[发明专利]一种太阳能聚光光伏发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能光伏发电领域，特别涉及一种太阳能聚光光伏发电系统。

背景技术

地球表面每平方米面积上最多能接收到的太阳能每天仅一千瓦左右，如果光伏电池效率按15％计算，要建设1MW的电站，采用平板式光伏发电装置，仅光伏电池面积就需要一万平方米左右。由于光伏发电装置的主要成本在光伏电池，节约光伏电池面积就能降低装置成本，这就是聚光式光伏发电装置应运而生的原因。虽然菲涅耳透镜聚光比可以做得很高，然而对光伏电池材料、工艺、冷却等要求更高，因此，限制了它的应用。

目前反射式聚光光伏发电装置应首推光漏斗，其理论极限聚光比为7倍，实际应用为3～4倍。光漏斗节约了光伏电池面积，降低了发电成本，无疑是一大进步，但由于其结构的长径比限制，聚光比受到限制，成本降低有限。

光漏斗虽然具有3～4倍的聚光比，同时也引进了3～4倍的热量，虽然设计中利用大导电片导热和增加散热片，但仍存在高温度下光伏电池效率下降的问题。原因在于，光漏斗聚光后，不但提高了对光伏电池的辐照度，使发电功率成比例提高，同时也提高了光伏电池的温度，使发电效率降低。如果温度过高，也有可能使光伏电池不能工作。聚光倍数提高造成光伏电池温度上升，这是制约聚光技术发展的一个瓶颈问题。

目前的光伏电池，不论是平板式还是聚光式，太阳照射后有一部分光线被反射出去，因此，通过增加减反射膜以便增加进入光伏电池的光线，光线利用率可以达到了90％。然而光伏电池的发电效率仅达到15％左右，大部分光线能量没有转化为电能，而是转化为热能，其中一部分光线能量小于光伏电池禁带宽度不能发电加热了光伏电池，另一部分光线能量(hv-Eg)超过光伏电池禁带宽度也变成了热量。

叠层式光伏电池可以较大程度地将光线能量转化为电能。它是将光伏电池分成多层，上层用禁带宽度宽的光伏电池如砷化镓，下层用禁带宽度窄的光伏电池如锡化镓，光线照射在禁带宽度宽的光伏电池上，大于禁带宽度的光线发电，小于禁带宽度的光线穿过上层，照射下层禁带宽度窄的光伏电池发电。通过将光线分成多段，各段用禁带宽度不同的光伏电池发电，hv-Eg的差值能量累积小，这样，光线利用率高，发电效率高。然而叠层光伏电池制造工艺比普通光伏电池复杂得多，且光伏电池热量高的问题难以解决，致使推广难度大。

发明内容

针对目前反射式聚光光伏发电系统聚光倍数低、辐照度低、光伏电池温度高、光线利用率低等缺陷，本发明的目的在于提出一种太阳能聚光光伏发电系统，该系统不仅能够克服上述缺陷，而且能够提高光伏电池发电效率和发电功率，降低发电成本。

为了达到上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种太阳能聚光光伏发电系统，包括聚光接收装置、光传输管道、光伏电池，其特征在于，还包括分光镜和黑盒，所述光伏电池设置在黑盒内，光线通过所述聚光接收装置、光传输管道、分光镜选择性地进入黑盒，照射相应禁带宽度的光伏电池进行发电。

本发明进一步改进技术特点在于：

(1)所述分光镜为热光镜或冷光镜，不同禁带宽度的光伏电池设置在不同的黑盒内，光线经过热光镜或冷光镜分光后，选择性地进入不同黑盒，照射相应禁带宽度的光伏电池进行发电。

(2)所述黑盒包括盒底、盒盖和设置在盒盖内顶部的光分配器，所述的盒盖内表面与光分配器外表面均为抛物线旋转面，两抛物线旋转面均为基本抛物线的轴线平移后旋转而成，其焦点均为圆环且重合，所述光伏电池设置在盒底上；所述盒底为光伏电池；所述光伏电池为平板式光伏电池，所述平板式光伏电池表面无减反射膜。

(3)所述聚光接收装置由聚光接收器的阵列组成。所述聚光接收器包括聚光器、反射器、光收缩器，反射器设置在所述聚光器上部中心，光收缩器设置在所述聚光器底部中心，收集光线，汇入所述光传输管道；所述聚光器的内表面为开口向上的抛物面，所述反射器的内表面为开口向下的抛物面，上述两抛物面焦点重合，所述光收缩器的上部为圆锥形孔，下部为圆柱形孔，该圆锥形孔和圆柱形孔同轴连通。

本发明的技术方案与现有技术相比，具有明显的有益效果，具体如下：

(1)采用热光镜或冷光镜，将光线分成两部分，分别照射不同禁带宽度的光伏电池。尤其是将对禁带宽度宽的光伏电池发电有害的红外线分离出来，相对降低了光伏电池温度，同时又利用这部分光线照射禁带宽度窄的光伏电池进行发电，提高发电效率。这样，利用普通平板式光伏电池达到了叠层式光伏电池效能。而且，由于光伏电池温度相对降低，又可以进一步提高聚光接收器的聚光比，能够更大程度提高发电功率。