專利名稱：一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)，尤其適用于雙面光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)以增強(qiáng)其發(fā)電效率，屬于ー種增強(qiáng)雙面太陽(yáng)能電池發(fā)電效率的光伏輔助系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光伏技術(shù)作為一種新興的能源技術(shù)，有望作為代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的主力能源。目前，其需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題是降低成本和提高發(fā)電效率。對(duì)這兩個(gè)既獨(dú)立又相互關(guān)聯(lián)的技術(shù)問(wèn)題，科技界給出了眾多的改善方案，其中對(duì)于提高發(fā)電效率方面，其著重關(guān)注的方案在于提聞太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率和提聞其受光效率。對(duì)于提聞受:光效率，又集中于關(guān)注提聞單位面積的受光率和增加太陽(yáng)能電池的受光面積兩個(gè)方面，各種雙面太陽(yáng)能電池，如HIT太陽(yáng)能電池、雙面薄膜太陽(yáng)能電池等，在提高太陽(yáng)能電池受光面積上具有極好的成效，幾乎將 単位面積上太陽(yáng)能電池的受光面積提高了一倍。然而，由于不可能讓光伏組件的兩個(gè)面同時(shí)接受垂直照射的陽(yáng)光，背光面對(duì)受光量的貢獻(xiàn)是有限的。為了提高太陽(yáng)能電池光伏組件的受光率以增加其發(fā)電效率，聚光太陽(yáng)能電池采用了會(huì)聚光線的辦法，用以增加単位面積上的受光效率。本技術(shù)方案將這兩種技術(shù)思路結(jié)合在一起，設(shè)計(jì)出一種可以應(yīng)用在普通的雙面太陽(yáng)能電池光伏陣列上的輔助系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的雙面太陽(yáng)能電池，針對(duì)其背光面受光率不足的問(wèn)題，在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出ー種簡(jiǎn)單有效的方式，可以大幅度提高雙面太陽(yáng)能電池的發(fā)電效率。技術(shù)方案本技術(shù)方案包括光學(xué)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)所述光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有位于光伏組件兩側(cè)的組合式條形透鏡，用于改變組件兩側(cè)位置的光線角度；所述光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有位于光伏組件背光面的反射元件，用于接收組合式透鏡反射過(guò)來(lái)的光線并將之反射到所述光伏組件的背光面。其中所述組合式條形透鏡受光面為凸透鏡，可以接收盡量大角度的入射光線并使其會(huì)聚；其安裝位置略高于光伏組件平面。其中所述組合式條形透鏡背光面為凹透鏡，將接收到的會(huì)聚光線反射入兩側(cè)的所述背光面反射元件上。其中所述組合式條形透鏡由玻璃、透明塑料及透明高分子材料等組成。其中所述置于光伏組件兩側(cè)，可以為上下兩側(cè)，也可以為左右兩側(cè)或者同時(shí)為上下左右側(cè)。其中一個(gè)優(yōu)選方案為正對(duì)光伏元件背光面的反射元件為平面鏡或者平面鏡組
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ロ O其中另ー個(gè)優(yōu)選方案為正對(duì)光伏組件背光面的反射元件為凹面鏡。其中一個(gè)優(yōu)選方案為所述反射元件由玻璃或者塑料等鍍膜產(chǎn)生。
其中另ー個(gè)優(yōu)選方案為所述反射元件由柔性薄膜鍍反射薄膜以邊框定形組成其中所述支撐系統(tǒng)為機(jī)械支撐，用以固定各光學(xué)元件的設(shè)計(jì)角度和高度。有益成果對(duì)于雙面太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)，由于其背光面受光量不足，使其背光面對(duì)發(fā)電量的貢獻(xiàn)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正面。以HIT電池來(lái)說(shuō)，水平放置，其發(fā)電效率比單面受光提高10%,堅(jiān)直放置，其發(fā)電效率提高34%。采用本技術(shù)方案的系統(tǒng)之后，可以將受光面射向光伏組件兩側(cè)的太陽(yáng)光，先通過(guò)凸透鏡的會(huì)聚后再由凹透鏡發(fā)散作用改變其光路使之通過(guò)反射元件射入雙面太陽(yáng)能電池光伏組件的背光面，從而提高其受光效率。由于反射元件可以采用帶一定會(huì)聚作用的光學(xué)元件，故其背光面的受光強(qiáng)度可以大于正面，相應(yīng)地，其發(fā)電效率也會(huì)較高。由于本方案中條形組合透鏡的受光面為凸透鏡，可以接受較大角度范圍的太陽(yáng)光，甚至于平行于光伏陣列的太陽(yáng)光也可以經(jīng)過(guò)折射進(jìn)入背光面，故本方案中背光面的有效發(fā)電時(shí)間要優(yōu)于正面。
同時(shí)，由于背面反射元件可以將背光面玻璃表面反射回來(lái)的光再次反射回背光面加以利用，這種陷光作用可以進(jìn)ー步提高光線的利用率，増加發(fā)電效率。


附圖I為組合式條形透鏡和單平面反射元件組成的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)光路示意圖附圖2為組合式條形透鏡和組合平面反射元件組成的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)光路示意圖附圖3為組合式條形透鏡和凹面鏡組成的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)光路不意圖附圖4為組合式條形透鏡的正視圖a和側(cè)視圖b
具體實(shí)施例方式本技術(shù)方案包括光學(xué)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)所述光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有位于光伏組件兩側(cè)的組合式條形透鏡，用于改變組件兩側(cè)位置的光線角度；所述光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有位于光伏組件背光面的反射元件，用于接收組合式透鏡反射過(guò)來(lái)的光線并將之反射到所述光伏組件的背光面。所述支撐系統(tǒng)用以支撐反射系統(tǒng)，使反射系統(tǒng)可以以一定形狀、角度和距離排列，以實(shí)現(xiàn)反射系統(tǒng)的功能。如附圖1、2、3所示，由la、lb組成的組合式條形透鏡I位于雙面電池光伏組件2兩側(cè)，用來(lái)將盡量寬角度范圍內(nèi)的太陽(yáng)光線經(jīng)過(guò)會(huì)聚后再適當(dāng)發(fā)散射向反射元件3、5或者反射元件組合41、42，由所述反射元件或者反射元件組合將太陽(yáng)光線反射入太陽(yáng)能電池背光面。這種設(shè)計(jì)方案充分利用了不同透鏡對(duì)光線的改變，使正面的太陽(yáng)光可以經(jīng)過(guò)一系列的折射及反射進(jìn)入背光面，以實(shí)現(xiàn)在簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)和較低成本的情況下，使只能接受背面散射弱光的太陽(yáng)能電池也同時(shí)可以接受正面的強(qiáng)光，從而增加了發(fā)電效率。由于背光面的反射元件可以采用帶會(huì)聚作用的凹面鏡，使其受光強(qiáng)度甚至可以大于正面的受光強(qiáng)度，從而對(duì)發(fā)電效率的貢獻(xiàn)更多。由于凸透鏡可以接受較寬角度的入射光線，甚至平行于太陽(yáng)能電池的光線，也可以被其接收利用，故背光面的受光時(shí)長(zhǎng)和發(fā)電時(shí)間長(zhǎng)度都要優(yōu)于正面。下面將以具體的例子來(lái)對(duì)本專利方案加以說(shuō)明，使之變得更為清楚。實(shí)施例一以按一定角度固定安裝的組件尺寸為0. 6 X I. 5的雙面CIGS太陽(yáng)能電池光伏系統(tǒng)為例。設(shè)組合式條形透鏡尺寸為球徑為0. 3的半圓形平凸透鏡與球徑為0. 15的平凹透鏡，取其間距為0. 1，通過(guò)實(shí)測(cè)或者公式計(jì)算得出兩透鏡的焦距，以驗(yàn)證兩透鏡焦距不重疊且經(jīng)過(guò)凹透鏡后的光線以30° -60°范圍的角度發(fā)散并根據(jù)結(jié)果做適當(dāng)調(diào)整。在光伏組件相對(duì)距離為0. 5的位置設(shè)置與光伏組件相平行的平面反射元件。然后通過(guò)鋁支架分別將兩條長(zhǎng)度為I. 5的組合式條形透鏡固定于長(zhǎng)邊兩側(cè)，將尺寸為0. 6X I. 5乘以I. 2系數(shù)的平面反射元件固定于設(shè)計(jì)距離并與光伏組件中心對(duì)齊。這個(gè)實(shí)施例中，將接收光線的凸透鏡接受法向平行光，也即光伏陣列接受光線的 最佳角度處的面積設(shè)為與正面受光面積同樣大，由于每個(gè)凸透鏡接受的光線經(jīng)過(guò)凹透鏡將平分給其相鄰兩邊的光伏組件的背光面，而每個(gè)光伏組件兩側(cè)都有兩個(gè)相同的透鏡結(jié)構(gòu)，這樣可以保證背光面的受光效率在不考慮背光面固有的散射光的情況下，與正面具有相同的受光強(qiáng)度。如果考慮背光面固有的散射光和平面反射元件對(duì)光線的陷光作用，其發(fā)電效率將超過(guò)正面。同吋，由于凸透鏡的安裝位置高于光伏組件表面，即使平行光線也能進(jìn)入凸透鏡經(jīng)過(guò)透鏡組合然后經(jīng)反射進(jìn)入太陽(yáng)能電池背光面對(duì)發(fā)電效率有所貢獻(xiàn)，故背光面的受光角度比起正面將得到極大的擴(kuò)展，同時(shí)，也意味著其有效工作時(shí)間將超過(guò)正面。實(shí)施例ニ 以按一定角度固定安裝的組件尺寸為0. 6X1. 5的雙面晶硅太陽(yáng)能電池光伏系統(tǒng)為例。設(shè)組合式條形透鏡尺寸為球徑為0. 3的半圓形平凸透鏡與球徑為0. 15的平凹透鏡，取其間距為0. 1，通過(guò)實(shí)測(cè)或者公式計(jì)算得出兩透鏡的焦距，以驗(yàn)證兩透鏡焦距不重疊且經(jīng)過(guò)凹透鏡后的光線以30° -60°范圍的角度發(fā)散并根據(jù)結(jié)果做適當(dāng)調(diào)整。在光伏組件相對(duì)距離為0. 8的位置設(shè)置與光伏組件長(zhǎng)邊相平行，平面反射元件相互間成一定角度，預(yù)設(shè)45°，然后根據(jù)實(shí)測(cè)光路模型或者計(jì)算做微調(diào)。然后通過(guò)鋁支架分別將兩條長(zhǎng)度為I. 5的組合式條形透鏡固定于長(zhǎng)邊兩側(cè)，將尺寸為0.6X1.5乘以1.2系數(shù)的平面反射元件固定于設(shè)計(jì)距離并與光伏組件中心對(duì)齊。這個(gè)實(shí)施例在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上將反射元件設(shè)計(jì)成互成角度的反射系統(tǒng)，使之在具有實(shí)施例I所有的優(yōu)點(diǎn)之上，可以將平凹透鏡中射出的光線調(diào)整為更好的角度射入背光面。若將反射元件延長(zhǎng)至非常接近于平凹透鏡，將可以恰好完全反射其光線，沒(méi)有光損失。實(shí)施例三以按一定角度固定安裝的組件尺寸為0. 6X0. 6的HIT太陽(yáng)能電池光伏系統(tǒng)為例。設(shè)組合式條形透鏡尺寸為球徑為0. 6的半圓形平凸透鏡與球徑為0. 3的平凹透鏡，取其間距為0. 5，通過(guò)實(shí)測(cè)或者公式計(jì)算得出兩透鏡的焦距，以驗(yàn)證兩透鏡焦距不重疊且經(jīng)過(guò)凹透鏡后的光線以30° -60°范圍的角度發(fā)散并根據(jù)結(jié)果做適當(dāng)調(diào)整。取球徑為0.4，圓面半徑為0. 6的凹面鏡，使其與光伏組件的距離為0. 3，井根據(jù)實(shí)測(cè)光線進(jìn)行微調(diào)，保證光線照射到光伏組件的倍率為2。然后通過(guò)鋁支架分別將兩條長(zhǎng)度為0. 6的組合式條形透鏡固定于相對(duì)兩側(cè)，將上述凹面鏡固定于設(shè)計(jì)距離并與光伏組件中心對(duì)齊，其最大割面與光伏組件平面相平行。
這個(gè)實(shí)施例采用了較大尺寸的凸透鏡接收光線，其接收光線總量約為光伏組件正面的兩倍，在其背光面，利用凹面鏡的聚光效應(yīng)將光強(qiáng)度增大兩倍，恰好反射到背光面上，可以使背光面的發(fā)電效率在上述實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)之上，得到進(jìn)ー步的提高。本專利方案提供了一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，具體實(shí)現(xiàn)該方案的方法和途徑還有很多，以上所述僅是本專利方案的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本專利方案原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為專利方案的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組 成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，本技術(shù)方案主要針對(duì)于固定角度的雙面太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)，然而，將之應(yīng)用于普通光伏系統(tǒng)或者追日系統(tǒng)，也能產(chǎn)生出良好的技術(shù)效果，故也屬本專利的應(yīng)用范圍。
權(quán)利要求
1.一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，包括光學(xué)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)，其特征在于: 所述光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有位于光伏組件兩側(cè)的組合式條形透鏡，用于改變組件兩側(cè)位置的光線角度； 所述光學(xué)系統(tǒng)中設(shè)有位于光伏組件背光面的反射元件，用于接收組合式透鏡反射過(guò)來(lái)的光線并將之反射到所述光伏組件的背光面。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于所述組合式透鏡受光面為凸透鏡，可以接收盡量大角度的入射光線。
3.根據(jù)權(quán)利要求I及權(quán)利要求2所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于所述組合式透鏡背光面為凹透鏡，將接收到的會(huì)聚光線反射入兩側(cè)的所述背光面反射元件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于所述條形組合式透鏡由玻璃、透明塑料及透明高分子材料等組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于正對(duì)光伏元件背光面的反射元件為平面鏡或者平面鏡組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于正對(duì)光伏組件背光面的反射元件為凹面鏡。
7.根據(jù)權(quán)利要求I、權(quán)利要求5及權(quán)利要求6所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于所述反射元件由玻璃或者塑料等鍍膜產(chǎn)生。
8.根據(jù)權(quán)利要求I、權(quán)利要求5及權(quán)利要求6所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于所述反射元件由柔性薄膜鍍反射薄膜以邊框定形組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)，其特征在于所述支撐系統(tǒng)為機(jī)械支撐，用以固定各光學(xué)元件的設(shè)計(jì)角度和高度。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種可擴(kuò)展背光面受光角度的光伏輔助系統(tǒng)。主要包括光學(xué)系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)。其中所述光學(xué)系統(tǒng)由位于光伏組件兩側(cè)，可折射太陽(yáng)光線的條形光學(xué)元件和位于光伏組件背光面的反射元件組成，可將太陽(yáng)光經(jīng)折射后改變角度然后經(jīng)由反射光學(xué)元件后進(jìn)入組件背光面，增加雙面太陽(yáng)能電池背光面的受光效率。所述支撐系統(tǒng)是支撐反射組件的機(jī)械系統(tǒng)或者自動(dòng)化系統(tǒng)，用以支撐反射元件，將之固定于設(shè)計(jì)的高度及角度。這種結(jié)構(gòu)可以擴(kuò)展太陽(yáng)能電池背光面的受光角度，適用于雙面太陽(yáng)能電池光伏系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01L31/052GK102820361SQ20111016475
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2011年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月9日
發(fā)明者劉瑩 申請(qǐng)人:劉瑩