專利名稱：提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電池領(lǐng)域，特別是提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法及 裝置。
背景技術(shù)：
能源是人類社會存在與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。隨著石油、煤炭、天 然氣等化石能源的緊缺和價格上揚，人們竟相開展可再生能源的開發(fā)、研 究。太陽能光伏發(fā)電是可再生能源的重要組成部分。我國自1958年開始 研制光電池，主要有單晶、多晶硅光電池產(chǎn)品。目前，由于硅光電池存在許多弊端，影響了它的實際應(yīng)用 一是太 陽能能量密度低，硅光電池利用成本高。太陽能是清潔、廉價的可再生能 源，取之不盡、用之不竭，能量巨大，輻射到地球表面的能量約8. 1 x 1013kw, 相當于全世界發(fā)電量的幾十萬倍。但相對地球表面來說能量密度較低，全 年平均只有600kcat/nfh，約O. 7kw/m2h;加之利用時受氣象、地理緯度、 太陽方位、高度角等諸多因素影響。因此，硅光電池利用設(shè)備面積大，一 次性投入成本高。如西藏卡瑪鄉(xiāng)建設(shè)一座25kw光伏電站，年發(fā)電量 53750kw/h,總投資263萬元，系統(tǒng)投資約10萬元/kw,是當前風力發(fā)電 投資的10倍。二是硅光電池組件的光電轉(zhuǎn)換效率低。目前，硅光電池組 件能商品化的產(chǎn)品以單、多晶硅系列產(chǎn)品為主，硅光電池的光電轉(zhuǎn)換效率 低， 一般只有12-15%,光電轉(zhuǎn)換效率高的最多達到18-25%。由于光伏電 站大面積安裝的硅光電池方陣均為固定安裝，傾斜角度接近當?shù)氐牡乩砭暥?，因此? 一年四季、 一天中均受太陽的高角度和方位角影響，硅光電池方陣平面接受太陽光的有效光照面積均小于1， 一般為0.5-0. 7左右。因 此，硅光電池的實際光電轉(zhuǎn)換效率還要低很多。三是提高硅光電池本身的 光電轉(zhuǎn)換效率很困難。限制硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率提高的主要技術(shù)障礙 是電池表面柵線遮光影響、電池表面反光損失、光導損失、內(nèi)部復合損 失和表面復合損失等。鑒于以上諸多因素影響，雖然硅光電池的光電轉(zhuǎn)換 效率的理論值為33%,但是國際巿場上的硅光電池產(chǎn)品的實際光電轉(zhuǎn)換效 率為單晶最高只有24%,多晶最高只有21%。因此，要提高硅光電池的 光電轉(zhuǎn)換效率很難。綜上所述，硅光電池的光電轉(zhuǎn)換效率低，以及光伏電站占地面積大， 一次性投資高，經(jīng)濟效益差，影響了硅光電池的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種提高硅光電池光電 轉(zhuǎn)換效率的方法及裝置，通過增加硅光電池工作面上的光輻照強度，改變 硅光電池工作面上的太陽光分布，減少因太陽光對硅光電池工作面輻照度 提高而造成硅光電池工作溫度的升高，從而提高硅光電池的光電轉(zhuǎn)換效 率，降低硅光電池的應(yīng)用成本，以利硅光電池的推廣應(yīng)用。本發(fā)明的解決方案提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，將硅光電池 的工作面與太陽光反射體相向固定在一個支架上，太陽光反射體及硅光電 池的非工作面朝向太陽，在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放有 濾光板，僅使太陽光的可見光和紫外光能穿過濾光板進入太陽光反射體并 反射到硅光電池的工作面上，發(fā)生光電反應(yīng)，而不能在硅光電池的工作面上發(fā)生光電反應(yīng)的紅外光，大部分被濾光板阻擋不能進入太陽光反射體， 直接被反射到大氣環(huán)境中，降低硅光電池工作面的工作溫度，有效改變了 硅光電池的工作面的太陽光的分布，大幅度地提高了硅光電池的光電轉(zhuǎn)換在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放的濾光板為透明平板 玻璃。太陽光反射體為圓柱面聚光鏡，太陽光中可見光和紫外光透過透明平板玻璃，經(jīng)圓柱面聚光鏡聚光后被反射到硅光電池工作面上，硅光電池可依據(jù)應(yīng)用功率的要求，可以是單體的硅光電池，也可以將單體的硅光電池進行串聯(lián)、并聯(lián)，并封裝成不同規(guī)格的硅光電池組件平板。提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，含有硅光電池、太陽光反射體、支架，硅光電池的工作面與太陽光反射體相向固定在支架上，在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放有能阻止紅外光進入太陽光反射體濾太陽光反射體為圓柱面聚光鏡，圓柱面聚光鏡的鏡面由平整光滑的 薄板為基材，基材上貼有反光材料，硅光電池背面貼反光材料，或加一層 遮光板。圓柱面聚光鏡鏡面的基材為厚度l-2mm的塑料陽光板，或不銹鋼板， 或玻璃鋼板，反光材料為拋光的不銹鋼薄板，或聚酯真空鍍鋁膜；遮光板 的厚度為1—1. 5mm的不透明白色塑料薄板。在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放的濾光板為透明平板玻璃，透明平板玻璃封蓋在圓柱面聚光鏡的開口上。支架分為上支架和下支架兩部分，上支架固定在下支架上，硅光電池 安放在上支架上，圓柱面聚光鏡固定在下支架上，下支架含有兩對相對高 度可調(diào)的支腳，便于調(diào)整圓柱面聚光鏡的傾斜角度，以適應(yīng)不同緯度地區(qū) 太陽光入射角不同的需要。硅光電池工作面偏離圓柱面聚光鏡的中心線，且與固定在圓柱面聚光 鏡上口的作為濾光板的透明平板玻璃平行，硅光電池工作面的兩側(cè)邊分別 位于圓柱面聚光鏡的中剖面上，兩中剖面分別與圓柱面聚光鏡的中心線及 圓柱面聚光鏡上口的兩側(cè)邊線重合。本發(fā)明的優(yōu)點1、 釆用圓柱面聚光鏡聚光反射，太陽光線聚焦于中心線上，或形成 與圓柱面聚光鏡上口平行的聚光面。圓柱面聚光鏡結(jié)構(gòu)簡單，無須跟蹤裝 置，操作方便，成本低廉。2、 改變了太陽光譜的分布，對硅光電池而言，只有可見光對硅光電 池有光電反應(yīng)，而紫外光、紅外光對硅光電池沒有光電反應(yīng)，紫外光能量 小，而紅外光能量大，占太陽輻射總量的43%,采用透明平板玻璃封蓋在 圓柱面聚光鏡的開口上，能100"/。通過紫外光、可見光，紅外光不能透過透 明平板玻璃，100%被反射。透過透明平板玻璃的可見光被圓柱面聚光鏡聚 焦后再反射到硅光電池組件的工作面上，大幅度地提高了電池的光輻照強 度，電池短路電流亦成倍增加。3、 降低了硅光電池的工作溫度。紅外光輻射是熱輻射，會提高被輻 射體的表面溫度，通常隨著硅光電池光輻照強度的提高，硅光電池工作溫 度亦隨之提高。本發(fā)明采用透明平板玻璃封蓋在圓柱面聚光鏡的上口上， 反射大部分紅外光，硅光電池工作面朝下，背面釆取反射或遮光措施，明 顯降低了太陽光的熱輻射，降低了光電池的工作溫度，大幅度地提高了硅 光電池的光電轉(zhuǎn)換率。4、 采用本發(fā)明可使現(xiàn)有硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率、輸出功率成倍提高， 建同樣功率的光伏電站需配備的硅光電池方陣面積將成倍減少，大大降低了一次性投資成本，減少了建筑面積，提高了光電利用的經(jīng)濟效益，有利于硅光電池的推廣應(yīng)用。


圖l為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例的A一A剖視圖。圖中1 —下支架；2 —上支架；3—遮光板；4一硅光電池組件平板； 5—透明平板玻璃；6—支腳；7 —調(diào)節(jié)管；8 —支腳；9一圓柱面聚光鏡； 10—基材；ll一反光膜；12 —不銹鋼板。
具體實施例方式提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，由8塊單體硅光電池串聯(lián)、并聯(lián)， 并封裝成硅光電池組件平板4，將硅光電池組件平板4固定在上支架2上， 上支架2固定在下支架1上，圓柱面聚光鏡9固定在下支架1上，保持硅光電池組件平板4的工作面與圓柱面聚光鏡9相向設(shè)置，圓柱面聚光鏡9 及硅光電池組件平板4的非工作面朝向太陽，在硅光電池組件平板4的工 作面與圓柱面聚光鏡9之間安放有透明平板玻璃5,僅使太陽光的可見光 和紫外光能穿過透明平板坡璃5進入圓柱面聚光鏡9，并反射到硅光電池 組件平板4的工作面上，發(fā)生光電反應(yīng)，而不能在硅光電池組件平板4的 工作面上發(fā)生光電反應(yīng)的紅外光，大部分被透明平板玻璃5阻擋不能進入 圓柱面聚光鏡9,直接被反射到大氣環(huán)境中，降低了硅光電池組件平板4 工作面的工作溫度，有效改變了硅光電池組件平板4的工作面的太陽光的分布，大幅度地提高了硅光電池組件平板4的光電轉(zhuǎn)換效率。提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，按應(yīng)用功率要求由硅光電池生產(chǎn) 廠家封裝硅光電池組件平板4，本實施例由8塊單體硅光電池串聯(lián)、并聯(lián)， 并封裝成硅光電池組件平板4，依據(jù)硅光電池組件平板4工作面的長、寬 尺寸和接受反射光的倍數(shù)確定聚焦比，設(shè)定圓柱面聚光鏡9釆光面長、寬 尺寸。硅光電池組件平板4固定在上支架2上，上支架2固定在下支架1 上，下支架1有兩對支腳6、 8,其中， 一對支腳6上裝有調(diào)節(jié)管7,使兩 對支腳6、 8的相對高度可調(diào)，便于調(diào)整圓柱面聚光鏡9的傾斜角度，北 半球面向南，南半球面向北，圓柱面聚光鏡9的中心線與地平面傾角接近 當?shù)氐乩砭暥?，以適應(yīng)不同緯度地區(qū)太陽光入射角不同的需要，保證圓柱 面聚光鏡9在一年中擁有較佳的釆光效果。圓柱面聚光鏡9固定在下支架 1上，保持硅光電池組件平板4的工作面與圓柱面聚光鏡9相向設(shè)置，保 證硅光電池組件平板4的工作面與設(shè)定的圓柱面聚光鏡9的聚焦面重合。 太陽光線通過圓柱面聚光鏡9的反光膜11反射聚焦成一個聚焦面，若聚焦面位于圓柱面聚光鏡9的中心線上，則聚焦面就為一條線；若聚焦面偏 離中心線，則聚焦面就為平行于圓柱面聚光鏡9上口的一個聚焦面，聚焦 面距中心線越近，聚焦面越小，聚焦比越大，聚焦面上接受的圓柱面聚光 鏡9反射的太陽光的輻照度越大，反之，接受的太陽光的輻照度就低。根 據(jù)這一特性，將硅光電池組件平板4的工作平面設(shè)置在設(shè)定的圓柱面聚光 鏡9聚焦比的聚焦面上，硅光電池組件平板4就可以接受到數(shù)倍于太陽光 的輻照。在硅光電池組件平板4的工作面與圓柱面聚光鏡9之間安放有能 阻止紅外光進入圓柱面聚光鏡的厚度為3mm的低含鐵量的透明平板玻璃 5，透明平板玻璃5封蓋在圓柱面聚光鏡9的上口。硅光電池組件平板4 與透明平板玻璃5平行設(shè)置。圓柱面聚光鏡9的鏡面的基材10為厚度 1.5mm的不銹鋼板，不銹鋼板上貼有聚酯真空鍍鋁膜作為反光膜ll，圓柱 面聚光鏡5的兩端面用厚度為lmm的不銹鋼板12封閉，以防灰塵、雨水 進入圓柱面聚光鏡9，保護聚酯真空鍍鋁膜，封閉時在低的一端留有出氣 孔。在距硅光電池組件平板4背面2cm處為安放了一塊厚度為l,的不透 明白色塑料薄板作為遮光板3。硅光電池組件平板4工作面偏離圓柱面聚 光鏡9的中心線，且與固定在圓柱面聚光鏡9上口的透明平板玻璃5平行， 硅光電池組件平板4工作面的兩側(cè)邊分別位于圓柱面聚光鏡9的中剖面 上，兩中剖面分別與圓柱面聚光鏡9的中心線及圓柱面聚光鏡9上口的兩 側(cè)邊線重合。該實施例可直接作為應(yīng)用電源，也可以將若干本實施例串、并聯(lián)組成 光伏電站。
權(quán)利要求
1、提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，其特征在于將硅光電池的工作面與太陽光反射體相向固定在一個支架上，太陽光反射體及硅光電池的非工作面朝向太陽，在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放有濾光板，僅使太陽光的可見光和紫外光能穿過濾光板進入太陽光反射體并反射到硅光電池的工作面上，發(fā)生光電反應(yīng)，而紅外光大部分被濾光板阻擋不能進入太陽光反射體，直接被反射到大氣環(huán)境中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，其特 征在于在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放的濾光板為透明平板
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法，其特 征在于太陽光反射體為圓柱面聚光鏡，太陽光中可見光和紫外光透過透明 平板玻璃，經(jīng)圓柱面聚光鏡聚光后被反射到硅光電池工作面上，硅光電池 可依據(jù)應(yīng)用功率的要求，可以是單體的硅光電池，也可以將單體的硅光電池進行串聯(lián)、并聯(lián)，并封裝成不同規(guī)格的硅光電池組件平板。
4、 提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，其特征在于含有硅光電池、太陽光反射體、支架，硅光電池的工作面與太陽光反射體相向固定在支架上， 在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放有能阻止紅外光進入太陽光 反射體濾光板。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，其特征在于太陽光反射體為圓柱面聚光鏡，圓柱面聚光鏡的鏡面由平整光滑的薄 板為基材，基材上貼有反光材料，硅光電池背面貼反光材料，或加一層遮 光板。
6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的提髙硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，其特征 在于圓柱面聚光鏡鏡面的基材為厚度1-2mrn的塑料陽光板，或不銹鋼板， 或玻璃鋼板，反光材料為拋光的不銹鋼薄板，或聚酯真空鍍鋁膜；遮光板 的厚度為l一l. 5mm的不透明白色塑料薄板。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，其特征 在于在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放的濾光板為透明平板玻 璃，透明平板玻璃封蓋在圓柱面聚光鏡的開口上。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，其特征在于支架分為上支架和下支架兩部分，上支架固定在下支架上，硅光電池 安放在上支架上，圓柱面聚光鏡固定在下支架上，下支架含有兩對相對高 度可調(diào)的支腳，便于調(diào)整圓柱面聚光鏡的傾斜角度，以適應(yīng)不同緯度地區(qū) 太陽光入射角不同的需要。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的裝置，其特征在于硅光電池工作面偏離圓柱面聚光鏡的中心線，且與固定在圓柱面聚光 鏡上口的作為濾光板的透明平板玻璃平行，硅光電池工作面的兩側(cè)邊分別 位于圓柱面聚光鏡的中剖面上，兩中剖面分別與圓柱面聚光鏡的中心線及 圓柱面聚光鏡上口的兩側(cè)邊線重合。
全文摘要
提高硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法及裝置，含有硅光電池、太陽光反射體、支架，硅光電池的工作面與太陽光反射體相向固定在支架上，在硅光電池的工作面與太陽光反射體之間安放有濾光板，太陽光反射體及硅光電池的非工作面朝向太陽，僅使太陽光的可見光和紫外光能穿過濾光板進入太陽光反射體并反射到硅光電池的工作面上，發(fā)生光電反應(yīng)，而不能在硅光電池的工作面上發(fā)生光電反應(yīng)的紅外光，大部分被濾光板阻擋不能進入太陽光反射體，直接被反射到大氣環(huán)境中，降低了硅光電池工作面的工作溫度，有效改變了硅光電池的工作面的太陽光的分布，可使現(xiàn)有硅光電池光電轉(zhuǎn)換效率、輸出功率成倍提高，大大降低了一次性投資成本。
文檔編號H01L31/052GK101404302SQ200810235198
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者李慶明, 趙石林 申請人:李慶明