[发明专利]低辐射菲涅尔透镜的制作方法及基于该透镜的聚光光伏系统

说明书

技术领域

本发明属于太阳能利用技术领域，尤其是涉及一种基于低辐射菲涅尔透镜的聚光光伏系统。

背景技术

开发新能源和可再生清洁能源是全世界面临的共同课题。在新能源的开发和利用中，太阳能电池，如：硅、铜铟镓硒、碲化镉、砷化镓等太阳能电池，倍受瞩目。但由于上述太阳能电池的成本过高，目前还未能充分进入市场。为了进一步降低光伏发电成本，聚光技术是一项可行的措施，即通过采用廉价的聚光系统将太阳光会聚到面积很小的高性能光伏电池上，从而大幅度地降低系统中成本昂贵的太阳能电池片的用量。预计到2015年以后，聚光光伏发电的成本可以降低到0.1美元/度以下。因此，发展聚光光伏系统对于缓解目前日益严重的能源和环境压力是非常重要的。

目前仅有美国、西班牙、希腊等几个发达国家涉足聚光光伏发电系统，2008年9月，首个3MW聚光光伏发电系统在西班牙建成发电，随后西班牙、希腊建立了10MW的聚光光伏发电系统。国内涉足于此技术领域的企业和研究所也只有寥寥几家，如：天津的电源研究所、三安光电科技有限公司和成都钟顺科技公司等，但规模普遍比较小。

纵观国内外的发展现状可以知道，尽管聚光光伏发电系统具有价格方面的优势，但是，无论国外还是国内，聚光光伏发电系统的安装规模还远远落后于平板太阳能电池。相关技术的不成熟是导致这种现象的重要原因。在高聚光倍数下，电池片的温度会很高(大于300℃)，此时太阳能电池性能会随着温度的升高急剧降低(仅有原来的50％以下)。因此，如何快速高效的给电池片降温是提高聚光光伏系统光电转化效率的关键，也是大规模应用必须要解决的关键问题。

通过在电池背部安装散热器，使太阳电池片中的热量通过散热器直接散发到大气中(被动散热)，或者通过在电池背部安装水冷系统进行主动散热都可以在一定程度上降低电池片的温度。然而，被动散热的散热效率比较低，而主动散热对散热技术又提出比较高的要求，一旦冷却系统出现问题，太阳电池组件可能由于温度过高而烧焦。

对太阳光而言，可见光的辐射能约占太阳总辐射能的45％，该部分光不是热射线，而红外线约占太阳总辐射能的50％，属于热射线，物体在阳光照射下温度升高基本由于吸收这部分光引起。就聚光光伏系统而言，充分利用可见光并滤掉红外光，对于降低电池的温度、提高电池的效率是很有必要的。

LOW-E玻璃是在玻璃表面镀上一层功能性低辐射薄膜得到的。该玻璃具有较高的可见光透过率，而对红外热辐射线的反射率比较高，尤其是可以有效滤掉大于1.5微米的红外光(多结砷化镓太阳电池可以吸收波长＜1.5微米的光)，并且LOW-E玻璃对太阳光的透过和反射性能可以通过设计膜层的结构来调节，因此可以满足聚光光伏系统的要求。

发明内容

本发明通过组装一种基于低辐射菲涅尔透镜的聚光光伏系统，解决了聚光光伏系统中电池片温度过高的问题。该发明的新意在于提供了一种新的控制聚光光伏系统电池片温度的方法，该方法不同于已有的主动散热和被动散热，而是通过将太阳光中热辐射线过滤掉的方式来降低温度。

为实现以上目的，本发明采取了以下的技术方案：低辐射菲涅尔透镜的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)加注透明光学硅胶于菲涅尔透镜的成型模具内；

(2)将LOW-E玻璃的低辐射膜面向下压在菲涅尔透镜的成型模具上，使菲涅尔透镜成型模具内的透明光学硅胶与LOW-E玻璃基底的低辐射膜面贴合；

(3)用滚压法使LOW-E玻璃基底的低辐射膜面与菲涅尔透镜成型模具内的透明光学硅胶结合紧密，所说的滚压法为：用滚轴压在LOW-E玻璃上，从一侧滚动到另一侧，使LOW-E玻璃基底的低辐射膜面与菲涅尔透镜成型模具内的透明光学硅胶结合紧密；

(4)固化透明光学硅胶，使其成型；

(5)模具分离，得到在LOW-E玻璃的低辐射膜面上覆盖透明光学硅胶的低辐射菲涅尔透镜。

覆盖在LOW-E玻璃上的透明光学硅胶同时对低辐膜面起保护作用。

所述的LOW-E玻璃是一种镀膜玻璃，这种玻璃不但可见光透过率高，而且具备很强的阻隔红外线的特点，能够允许可见光透过并过滤掉红外光，尤其是有效滤掉＞1.5微米的红外光，并且LOW-E玻璃对太阳光的透过和反射性能可以通过设计膜层的结构来调节。