[发明专利]太阳能组件中菲涅尔透镜与次级光学元件的安装方法

说明书

技术领域

本发明属于聚光光伏发电技术领域，具体涉及一种太阳能组件中菲涅尔透镜与次级光学元件的安装方法。

背景技术

太阳能具有清洁、无资源地域限制、对人类来说永无枯竭等优良特性，越来越受到人们的青睐，其中太阳能光伏利用即太阳光通过光伏器件直接转换成电能的技术尤其引人注目。

目前，一个完整的聚光光伏发电系统主要包括聚光太阳电池组件、太阳跟踪器、电能存储或逆变设备等几部分。聚光太阳电池组件作为光电转换部件，主要由透射式或反射式聚光器和安装有光伏电池晶片的电路板所组成。使用时通过太阳跟踪器使聚光透镜基本正对阳光照射方向，然后通过这些聚光透镜分别将太阳光汇聚并投射到电路板上与各个聚光透镜相对应的光伏电池晶片的接收面上，从而使各个光伏电池晶片中产生电流，这些电流通过电路板上的线路输出。

中国发明专利CN101640502B公开了一种用于组装聚光器光电太阳能电池阵列的方法，其中所公开的聚光太阳电池组件极具代表性。该聚光太阳电池组件中采用的点聚光菲涅尔透镜及次级光学元件(SOE)已成为业界最常用的聚光器组合。现有的太阳能组件中通常是将SOE的四个角与菲涅尔透镜的四个角对齐放置，并不能使SOE处于最佳的工作状态，会降低组件系统的最大输出能力。同时现有的太阳能组件中SOE通常设置为细长型，同样会在一定程度上降低组件系统的最大输出能力。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种太阳能组件中菲涅尔透镜与次级光学元件的安装方法。该安装方法通过调整次级光学元件(SOE)与菲涅尔透镜之间的安装位置和安装角度，同时调整SOE的尺寸，显著提高了太阳能组件中组件系统的输出功率。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明所述太阳能组件中菲涅尔透镜与次级光学元件(SOE)的安装方法，其中所述SOE为上表面和下表面均为正方形，其余4个侧面均为等腰梯形的六面体；所述SOE的上表面和下表面平行，将SOE的上表面安装在菲涅尔透镜的焦点前，所述SOE的上表面与菲涅尔透镜的透镜面平行，所述次级光学元件上表面、下表面的中心与菲涅尔透镜透镜面的中心在同一直线上；将SOE上表面的四个角与菲涅尔透镜的四个角对齐，然后将SOE绕自身对称轴旋转10～50°。

本发明采用上表面和下表面均为正方形的SOE，在安装太阳能组件中的SOE和菲涅尔透镜时，次级光学元件上表面、下表面的中心与菲涅尔透镜透镜面的中心在同一直线上，将SOE上表面的四个角与菲涅尔透镜的四个角对齐，然后将SOE绕自身对称轴(即SOE上表面和下表面的中心轴)旋转10～50°。申请人经多次重复性实验得出，本发明所述的安装方法与传统将SOE的四个角与菲涅尔透镜的四个角对齐放置的安装方法相比，可以较大幅度地提高太阳能组件中组件系统的输出功率。

优选地，在上述安装方法中，所述将SOE绕自身对称轴旋转10～30°；最佳优选地，将SOE绕自身对称轴旋转20°，可以达到最佳的安装角度。

优选地，所述SOE上表面的面积大于下表面的面积。

优选地，所述SOE下表面正方形的边长与SOE的高度之比为1:1.5～3，所述SOE侧面等腰梯形的两腰之间的夹角为20～40°。本发明所述的SOE为扁平型，可以同时兼顾正入射和斜入射的情况，进而进一步提高太阳能组件中组件系统的输出功率，其中斜入射为跟踪存在偏差的时候。进一步优选地，所述SOE下表面边长与SOE的高度之比为1:2，所述SOE侧面等腰梯形的两腰之间的夹角为24～30°。最佳优选地，所述SOE下表面边长与SOE的高度之比为1:2，所述SOE侧面等腰梯形的两腰之间的夹角为24°。

优选地，所述SOE上表面与菲涅尔透镜的距离为6～15mm。传统方法实际是将SOE上表面安装在菲涅尔透镜的实际焦点位置，会降低组件系统的光学效率。申请人经多次重复性实验发现，当其距离小于6cm，无法有效提高组件系统的光学效率；当其距离大于15cm，所截得的光斑就越大，会提高后续系统的跟踪误差。进一步优选地，所述SOE上表面与菲涅尔透镜的距离为8～12mm。最佳优选地，所述SOE上表面与菲涅尔透镜的距离为10mm。

将太阳能电池通过透明硅胶粘接在SOE下表面，太阳能电池的四条边应分别与SOE的四条边对齐。太阳能电池的尺寸与SOE下表面的尺寸相等为宜。

与现有技术相比，本发明的有益效果：