[发明专利]一种用于敏化太阳能电池的光收集装置

说明书

技术领域

本发明涉及太阳能电池技术，具体地说，本发明涉及一种增加敏化太阳能电池模块光利用率的设计方案。

背景技术

敏化太阳能电池包括染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池等利用光敏材料对半导体进行敏化从而产生光伏性能的太阳能电池。其中以染料敏化太阳能电池为代表，染料敏化太阳能电池是一种生产工艺简单、成本低廉、环境友好的太阳能电池。染料敏化太阳能电池一般由下至上包括：下基板、下导电层、下电极、电解质、上电极、上导电层和上基板；上电极用吸附了染料的纳米半导体多孔薄膜制成，上导电层和上基板和使用透明材料制成。目前小面积的染料敏化太阳能电池的效率已经能达到11％以上，同时，由于其制作工艺相对简单，其成本要远低于硅系太阳能电池。但由于其封装技术和模块化技术仍然存在一些问题，阻碍了这种电池的广泛应用。

由于目前的透明导电基板通常没有很高的电导率，制作大面积的电池模块通常需要将不同基底上的小面积电池制成并联或串联结构，或者将制作在同一基底上的若干小面积电池通过分布在电池之间的导电媒介或隔断线形成并联或串联结构，而这些导电媒介与隔断线以及其保护材料会占据一定的面积，从而使得太阳能电池模块的有效受光面积减小。

为增加有效受光面积，目前所采用的方法通常是通过减小导电媒介、隔断线及保护材料的宽度，但这种方式受到技术水平的限制，很难得到很高的有效面积比例，而且通常带来一定的技术风险，例如效率降低、保护难度增加等。

本发明提供一种光收集装置，将入射至无效区域的光收集至有效区域，从而减少能量损失，提高电池功率，这相当于在同样的电池制作水平下提高了电池的效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种将所有照射至敏化太阳能电池或电池模块无效区域的光收集至其有效区域的光收集装置。

本发明的目的是这样实现的：在敏化太阳能电池或电池模块的光入射基底中或表面上部空间安装反射或折射部件构成太阳光收集装置，使得照射至无效区域的太阳光等被传输到有效区域，其中敏化太阳能电池包括染料敏化太阳能电池、量子点敏化太阳能电池等具有光敏化材料的太阳能电池。反射或折射部件安装在无效区域的正上方，其中无效区域指没有光敏材料的区域或光敏材料被遮挡的区域，包括空白区域、保护材料区域、导电材料区域等，正上方指光正入射时光来源的方向。

其中，反射或折射部件可以位于光入射基底的表面上部空间，可以是紧挨基底表面通过粘接等方式与基底连接固定的，也可以是离开基底一定距离通过附加框架进行固定的；也可以位于光入射基底中，在制作基底的过程中通过使用折射率不同的材料或反射材料在基底对应于电池无效区域的位置加工出折射层、全反射层或反射层等。

其中，反射部件可以是利用具有较高反射率的材料制成的带有反射平面或曲面的部件，该平面或曲面中任意位置的切面与电池平面的夹角应在0°到90°之间，反射部件可以是抛光后的金属材料或在任意材料制成的元件表面用电镀、蒸镀、溅射等方法形成金属反射膜或直接粘贴反射膜，主要包括银、铝、不锈钢、钛、镍、镉、铬、锰、铜、锌、锗、锡、镁、镓、金、铂、钼、钯等金属中的一种或几种及其合金或化合物，或者是镀有银、铝、不锈钢、钛、镍、镉、铬、锰、铜、锌、锗、锡、镁、镓、金、铂、钼、钯等金属中的一种或几种及其合金或化合物的玻璃、塑料、陶瓷、聚合物等其他材料；折射部件可以是公知的透镜元件如棱镜、凹透镜、凸透镜、菲涅耳透镜等，也可以是根据电池形状和光强分布需求设计的具有特殊形状的元件，该部件使用的材料可以是公知的材料，如玻璃、丙烯酸树脂、聚烯烃类树脂、聚碳酸酯树脂等透明材料，该部件可以通过折射或全反射将无效区域的光收集至有效区域。

其中，对于具有矩形形状或可以被分割成矩形形状的无效区域，在其上方安装的反射部件可以具有两个对称安放的斜面，两斜面在无效区域中间位置的边重合并足够尖锐以尽可能多地收集阳光，在无效区域边缘的边与无效区域边缘重合，两斜面与电池平面形成的夹角θ应在5°到89°之间。