一種用于碟式高倍聚光系統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏接收器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于碟式高倍聚光系統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏接收器。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽(yáng)能光伏發(fā)電是近年來(lái)太陽(yáng)能眾多利用方式中發(fā)展最快、最具活力的研究領(lǐng)域。然而，由于缺乏有競(jìng)爭(zhēng)力的裝機(jī)成本和上網(wǎng)電價(jià)，光伏產(chǎn)業(yè)一直沒(méi)有取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展。從技術(shù)上解決光伏發(fā)電的成本問(wèn)題，已經(jīng)成為制約光伏發(fā)展的根本性問(wèn)題。其中，采用聚光光伏技術(shù)來(lái)提高光電轉(zhuǎn)換效率、降低光伏發(fā)電成本被寄予厚望。尤其是近年來(lái)隨著II1- V族多結(jié)太陽(yáng)電池效率的不斷提升，采用此類電池的高倍聚光光伏系統(tǒng)逐步成為探索和研究的前沿。
[0003]但是，即使II1- V族多結(jié)電池在實(shí)際系統(tǒng)中有近40%的轉(zhuǎn)換效率，仍然有近60%左右的能量轉(zhuǎn)化為熱，而且熱量會(huì)隨著聚光比的增加而增加。溫度的升高會(huì)使太陽(yáng)電池開(kāi)路電壓急劇降低以及轉(zhuǎn)換效率的下降，長(zhǎng)時(shí)間的高溫還會(huì)縮短電池的使用壽命。另一方面由于構(gòu)成電池組件的不同材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，長(zhǎng)期熱應(yīng)力的作用會(huì)使組件結(jié)構(gòu)永久破壞。因此，研發(fā)具有高散熱能力的冷卻技術(shù)來(lái)保證聚光太陽(yáng)電池在較高效率下可靠工作，進(jìn)而對(duì)降低光伏發(fā)電成本有重要意義。特別是對(duì)于碟式高倍聚光光伏系統(tǒng)，因?yàn)樵撓到y(tǒng)中的電池上的所有熱量只能通過(guò)與電池等大小的表面且垂直的方向散去。目前，碟式高倍聚光光伏系統(tǒng)多采用間壁式的主動(dòng)冷卻方式，這樣只能利用電池的背面來(lái)散熱且很難進(jìn)一步降低電池和散熱器間的熱阻以滿足更高聚光比和電池散熱均勻性的要求。
[0004]此外，現(xiàn)有的碟式高倍聚光光伏系統(tǒng)存在的另一個(gè)問(wèn)題是焦斑處的光強(qiáng)通常呈高斯分布，即光強(qiáng)分布不均勻。而該系統(tǒng)采用的傳統(tǒng)接收器中的聚光電池組件又是由多個(gè)電池經(jīng)過(guò)串并聯(lián)而成的平面方形結(jié)構(gòu)。所以光強(qiáng)分布不均勻就會(huì)導(dǎo)致接收器中的各個(gè)電池的溫度、電流和電壓存在不同，從而導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)電效率下降。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種用于碟式高倍聚光系統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏接收器，解決碟式高倍聚光光伏系統(tǒng)的散熱難題和焦斑處光強(qiáng)分布不均勻?qū)е碌南到y(tǒng)發(fā)電效率下降的問(wèn)題，提高整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率，降低光伏發(fā)電成本。
[0006]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為:
[0007]—種用于碟式高倍聚光系統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏接收器，包括透明板、絕緣光學(xué)流體、聚光太陽(yáng)電池組件和金屬基板，其特征在于:所述透明板至少包括受光的碟式拋物面部分，在所述透明板的受光的碟式拋物面部分的外表面設(shè)置有在聚光太陽(yáng)電池工作波段內(nèi)透光的涂層，所述金屬基板包括碟式拋物面部分和平面部分，所述透明板、金屬基板與側(cè)壁圍成一個(gè)流道，所述聚光太陽(yáng)電池組件設(shè)置在所述金屬基板的碟式拋物面部分、且位于流道內(nèi)，流道內(nèi)充滿所述絕緣光學(xué)流體，側(cè)壁上設(shè)置有絕緣光學(xué)流體進(jìn)口和絕緣光學(xué)流體出口。
[0008]優(yōu)選地，所述絕緣光學(xué)流體采用具有高折射率的硅油或礦物油。
[0009]優(yōu)選地，所述聚光太陽(yáng)電池組件采用聚光硅太陽(yáng)電池組，所述涂層透光波段為400 ?1200nmo
[0010]優(yōu)選地，所述聚光太陽(yáng)電池組件采用聚光II1-V族多結(jié)太陽(yáng)電池組，所述涂層透光波段為300?1800nmo
[0011 ] 優(yōu)選地，所述透明板采用超白玻璃或石英玻璃。
[0012]優(yōu)選地，所述透明板還包括平面部分。
[0013]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014](I)采用絕緣光學(xué)流體浸沒(méi)聚光太陽(yáng)電池組件，一方面，增大了聚光電池的散熱面積和消除了聚光電池和散熱器間的熱阻，從而大幅度降低了電池的溫升，提高了電池的光電轉(zhuǎn)換效率；另一方面，光線經(jīng)過(guò)具有高折射率的絕緣光學(xué)流體后到達(dá)電池組件，可以增大電池組件接收的有效聚光比和提高系統(tǒng)的光學(xué)效率。
[0015](2)把透明板設(shè)計(jì)成碟式拋物面和平面兩部分，并讓光線通過(guò)碟式拋物面部分，這樣透明板不僅可以起到組成絕緣光學(xué)流體流道的作用，其碟式拋物面部分還具備透鏡的功能，進(jìn)一步把來(lái)自碟式高倍聚光器的匯聚太陽(yáng)光聚焦到聚光電池組件上，提高了電池組件上的光強(qiáng)，降低了光伏發(fā)電成本。
[0016](3)把固定安裝聚光太陽(yáng)電池組件的金屬基板部分設(shè)計(jì)成碟式拋物面狀，和系統(tǒng)采用的聚光器形狀幾何相似，可以提高碟式高倍聚光光伏系統(tǒng)焦斑處的光強(qiáng)分布均勻度，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電效率。
[0017](4)在透明板的碟式拋物面部分的外表面采用選擇性涂層，可以有選擇地透過(guò)聚光太陽(yáng)電池工作波段內(nèi)的光線，阻擋一部分非工作波段內(nèi)的光線的透過(guò)，這樣可以從源頭上解決聚光太陽(yáng)電池過(guò)熱的可能，使得電池工作效率更高。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能光伏接收器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中，
[0020]1-涂層、2-透明板、3-透明板的碟式拋物面部分、4-透明板的平面部分、5-絕緣光學(xué)流體出口、6-側(cè)壁、7-流道、8-絕緣光學(xué)流體、9-聚光太陽(yáng)電池組件、10-金屬基板、11-金屬基板的碟式拋物面部分、12-金屬基板的平面部分、13-絕緣光學(xué)流體進(jìn)口、14-匯聚太陽(yáng)光。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的太陽(yáng)能光伏接收器，包括透明板2、絕緣光學(xué)流體8、聚光太陽(yáng)電池組件9和金屬基板10，透明板2由受光的碟式拋物面部分3和不受光的平面部分4組成，在透明板2的受光的碟式拋物面部分3的外表面設(shè)置有在聚光太陽(yáng)電池工作波段內(nèi)透光的涂層1，透明板2通過(guò)側(cè)壁6與金屬基板10固定連接形成一個(gè)流道7，流道7內(nèi)充滿絕緣光學(xué)流體8，側(cè)壁6上設(shè)置有絕緣光學(xué)流體進(jìn)口 13和絕緣光學(xué)流體出口 5，金屬基板10包括碟式拋物面部分11和平面部分12，聚光太陽(yáng)電池組件9設(shè)置在金屬基板10的碟式拋物面部分11。
[0023]具體地，絕緣光學(xué)流體8采用具有高折射率的硅油或礦物油。聚光太陽(yáng)電池組件9采用聚光硅太陽(yáng)電池組或聚光II1-V族多結(jié)太陽(yáng)電池組。透明板2采用超白玻璃或石英玻璃。
[0024]當(dāng)聚光太陽(yáng)電池組件9采用聚光硅太陽(yáng)電池組時(shí)，則涂層I透光波段為400?1200nm;當(dāng)聚光太陽(yáng)電池組件9采用聚光II1- V族多結(jié)太陽(yáng)電池組時(shí)，則涂層I透光波段為 300 ?1800nm。
[0025]本實(shí)用新型的工作原理為:
[0026]來(lái)自碟式高倍聚光器的匯聚太陽(yáng)光14通過(guò)采用超白玻璃或石英玻璃的透明板2的碟式拋物面部分3，進(jìn)一步匯聚到采用聚光硅太陽(yáng)電池組或聚光II1- V族多結(jié)太陽(yáng)電池組的聚光太陽(yáng)電池組件9上，為了從源頭上解決聚光太陽(yáng)電池組件9過(guò)熱的可能，在透明板2的受光的碟式拋物面部分3的外表面設(shè)置有在聚光太陽(yáng)電池工作波段內(nèi)透光的涂層1，涂層I可以阻擋一部分聚光太陽(yáng)電池非工作波段內(nèi)的光線的透過(guò)；匯聚到聚光太陽(yáng)電池組件9上的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芎蜔崃?，電能提供給用戶使用，電池內(nèi)的大部分熱量傳遞給由透明板2、金屬基板10和側(cè)壁6構(gòu)造的流道7內(nèi)的絕緣光學(xué)流體8，為了進(jìn)一步增大聚光太陽(yáng)電池組件9接收的有效聚光比和提高系統(tǒng)的光學(xué)效率，絕緣光學(xué)流體8采用具有高折射率的硅油或礦物油，側(cè)壁6上設(shè)置有絕緣光學(xué)流體進(jìn)口 13和絕緣光學(xué)流體出口 5 ;聚光太陽(yáng)電池組件9設(shè)置在金屬基板10的碟式拋物面部分11，把固定安裝聚光太陽(yáng)電池組件9的金屬基板部分設(shè)計(jì)成與聚光器的形狀幾何相似，這樣可以提高系統(tǒng)焦斑處光強(qiáng)分布的均勻度，從而提尚系統(tǒng)發(fā)電效率。
[0027]所述實(shí)施例為本實(shí)用新型的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于碟式高倍聚光系統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏接收器，包括透明板(2)、絕緣光學(xué)流體(8)、聚光太陽(yáng)電池組件(9)和金屬基板(10)，其特征在于:所述透明板(2)至少包括受光的碟式拋物面部分，在所述透明板的受光的碟式拋物面部分(3)的外表面設(shè)置有在聚光太陽(yáng)電池工作波段內(nèi)透光的涂層(I)，所述金屬基板(10)包括碟式拋物面部分和平面部分，所述透明板(2)、金屬基板(10)與側(cè)壁(6)圍成一個(gè)流道(7)，所述聚光太陽(yáng)電池組件(9)設(shè)置在所述金屬基板的碟式拋物面部分(11)、且位于流道(7)內(nèi)，流道(7)內(nèi)充滿所述絕緣光學(xué)流體(8)，側(cè)壁(6)上設(shè)置有絕緣光學(xué)流體進(jìn)口(13)和絕緣光學(xué)流體出口(5)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏接收器，其特征在于:所述絕緣光學(xué)流體(8)采用具有高折射率的硅油或礦物油。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏接收器，其特征在于:所述聚光太陽(yáng)電池組件(9)采用聚光硅太陽(yáng)電池組，所述涂層(I)透光波段為400?1200nm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏接收器，其特征在于:所述聚光太陽(yáng)電池組件(9)采用聚光II1-V族多結(jié)太陽(yáng)電池組，所述涂層(I)透光波段為300?1800nm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏接收器，其特征在于:所述透明板(2)采用超白玻璃或石英玻璃。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的太陽(yáng)能光伏接收器，其特征在于:所述透明板(2)還包括平面部分。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)一種用于碟式高倍聚光系統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏接收器，包括透明板、絕緣光學(xué)流體、聚光太陽(yáng)電池組件和金屬基板，透明板具有碟式拋物面部分，在透明板的碟式拋物面部分的外表面設(shè)置有涂層，透明板通過(guò)側(cè)壁與金屬基板固定連接形成流道，流道內(nèi)充滿絕緣光學(xué)流體，側(cè)壁上設(shè)置有流體進(jìn)口和流體出口，金屬基板包括碟式拋物面部分和平面部分，電池組件設(shè)置在金屬基板的碟式拋物面部分，采用絕緣光學(xué)流體浸沒(méi)聚光電池組件，既提高了碟式高倍聚光光伏系統(tǒng)的聚光比和光學(xué)效率，又解決了系統(tǒng)的散熱難題，同時(shí)把固定安裝電池組件的金屬基板部分設(shè)計(jì)成碟式拋物面狀，提高了焦斑處光強(qiáng)分布的均勻度，提高系統(tǒng)發(fā)電效率，降低光伏發(fā)電成本。
【IPC分類】H01L31/052, H01L31/054
【公開(kāi)號(hào)】CN204760403
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520386588
【發(fā)明人】韓新月, 王謙, 鄭俊, 屈健
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年6月4日