[发明专利]提高硅光电池光电转换效率的方法及装置

说明书

技术领域：

本发明涉及光电池领域，特别是提高硅光电池光电转换效率的方法及装置。

背景技术：

能源是人类社会存在与发展的重要物质基础。随着石油、煤炭、天然气等化石能源的紧缺和价格上扬，人们竞相开展可再生能源的开发、研究。太阳能光伏发电是可再生能源的重要组成部分。我国自1958年开始研制光电池，主要有单晶、多晶硅光电池产品。

目前，由于硅光电池存在许多弊端，影响了它的实际应用：一是太阳能能量密度低，硅光电池利用成本高。太阳能是清洁、廉价的可再生能源，取之不尽、用之不竭，能量巨大，辐射到地球表面的能量约8.1×10¹³kw，相当于全世界发电量的几十万倍。但相对地球表面来说能量密度较低，全年平均只有600kcat/m²h，约0.7kw/m²h；加之利用时受气象、地理纬度、太阳方位、高度角等诸多因素影响。因此，硅光电池利用设备面积大，一次性投入成本高。如西藏卡玛乡建设一座25kw光伏电站，年发电量53750kw/h，总投资263万元，系统投资约10万元/kw，是当前风力发电投资的10倍。二是硅光电池组件的光电转换效率低。目前，硅光电池组件能商品化的产品以单、多晶硅系列产品为主，硅光电池的光电转换效率低，一般只有12-15％，光电转换效率高的最多达到18-25％。由于光伏电站大面积安装的硅光电池方阵均为固定安装，倾斜角度接近当地的地理纬度，因此，一年四季、一天中均受太阳的高角度和方位角影响，硅光电池方阵平面接受太阳光的有效光照面积均小于1，一般为0.5-0.7左右。因此，硅光电池的实际光电转换效率还要低很多。三是提高硅光电池本身的光电转换效率很困难。限制硅光电池光电转换效率提高的主要技术障碍是：电池表面栅线遮光影响、电池表面反光损失、光导损失、内部复合损失和表面复合损失等。鉴于以上诸多因素影响，虽然硅光电池的光电转换效率的理论值为33％，但是国际市场上的硅光电池产品的实际光电转换效率为：单晶最高只有24％，多晶最高只有21％。因此，要提高硅光电池的光电转换效率很难。

综上所述，硅光电池的光电转换效率低，以及光伏电站占地面积大，一次性投资高，经济效益差，影响了硅光电池的推广应用。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种提高硅光电池光电转换效率的方法及装置，通过增加硅光电池工作面上的光辐照强度，改变硅光电池工作面上的太阳光分布，减少因太阳光对硅光电池工作面辐照度提高而造成硅光电池工作温度的升高，从而提高硅光电池的光电转换效率，降低硅光电池的应用成本，以利硅光电池的推广应用。

本发明的解决方案：提高硅光电池光电转换效率的方法，将硅光电池的工作面与太阳光反射体相向固定在一个支架上，太阳光反射体及硅光电池的非工作面朝向太阳，在硅光电池的工作面与太阳光反射体之间安放有滤光板，仅使太阳光的可见光和紫外光能穿过滤光板进入太阳光反射体并反射到硅光电池的工作面上，发生光电反应，而不能在硅光电池的工作面上发生光电反应的红外光，大部分被滤光板阻挡不能进入太阳光反射体，直接被反射到大气环境中，降低硅光电池工作面的工作温度，有效改变了硅光电池的工作面的太阳光的分布，大幅度地提高了硅光电池的光电转换效率。

在硅光电池的工作面与太阳光反射体之间安放的滤光板为透明平板玻璃。

太阳光反射体为圆柱面聚光镜，太阳光中可见光和紫外光透过透明平板玻璃，经圆柱面聚光镜聚光后被反射到硅光电池工作面上，硅光电池可依据应用功率的要求，可以是单体的硅光电池，也可以将单体的硅光电池进行串联、并联，并封装成不同规格的硅光电池组件平板。

提高硅光电池光电转换效率的装置，含有硅光电池、太阳光反射体、支架，硅光电池的工作面与太阳光反射体相向固定在支架上，在硅光电池的工作面与太阳光反射体之间安放有能阻止红外光进入太阳光反射体滤光板。

太阳光反射体为圆柱面聚光镜，圆柱面聚光镜的镜面由平整光滑的薄板为基材，基材上贴有反光材料，硅光电池背面贴反光材料，或加一层遮光板。

圆柱面聚光镜镜面的基材为厚度1-2mm的塑料阳光板，或不锈钢板，或玻璃钢板，反光材料为抛光的不锈钢薄板，或聚酯真空镀铝膜；遮光板的厚度为1—1.5mm的不透明白色塑料薄板。

在硅光电池的工作面与太阳光反射体之间安放的滤光板为透明平板玻璃，透明平板玻璃封盖在圆柱面聚光镜的开口上。