專利名稱：低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種非跟蹤聚光太陽能電池組件，屬太陽能光伏技術領域。
背景技術：
隨著全球化石油能源的日漸枯竭和人類環(huán)保意識的增強，以硅光伏電池為核心的 太陽能發(fā)電事業(yè)近年來有了飛速的發(fā)展。目前，太陽能電池組件主要有兩種，即傳統的平板 式太陽能光伏電池板和聚光式太陽能電池組件。傳統的平板式太陽能光伏電池板在太陽光照射下發(fā)電，使用的硅片較多，發(fā)電成 本居高難下，無法與火電、水電等競爭，而且由于其硅光電池串使用EVA膠層固封，當某一 局部被飛鳥、樹葉等遮擋時，會使光電導下降、電阻上升、局部發(fā)熱，使膠層化學變性，發(fā)生 令業(yè)界頭痛的黃斑效應，影響透光，甚至燒毀，又無法局部更新，結果使昂貴的整塊組件模 板報廢。此外，這種硅光電池采用0. 3-0. 6mm厚的EVA密封保護膠層、以及未加有效技術處 理的玻璃板，會削弱入射的有效光強、降低光電轉換效率。聚光式太陽能電池組件減少了昂貴的電池片的使用量，一般使用費涅耳透鏡、拋 物面鏡等光學元件實現高倍聚光。這種發(fā)電系統均設置太陽跟蹤和水冷裝置，否則光斑很 快就會偏離電池片或電池片因溫升而失效。雖然跟蹤技術和冷卻技術是成熟的，但其設備 的制造、運行、維修等成本較高，要占總系統成本的30%以上，從而使通過聚光技術降低發(fā) 電成本的初衷落空。此外，這種聚光光斑的光強分布均勻性差，不利于電池片的正常工作。 有的聚光式發(fā)電系統使用反射式斗型聚光裝置，適合低倍聚光系統，省去了水冷系統、避免 了光強分布均勻性差的缺點，但因其聚光倍數只有3倍左右，還有跟蹤系統，結果使降低成 本的初衷也大打折扣。另外，已有反射式斗型產品的聚光效率較低，而且玻璃板外表面3-5 年就會因自然侵蝕而透光率下降，降低了系統的使用效果與壽命。因此，如何克服現有光伏發(fā)電系統的技術瓶頸，大幅度地降低光伏系統發(fā)電成本， 使太陽能發(fā)電系統的效率得到提升，是有關技術人員所面臨的難題。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有技術的不足、提供一種發(fā)電成本低的低倍聚光非跟蹤 光伏發(fā)電模塊。本發(fā)明所述問題是以下述技術方案實現的一種低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，它包括太陽能電池片、散熱底板、鏡面聚光 器、鍍膜玻璃蓋板和邊框。所述各太陽能電池片均勻設置，它們通過絕緣導熱粘接層均勻粘 結于散熱底板上，并通過匯流帶串聯成電池串；每個太陽能電池片上設置一個鏡面聚光器， 所述鏡面聚光器為無底斗狀體，斗狀體的較小尺寸的下底開口與太陽能電池形狀相匹配， 較大尺寸的上底開口為正方形或長方形，且被鍍膜玻璃蓋板覆蓋；散熱底板、鏡面聚光器與 鍍膜玻璃蓋板通過邊框固定在一起。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述鍍膜玻璃蓋板由玻璃基板及鍍于其外表面的光學薄膜構成，所述光學薄膜采用常規(guī)膜料，所述常規(guī)膜料取自二氧化硅、二氧化鈦、 二氧化鋯、三氧化二鋁、五氧化二鈮或氟化鎂，鍍成雙層、三層或多層復合光學介質薄膜。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述鏡面聚光器的上底開口與下底開口的面 積之比為4 15，鏡面聚光器的上下底開口形狀為正方形或長方形，四個側壁與下底面所 成的角度在115° 150°范圍內；在聚光器下底開口端的一對側面邊緣開有過線缺口。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述太陽能電池串上設置保護性的致密透明 介質薄膜，把電池片、金屬導線(匯流帶)、焊接點均保護起來，免受潮氣、氧氣等的自然侵 蝕。所述致密透明介質薄膜的厚度為5-50nm，不會對電池片的正常工作帶來影響。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述散熱底板上設置鏡面聚光器的定位槽， 散熱底板的厚度為0. 5 3mm，其正面是定位凹槽，背面是凸槽。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述鏡面聚光器的下底開口端的一對側面邊 緣開有過線缺口。本發(fā)明采用4 15倍聚光和非跟蹤技術，大大降低了光伏發(fā)電的成本。鍍膜玻璃 蓋板的光學薄膜既有增透作用，又可以防止入射光線反射出去，并保護玻璃表面不被自然 侵蝕，有助于提高產品的聚光性能、延長產品的使用壽命。本發(fā)明以致密透明介質薄膜取代傳統太陽能電池組件中的EVA膠層保護電池串， 在使電池串受到保護的同時提高了透光率、避免了黃斑效應、方便了產品的局部維修，有利 于降低產品的制作成本。本發(fā)明集中了傳統的平板式太陽能光伏電池板和聚光式太陽能電池組件兩者的 長處、避開了兩者的短處，具有成本低、性能可靠、使用方便的優(yōu)點，既可用于電站矩陣建設 中，也可用于屋頂建筑物發(fā)電中，為太陽能發(fā)電技術的推廣創(chuàng)造了條件。


下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。圖1是本發(fā)明的結構示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是鏡面聚光器的一種斗形結構；圖4是散熱底板的結構示意圖；圖5是太陽能電池在散熱底板上的安裝示意圖。圖中各標號為1、鏡面聚光器；2、匯流帶；3、太陽能電池片；4、鍍膜玻璃蓋板；5、 玻璃基板；6、光學薄膜；7、聚光器定位槽；8、絕緣導熱粘接層；9、過線缺口 ；10、正極引線； 11、負極引線；12、邊框；13、散熱底板。
具體實施例方式參看附圖，本發(fā)明在組件模塊的玻璃基板5外表面鍍光學薄膜6制成鍍膜玻璃蓋 板4，光學薄膜6是具備三種功能的復合光學薄膜，即對入射光有增透功能、對出射光有反 射功能、對玻璃基板外表面有抗磨耐腐蝕的保護功能。玻璃基板5采用2. 8 5毫米厚的鋼化太陽能玻璃板。玻璃板的外表面(陽光照 射面)用二氧化硅(SiO2)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氟化鎂(MgF)為原料，鍍成雙層、三層或多層復合光學薄膜。對這些膜料進行恰當的搭配和厚度設計，可以使鍍膜玻璃蓋板4對太陽光譜 (0.4 1. Ιμπι波段)具有增透的作用，不同的膜系設計可得到不同的增透效果；對于入射 光線在鏡面聚光器1內經反射后可能反向射出的光線具有多次反射的作用，包括未被鍍膜 的玻璃板內表面的反射作用，因而使已進入的光線再逃逸出去的幾率減小；選用耐磨耐腐 蝕的膜料制作膜系，對于玻璃板外表面有防磨損抗腐蝕的保護作用。鏡面聚光器1為反射式聚光，而不是透射式聚光，其特點是光強分布均勻，裝拆 方便，經濟耐用，可達25年以上。鏡面材料采用金屬基鍍膜鏡面或耐候性好的塑料基金屬 膜鏡面。本發(fā)明所說聚光倍數是指鏡面聚光器的上底開口與下底開口的面積之比。本發(fā)明 設定的聚光倍數為4 15，實際應用中需要在4-15倍范圍內選擇。聚光倍數的一個典型 值是9倍，它兼顧了較好的聚光效果和較好的散熱效果。鏡面聚光器1的形狀為斗狀體，四 個側壁為梯形，上下底的開口為正方形或矩形，光線從較大尺寸的上底開口處射入，除直射 到太陽能電池的那部分光線外，其它入射光線經四個側面鏡面的反射，也都匯聚于較小尺 寸的下底開口處，進入太陽能電池片。聚光器的上下底開口的形狀可以是正方形，也可以是 長方形。四個側壁與下底面所成的角度相等是合理的設置，并且該角度都在115° 150° 范圍內，其中一個優(yōu)化值是125°，它兼顧了較好的聚光效果和較薄的厚度選擇。在聚光器 下底開口端的一對側面邊緣開有過線缺口 9，以便讓串聯各太陽能電池片的匯流帶2通過。 同時，鏡面聚光器1還可起到壓住匯流帶、固定太陽能電池片的作用。鏡面聚光器1大開口與小開口的面積比的數值、側壁與下底面所成角度、聚光單 元數量可根據發(fā)電模板功率等參數設計來選擇，并與上面的鍍膜玻璃蓋板4、下面的散熱底 板13的尺寸相配合，其數值直接影響到模板的大小和厚度。太陽能電池片3采用晶體硅電池片，電池片尺寸與鏡面聚光器1的小開口的面積 一致。按設計好的間隔距離和行列數，把電池片正負極串聯焊接成電池串。晶體硅電池片 的電極引線有兩種形式，一種是晶體硅電池片的正負極分設在正、背兩個面上，則連線(匯 流帶)也分別焊接在正、背兩個面上；另一種是晶體硅電池片的正負極均設在背面上，則連 線也均焊接在背面上。串聯焊接成電池串后，用5-50nm厚的致密透明介質薄膜保護電池串 免受濕氣、氧氣等的自然侵蝕，使之正常工作25年以上。每片太陽能電池片3位置與鏡面 聚光器1相應小開口位置相對應，使會聚的光全部落在太陽能電池片3上。散熱底板13用帶有聚光器定位槽7的陽極氧化鋁合金板制成，它是硅太陽能電池 組件的依托板和散熱器。由于本裝置的太陽能電池片3中的工作電流是通常太陽能電池的 數倍，所以太陽能電池片3要絕緣地、導熱良好地固定在金屬散熱底板13上，其周邊是用來 嵌放鏡面聚光器1下底小開口的聚光器定位槽7。 散熱底板13厚度為0. 5 3mm，其正面是凹槽，背面是凸槽，這樣更有利于散熱，機 械強度也因有筋而增強；四邊留出5-15mm的平邊以便安裝邊框12。太陽能電池片3通過絕緣導熱粘接層8與散熱底板13貼合粘結，也可以把散熱底 板13預加工成鋁基印制板，再把硅片直接焊接在鋁基印制板上。邊框12用陽極氧化鋁合金制作，也可以用耐候性好的優(yōu)質塑料制作。用邊框12 把鍍膜玻璃蓋板4、鏡面聚光器1、太陽能電池片3、絕緣導熱粘接層8、散熱底板13密封組 裝在一起，構成組件模塊，這種組件模塊便于拆裝、更換零部件。
本發(fā)明不再像常規(guī)組件那樣，用層壓機把電池串熱壓封入EVA膠層中，從而縮短 了生產周期、簡化了組件制作工藝、免除了 EVA膠層黃熱斑危害、方便了組件的局部維修。 這種緊湊的組件結構像個中空的門板，根據不同的功率要求，可有大小不同的尺寸。該組件 使用方便，多個組件模塊通過串、并聯組成模塊方陣，不僅可以用來組建電站矩陣，也可用 于建筑一體化的太陽能發(fā)電。
權利要求
一種低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，它包括太陽能電池片(3)、散熱底板(13)、鏡面聚光器(1)、鍍膜玻璃蓋板(4)和邊框(12)，所述各太陽能電池片(3)均勻設置，它們通過絕緣導熱粘接層(8)均勻粘結于散熱底板(13)上并通過匯流帶(2)串聯連接；每個太陽能電池片(3)上設置一個鏡面聚光器(1)，所述鏡面聚光器(1)為無底斗狀體，斗狀體的較小尺寸的下底開口與太陽能電池片(3)相匹配，較大尺寸的上底開口被鍍膜玻璃蓋板(4)覆蓋；散熱底板(13)、鏡面聚光器(1)與鍍膜玻璃蓋板(4)通過邊框(12)固定在一起。
2.根據權利要求1所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述鍍膜玻璃蓋板 (4)由玻璃基板(5)及鍍于其外表面的光學薄膜(6)構成，所述光學薄膜(6)采用常規(guī)膜 料，所述常規(guī)膜料取自二氧化硅、二氧化鈦、二氧化鋯、三氧化二鋁、五氧化二鈮或氟化鎂， 鍍成雙層、三層或多層復合光學介質薄膜。
3.根據權利要求1或2所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述鏡面聚光器 (1)的上底開口與下底開口的面積之比為4 15 ；鏡面聚光器的上下底開口形狀為正方形 或長方形，四個側壁與下底面所成的角度在115° 150°范圍內。
4.根據權利要求3所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述太陽能電池片 (3)、匯流帶和焊點上設置致密透明介質薄膜，所述致密透明介質薄膜覆蓋在太陽能電池 片、匯流帶和焊點上，所述致密透明介質薄膜的厚度為5-50nm。
5.根據權利要求4所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述散熱底板(13) 上設置鏡面聚光器的定位槽(7)，散熱底板的厚度為0. 5 3mm，其正面是定位凹槽，背面是 凸槽。
6.根據權利要求5所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述鏡面聚光器(1) 的下底開口端的一對側面邊緣開有過線缺口(9)。
全文摘要
一種低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，它包括太陽能電池片、散熱底板、鏡面聚光器、鍍膜玻璃蓋板和邊框，所述各太陽能電池片均勻設置，它們通過絕緣導熱粘接層均勻粘結于散熱底板上，并通過匯流帶串聯連接；每個太陽能電池片上設置一個鏡面聚光器，所述鏡面聚光器為無底斗狀體，斗狀體的較小尺寸的下底開口與太陽能電池片形狀相匹配，較大尺寸的上底開口為矩形或正方形，且被鍍膜玻璃蓋板覆蓋；散熱底板、鏡面聚光器與鍍膜玻璃蓋板通過邊框固定在一起。本發(fā)明具有成本低、性能可靠、使用方便的優(yōu)點，既可用于電站矩陣建設中，也可用于屋頂建筑物一體化發(fā)電中，為太陽能發(fā)電技術的應用創(chuàng)造了條件。
文檔編號H01L31/052GK101916790SQ20101023369
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權日2010年7月22日
發(fā)明者李國昌, 李果華 申請人:廣西天洋機電設備有限公司;李國昌