[发明专利]供在集中太阳能系统中使用的太阳能电池接纳器

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池领域，且更明确地说，涉及供在集中太阳能系统中使用的太阳能电池接纳器。

背景技术

太阳能电池是用来将太阳能或辐射能转换为电。在历史上，已主要由硅(Si)太阳能电池来提供太阳能电力(在空间和陆地两者中)。然而，在过去数年来，高效III-V族多结太阳能电池的大量制造已使得能够考虑将此替代技术用于陆地电力生产。与Si相比，III-V族多结电池通常较抗辐射，且具有较大的能量转换效率，但其往往花费较多。一些目前的III-V族多结电池的能效超过27％，而硅技术通常仅达到17％的效率。在集中的情况下，一些目前的III-V族多结电池的能效超过37％。当在宇宙飞船或其它太阳能系统中首要需要非常高的电力或较小的太阳能电池阵列时，通常使用多结电池来代替Si基电池或与其混合组合，以减小电池阵列大小。

一般来说，多结电池为n/p极性(n-on-p polarity)，且由InGaP/(In)GaAs/Ge化合物组成。III-V族化合物半导体多结太阳能电池层可经由Ge衬底上的有机金属化学气相沉积(MOCVD)来生长。Ge衬底的使用允许在n-Ge和p-Ge之间形成结。太阳能电池结构可在平均质量密度约为86mg/cm²的100-mm直径(4英寸)Ge衬底上生长。

在一些多结电池中，中间电池是与GaAs电池形成对比的InGaAs电池。用于InGaAs中间层的铟浓度可在约1.5％的范围中。在一些实施方案中，此布置带来增加的效率。InGaAs层大体上完美地晶格匹配到Ge衬底。

不管所使用电池的类型，太阳能系统的已知问题是，个别太阳能电池可能会被损坏或被障碍物遮蔽。举例来说，太阳能电池暴露于恶劣的环境条件会造成发生损坏。具有一个或一个以上损坏的或被遮蔽的太阳能电池的面板的载流量减少，且来自与所述面板串联的其它面板的输出对损坏的或被遮蔽的太阳能电池施加反向偏压。在损坏的或被遮蔽的电池上的电压因此以反极性增加，直到在所述串联中的所有面板的全部输出电压施加到相关面板中损坏的或被遮蔽的电池为止。这致使损坏的或被遮蔽的电池崩溃。

由于供陆地应用的太阳能电池系统具有数千个太阳能电池，所以其电压输出正常处于数百伏特的范围中，且其电流输出处于数十安培的范围中。在这些输出功率水平上，如果太阳能电池端子不受保护，往往会发生呈火花形式的无法控制的放电，且这可导致对太阳能电池和对整个系统的损坏。

多结太阳能电池形成太阳能电池接纳器的一部分，所述太阳能电池接纳器可在集中器太阳能电池系统中使用。可在水、极热和湿度可能破坏性能且/或导致失效的环境中使用所述太阳能电池接纳器。已设立标准和测试资质认证来确保太阳能电池接纳器在使用期间满足最低要求。一个具体行业标准是IEC62108。太阳能电池接纳器应以满足这些标准的要求的方式构造以确保适当性能。

发明内容

本申请案的一个方面是一种太阳能电池接纳器，供在集中太阳能系统中使用以将太阳能转换为电，所述太阳能电池接纳器包含：支撑件；太阳能电池，其安装在所述支撑件上并具有一个或一个以上III-V族化合物半导体层；以及光学元件，其定位于所述太阳能电池上方与所述支撑件相反的侧面上，并界定具有背离所述太阳能电池的增大的入口和面向所述太阳能电池的减小的出口的光学通道，所述光学通道将太阳能集中到太阳能电池上。所述太阳能电池接纳器可包含框架，所述框架定位于所述支撑件上方，且与太阳能电池相比，高出支撑件的高度较大。所述框架可围绕所述太阳能电池而延伸且可在内部空间中封闭所述太阳能电池。封装物可容纳在光学元件与框架之间的内部空间内，并可覆盖所述支撑件和所述太阳能电池的若干部分。所述封装物可在所述光学元件和所述框架中的每一者处具有增大的外部边缘高度。

当然，本发明不限于以上特征和优点。在阅读以下详细描述和在查看附图之后，所属领域的技术人员将即刻认识到额外的特征和优点。

附图说明

下文将参考附图更全面地描述本发明，其中展示本发明的一些(但非全部)实施例。说明实施例的图式是不按比例的示意性表示。出于本描述和所附权利要求书的目的，所有范围包含所揭示的最大和最小点，且包含其中的任何中间范围，所述范围可能或者可能不会在本文明确列举。

图1是太阳能电池模块的实施方案的透视图。

图2是次级光学元件的实施方案的透视图。

图3是太阳能电池接纳器的实施方案的部分分解透视图。

图4是较详细说明图3的太阳能电池和金属化陶瓷衬底的部分分解透视图。