[发明专利]具有旋转光伏电池组合件的聚光型与非聚光型的太阳能光伏系统

说明书

技术领域

本发明是有关于一种具有光伏电池的太阳能光伏系统，特别是有关于一种具有一个或多个旋转光伏电池组合件的太阳能光伏系统。其中，此太阳能光伏系统同时收集聚集与非聚集的日光。并且，此光伏电池组合件可形成太阳能光伏与太阳能热能系统组合的一部分。

本发明申请案在此宣告，本案主张于2011年7月7日提交的美国专利商标局的美国临时申请案No.61/505,154的优先权并请一并参考其内容。

背景技术

太阳能技术处理许多太阳能用途的实际运用，而光伏电池组合件运用光生伏打效应(Photovoltaic effect)以直接转换太阳能为电能是广为人知的习知技术。

典型的太阳能光伏电池组合件包含一个或多个固定位于地面上的光伏电池组合件，且此光伏电池组合件捕获太阳能，并转换此捕获的太阳能为电能。其中，太阳能包含能量包(光子，photons)。当光子撞击光伏电池组合件时，光子可能被反射、被吸收或通过光伏电池组合件。并且，光伏电池组合件是由半导体材料制作而得的。当光伏电池组合件吸收光子时，来自于半导体材料的原子中的电子会从其位置上脱落以产生电子流，而此电子流产生电能。一般来说，光伏电池组合件的能量输出与光伏电池组合件所吸收的光子数量具有直接关系。此外，借由集中太阳辐射到光伏电池组合件上，可增加光伏电池组合件的能量输出。其中，集中太阳辐射增加光伏电池组合件单位面积所到达的光子数量。另外，可借由使用抛物面反射器、菲涅耳镜(Fresnel mirrors)、凸透镜或其它聚光的光学组件，藉以集中太阳辐射。但是，通常用于多接面(multi-junction)光伏电池组合件的菲涅耳及凸透镜需要高的集中率。而线性或点性聚焦的抛物面反射器可用于不贵的硅基晶体或薄膜式光伏电池组合件，且其可具有较低的集中率。根据集中率的多少，被捕获的太阳能会导致光伏电池组合件过热，进而降低光伏电池组合件的太阳能转换效率，以及缩短光伏电池组合件的使用寿命。

近年来，具有太阳追踪能力的聚光反射器聚集太阳能与提供较高的能量输出，用以生产太阳能光伏电量已经有一定的应用技术。而一些技术也把重点放在结合聚光式光伏与热能之产生，藉以同时提供热量与光伏电力。习知的聚光太阳能光伏技术通常置放固定的光伏电池组合件于或靠近于聚光反射器的聚焦点或聚焦在线，且此固定的光伏电池组合件面对聚集的光线以吸收此聚集光线的能量。然而，尽管光线的聚集增加光伏电池组合件的输出，其也加热光伏电池组合件。如果光伏电池组合件的热无法有效的消散，则会影响光伏电池组合件的效能。对于典型的多晶或单晶光伏电池组合件来说，当其温度到达70摄氏度或更高时，电池的效率会大幅度的下滑。此外，于长期的高温运作环境下，亦会大幅度的缩短光伏电池组合件的使用寿命。一般来说，于相同的光线照射层级下，且于常见的10摄氏度至70摄氏度的操作温度下，光伏电池组合件的效率会与温度成反比。因此，于聚光及非聚光系统中，降低光伏电池组合件的温度是一个重要的目的。此外，于聚光系统中，当光伏电池组合件相对于聚焦区域产生偏移或过度聚焦时，可能会产生热点或不均匀的暴露于聚集光线下，而此些热点或不均匀地暴露可能会影响太阳能光伏系统的效率及电池的使用寿命。

在强制对流冷却或其它附加冷却方法的情况下，习知的光伏电池组合件借由表面辐射与自然对流，而消散热量到周围环境中。一些光伏设备，特别是那些使用聚光太阳能的光伏设备，可能也会利用散热器连接于光伏电池组合件上以增加冷却。但仍没有一种高效率的设备，可以借由增加表面对流而冷却光伏电池组合件。而且，对于增加电力密度，且提升太阳照射于光伏电池组合件表面的均匀度仍有技术上的需求。尤其特别着重于大尺度的光伏设备，或者当使用反射器以增加光伏电池组合件的能量输出时。

发明内容