專利名稱：低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種非跟蹤聚光太陽(yáng)能電池組件，屬太陽(yáng)能光伏技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著全球化石油能源的日漸枯竭和人類環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，以硅光伏電池為核心的 太陽(yáng)能發(fā)電事業(yè)近年來(lái)有了飛速的發(fā)展。目前，太陽(yáng)能電池組件主要有兩種，即傳統(tǒng)的平板 式太陽(yáng)能光伏電池板和聚光式太陽(yáng)能電池組件。傳統(tǒng)的平板式太陽(yáng)能光伏電池板在太陽(yáng)光照射下發(fā)電，使用的硅片較多，發(fā)電成 本居高難下，無(wú)法與火電、水電等競(jìng)爭(zhēng)，而且由于其硅光電池串使用EVA膠層固封，當(dāng)某一 局部被飛鳥(niǎo)、樹(shù)葉等遮擋時(shí)，會(huì)使光電導(dǎo)下降、電阻上升、局部發(fā)熱，使膠層化學(xué)變性，發(fā)生 令業(yè)界頭痛的黃斑效應(yīng)，影響透光，甚至燒毀，又無(wú)法局部更新，結(jié)果使昂貴的整塊組件模 板報(bào)廢。此外，這種硅光電池采用0. 3-0. 6mm厚的EVA密封保護(hù)膠層、以及未加有效技術(shù)處 理的玻璃板，會(huì)削弱入射的有效光強(qiáng)、降低光電轉(zhuǎn)換效率。聚光式太陽(yáng)能電池組件減少了昂貴的電池片的使用量，一般使用費(fèi)涅耳透鏡、拋 物面鏡等光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)高倍聚光。這種發(fā)電系統(tǒng)均設(shè)置太陽(yáng)跟蹤和水冷裝置，否則光斑很 快就會(huì)偏離電池片或電池片因溫升而失效。雖然跟蹤技術(shù)和冷卻技術(shù)是成熟的，但其設(shè)備 的制造、運(yùn)行、維修等成本較高，要占總系統(tǒng)成本的30%以上，從而使通過(guò)聚光技術(shù)降低發(fā) 電成本的初衷落空。此外，這種聚光光斑的光強(qiáng)分布均勻性差，不利于電池片的正常工作。 有的聚光式發(fā)電系統(tǒng)使用反射式斗型聚光裝置，適合低倍聚光系統(tǒng)，省去了水冷系統(tǒng)、避免 了光強(qiáng)分布均勻性差的缺點(diǎn)，但因其聚光倍數(shù)只有3倍左右，還有跟蹤系統(tǒng)，結(jié)果使降低成 本的初衷也大打折扣。另外，已有反射式斗型產(chǎn)品的聚光效率較低，而且玻璃板外表面3-5 年就會(huì)因自然侵蝕而透光率下降，降低了系統(tǒng)的使用效果與壽命。因此，如何克服現(xiàn)有光伏發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)瓶頸，大幅度地降低光伏系統(tǒng)發(fā)電成本， 使太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的效率得到提升，是有關(guān)技術(shù)人員所面臨的難題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種發(fā)電成本低的低倍聚光非跟蹤 光伏發(fā)電模塊。本發(fā)明所述問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，它包括太陽(yáng)能電池片、散熱底板、鏡面聚光 器、鍍膜玻璃蓋板和邊框。所述各太陽(yáng)能電池片均勻設(shè)置，它們通過(guò)絕緣導(dǎo)熱粘接層均勻粘 結(jié)于散熱底板上，并通過(guò)匯流帶串聯(lián)成電池串；每個(gè)太陽(yáng)能電池片上設(shè)置一個(gè)鏡面聚光器， 所述鏡面聚光器為無(wú)底斗狀體，斗狀體的較小尺寸的下底開(kāi)口與太陽(yáng)能電池形狀相匹配， 較大尺寸的上底開(kāi)口為正方形或長(zhǎng)方形，且被鍍膜玻璃蓋板覆蓋；散熱底板、鏡面聚光器與 鍍膜玻璃蓋板通過(guò)邊框固定在一起。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述鍍膜玻璃蓋板由玻璃基板及鍍于其外表面的光學(xué)薄膜構(gòu)成，所述光學(xué)薄膜采用常規(guī)膜料，所述常規(guī)膜料取自二氧化硅、二氧化鈦、 二氧化鋯、三氧化二鋁、五氧化二鈮或氟化鎂，鍍成雙層、三層或多層復(fù)合光學(xué)介質(zhì)薄膜。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述鏡面聚光器的上底開(kāi)口與下底開(kāi)口的面 積之比為4 15，鏡面聚光器的上下底開(kāi)口形狀為正方形或長(zhǎng)方形，四個(gè)側(cè)壁與下底面所 成的角度在115° 150°范圍內(nèi)；在聚光器下底開(kāi)口端的一對(duì)側(cè)面邊緣開(kāi)有過(guò)線缺口。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述太陽(yáng)能電池串上設(shè)置保護(hù)性的致密透明 介質(zhì)薄膜，把電池片、金屬導(dǎo)線(匯流帶)、焊接點(diǎn)均保護(hù)起來(lái)，免受潮氣、氧氣等的自然侵 蝕。所述致密透明介質(zhì)薄膜的厚度為5-50nm，不會(huì)對(duì)電池片的正常工作帶來(lái)影響。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述散熱底板上設(shè)置鏡面聚光器的定位槽， 散熱底板的厚度為0. 5 3mm，其正面是定位凹槽，背面是凸槽。上述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，所述鏡面聚光器的下底開(kāi)口端的一對(duì)側(cè)面邊 緣開(kāi)有過(guò)線缺口。本發(fā)明采用4 15倍聚光和非跟蹤技術(shù)，大大降低了光伏發(fā)電的成本。鍍膜玻璃 蓋板的光學(xué)薄膜既有增透作用，又可以防止入射光線反射出去，并保護(hù)玻璃表面不被自然 侵蝕，有助于提高產(chǎn)品的聚光性能、延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命。本發(fā)明以致密透明介質(zhì)薄膜取代傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池組件中的EVA膠層保護(hù)電池串， 在使電池串受到保護(hù)的同時(shí)提高了透光率、避免了黃斑效應(yīng)、方便了產(chǎn)品的局部維修，有利 于降低產(chǎn)品的制作成本。本發(fā)明集中了傳統(tǒng)的平板式太陽(yáng)能光伏電池板和聚光式太陽(yáng)能電池組件兩者的 長(zhǎng)處、避開(kāi)了兩者的短處，具有成本低、性能可靠、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，既可用于電站矩陣建設(shè) 中，也可用于屋頂建筑物發(fā)電中，為太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的推廣創(chuàng)造了條件。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的A-A剖視圖；圖3是鏡面聚光器的一種斗形結(jié)構(gòu)；圖4是散熱底板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是太陽(yáng)能電池在散熱底板上的安裝示意圖。圖中各標(biāo)號(hào)為1、鏡面聚光器；2、匯流帶；3、太陽(yáng)能電池片；4、鍍膜玻璃蓋板；5、 玻璃基板；6、光學(xué)薄膜；7、聚光器定位槽；8、絕緣導(dǎo)熱粘接層；9、過(guò)線缺口 ；10、正極引線； 11、負(fù)極引線；12、邊框；13、散熱底板。
具體實(shí)施例方式參看附圖，本發(fā)明在組件模塊的玻璃基板5外表面鍍光學(xué)薄膜6制成鍍膜玻璃蓋 板4，光學(xué)薄膜6是具備三種功能的復(fù)合光學(xué)薄膜，即對(duì)入射光有增透功能、對(duì)出射光有反 射功能、對(duì)玻璃基板外表面有抗磨耐腐蝕的保護(hù)功能。玻璃基板5采用2. 8 5毫米厚的鋼化太陽(yáng)能玻璃板。玻璃板的外表面(陽(yáng)光照 射面)用二氧化硅(SiO2)、二氧化鈦(TiO2)、二氧化鋯(ZrO2)、三氧化二鋁(Al2O3)、五氧化二鈮(Nb2O5)、氟化鎂(MgF)為原料，鍍成雙層、三層或多層復(fù)合光學(xué)薄膜。對(duì)這些膜料進(jìn)行恰當(dāng)?shù)拇钆浜秃穸仍O(shè)計(jì)，可以使鍍膜玻璃蓋板4對(duì)太陽(yáng)光譜 (0.4 1. Ιμπι波段)具有增透的作用，不同的膜系設(shè)計(jì)可得到不同的增透效果；對(duì)于入射 光線在鏡面聚光器1內(nèi)經(jīng)反射后可能反向射出的光線具有多次反射的作用，包括未被鍍膜 的玻璃板內(nèi)表面的反射作用，因而使已進(jìn)入的光線再逃逸出去的幾率減小；選用耐磨耐腐 蝕的膜料制作膜系，對(duì)于玻璃板外表面有防磨損抗腐蝕的保護(hù)作用。鏡面聚光器1為反射式聚光，而不是透射式聚光，其特點(diǎn)是光強(qiáng)分布均勻，裝拆 方便，經(jīng)濟(jì)耐用，可達(dá)25年以上。鏡面材料采用金屬基鍍膜鏡面或耐候性好的塑料基金屬 膜鏡面。本發(fā)明所說(shuō)聚光倍數(shù)是指鏡面聚光器的上底開(kāi)口與下底開(kāi)口的面積之比。本發(fā)明 設(shè)定的聚光倍數(shù)為4 15，實(shí)際應(yīng)用中需要在4-15倍范圍內(nèi)選擇。聚光倍數(shù)的一個(gè)典型 值是9倍，它兼顧了較好的聚光效果和較好的散熱效果。鏡面聚光器1的形狀為斗狀體，四 個(gè)側(cè)壁為梯形，上下底的開(kāi)口為正方形或矩形，光線從較大尺寸的上底開(kāi)口處射入，除直射 到太陽(yáng)能電池的那部分光線外，其它入射光線經(jīng)四個(gè)側(cè)面鏡面的反射，也都匯聚于較小尺 寸的下底開(kāi)口處，進(jìn)入太陽(yáng)能電池片。聚光器的上下底開(kāi)口的形狀可以是正方形，也可以是 長(zhǎng)方形。四個(gè)側(cè)壁與下底面所成的角度相等是合理的設(shè)置，并且該角度都在115° 150° 范圍內(nèi)，其中一個(gè)優(yōu)化值是125°，它兼顧了較好的聚光效果和較薄的厚度選擇。在聚光器 下底開(kāi)口端的一對(duì)側(cè)面邊緣開(kāi)有過(guò)線缺口 9，以便讓串聯(lián)各太陽(yáng)能電池片的匯流帶2通過(guò)。 同時(shí)，鏡面聚光器1還可起到壓住匯流帶、固定太陽(yáng)能電池片的作用。鏡面聚光器1大開(kāi)口與小開(kāi)口的面積比的數(shù)值、側(cè)壁與下底面所成角度、聚光單 元數(shù)量可根據(jù)發(fā)電模板功率等參數(shù)設(shè)計(jì)來(lái)選擇，并與上面的鍍膜玻璃蓋板4、下面的散熱底 板13的尺寸相配合，其數(shù)值直接影響到模板的大小和厚度。太陽(yáng)能電池片3采用晶體硅電池片，電池片尺寸與鏡面聚光器1的小開(kāi)口的面積 一致。按設(shè)計(jì)好的間隔距離和行列數(shù)，把電池片正負(fù)極串聯(lián)焊接成電池串。晶體硅電池片 的電極引線有兩種形式，一種是晶體硅電池片的正負(fù)極分設(shè)在正、背兩個(gè)面上，則連線(匯 流帶)也分別焊接在正、背兩個(gè)面上；另一種是晶體硅電池片的正負(fù)極均設(shè)在背面上，則連 線也均焊接在背面上。串聯(lián)焊接成電池串后，用5-50nm厚的致密透明介質(zhì)薄膜保護(hù)電池串 免受濕氣、氧氣等的自然侵蝕，使之正常工作25年以上。每片太陽(yáng)能電池片3位置與鏡面 聚光器1相應(yīng)小開(kāi)口位置相對(duì)應(yīng)，使會(huì)聚的光全部落在太陽(yáng)能電池片3上。散熱底板13用帶有聚光器定位槽7的陽(yáng)極氧化鋁合金板制成，它是硅太陽(yáng)能電池 組件的依托板和散熱器。由于本裝置的太陽(yáng)能電池片3中的工作電流是通常太陽(yáng)能電池的 數(shù)倍，所以太陽(yáng)能電池片3要絕緣地、導(dǎo)熱良好地固定在金屬散熱底板13上，其周邊是用來(lái) 嵌放鏡面聚光器1下底小開(kāi)口的聚光器定位槽7。 散熱底板13厚度為0. 5 3mm，其正面是凹槽，背面是凸槽，這樣更有利于散熱，機(jī) 械強(qiáng)度也因有筋而增強(qiáng)；四邊留出5-15mm的平邊以便安裝邊框12。太陽(yáng)能電池片3通過(guò)絕緣導(dǎo)熱粘接層8與散熱底板13貼合粘結(jié)，也可以把散熱底 板13預(yù)加工成鋁基印制板，再把硅片直接焊接在鋁基印制板上。邊框12用陽(yáng)極氧化鋁合金制作，也可以用耐候性好的優(yōu)質(zhì)塑料制作。用邊框12 把鍍膜玻璃蓋板4、鏡面聚光器1、太陽(yáng)能電池片3、絕緣導(dǎo)熱粘接層8、散熱底板13密封組 裝在一起，構(gòu)成組件模塊，這種組件模塊便于拆裝、更換零部件。
本發(fā)明不再像常規(guī)組件那樣，用層壓機(jī)把電池串熱壓封入EVA膠層中，從而縮短 了生產(chǎn)周期、簡(jiǎn)化了組件制作工藝、免除了 EVA膠層黃熱斑危害、方便了組件的局部維修。 這種緊湊的組件結(jié)構(gòu)像個(gè)中空的門板，根據(jù)不同的功率要求，可有大小不同的尺寸。該組件 使用方便，多個(gè)組件模塊通過(guò)串、并聯(lián)組成模塊方陣，不僅可以用來(lái)組建電站矩陣，也可用 于建筑一體化的太陽(yáng)能發(fā)電。
權(quán)利要求
一種低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，它包括太陽(yáng)能電池片(3)、散熱底板(13)、鏡面聚光器(1)、鍍膜玻璃蓋板(4)和邊框(12)，所述各太陽(yáng)能電池片(3)均勻設(shè)置，它們通過(guò)絕緣導(dǎo)熱粘接層(8)均勻粘結(jié)于散熱底板(13)上并通過(guò)匯流帶(2)串聯(lián)連接；每個(gè)太陽(yáng)能電池片(3)上設(shè)置一個(gè)鏡面聚光器(1)，所述鏡面聚光器(1)為無(wú)底斗狀體，斗狀體的較小尺寸的下底開(kāi)口與太陽(yáng)能電池片(3)相匹配，較大尺寸的上底開(kāi)口被鍍膜玻璃蓋板(4)覆蓋；散熱底板(13)、鏡面聚光器(1)與鍍膜玻璃蓋板(4)通過(guò)邊框(12)固定在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述鍍膜玻璃蓋板 (4)由玻璃基板(5)及鍍于其外表面的光學(xué)薄膜(6)構(gòu)成，所述光學(xué)薄膜(6)采用常規(guī)膜 料，所述常規(guī)膜料取自二氧化硅、二氧化鈦、二氧化鋯、三氧化二鋁、五氧化二鈮或氟化鎂， 鍍成雙層、三層或多層復(fù)合光學(xué)介質(zhì)薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述鏡面聚光器 (1)的上底開(kāi)口與下底開(kāi)口的面積之比為4 15 ；鏡面聚光器的上下底開(kāi)口形狀為正方形 或長(zhǎng)方形，四個(gè)側(cè)壁與下底面所成的角度在115° 150°范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述太陽(yáng)能電池片 (3)、匯流帶和焊點(diǎn)上設(shè)置致密透明介質(zhì)薄膜，所述致密透明介質(zhì)薄膜覆蓋在太陽(yáng)能電池 片、匯流帶和焊點(diǎn)上，所述致密透明介質(zhì)薄膜的厚度為5-50nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述散熱底板(13) 上設(shè)置鏡面聚光器的定位槽(7)，散熱底板的厚度為0. 5 3mm，其正面是定位凹槽，背面是 凸槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，其特征是，所述鏡面聚光器(1) 的下底開(kāi)口端的一對(duì)側(cè)面邊緣開(kāi)有過(guò)線缺口(9)。
全文摘要
一種低倍聚光非跟蹤光伏發(fā)電模塊，它包括太陽(yáng)能電池片、散熱底板、鏡面聚光器、鍍膜玻璃蓋板和邊框，所述各太陽(yáng)能電池片均勻設(shè)置，它們通過(guò)絕緣導(dǎo)熱粘接層均勻粘結(jié)于散熱底板上，并通過(guò)匯流帶串聯(lián)連接；每個(gè)太陽(yáng)能電池片上設(shè)置一個(gè)鏡面聚光器，所述鏡面聚光器為無(wú)底斗狀體，斗狀體的較小尺寸的下底開(kāi)口與太陽(yáng)能電池片形狀相匹配，較大尺寸的上底開(kāi)口為矩形或正方形，且被鍍膜玻璃蓋板覆蓋；散熱底板、鏡面聚光器與鍍膜玻璃蓋板通過(guò)邊框固定在一起。本發(fā)明具有成本低、性能可靠、使用方便的優(yōu)點(diǎn)，既可用于電站矩陣建設(shè)中，也可用于屋頂建筑物一體化發(fā)電中，為太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。
文檔編號(hào)H01L31/052GK101916790SQ20101023369
公開(kāi)日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者李國(guó)昌, 李果華 申請(qǐng)人:廣西天洋機(jī)電設(shè)備有限公司;李國(guó)昌