專利名稱：準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種聚光光伏系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換模塊，屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有聚光太陽(yáng)能光伏電池發(fā)電基本上都是通過(guò)凸透鏡或菲涅爾透鏡以及反折射鏡，將太 陽(yáng)光對(duì)太陽(yáng)能光伏電池進(jìn)行照射發(fā)電的聚光方法。這樣做的主要原因是因?yàn)楣夥姵氐纳a(chǎn) 成本較高。如何利用較少的光伏電池，發(fā)出更多的電能，是很多科研人員孜孜以求的目標(biāo)。
根據(jù)目前常規(guī)太陽(yáng)能光伏電池性能特性，在io倍以下低倍率透鏡的太陽(yáng)光照射下，光伏電池
的輸出功率基本上與光強(qiáng)成正比。但是，由于聚光所生產(chǎn)的溫度對(duì)太陽(yáng)能光伏電池性能影響 很大，聚光所產(chǎn)生的溫度越高，對(duì)光伏電池發(fā)電越不利。
在已公開(kāi)的專利200510200596. O"使用光漏斗反射法在地球上實(shí)現(xiàn)數(shù)倍聚光的太陽(yáng)能光 伏電池發(fā)電裝置"。這種裝置已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)3"倍的聚光比，但這種裝置的缺點(diǎn)是聚光比不能 繼續(xù)提高，有較多的太陽(yáng)光線被反射出來(lái)，有較多部分的光線是斜射入太陽(yáng)能電池表面的， 只有一部分的光線可以轉(zhuǎn)化為電能。同時(shí)，這種裝置的散熱主要是通過(guò)背部的散熱片完成的， 散熱效率不高，影響發(fā)電效果。
在已公開(kāi)的專利200620125056.0 "多倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)"、200720035016.1 "大型自 動(dòng)跟蹤太陽(yáng)裝置"、200620165250. 1 "主動(dòng)風(fēng)冷聚光太陽(yáng)能電池組件"中，也是使用常規(guī)的太 陽(yáng)能電池組件，而為了得到較大面積的太陽(yáng)光反射面，采用了一定數(shù)量的面積很大的平面反 射鏡。為了固定這些平面反射鏡，又設(shè)計(jì)安裝了相關(guān)的龐大支架與跟蹤系統(tǒng)。由于支架較為 高大，必然存在抗風(fēng)性較差的問(wèn)題。由于可能達(dá)到較高的聚光倍數(shù)，太陽(yáng)能電池組件的溫度 必然很高，于是在這些專利設(shè)計(jì)中，又增加了各種各樣的風(fēng)冷、水冷降溫措施，這些措施必 須會(huì)造成成本上升，不便使用等缺點(diǎn)。
目前，通常用于聚光形式發(fā)電的太陽(yáng)能電池組件都存在一個(gè)缺點(diǎn)在光伏電池表面的柵 線對(duì)太陽(yáng)光伏轉(zhuǎn)換是沒(méi)有貢獻(xiàn)的。而一般的太陽(yáng)能電池組件的正面柵線只能通過(guò)常規(guī)光照強(qiáng) 度下的電流，當(dāng)數(shù)倍于以至于20倍左右的太陽(yáng)光照射在光伏電池上時(shí)，正面的柵線不能發(fā)電， 相反，它還吸收光線并轉(zhuǎn)換為熱量，使柵線電阻增加。同時(shí)，普通的柵線只能通過(guò)常規(guī)光照 下的電流，當(dāng)聚光光線照射在光伏電池上時(shí)，產(chǎn)生的電流也成倍通過(guò)，這樣的電流流經(jīng)正面 柵線吋，會(huì)使柵線發(fā)熱，從而使柵線的使用壽命降低。如果通過(guò)增加?xùn)啪€的寬度與厚度來(lái)提 高電流密度，則使光伏電池表面有效發(fā)電面積的降低，制作工藝上也有難度。發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型提供一種準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件，具有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 利用較小的空間結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)較高的聚光倍數(shù)。
2、 聚光光線可以最大程度地被光伏電池吸收，只有極少部分的光線被光伏電池反射出 來(lái)，在一定程度上可以代替光伏電池表面的絨面結(jié)構(gòu)和減反射層，從而降低光伏電池的制造 成本。
3、 光伏電池表面不再專門制作柵線，既使更大的電流通過(guò)時(shí)，也不存在柵線發(fā)熱或柵 線電流過(guò)載的現(xiàn)象。
4、 散熱效率高。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的方法是
本實(shí)用新型主要由條形透鏡陣列板、支撐架、內(nèi)部支撐物、硅電池單體、柔性電極、導(dǎo) 電散熱金屬構(gòu)件、黏結(jié)劑、外框組成。硅電池單體為狹長(zhǎng)條狀，在其上表面的兩側(cè)封裝有較 大接觸面積的柔性電極和具有導(dǎo)電和散熱兩種功能的金屬件，金屬件可以傳導(dǎo)硅電池單體產(chǎn) 生的電流。金屬件上有專門的突出構(gòu)造，兩個(gè)金屬件成對(duì)使用，并利用金屬件上有專門的突 出構(gòu)造與硅電池單體上表面一起構(gòu)成了一個(gè)具有狹長(zhǎng)縫隙的空腔，且內(nèi)壁鍍有反射層。
條形聚光透鏡將垂直照射于上表面的平行光線聚焦，聚集后的光線焦點(diǎn)正好位于硅電池 單體表面上方的狹長(zhǎng)縫隙，聚集后的光線通過(guò)狹長(zhǎng)縫隙，正好發(fā)散照射于硅電池單體表面上 兩個(gè)柔性電極之間的區(qū)域。 一部分光線被轉(zhuǎn)化為電能，另一部分光線被硅電池單體表面反射 后，再通過(guò)具有反射層的上部空腔內(nèi)壁的不斷反射，最終使絕大部分光線被硅電池單體吸收。 由于具有反射層的上部空腔只有一條狹長(zhǎng)縫隙，所以光線在不斷的反射過(guò)程中，只有一小部
分光線被反射出來(lái)，所以這種結(jié)構(gòu)具有很高的聚光光電轉(zhuǎn)化效果，類似于黑體吸收效果，可 以代替硅電池單體表面的蒸鍍減反射層和制作絨面等工藝。由于硅電池單體為狹長(zhǎng)條狀，在 其兩側(cè)接觸有較大面積的柔性電極和導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件，因此，當(dāng)聚光發(fā)電時(shí)，可以通過(guò)較 大的電流，同時(shí)也可以迅速將硅電池單體的熱量傳導(dǎo)至導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件，起到良好的散熱 效果。由于硅電池單體為狹長(zhǎng)條狀，其寬度較小，因此可以用較小尺寸的結(jié)構(gòu)組件實(shí)現(xiàn)較高 的聚光倍數(shù)。
本實(shí)用新型將通過(guò)優(yōu)選的實(shí)施例結(jié)合附圖加以說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型中聚焦光線發(fā)電部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本實(shí)用新型中單個(gè)條形透鏡的光路與結(jié)構(gòu)示意圖；200920037625.X
結(jié)構(gòu)的封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖l、圖2、圖3所示，本實(shí)用新型提供一種準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件， 主要由硅電池IO、背部散熱片ll、黏結(jié)劑12、導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13、內(nèi)部支撐物14、柔性 接觸電極18、條形透鏡陣列板19、封裝外框21。其中硅電池10為細(xì)長(zhǎng)條狀，在硅電池10 正面的兩側(cè)有封裝有良好導(dǎo)電性能的柔性接觸電極18，導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與柔性接觸電 極18之間充分接觸，在硅電池10的背面封裝有背部散熱片11，在條形透鏡陣列板19形成 的聚焦點(diǎn)與硅電池IO上表面之間有一個(gè)鍍有內(nèi)反射層的空腔16，空腔16上有一個(gè)條形開(kāi)口， 正好位于條形透鏡陣列板19形成的聚焦點(diǎn)，并可以使對(duì)應(yīng)的聚焦光線全部通過(guò)這個(gè)開(kāi)口，條 形透鏡陣列板19形成的聚焦點(diǎn)在硅電池10之間。其中導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上具有管路15。
如圖1、圖2所示，硅電池單體10被切割成細(xì)長(zhǎng)條狀，在硅電池單體10正面的兩側(cè)封 裝有良好導(dǎo)電性能的柔性接觸電極18，并與光伏電池10上表面充分接觸，導(dǎo)電散熱金屬構(gòu) 件13與柔性接觸電極18之間充分接觸，使導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13具有導(dǎo)線功能，可以傳送硅 電池單體10產(chǎn)生的電荷。使用柔性接觸電極18代替通常電池組件中的柵線。柔性接觸電極 18也具有良好的熱傳導(dǎo)性能，既可以使導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與硅電池單體10之間有良好的 導(dǎo)電接觸，又可以使硅電池單體10上產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)至導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上。兩柔 性接觸電極18之間的距離可在0. Olmm至lOram之間，并滿足在聚光光線照射下，充分收集硅 電池單體10的產(chǎn)生電荷的條件。在硅電池單體10的背面封裝有背部散熱片11，背部散熱片 ll具有散熱功能。每個(gè)導(dǎo)電散熱硅電池單體10上有兩個(gè)金屬構(gòu)件13成對(duì)使用。導(dǎo)電散熱金 屬構(gòu)件13上有突出部分22與硅電池單體10之間形成一個(gè)具有狹長(zhǎng)縫隙17的空腔16，在這 個(gè)構(gòu)成空腔16內(nèi)部的導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13的內(nèi)壁上鍍有反射層。
如圖2所示，條形透鏡陣列板19可將垂直于入射面的平行光線進(jìn)行多條線狀聚焦，聚 焦點(diǎn)正好位于兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上突出部分22之間形成的狹長(zhǎng)縫隙17處。聚集后的 光線通過(guò)狹長(zhǎng)縫隙17后再發(fā)散，最后正好可以投射在兩個(gè)柔性接觸電極18之間、硅電池單 體上表面的區(qū)域。兩個(gè)導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上突出部分22之間形成的狹長(zhǎng)縫隙17的寬度要 盡可能小，但要保證條形透鏡陣列板19其中一個(gè)條形透鏡聚焦后的光線全部可能通過(guò)。通過(guò) 狹長(zhǎng)縫隙17后的光線發(fā)散照射于硅電池單體10表面，有一部分光能被轉(zhuǎn)化為電能，另一部 分光線會(huì)被硅電池單體10的表面反射。由于有狹長(zhǎng)縫隙17的空腔16中的金屬內(nèi)壁鍍有反射 層，所以由光伏電池10表面反射出的光線可能會(huì)在空腔16中多次進(jìn)行反射，其中絕大部分 光線會(huì)被重復(fù)反射到光伏電池10表面，只有一小部分光線會(huì)從狹長(zhǎng)縫隙17中反射出來(lái)。由于這種結(jié)構(gòu)具有近似于黑體，所以，具有非常好的聚光吸收效果，會(huì)比在硅電池單體表面制 作絨面成本低，可以代替硅電池單體表面的減反射層。柔性接觸電極18的寬度要保證聚光產(chǎn) 生的電流通過(guò)，在制作時(shí)可以比制作普通柵線時(shí)的寬度更寬，同時(shí)也有利于硅電池單體10產(chǎn) 生的熱量通過(guò)柔性接觸電極18傳導(dǎo)至導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13上。由于硅電池單體10寬度較小， 它所產(chǎn)生的熱量會(huì)很快被導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與背部散熱片11傳導(dǎo)和散發(fā)，因此，這種結(jié) 構(gòu)具有更好的自散熱功能。同時(shí)，也可以利用導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13與背部散熱片11內(nèi)部的 管路，通過(guò)循環(huán)液體制冷介質(zhì)達(dá)到更好的降溫效果。由于這種結(jié)構(gòu)的尺寸主要取決于兩個(gè)硅 電池單體10上表面的兩個(gè)柔性接觸電極18的相鄰寬度，所以整個(gè)組件在很小的尺寸上就可 以達(dá)到較高的聚光倍數(shù)，從而可以解決目前聚光裝置結(jié)構(gòu)龐大的問(wèn)題。例如當(dāng)兩個(gè)柔性接觸 電極18的相鄰寬度的距離為2ram時(shí),采用10倍的聚光透鏡，其每個(gè)條形透鏡的寬度僅為20mm， 既有利于工業(yè)大規(guī)模制造，同時(shí)也不會(huì)線硅電池單體10造成很高的溫度積累，散熱也容易解 決。
如圖3所示，條形透鏡陣列板19可以制作為較大的面積結(jié)構(gòu)，對(duì)于每個(gè)條形透鏡陣列 板19的聚焦線，裝配相應(yīng)的硅電池單體10的發(fā)電組合，并利用封裝外框21、黏結(jié)劑12、內(nèi) 部支撐物14進(jìn)行封裝，最終封裝為一個(gè)太陽(yáng)能聚光光伏發(fā)電組件。
如圖l、圖2、圖3所示，由內(nèi)部支撐物14、條形透鏡陣列板19、封裝外框21、黏結(jié)劑 12使硅電池單體處于一個(gè)恰當(dāng)精準(zhǔn)的位置，其中內(nèi)部支撐物14與條形透鏡陣列板19之間形 成固定的距離關(guān)系，同時(shí)形成一個(gè)空腔20，在空腔20內(nèi)部，保留有充分的、無(wú)阻擋的光線 通路。
權(quán)利要求1、一種準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件，主要包括硅電池(10)、背部散熱片(11)、黏結(jié)劑(12)、導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)、內(nèi)部支撐物(14)、柔性接觸電極(18)、條形透鏡陣列板(19)、封裝外框(21)，其特征是硅電池(10)為細(xì)長(zhǎng)條狀，在硅電池(10)正面的兩側(cè)有封裝有良好導(dǎo)電性能的柔性接觸電極(18)，導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)與柔性接觸電極(18)之間充分接觸，在硅電池(10)的背面封裝有背部散熱片(11)，在條形透鏡陣列板(19)與硅電池(10)之間有一個(gè)鍍有內(nèi)反射層的空腔(16)，空腔(16)上有一個(gè)條形開(kāi)口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件，其特征是在每個(gè)條形硅 電池上封裝的兩個(gè)柔性接觸電極(18)之間的距離很近，距離在0.01mm至IO鵬之間；可充 分收集硅電池(10)在聚光發(fā)電時(shí)的產(chǎn)生的電荷；可保證聚光時(shí)產(chǎn)生的較大電流通過(guò)，有良 好的熱傳導(dǎo)性能，既可以使導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)與硅電池(10)之間有良好的導(dǎo)電接觸， 又可以使硅電池(10)上產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)至導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件，其特征是所述導(dǎo)電散熱 金屬構(gòu)件(13)與柔性接觸電極(18)之間有較大的接觸面積，導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件(13)具 有導(dǎo)線功能，可以傳送較大的電流。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件，其特征是所述條型透鏡 陣列板(19)安裝于與硅電池(10)之間形成的空腔(16)之上，并使垂直于條型透鏡陣列 板(19)入射面的平行光線的聚焦線，正好位于空腔上方的狹長(zhǎng)縫隙(17)處，聚集后的光線通 過(guò)狹長(zhǎng)縫隙(17)后再發(fā)散，并投射在兩個(gè)柔性接觸電極(18)之間、硅電池(10)上表面的區(qū)域。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件，其特征是所述條形透鏡 陣列板(19)可以制作為較大的面積結(jié)構(gòu)，對(duì)于每個(gè)條形透鏡陣列板(19)的聚焦線，裝配 相應(yīng)的硅電池(10)的發(fā)電組合，并利用封裝外框(21)、黏結(jié)劑(12)、內(nèi)部支撐物(14) 進(jìn)行封裝，最終封裝為一個(gè)太陽(yáng)能聚光光伏發(fā)電組件。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的準(zhǔn)黑體吸收型高效聚光太陽(yáng)能電池組件，其特征是由內(nèi)部支撐物 (14)、條形透鏡陣列板(19)、封裝外框(21)、黏結(jié)劑(12)使硅電池處于一個(gè)恰當(dāng)精準(zhǔn)的位置，其中內(nèi)部支撐物(14)與條形透鏡陣列板(19)之間形成固定的距離關(guān)系，同時(shí)形成 一個(gè)空腔(20)，在空腔(20)內(nèi)部，保留有充分的、無(wú)阻擋的光線通路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種聚光光伏系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換模塊，屬于太陽(yáng)能利用技術(shù)領(lǐng)域。主要由條型透鏡陣列19、硅電池10、柔性電極18、導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13等組成。光伏電池單體10為細(xì)長(zhǎng)條狀，在其上表面的兩側(cè)接觸封裝有較大接觸面積的柔性接觸電極18和具有導(dǎo)電和散熱兩種功能的導(dǎo)電散熱金屬構(gòu)件13。條形聚光透鏡陣列19將垂直于上表面的平行光線聚焦，光線經(jīng)過(guò)一次聚焦和發(fā)散后，照射于光伏電池單體表面上兩個(gè)柔性電極之間的區(qū)域。通過(guò)具有反射層的上部空間的不斷反射，使絕大部分光線被光伏電池單體吸收。金屬構(gòu)件13具有傳導(dǎo)光伏電池單體10熱量的功能。由此組成的太陽(yáng)能電池組件具有較小的尺寸的結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)較高的聚光倍數(shù)。
文檔編號(hào)H01L31/052GK201378596SQ20092003762
公開(kāi)日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2009年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月21日
發(fā)明者張德勝 申請(qǐng)人:張德勝