[实用新型]聚光太阳电池组件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种太阳电池组件，更具体地说，是涉及一种带有聚光器的太阳电池组件。

背景技术

已知的一种太阳电池组件通过聚光器(Concentrator)将入射光束会聚成光能密度高且截面小的光束，然后通过小尺寸太阳电池将光能转换成电能，相对于其它太阳电池组件大大地减少了太阳电池用量，从而大大地降低制造太阳电池组件的成本。此类太阳电池组件称为聚光太阳电池组件，聚光太阳电池组件通常有很多个聚光器，每个聚光器配置一个太阳电池元，入射到每个聚光器的光束截面面积与相应太阳电池元接收面面积之比称为放大倍数(Magnification)，放大倍数愈高，太阳电池的用量愈少。每个聚光器在接收面法向的长度与入射光束孔径之比称为长径比(Aspect ratio)，长径比愈小，组件体积小而且轻。以往的太阳电池组件大多采用透镜作为聚光器，放大倍数很高，但视场角却很小，需要配置光束跟踪系统，才能用于太阳能发电系统。

美国第3923381号专利，名称为“RADIANT ENERGY COLLECTION”，公布了一种聚光太阳电池组件，这种聚光太阳电池组件包括至少一个如图1所示的聚光太阳电池组件单元1，如图1所示，每个组件单元1包含一个槽形聚光器11和一个长条形太阳电池101，槽形聚光器11是柱面反射镜111和112构成的柱面反射镜系统，柱面反射镜111和112构成的槽形结构有第一开口和第二开口，组件单元1在槽的纵向没有聚光作用，在纵向的视场角为180度。第一开口面朝入射光，为受光面，其尺寸较大，第二开口为吸收面，其尺寸较小。吸收面上设置有太阳电池101，为了获得高倍聚光，组件单元1在横向的视场角很小，仍然需要配备光学跟综系统，才可用于太阳能发电。反射镜112或111的边壁长度相对于聚光器11入口的光学孔径较长，即该太阳电池组件的长径比较大，而且太阳电池101上光密度分布不均匀，使得该槽形聚光太阳电池组件的光电转换效率下降。

中国第2901583号实用新型专利，名称为“集光太阳电池组件”，公布了一种以反射棱镜作为聚光器的聚光太阳电池组件，这种聚光太阳电池组件包括至少一个如图2所示的太阳电池组件单元2，组件单元2与前述的聚光太阳电池组件的组件单元一样，只在一个方向有聚光，组件单元垂直于反射棱镜的棱的截面如图2所示，组件单元2的反射棱镜包括直角棱镜220和它的直角长边对应的面上的反射镜210，直角棱镜220的全内反射使进入直角棱镜220的光在棱镜斜边201对应的面和反射镜210间多次反射均到达置于棱镜短边200对应的面的太阳电池200，电池组件单元的放大倍数和视场角取决于棱镜短边200对面的顶角的大小，该顶角愈小放大倍数愈大，視场角就愈小，一年内太阳入射到地球表面角度变化最大为47度，为了保证避免使用光束跟综系统，視场角应大于47度，如果选用玻璃棱镜，棱镜短边200对面的顶角β最小为25度，放大倍数最大只能是1/Sin25°＝2.37，顶角β选定以后，电池组件单元的长径比和重量取决于棱镜短边200的长度，即太阳电池的宽度和棱镜的比重，太阳电池愈宽，长径比愈大，电池组件单元就愈重，而且由于电池组件中的所有太阳电池组件单元的太阳电池不在同一平面上，不容易制造。

为了进一步降低太阳电池组件成本，减轻重量和提高放大倍数，迫切需要开发新型聚光太阳电池组件技术。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种视场宽的聚光太阳电池组件，其无需配置一个光学跟踪系统，便可用于太阳能发电系统。

为了实现所述目的，本实用新型的聚光太阳电池组件包括至少一个聚光太阳电池组件单元，所述聚光太阳电池组件单元包括聚光器和太阳电池阵列，其特点是所述聚光器包括一个折射棱镜和一个槽形反射镜结构，所述折射棱镜的垂直于棱的剖面是三角形；所述槽形反射镜结构是由二个柱面反射镜对置形成，其具有相对的第一开口和第二开口，所述第一开口面朝入射太阳光；所述太阳电池阵列设置于所述第二开口并且所述折射棱镜通过其底面叠置于所述太阳电池阵列表面；所述折射棱镜的棱和所述柱面反射镜的轴平行。