[发明专利]一种高聚光无追踪式太阳能收集装置

说明书

本发明公开了一种高聚光无追踪式太阳能收集装置，包括：光伏发电组件，所述光伏发电组件包括串联设置并形成阵列的多个光伏发电单元，所述光伏发电单元包括便于组装的具有封闭腔室的本体，所述本体的一侧设置有用于汇聚太阳光线至所述封闭腔室内的光汇聚单元，所述封闭腔室内设置有接收经汇聚的太阳光线并进行光电转换的光伏元件；汇流电路，其与所述光伏发电组件形成电性连接并配置为对多个所述光伏发电单元经光电转换获得的电能进行汇总输出；逆变电路，其配置为将汇流电路输出的直流电能变换为交流电能；变压电路，其配置为将所述逆变电路输出的交流电能进行电压变换。该装置具有结构简单、成本低、无需安装太阳光线检测以及追踪单元即可实现空间大角度区域内太阳光线收集并转化为电能等优点。

技术领域

本发明涉及一种太阳能收集装置，特别是一种高聚光无追踪式太阳能收集装置，属于太阳能发电技术领域。

背景技术

太阳能是由太阳内部发生氢氦聚变释放出巨大的核能而产生。人类所能利用的能量绝大部分都直接或间接地来自太阳。近年来太阳能作为一种可再生能源引起了人们的极大地兴趣，它可以实现能源独立和环境稳定，并逐渐使发电成本具有竞争力。太阳能发电在家庭用电、离网发电和大规模发电方面具有极大的潜力。太阳能技术目前主要分为两大类，即光热和光电。光热是将太阳能转化为热能并加热中间材料，从而驱动涡轮机发电。光电是将太阳辐射直接转化为电能。太阳能光伏发电技术目前可以分为三代：第一代是依赖于(Si)pn结的光伏技术，包括多晶硅、单晶硅和硅带技术。对于单个太阳能电池板而言，第一代光伏发电技术的典型转换效率大约在14％～22％。该系列太阳能电池的理论极限转换效率约为33％；第二代太阳能光伏发电技术由薄膜硅或其他沉积在玻璃或柔性衬底上的半导体构成。其中较为突出的是薄膜硅等薄膜太阳能电池。这些薄膜虽然没有第一代硅装置的转换效率高，但是生产成本的潜力极具吸引力；第三代太阳能光伏发电技术为聚光光伏。利用了不太昂贵的光学系统将光聚集在高效光伏电池的一小块区域上。砷化镓聚光光伏具有宽光谱吸收、高转换效率、良好的温度特性、低耗能的制造过程等优点，使它能在高倍聚焦的高温环境下仍保持较高的光电转换效率。

聚光光伏可以有效减少所需要的光伏材料，但是聚光光伏有一个限制，必须保证高聚的光斑入射到聚光光伏材料上。因此目前常规的做法是必须将太阳能电池板放在太阳能跟踪器上，以此保证精准的对准太阳。因此当系统的聚光倍率提高时，跟踪器的精度也必须要提高。有限的光线接收角度决定了聚光光伏只能收集直射的太阳光，这也就意味着一旦光线有一定幅度的倾斜，聚光光伏并不能起作用。

太阳能跟踪器能够保证太阳能电池板随时正对着太阳，保持太阳光线时刻垂直照射太阳能电池板。可以有效的提高太阳能光伏组件的发电效率。目前的太阳能跟踪器主要分为单轴跟踪器和双轴跟踪器两种。单轴型适用于对跟踪精度要求比较低的聚光系统。双轴型适用于对跟踪精度要求比较高的聚光太阳能发电系统。太阳能跟踪器的设定还需要综合考虑不同地点的经度、纬度信息。此外还需要根据太阳的实际运行轨迹调整跟踪装置。此外，太阳能跟踪器的精度受天气的影响比较大。据统计，目前聚光光伏系统失效的绝大部分原因源于太阳能跟踪器的失效。

例如，在公开号为CN102588861A的中国发明专利申请文件所公开的一种曲面太阳能电池板路灯，将薄膜型太阳能电池板贴于灯罩表面从而构成曲面太阳能电池板路灯。该专利使用的是第二代薄膜太阳能电池板且该结构没有添加透镜装置，只收集照射到太阳能电池板表面的太阳光线。收集到电能后也没有后续的电路处理单元。

再例如，公开号为CN102705773A的中国发明专利申请文件所公开的全反射式复合多曲面聚光太阳能导光装置，使用全反射式多曲面聚光头将照射到表面的太阳光线聚集并通过光纤传导。最终传导的光束传输至室内供照明使用。该专利利用了光线的反射从而将表面的光线收集传导且该专利直接利用的是太阳光的光能而并没有将其转换为电能的形式。