达所述电池单元表面的太阳光和补偿光的强度。所述探测器为太阳能光谱探测器或者与所使用电池单元具有相同叠层结构的标准电池，得出反应所使用电池表面的入射光状况的数据输出至管理控制装置。所述电池单元是由一个到多个电池子单元组成，所述电池子单元之间采用串联和/或并联连接方式。本专利技术提供的光谱补偿式太阳能光伏发电系统，主要是利用光学补偿的方式实现对叠层太阳能电池中输出电流较低的结进行补偿，解决电流匹配的问题，提高叠层太阳能电池的能量输出。【附图说明】图1是本专利技术的光谱补偿式太阳能光伏发电系统在一个实施方式中的功能框图。图2为图1中叠层太阳能电池的结构示意图。【具体实施方式】以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效。请参阅图1及图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。鉴于现有叠层太阳能电池技术存在由于系统中各结之间不能有效解决电流匹配而导致电池能量的输出受限的问题，本专利技术的专利技术人对现有技术进行了改进，提出了一种光谱补偿式太阳能光伏发电系统，利用光谱补偿的方式实现对叠层太阳能电池的输出电流较低的结进行补偿，解决电流匹配的问题，提高叠层太阳能电池的能量的输出。以下将通过具体实施例来对本专利技术所提出的光谱补偿式太阳能光伏发电系统进行详细说明。请参阅图1，显示为本专利技术的光谱补偿式太阳能光伏发电系统在一个实施方式中的结构框图。如图1所示，所述光谱补偿式太阳能光伏发电系统包括:承载塔11、反射镜组13、叠层太阳能电池15、管理控制装置17、电力装置19。以下对上述各个部分进行详细描述。承载塔11是主要起到承载作用的结构。在本实施方式中，承载塔11可以新建或者采用已建成的各种信号塔、输电线塔、天线塔、灯塔、烟?、风车、房屋或楼宇等各种形式的建筑。承载塔11 一般设计得具有一定高度，其高度一般为I米至300米。反射镜组13设置在承载塔11的就近区域(例如距离承载塔11 一定范围的地面上或建筑平面上)。在本实施方式中，反射镜组13进一步包括用于将不同方向照射过来的太阳光予以反射的一个或多个数量的反射镜，每一个反射镜都配置有对应的跟踪装置133，利用跟踪装置133，可以驱动对应的反射镜调整跟踪太阳光的反射角度。在本实施方式中，反射镜组13中的反射镜是可以采用一维、准一维、二维、准二维甚至是其他的多维或准多维的跟踪方式中的任一种来跟踪太阳光。特别地，在这里，反射镜组13中的反射镜分为对太阳光光谱全反射的全光谱反射镜131以及对特定波长或者特定波段的太阳光光谱反射的半反射镜132，其中，反射镜组13中的全光谱反射镜131起聚光的作用，而半反射镜132在起到聚光的作用的同时还对叠层太阳能电池15起到光谱补偿的作用。在实际应用中，反射镜组13中的反射镜(无论是全光谱反射镜131还是半反射镜132)可以采用平面镜、曲面镜或其他形状的镜子。具体地，所述半反射镜132为反射光谱与叠层太阳能电池15需要补偿的光谱互补的光伏组板，或者表面采用镀反射膜的方式实现其对特定频谱的光起到反射功能的反射镜。叠层太阳能电池15设置在承载塔11上且受光面朝向反射镜组13用于吸收经由反射镜组13的反射镜(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱补偿式太阳能光伏发电系统，其特征在于，包括：反射镜组，包括具有全太阳光谱反射功能的全光谱反射镜与对特定谱段的太阳光具有反射作用的半反射镜两种；叠层太阳能电池，设置在一载体上且受光面朝向所述反射镜组用于吸收经由所述反射镜组反射过来的太阳光并将所述太阳光转化为电能和热能；所述叠层太阳能电池为包括至少两个p‑n结的多结太阳能电池；所述叠层太阳能电池表面配有可以反映照射到其太阳光谱情况的探测器，并将获得的信号反馈输出；管理控制装置，与所述叠层太阳能电池和所述反射镜组相连，用于根据从所述叠层太阳能电池反馈输出的光电转换数据分别控制所述反射镜组中的全光谱反射镜及半反射镜调整反射角度以对所述叠层太阳能电池中电流输出较弱的子电池进行聚光和/或光补偿；电力装置，与所述叠层太阳能电池相连，用于接收所述叠层太阳能电池所产生的电能并将所述电能进行转换输出。

【技术特征摘要】
1.一种光谱补偿式太阳能光伏发电系统，其特征在于，包括: 反射镜组，包括具有全太阳光谱反射功能的全光谱反射镜与对特定谱段的太阳光具有反射作用的半反射镜两种； 叠层太阳能电池，设置在一载体上且受光面朝向所述反射镜组用于吸收经由所述反射镜组反射过来的太阳光并将所述太阳光转化为电能和热能；所述叠层太阳能电池为包括至少两个p-n结的多结太阳能电池；所述叠层太阳能电池表面配有可以反映照射到其太阳光谱情况的探测器，并将获得的信号反馈输出； 管理控制装置，与所述叠层太阳能电池和所述反射镜组相连，用于根据从所述叠层太阳能电池反馈输出的光电转换数据分别控制所述反射镜组中的全光谱反射镜及半反射镜调整反射角度以对所述叠层太阳能电池中电流输出较弱的子电池进行聚光和/或光补偿； 电力装置，与所述叠层太阳能电池相连，用于接收所述叠层太阳能电池所产生的电能并将所述电能进行转换输出。2.根据权利要求1所述的光谱补偿式太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述反射镜组中的全光谱反射镜及半反射镜均包括反射镜和对应配置、以驱动所述反射镜调整跟踪太阳光的反射角度的跟踪装置。3.根据权利要求2所述的光谱补偿式太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述反射镜组中的反射镜采用一维、准一维、二维以及准二维的跟踪方式中的任一种来跟踪太阳光。4.根据权利要求3所述的光谱补偿式太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述反射镜为平面镜或曲面镜。5.根据权利要求3或4所述的光谱补偿式太阳能光伏发电系统，其特征在于，所述半反...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小源，杨康，李东栋，王亮兴，方小红，付苓，李明，李成，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31