[实用新型]一种微透镜吸光和微球硅聚光组合的太阳能电池

说明书

技术领域

本实用新型涉及太阳能发电和数字控制领域，尤其涉及一种微透镜吸光和微球硅聚光组合的太阳能电池。

背景技术

目前都认为太阳能电池发电时所吸收的都是直射光，但实际情况是太阳光到达地球时并不是单纯的直射光，而是含有大量的散射光，现有的太阳能电池都无法充分利用这部分散射光，影响太阳能电池的发电效果，使用单晶硅太阳能电池板弱光条件下无法充电，而仅使用非晶硅太阳能电池板虽然弱光条件下可以发电，但是强光下其发电效果远不如单晶硅。另外，现有的太阳能电池组件都是在固定条件下进行发电，而一天中太阳的位置是变化的，这使得太阳能电池的发电能力受到限制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种吸光微透镜与聚光微球硅组合结构电池，该电池可最大限度的提高太阳能利用率。该组合结构电池是由吸光微透镜结构薄膜太阳能电池和聚光微球硅太阳能电池共同组成的，微透镜薄膜电池位于装置底部固定不动，用于弱光下吸收周围的散光进行发电，聚光微球硅太阳能电池位于装置顶部可自适应旋转，始终处于最强光照方向进行发电，并且整个系统是由组合结构电池进行供电。

本实用新型通过如下方案实现的：

一种微透镜吸光和微球硅聚光组合的太阳能电池，包括：内部为中空的底座、固定在底座上端的支撑体、数字控制系统、蓄电池，N₁个微透镜结构薄膜太阳能电池平分为两组竖直置于所述底座的侧面上，所述N₁≥2且为偶数，所述支撑体包括固定在底座上的支架及通过转轴转动地设置于所述支架顶端的活动板，N₂个聚光微球硅太阳能电池置于活动板上，所述N₂≥1，所述支架上设置有通过传动机构驱动转轴的步进电机，所述聚光微球硅太阳能电池及微透镜结构薄膜太阳能电池的正极均通过二极管连接蓄电池的正极，所述聚光微球硅太阳能电池及微透镜结构薄膜太阳能电池的负极连接蓄电池的负极，所述数字控制系统由蓄电池供电且分别与微透镜结构薄膜太阳能电池及步进电机电路连接。

进一步地，所述传动机构为齿轮传动或带轮传动。

进一步地，所述数字控制系统为单片机。

进一步地，所述微透镜结构薄膜太阳能电池基板为光学玻璃或透光度高的树脂，其表面被加工出微结构阵列，底面镀有非晶硅发电材料层，微结构阵列深度为50~800微米，间距为100~1000微米，微结构角度为30~120度。

进一步地，所述聚光微球硅太阳能电池为设置在柔性金属基板上的聚光球冠结构，包括设有具有pn结的微球硅和抛物面反射镜，所述微球硅直径为0.5~2毫米，所述具有pn结的微球硅位于抛物面反射镜的聚光焦点处，所述微球硅通过正电极连接柔性金属基板，所述微球硅通过的负电极连接抛物面反射镜。

进一步地，所述数字控制系统和蓄电池之间以及步进电机与蓄电池之间连接设置有在晚上或阴雨天自动断开蓄电池与数字控制系统及步进电机之间回路的光敏电阻，以减少系统在阴雨天和晚上对电能的损耗。

本实用新型每间隔固定时间，比较两组微透镜结构薄膜太阳能电池的电压，利用数字控制系统控制步进电机带动聚光微球硅太阳能电池向电压高的一边转动，同时比较两组微透镜结构薄膜太阳能电池的电压差和标准电压，当两电压之差最小时步进电机停止转动，以保证微球硅太阳能电池处于最强光照下进行充电。步进电机的转动速度、间隔时间以及转动的角度均由数字控制系统设定。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

（1）聚光微球硅太阳能电池可自适应旋转，始终处于最强光照方向进行充电。

（2）一体化设计,充分利用了聚光微球硅太阳能电池强光下发电效果好、微透镜结构薄膜太阳能电池弱光散光发电的优势，实现强弱光互补进行发电。

（3）非晶硅薄膜电池表面加工出微透镜结构，吸收周围的散光，提高其光电转化效率，提高组合结构电池的发电效果。

（4）利用数字控制系统对整个装置进行数字控制，步进电机的转动速度、间隔时间以及转动的角度可以通过单片机进行调整，以适用于不同的环境。

附图说明

图1 为本实用新型实施例的整体结构示意图。

图2 为本实用新型实施例的自适应跟踪太阳旋转原理图。

图3为 本实用新型实施例的微透镜结构薄膜太阳能电池光路示意图。

图4 为本实用新型实施例的聚光微球硅太阳能电池立体结构示意图。