[实用新型]一种光学分光装置及分光光伏系统

说明书

一种光学分光装置及分光光伏系统，该光学分光装置包括光学基体和多个光学薄膜。由于通过多个光学薄膜和光学基体来实现不同波段光线的组合，以及实现透光比例的灵活调整需求，使得设置于映射区域内的不同PN结的光伏电池能够获得与之匹配的太阳光谱波段和适量的太阳光辐射能量，这样能够使得光伏电池上各个PN结输出的电流达到均匀输出效果，利于进一步地提高太阳电池的光电转换效率，尤其是对于多结光伏电池来说，这种分光光伏系统能够大幅度地提供多结光伏电池的光电转换效率。

技术领域

本发明涉及光伏发电技术领域，具体涉及一种光学分光装置及分光光伏系统。

背景技术

太阳能发电技术经过近几十年的发展已经在新能源领域确立了其重要地位。光伏电池是太阳能发电的核心器件，其光电转换效率直接影响整个发电系统的性能，如何提高光伏电池光电转换效率和光伏系统发电效率一直是太阳能发电领域研究人员追求的目标。

众所周知，太阳电池的核心是PN结，一个PN结对应固定的禁带宽度，仅能吸收特定波长范围的光子且对特定波长光有最高吸收效率，因此，单结太阳电池对光照能量的吸收十分有限。对不同波段的光采用不同禁带宽度的PN结进行吸收可有效提高光子能量吸收率，从而显著提高光电转换效率。高效多结太阳电池技术的研究尤为引人注目，但由于成本高，很难得以大规模地应用。采用聚光技术将太阳光通过透镜收集起来，提高单位面积太阳辐射能量密度，使得多结太阳电池达到较高的光电转换效率，同时也大大减小了所需多结太阳电池的面积，从而降低系统成本。

然而，由于太阳光谱的能量分布并不均匀，太阳辐射能量主要集中在在可见光部分(400～760nm)，导致不同波段照射在多个PN结的最佳输出电流并不匹配，从而限制了多结太阳电池效率的进一步提升。以三结太阳电池为例， Ga_0.50In_0.50P、Ga_0.99In_0.01As、Ge三种材料分别构成电池的上、中、下三个PN结，三个PN结分别吸收太阳光谱中的短波(300～700nm)、中波(700～900nm)、长波(900～1700nm)，上、中、下三个PN结构成串联的子电池，三结电池的总体输出电流被限制为子电池中最小的输出电流。在AM1.5d的标准光谱分布下，Ga_0.50In_0.50P子电池和Ga_0.99In_0.01As子电池得到的电流较为匹配，Ge子电池得到的电流较大，这种电流不匹配会导致Ge子电池不能达到最佳工作状态，从而长波段的光照没有被充分利用。因为大气云层、地理纬度、海拔、季节和太阳高度角的变化，入射到太阳能电池的太阳光谱也将偏离AM1.5d，使得三个子电池的电流动态变化，因此动态分配光谱比例以实现三个子电池的电流匹配，可以提高分光光伏系统的效率。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是如何精细分割太阳光谱，使得特定波段和透过比例的入射光汇合到达光伏电池，以增强光伏电池的能量转换效率。为解决上述技术问题，本申请提供一种光学分光装置及分光光伏系统。

根据第一方面，一种实施例中提供一种光学分光装置，包括：

光学基体，包括入射面和对应的出射面；

多个光学薄膜，排列分布于所述入射面上，每个所述光学薄膜形成预定分光性能的分光区域，用于将到达所述分光区域的入射光分成特定波段光线透过的透射光和其余波段光线阻断的反射光；

所述光学薄膜的透射光沿所述入射面进入且经所述出射面射出，所述出射面用于发射所述光学薄膜的透射光且在所述光学基体之外形成第一映射区域；所述光学薄膜的反射光由经反射后在所述光学基体之外形成第二映射区域。

在所述光学基体上，相邻的所述光学薄膜之间设有间隔区域，用于将到达所述间隔区域内的入射光分成部分波段光线透过的透射光和其余波段光线阻断的反射光；