[实用新型]高效太阳能全方向聚光电池组件

说明书

所属技术领域

本实用新型涉及太阳能发电领域，具体是涉及一种高效太阳能全方向聚光电池组件。

背景技术

在太阳能发电系统应用中，核心部件是太阳能电池组件，其成本占到太阳能发电系统的80％以上，太阳能电池片成本居高不下，影响了太阳能发电的广泛使用。为了降低太阳能电池板成本，提高光电转换效率，减少电池片的用量，目前，采用菲涅耳透镜、槽形、抛物反射等聚焦方式可以达到提高光电转换效率，减少电池片用量的目的。但这些聚焦方式只能在太阳光直射情况下达到较好的聚焦效果，随着太阳光的斜射光线逐步不聚焦，直至太阳光完全照射不到光电转换设备上。为了使太阳光始终聚焦于一点上，上述聚焦方式均将光电转换设备安装于太阳光跟踪器上全天跟踪太阳光，达到较好的聚光效果。但采用太阳光跟踪器，体积庞大，成本高，可靠性差，安装维护不便，不便于大规模批量生产，由于机械设备长期露天使用易出故障，一旦太阳光跟踪器失灵，整个太阳能发电系统基本处于瘫痪状态；另外太阳能电池片随着光强的提高，温度也越来越高，电池池片的光衰跟着加大，光电转换效率随温度升高而下降。取消太阳光跟踪器、降低太阳能电池组件成本是目前太阳能发电领域迫切解决的技术问题。

发明内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术中光线聚焦于一点，且聚光点随光线的转动而位移，需加太阳光跟踪器使结构复杂、成本高的缺点，提供了一种高效太阳能全方向聚光电池组件，采用若干组全方向球形集光，环形棱角镜折射散光，聚光漏斗反射聚光的聚光方式，使全方向太阳光始终聚集于一固定面上，在每一固定面上对应设置太阳能电池片，既省去太阳光跟踪器，又减少了电池片用量，最大限度降低了成本。

为了达到上述目的，本实用新型所述的高效太阳能全方向聚光电池组件，包括聚光组件、太阳能电池板、外框，技术特点是所述的聚光组件由集光板和聚光板上下连接而成，集光板上设有若干只向上凸起的球形空腔透镜，聚光板上设有若干只向下凹进的聚光漏斗，整块集光板和聚光板连接成的整体结构，克服现有技术中聚光组件为单一组件间隔安装在太阳能电池板上的缺点，整体结构加工、安装、维护非常方便，便于大规模生产，密封效果好，聚光组件中不会进水积灰，提高聚光效果和使用寿命；所述太阳能电池板设置于聚光板的聚光漏斗底部，太阳能电池板夹层中间隔设有太阳能电池片，每只球形空腔透镜的底口与每只聚光漏斗的上口对应，每只太阳能电池片的安装位置与聚光漏斗的下口对应，由球形空腔透镜、聚光漏斗、太阳能电池片组成的单个聚光组件，将全方向的太阳光经经球形空腔透镜、聚光漏斗后始终聚集于太阳能电池片上，在省去了太阳光跟踪器的同时，又保证太阳光始终聚集一固定面上，使得单位面积上的太阳能电池片使用量大幅度减少，改变了传统太阳能电池片为整板铺设、耗材多的缺陷，将成本占到太阳能发电系统的80％以上的电池片的大幅度降低，经济实用，便于太阳能发电系统大规模普及推广；所述集光板和聚光板上下连接后的四边连接边由外框上的上固定槽固定，太阳能电池板的四边由外框上的下固定槽固定，安装稳固密封，整体结构形式便于安装维护；聚光漏斗两侧面形成的夹角为30°-55°时，矩形外框四周的上、下固定槽的中心距决定聚光漏斗的高度和上口面积，即上、下固定槽中心距的长短决定聚光电池板的聚光比，所述聚光漏斗上口面积和球形聚光器的下口直径面积相吻合，其尺寸比例是由聚光比决定，其高度和上下口面积与聚光比成正比。

进一步地，为了达到既省去太阳光跟踪器，太阳光又能始终聚集于一固定面上的目的，所述的球形空腔透镜为半球形或小于半球形，空腔透镜球内面设有由若干只同一中心光线轴不同直径依次联接的环形棱角镜，所述环形棱角镜的一棱角边垂直于入光面，另一棱角边与入光面呈小于45°的夹角，且该棱角边的延长线与球形空腔透镜内腔底边相交。所述的球形空腔透镜是采用一级球形集光、二级折射散光、三级反射聚光的三级光折射原理，将不同方向入射的太阳光经球形空腔透镜的入光面以聚集方式折射进入空腔透镜内，通过若干只环形棱角镜组成的若干出光面将聚集光线向球形空腔透镜内腔下方环周扩散，扩散光线通过聚光漏斗聚光，完成光线的集光、散光、聚光的多级折射过程，使全方向入射的太阳光经多级折射后始终聚集在同一固定面上，即始终聚集在固定的小块太阳能电池片上，聚光面位置固定，不随太阳光的移动而移动，无需使用太阳光跟踪器，使得聚光器结构简单，加工方便，发电成本大幅度降低，光电转化效率大幅度提高，便于大批量生产。