專利名稱：艙式光伏發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光伏發(fā)電裝置，尤其涉及一種艙式光伏發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
光伏發(fā)電系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。它的主要部件是太陽(yáng)能電池、蓄電池、控制器和逆變器。其特點(diǎn)是可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、不污染環(huán)境、能獨(dú)立發(fā)電又能并網(wǎng)運(yùn)行，受到各國(guó)企業(yè)組織的青睞，具有廣闊的發(fā)展前景。目前太陽(yáng)能電池主要包括多晶硅太陽(yáng)能電池、單晶硅太陽(yáng)能電池和薄膜太陽(yáng)能電池等。太陽(yáng)輻射到地球表面的太陽(yáng)能的密度低，一般硅太陽(yáng)能組件標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)為1000W/m2。在這種條件下，單晶硅的光電轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到17-19%，多晶硅可以達(dá)到16-18. 5%，商用太 陽(yáng)能薄膜只能達(dá)到約10%。轉(zhuǎn)換效率最高的砷化鎵電池片能到25%以上。這樣要滿足大功率的電能需求，就需要安置大面積的太陽(yáng)能電池板，它既提高了太陽(yáng)能發(fā)電的成本，也占據(jù)了大量空間。這樣大面積的太陽(yáng)能電池板，必須安裝在不受其他物體遮擋、直接面對(duì)太陽(yáng)光照射的地方。在許多情況下，占地限制了太陽(yáng)能發(fā)電的推廣使用。圖I是現(xiàn)有太陽(yáng)能電池組件結(jié)構(gòu)示意圖。組件結(jié)構(gòu)自上而下依次為鋼化玻璃I、太陽(yáng)能電池片2、密封膠EVA 3和背板4。但太陽(yáng)能電池不能將所有光線都轉(zhuǎn)化成電能，硅太陽(yáng)能電池對(duì)太陽(yáng)光譜響應(yīng)范圍為300— IlOOnm左右。在圖I中，太陽(yáng)光從組件表面到硅體內(nèi)依次經(jīng)過(guò)鋼化玻璃I和密封膠EVA 3，玻璃和密封膠對(duì)光吸收以及反射產(chǎn)生影響。不同廠家的玻璃透射率有很大區(qū)別，透射率越高，則進(jìn)入到電池的光強(qiáng)大，電池輸出功率高。常規(guī)超白鋼化玻璃經(jīng)兩表面對(duì)太陽(yáng)光的反射和折射后，透射率僅為91% — 92%。密封膠EVA，化學(xué)品英文名稱ethylene-Vinylacetate copo，中文名稱乙烯-醋酸乙烯共聚物，用于粘結(jié)鋼化玻璃I、電池片2和背板4，但300nm波長(zhǎng)光經(jīng)過(guò)EVA的透射率僅為37%左右，同時(shí)它遇到紫外線是不穩(wěn)定的。紫外線約占太陽(yáng)光6%，它長(zhǎng)時(shí)間的照射可造成EVA膠膜的老化、龜裂、變黃，繼而降低其透光率，從而降低太陽(yáng)能電池板壽命，因此很多研究者在EVA中添加抗紫外材料，這樣會(huì)引起EVA在短波段透射率下降，并且對(duì)360nm波長(zhǎng)以下范圍的光是截止的，從而影響太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種艙式光伏發(fā)電裝置，能夠明顯提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，太陽(yáng)能電池板不再需要安裝在直接面對(duì)陽(yáng)光的地方，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題而采用的技術(shù)方案是提供一種艙式光伏發(fā)電裝置，包括多個(gè)太陽(yáng)能電池組件，其中，所述每個(gè)太陽(yáng)能電池組件包括相對(duì)設(shè)置的太陽(yáng)能電池板和光纖定位板，所述光纖定位板通過(guò)導(dǎo)光纖維和聚光透鏡相連。上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述聚光透鏡為紅外線及可見(jiàn)光的凸透鏡，所述凸透鏡的采光視角為90° 135°，經(jīng)聚光透鏡過(guò)濾后的太陽(yáng)光波長(zhǎng)為300 llOOnrn。
上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述聚光透鏡包括多個(gè)采用六邊形蜂窩組合的凸透鏡組，所述每個(gè)凸透鏡組通過(guò)聚合物光纖或石英光纖和太陽(yáng)能電池組件相連。上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述每個(gè)凸透鏡組置于球型有機(jī)玻璃防護(hù)罩內(nèi)。上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述太陽(yáng)能電池板和光纖定位板相對(duì)平行設(shè)置，所述光纖定位板均勻分布各導(dǎo)光纖維端口，所述導(dǎo)光纖維端口前設(shè)置有將倒圓錐形光束轉(zhuǎn)成正方形或者長(zhǎng)方形光束的光束整形片。上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述太陽(yáng)能電池板由多晶硅太陽(yáng)能電池片或單晶娃太陽(yáng)能電池片拼接形成，所述太陽(yáng)能電池板和光纖定位板之間的距離為Icm 20cm。上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述太陽(yáng)能電池板為薄膜太陽(yáng)能電池片，所述太陽(yáng)能電池板和光纖定位板之間的距離為O. 3cm 20cm。
上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述多個(gè)太陽(yáng)能電池組件呈四周式、疊層式或并排式布置在封閉式黑匣子內(nèi)。上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述黑匣子內(nèi)密封有二氧化碳、惰性氣體或者氮?dú)?。上述的艙式光伏發(fā)電裝置，其中，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。本發(fā)明對(duì)比現(xiàn)有技術(shù)有如下的有益效果本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置，通過(guò)設(shè)置聚光透鏡和導(dǎo)光纖維，首先將太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)聚光凸透鏡進(jìn)行過(guò)濾收集，僅陽(yáng)光中近紫外、可見(jiàn)光和接近紅外線部分通過(guò)導(dǎo)光纖維；然后經(jīng)過(guò)高耦合光纖系統(tǒng)將有用光引入到艙式太陽(yáng)能電池組件表面，太陽(yáng)能電池板經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)電。省去了現(xiàn)有電池組件表面的保護(hù)玻璃和密封膠EVA，提高了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。且本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置輕巧集中，更適于離島、邊防哨所和城市高樓居民區(qū)光伏發(fā)電，對(duì)光伏發(fā)電的光采集要求更簡(jiǎn)單，同時(shí)本發(fā)明的艙式光伏發(fā)電裝置單位瓦的組件成本將大幅度下降。高效光耦合光纖系統(tǒng)的進(jìn)光部可以合理設(shè)計(jì)廣角采光系統(tǒng)，達(dá)到不需要光跟蹤系統(tǒng)就能即時(shí)地收集直接照射的光線和漫反射、背散射等的光能。由于發(fā)電方式為體積發(fā)電，作為發(fā)電模塊可以作為建筑材料“砌”在建筑物的墻內(nèi)，此模塊經(jīng)過(guò)防震設(shè)計(jì)，可以組合在汽車的合適部位發(fā)電，為汽車提供輔助動(dòng)力，可以袖珍化設(shè)計(jì)，作為大電流便攜式充電器等。可根據(jù)需要制作不同的形狀，用于不同空間的電池發(fā)電模塊。因此，本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置便于大規(guī)模生產(chǎn)安裝和應(yīng)用，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。
圖I為現(xiàn)有太陽(yáng)能電池組件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明艙式光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明太陽(yáng)光被聚光透鏡會(huì)聚、耦合入光纖的示意圖；圖4為本發(fā)明實(shí)施例中蜂窩型聚光透鏡組采光耦合入光纖束的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本發(fā)明光纖輸出端太陽(yáng)光的光束整形不意圖；圖6為本發(fā)明艙式太陽(yáng)能電池組件并排組成的光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本發(fā)明艙式太陽(yáng)能電池組件金字塔型排列的光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明艙式太陽(yáng)能電池組件疊層排列的光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中
I鋼化玻璃2太陽(yáng)能電池片3密封膠EVA4背板5防護(hù)罩6聚光透鏡7導(dǎo)光纖維(光纖)8光纜9太陽(yáng)光12光束整形片 14太陽(yáng)能電池板15固定支架17光纖定位板 18太陽(yáng)能電池組件 20黑匣子
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。圖2為本發(fā)明艙式光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
請(qǐng)參見(jiàn)圖2，本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置包括多個(gè)太陽(yáng)能電池組件，其中，每個(gè)太陽(yáng)能電池組件包括相對(duì)設(shè)置的太陽(yáng)能電池板14和光纖定位板17，光纖定位板17通過(guò)導(dǎo)光纖維7 (光纖)匯集的光纜16和聚光透鏡6相連將過(guò)濾收集的太陽(yáng)光引入到太陽(yáng)能電池板14表面。本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置，首先將太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)聚光透鏡6進(jìn)行過(guò)濾收集，僅陽(yáng)光中近紫外、可見(jiàn)光和接近紅外線部分通過(guò)導(dǎo)光纖維；然后經(jīng)過(guò)高耦合光纖系統(tǒng)將有用光引入到艙式太陽(yáng)能電池板14表面，太陽(yáng)能電池板14經(jīng)過(guò)光電轉(zhuǎn)換進(jìn)行發(fā)電，提高了太陽(yáng)能電池板壽命；同時(shí)省去了太陽(yáng)能電池板14表面安裝鋼化玻璃和密封膠EVA，減少了太陽(yáng)光損失，明顯提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。太陽(yáng)能電池板14不再需要安裝在直接面對(duì)陽(yáng)光的地方，可根據(jù)需要可以制作不同形狀，用于不同空間的電池發(fā)電模塊。請(qǐng)參見(jiàn)圖3，本發(fā)明的聚光透鏡6可采用凸透鏡或菲涅爾透鏡，把入射太陽(yáng)光9會(huì)聚、耦合入大芯徑(如直徑Imm)的多模光纖7中，使得太陽(yáng)光9對(duì)光纖7的耦合效率可達(dá)80%。由于太陽(yáng)光9覆蓋了從紫外到遠(yuǎn)紅外的波長(zhǎng)范圍，不同波長(zhǎng)的光線，經(jīng)過(guò)菲涅爾透鏡后會(huì)聚的焦點(diǎn)不同。適當(dāng)選擇聚光透鏡6焦距和調(diào)節(jié)聚光透鏡6與光纖7端面的距離，可使得紫外線和大部分紅外線的會(huì)聚焦點(diǎn)，不能進(jìn)入多模光纖7，從而使耦合進(jìn)導(dǎo)光纖維7并被傳輸?shù)奶?yáng)光9主要是可見(jiàn)光和近紅外光部分,共占太陽(yáng)光福射能的97%左右。大芯徑多模光纖7可采用廉價(jià)的塑料光纖或者采用傳輸損耗很小(百米損耗〈5%)并可傳輸高密度光能的石英光纖。導(dǎo)光纖維7的柔性和滿足臨界角要求的光的全反射特性，可以保證把高密度的太陽(yáng)能能量，低損耗地傳輸?shù)教?yáng)能電池板表面。請(qǐng)繼續(xù)參見(jiàn)圖4，聚光透鏡6采用六邊形蜂窩型凸透鏡組結(jié)構(gòu)，也可采用其它形狀的凸透鏡或菲涅爾透鏡。每個(gè)六邊形凸透鏡的外接圓直徑可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)定。每個(gè)六邊形凸透鏡把(垂直)照射其表面的太陽(yáng)光耦合入一根大芯徑(直徑3 Imm)的石英光纖7中。該蜂窩型結(jié)構(gòu)的一組透鏡，可以把整個(gè)透鏡組上方的入射太陽(yáng)光9除了有意濾掉的紫外線和紅外線部分，都耦合進(jìn)各條光纖7中。整個(gè)蜂窩型凸透鏡組被裝在一個(gè)球型有機(jī)玻璃防護(hù)罩5內(nèi)，防護(hù)罩5優(yōu)選為亞格力防護(hù)罩。所有的光纖7匯集入一根光纜8中，穿過(guò)底座,通向太陽(yáng)能電池組件18安放的地方。整個(gè)蜂窩型凸透鏡組為紅外線及可見(jiàn)光的凸透鏡，采光視角為90° 135°，很容易就實(shí)現(xiàn)廣角采光，經(jīng)聚光透鏡6過(guò)濾后的太陽(yáng)光波長(zhǎng)為300 llOOnm。如果必須要光纖跟蹤器時(shí)，聚光透鏡6對(duì)太陽(yáng)光跟蹤器的要求更低，更容易用小的能量實(shí)現(xiàn)跟蹤。比如整個(gè)透鏡組可進(jìn)一步置于機(jī)械支架上，并使用了微電腦控制的智能追光系統(tǒng)。該系統(tǒng)能自動(dòng)感應(yīng)陽(yáng)光，及時(shí)做出調(diào)整動(dòng)作、使橫豎(X、Y)雙軸全方位聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，確保任何時(shí)刻透鏡組鏡面都能準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。微電腦自動(dòng)控制系統(tǒng)安裝在底座中。請(qǐng)參見(jiàn)圖5,在光纖7的輸出端口發(fā)射出來(lái)的太陽(yáng)光9光強(qiáng)很高,它沿一定的發(fā)散角以倒圓錐形向前投射。其光強(qiáng)分布不均勻，一般中間高，周邊低。為保證太陽(yáng)能電池板高效正常工作，可在輸出端口前加裝光束整形片12，使得整形后的光束截面呈正方形或者長(zhǎng)方形，而且光強(qiáng)分布基本均勻。在光纖定位板17上均勻定位固定各光纖7端口時(shí),要使各條光纖7的輸出光束在太陽(yáng)能電池板13的照射面上緊密相連，相互錯(cuò)開(kāi)避免重疊并盡量完全覆蓋整個(gè)照射面，防止同一電池片內(nèi)的光照不均勻引起的自耗電現(xiàn)象。理論分析表明，太陽(yáng)能電池板14在承受低于100倍的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)時(shí)，所生成的電功率與照射光強(qiáng)基本上呈線性關(guān)系。但是在實(shí)際應(yīng)用上，由于高溫和材料屬性問(wèn)題，硅電池板很難承受15倍以上的光強(qiáng)。砷化鎵薄膜電池片可以承受1000倍的光強(qiáng)，但一是價(jià)格昂貴，二是其中的砷是劇毒物質(zhì)，在高溫下的擴(kuò)散會(huì)對(duì)人體造成傷害。光纖定位板17與硅太陽(yáng)能電池板14之間的距離d (固定支架15的長(zhǎng)度)由實(shí)際工藝決定，如圖2所示。一般來(lái)講，當(dāng)d = 4cm時(shí),娃太陽(yáng)能電池板14承受約10倍的標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)；d = 3cm時(shí),娃太陽(yáng)能電池板14 承受約18倍的光強(qiáng)。太陽(yáng)能電池板14的特殊處理，散熱問(wèn)題的解決，是成功實(shí)現(xiàn)低倍聚光太陽(yáng)能電池板發(fā)電的關(guān)鍵。因此，當(dāng)太陽(yáng)能電池板14由多晶硅太陽(yáng)能電池片或單晶硅太陽(yáng)能電池片拼接而成時(shí)，太陽(yáng)能電池板14和光纖定位板17之間的距離d為lcnT20cm,最佳為3cm 4cm ;若太陽(yáng)能電池板14為砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池片,貝U太陽(yáng)能電池板14和光纖定位板17之間的距離d距離可為O. 3cm 3cm，以便接受更高的光強(qiáng)。一塊太陽(yáng)能電池板14和一塊光纖定位板17構(gòu)成一個(gè)艙式太陽(yáng)能電池的組件模塊，它對(duì)應(yīng)一個(gè)蜂窩型凸透鏡組。設(shè)定一個(gè)蜂窩型凸透鏡組的受光面積為S m2(它可以看成正常情況下的面積為S m2的一塊太陽(yáng)能電池板)，則相應(yīng)艙式太陽(yáng)能電池的組件模塊中的太陽(yáng)能電池板的面積約為S/n m2，它可以產(chǎn)生正常光照情況下一塊面積為S m2所產(chǎn)生的電能。這里η是模塊中的太陽(yáng)能電池板14所承受光強(qiáng)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)光強(qiáng)的倍數(shù)。這樣在產(chǎn)生等效電能(電功率)的情況下，艙式太陽(yáng)能電池系統(tǒng)所用的太陽(yáng)能電池板14的面積大大縮小。由于光纖、光纜的柔性，多個(gè)艙式太陽(yáng)能電池的組件模塊可以并排放置，也可平行組合；可以“砌”在建筑物的墻內(nèi)(要保證通風(fēng)、散熱)，也可裝在天花板頂棚內(nèi)；可以放置在地下室內(nèi)、車庫(kù)內(nèi)，也可放置在其它任何方便的空間內(nèi)。本發(fā)明提供的新型艙式光伏發(fā)電裝置輕巧、集中，更適于離島、邊防哨所和城市高樓居民區(qū)的光伏發(fā)電，對(duì)光伏發(fā)電的光采集要求更簡(jiǎn)單，所占面積更小。根據(jù)上述內(nèi)容，首先整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)圖4中六邊形蜂窩狀凸透鏡組結(jié)構(gòu)的聚光透鏡6后，對(duì)太陽(yáng)光9進(jìn)行過(guò)濾采集。圖3為陽(yáng)光采集和光纖傳輸示意圖，入射太陽(yáng)光9經(jīng)過(guò)聚光透鏡6的焦點(diǎn)不同，紫外線焦點(diǎn)在進(jìn)入高耦合光纖7之前，無(wú)法進(jìn)入光纖7傳輸部分，對(duì)電池片和密封膠EVA老化的紫外等有害光去除，被光纖7傳輸?shù)墓庠粗饕墙t外和可見(jiàn)光。最后，如圖2和5所示，將凸透鏡組采集到的近紅外和可見(jiàn)光光源經(jīng)光纜8輸入系統(tǒng)，通過(guò)光纖定位板17傳輸?shù)教?yáng)能電池板14表面，太陽(yáng)能電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換而進(jìn)行發(fā)電。圖6為本發(fā)明艙式太陽(yáng)能電池組件并排組成的光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。下面對(duì)兩組同樣品質(zhì)的多晶硅太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試條件光源為Χ-25太陽(yáng)模擬器，總輻射為AMl. 5的標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光光譜，光強(qiáng)度為1000W/m2，測(cè)試溫度為250C ±2°C。一組為現(xiàn)有的多晶硅太陽(yáng)能電池光伏發(fā)電裝置，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光直接照射，另一組為本發(fā)明的艙式光伏發(fā)電裝置，如圖6所示，將太陽(yáng)能電池組件18進(jìn)行并排放置，經(jīng)蜂窩型聚光透鏡組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光進(jìn)行過(guò)濾采集，經(jīng)光纜8傳輸?shù)胶谙蛔?0內(nèi)的光纖定位板17，最后照到多晶硅太陽(yáng)能電池板14表面。黑匣子20內(nèi)密封有二氧化碳、惰性氣體或者氮?dú)獾葰怏w，以防止元件老化，惰性氣體優(yōu)選為氬氣或氦氣等。多晶硅太陽(yáng)能電池板14表面無(wú)鋼化玻璃和密封膠EVA。經(jīng)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光直接照射的多晶硅太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置轉(zhuǎn)換效率為14. O 16. 0%，平均轉(zhuǎn)換效率為15. 0%左右。本發(fā)明艙式光伏發(fā)電裝置內(nèi)的多晶硅太陽(yáng)能電池模塊轉(zhuǎn)換效率為16. O 19. 0%，平均轉(zhuǎn)換效率超過(guò)17%。圖7為本發(fā)明艙式太陽(yáng)能電池組件金字塔型排列的光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參見(jiàn)圖7，對(duì)兩組同樣品質(zhì)的單晶硅太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件和上述步驟相同。一組為現(xiàn)有的單晶硅太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光直接照射，另一組為本發(fā)明的艙式光伏發(fā)電裝置，如圖7所示，將太陽(yáng)能電池組件18呈金字塔式并排放置，經(jīng)蜂窩型聚光透鏡組對(duì)標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光進(jìn)行過(guò)濾采集，經(jīng)光纜8傳輸?shù)胶谙蛔?0內(nèi)光纖定位板17，最后傳輸?shù)絾尉Ч杼?yáng)能電池板14表面。黑匣子20內(nèi)密封有二氧化碳、惰性氣體或者氮?dú)猓?惰性氣體優(yōu)選為氬氣或氦氣。單晶硅太陽(yáng)能電池板14表面無(wú)鋼化玻璃和密封膠EVA。經(jīng)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光直接照射的單晶硅太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置轉(zhuǎn)換效率為15. 8 16. 6%，平均轉(zhuǎn)換效率為16. 3%。本發(fā)明的艙式光伏發(fā)電裝置內(nèi)的單晶硅太陽(yáng)能電池模組的轉(zhuǎn)換效率為17 20%，平均轉(zhuǎn)換效率超過(guò)18%。圖8為本發(fā)明艙式太陽(yáng)能電池組件疊層排列的光伏發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)示意圖裝置示意圖。請(qǐng)參見(jiàn)圖8，對(duì)兩組同樣品質(zhì)的砷化鎵薄膜太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試條件和上述步驟相同。一組為現(xiàn)有的砷化鎵薄膜太陽(yáng)能光伏發(fā)電裝置，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光直接照射，另一組為本發(fā)明的砷化鎵薄膜艙式光伏發(fā)電裝置，如圖8所示，將太陽(yáng)能電池組件18進(jìn)行疊層放置，經(jīng)菲涅爾蜂窩型聚光透鏡組6對(duì)標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光進(jìn)行過(guò)濾采集，經(jīng)光纜8傳輸?shù)胶谙蛔?0內(nèi)的光纖定位板17,最后傳輸?shù)教?yáng)能電池板14表面,其中，光纜8為石英光纖電纜。黑匣子20內(nèi)密封有二氧化碳、惰性氣體或者氮?dú)猓栊詺怏w優(yōu)選為氬氣或氦氣。經(jīng)測(cè)試，標(biāo)準(zhǔn)陽(yáng)光直接照射的砷化鎵薄膜太陽(yáng)能光伏裝置轉(zhuǎn)換效率為11. 4 12. 1%，平均轉(zhuǎn)換效率為
11.7%。本發(fā)明的艙式光伏發(fā)電裝置內(nèi)的砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池模塊轉(zhuǎn)換效率為11. 5
12.8%，平均轉(zhuǎn)換效率為12. 4%。另外，還可根據(jù)需要對(duì)太陽(yáng)能電池組件18制作成不同形狀，在黑匣子20內(nèi)進(jìn)行不同形式的空間排列，除了上述列舉的并排式、疊層式排列，還可以是四周式等排列方式，以用于不同空間的電池發(fā)電模塊。試驗(yàn)表明，本發(fā)明通過(guò)凸透鏡或菲涅爾透鏡和高耦合導(dǎo)光光纖對(duì)陽(yáng)光的過(guò)濾采集，大大提高了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率，延長(zhǎng)了太陽(yáng)能電池的壽命；本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置不但節(jié)省安裝空間，而且安裝更簡(jiǎn)便，對(duì)安裝的自然氣象因素要求大幅降低，從而對(duì)大規(guī)模生產(chǎn)安裝和應(yīng)用太陽(yáng)能電池具有重大意義。綜上所述，本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置不再是傳統(tǒng)平板型和清一的深藍(lán)色呆板產(chǎn)品印象，避免了太陽(yáng)能光伏發(fā)電的組架及其抗風(fēng)的組件加固，單位面積和體積上安裝太陽(yáng)能電池組件數(shù)量大幅增加。本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置省去了電池組件表面的保護(hù)玻璃和保護(hù)玻璃與太陽(yáng)能電池片之間的密封膠EVA，提高了太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)化效率。由于本發(fā)明的艙式光伏發(fā)電裝置輕巧集中，更適于離島、邊防哨所和城市高樓居民區(qū)光伏發(fā)電，對(duì)光伏發(fā)電的光采集要求更簡(jiǎn)單，要求更低。同時(shí)本發(fā)明的艙式光伏發(fā)電裝置單位瓦的組件成本將大幅度下降。高效光耦合光纖系統(tǒng)的進(jìn)光部可以合理設(shè)計(jì)廣角采光系統(tǒng)，達(dá)到不需要光跟蹤系統(tǒng)就能即時(shí)地收集直接照射的光線和漫反射、背散射等的光能。由于發(fā)電方式為體積發(fā)電，作為發(fā)電模塊可以作為建筑材料“砌”在建筑物的墻內(nèi)，此模塊經(jīng)過(guò)防震設(shè)計(jì)，可以組合在汽車的合適部位發(fā)電，為汽車提供輔助動(dòng)力，可以袖珍化設(shè)計(jì)，作為大電流便攜式充電器等。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的修改和完善，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種艙式光伏發(fā)電裝置，包括多個(gè)太陽(yáng)能電池組件，其特征在于，所述每個(gè)太陽(yáng)能電池組件包括相對(duì)設(shè)置的太陽(yáng)能電池板和光纖定位板，所述光纖定位板通過(guò)導(dǎo)光纖維和聚光透鏡相連將過(guò)濾收集的太陽(yáng)光引入到太陽(yáng)能電池板表面。
2.如權(quán)利要求I所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述聚光透鏡為紅外線及可見(jiàn)光的凸透鏡，所述凸透鏡的采光視角為90° 135°，經(jīng)聚光透鏡過(guò)濾后的太陽(yáng)光波長(zhǎng)為 300 llOOnm。
3.如權(quán)利要求2所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述聚光透鏡包括多個(gè)采用六邊形蜂窩組合的凸透鏡組，所述每個(gè)凸透鏡組通過(guò)聚合物光纖或石英光纖和太陽(yáng)能電池組件相連。
4.如權(quán)利要求3所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述每個(gè)凸透鏡組置于球型有機(jī)玻璃防護(hù)罩內(nèi)。
5.如權(quán)利要求I所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池板和光纖定位板相對(duì)平行設(shè)置，所述光纖定位板上均勻分布各導(dǎo)光纖維端ロ，所述導(dǎo)光纖維端ロ前設(shè)置有將倒圓錐形光束轉(zhuǎn)成正方形或者長(zhǎng)方形光束的光束整形片。
6.如權(quán)利要求5所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池板由多晶硅太陽(yáng)能電池片或單晶硅太陽(yáng)能電池片拼接形成，所述太陽(yáng)能電池板和光纖定位板之間的距離為Icm 20cm。
7.如權(quán)利要求5所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述太陽(yáng)能電池板為薄膜太陽(yáng)能電池片，所述太陽(yáng)能電池板和光纖定位板之間的距離為O. 3cm 20cm。
8.如權(quán)利要求I所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述多個(gè)太陽(yáng)能電池組件呈四周式、疊層式或并排式布置在封閉式黑匣子內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述黑匣子內(nèi)密封有ニ氧化碳、惰性氣體或者氮?dú)狻?br>
10.如權(quán)利要求9所述的艙式光伏發(fā)電裝置，其特征在于，所述惰性氣體為氬氣或氦氣。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種艙式光伏發(fā)電裝置，包括多個(gè)太陽(yáng)能電池組件，其中，每個(gè)太陽(yáng)能電池組件包括相對(duì)設(shè)置的太陽(yáng)能電池板和光纖定位板，所述光纖定位板通過(guò)導(dǎo)光纖維和聚光透鏡相連；所述聚光透鏡包括多個(gè)采用六邊形蜂窩組合的凸透鏡組，每個(gè)凸透鏡組通過(guò)聚合物光纖或石英光纖和太陽(yáng)能電池組件相連。本發(fā)明提供的艙式光伏發(fā)電裝置，通過(guò)聚光透鏡和導(dǎo)光纖維將太陽(yáng)光過(guò)濾收集后太陽(yáng)能電池板表面，從而明顯提高太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，太陽(yáng)能電池板不再需要安裝在直接面對(duì)陽(yáng)光的地方，可根據(jù)需要制作不同形狀，用于不同空間的電池發(fā)電模塊。本發(fā)明便于大規(guī)模生產(chǎn)安裝和應(yīng)用，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用壽命長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H02N6/00GK102800732SQ20121029979
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月21日
發(fā)明者高文秀, 王雷, 趙百通, 何海, 高向洲 申請(qǐng)人:江蘇盎華光伏工程技術(shù)研究中心有限公司