[发明专利]光伏电池设备

说明书

背景技术

在过去的十年左右，为了增大光伏电池产生的电流，聚集太阳光的光学系统已有了很大的发展。

早些设计的示例包括本发明的发明人的在先专利申请：1、于2005年6月3日提交的名为“Solar Concentrator System”的GB 0511366.7号专利申请；2、于2006年6月2日提交的名为“Solar Concentrator”的PCT/GB2006/002021号专利申请。

虽然这样的布置运行良好，但这样的布置却使用移动组件(moving component)，在许多情况下，不期望具有移动组件，这是由于不具有移动组件的布置因其简单性而更节约成本、维修减少且间接的效益增多。

由于太阳在天空中移动，所以提供能够有效地收集太阳光线的固定式光伏电池设备会是困难的。

期望减少昂贵的光伏电池材料的量。期望提高光伏设备的整体效率。

在本说明书中，我们将提到“太阳辐射(solar radiation)”和“环境光线(ambient light)”，“太阳辐射”表示从太阳直接(或通过镜子)接收的辐射，(“太阳辐射”经常被称作“阳光”)，“环境光线”表示来自天空中的除直射阳光之外的剩余部分的光，“环境光线”包括大部分被散射或被折射的阳光。在一些环境中期望收集太阳辐射并产生电流，同时照明建筑物内部。

US-A-4143234示出了使用全内反射的太阳能收集器。这是一种不包括用于引导辐射的镜子的单一收集器，其中，辐射没有从入射孔进入到与入射孔相邻的太阳能收集器。仅光伏材料的一侧用于收集辐射。没有对装置的冷却。

US-A-4248643公开了一种被冷却的太阳能电池的阵列。

US-B-6384320公开了一种具有电池阵列的太阳能聚集器。

在所提到的情况中均未设置用于收集辐射的镜子，这使辐射没有从入射孔被引导到相邻的入射孔。

发明内容

根据第一方面，本发明提供了一种光伏设备，该光伏设备包括：透明材料的光学组件，光学组件的剖面具有形成了用于太阳辐射的入射孔的第一表面、形成了用于穿过入射孔的太阳辐射的出射孔的第二表面、弯曲形状的相对的表面；光伏材料，被定位为从出射孔接收太阳辐射，相对的表面成形为提供从入射孔传递到出射孔的太阳辐射的全内反射；镜表面，设置为与相对的表面中的至少一个相邻以将辐射从相邻表面反射掉。

相对的表面可以是抛物线形或双曲线形。

可以提供四个弯曲的侧表面，从而提供全内反射。

光伏材料优选地具有大致面对弯曲的第一侧表面以从所述弯曲的第一表面接收辐射的第一面，以及大致面对弯曲的第二侧表面以从所述弯曲的第二表面接收辐射的相对的第二面。

优选地，多个这样的光伏电池可并排布置以形成面板，并且光学组件的光学轴彼此平行，但是相对于面板的平面成一定角度。在这种情况下，我们优选地在每个光学组件之间提供镜表面以反射太阳辐射，所述太阳辐射将撞击侧表面而不是从入射孔到相邻光伏电池的入射孔。

根据第二方面，本发明还提供了一种光伏设备，所述光伏设备包括：

一个或多个(优选是固定的)光伏电池，用来接收辐射(通常为太阳辐射)；

冷却装置，用来冷却光伏电池，所述冷却装置可包括诸如水的液体来去除热；

热传递装置，用来将通过冷却装置去除的热从光伏电池传递到热存储器(例如，水箱)；

将热从热存储器提取出的装置(通常在随后的时间，例如，在夜间)。

可提供光学装置将太阳辐射聚集到光伏电池上(光学装置可包括扁豆形元件)。可提供装置来使至少一部分太阳辐射穿过光伏设备。

为了解决上面所列问题中的部分或全部，在优选的布置中，我们使用与标准光伏面板的成本相同的单晶硅光伏电池(降低了更复杂的电池的成本)，使用了能够使用足够小面积的电池来产生相同的电流的光学系统，冷却了光伏电池从而提高其效率，对产生的废热再使用。

由此，我们节约了昂贵的组件、电池的成本，并降低了其余模块的成本，使得产生电流的成本显著降低。

可选择地，由于我们使用光学组件来聚集辐射，所以我们比其他情况使用更少量的光伏材料，并且在一些情况下，这可以允许使用更复杂且更昂贵的光伏材料。

此外，在优选的光伏设备中，建筑物的外墙围(或者是屋顶或者是墙壁)可以包括合适的构造，使得建筑物的框架和外墙围可以是成本节约了的模块的框架和外墙围且所述设备免受元件和风负载的影响，由此显著地降低了这些组件的成本。有时，外部透明的外壳可以用作容许低成本聚合物(例如，聚苯乙烯)光学组件的UV过滤器。