一種分光譜太陽能光伏系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光伏領(lǐng)域，尤其涉及一種分光譜太陽能光伏系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能是地球上最豐富的可再生能源，實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽能的高效利用對(duì)人類社會(huì)未來能源結(jié)構(gòu)調(diào)整有著重大的意義。請(qǐng)參考圖1，圖1是太陽能輻射的光譜能量分布圖，如圖1所示，太陽能輻射光譜非常寬，地表上接收到的太陽能輻射光譜能量的90%位于280nm-2500nm的寬譜波段范圍內(nèi)。
[0003]為了提高對(duì)太陽能能量的利用，人們?cè)趩谓Y(jié)半導(dǎo)體材料的光伏電池的基礎(chǔ)上研發(fā)了疊層式多結(jié)寬譜光伏系統(tǒng)，請(qǐng)參考圖2，圖2是現(xiàn)有技術(shù)中疊層式多結(jié)寬譜光伏系統(tǒng)的示意圖，如圖2所示，該光伏系統(tǒng)將太陽光譜分成幾個(gè)連續(xù)的波段，用禁帶寬度與這些波段有最佳匹配的多個(gè)半導(dǎo)體材料做成光伏電池，并按禁帶寬度從大到小的順序從外向里一層層疊合起來。讓波長短、強(qiáng)度大的光被最外層的寬隙材料電池利用，波長較長的光能夠透射進(jìn)去讓較窄禁帶寬度的材料電池利用。這樣就可以拓展光伏系統(tǒng)的光譜相應(yīng)范圍，最大限度的將光能轉(zhuǎn)換為電能。
[0004]但是疊層式多結(jié)寬譜光伏系統(tǒng)由于各級(jí)器件鏈接、光能透射與電路連接復(fù)雜，產(chǎn)生的損耗很高，并且由于其疊層結(jié)構(gòu)需要采用價(jià)格昂貴的高性能光伏材料，還需要考慮各層間電流與晶格結(jié)構(gòu)的匹配問題，布置層數(shù)較多時(shí)熱管理復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致昂貴的制備成本。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)中存在疊層式寬譜光伏系統(tǒng)的制備成本高和光電轉(zhuǎn)換效率低的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種分光譜太陽能光伏系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的疊層式寬譜光伏系統(tǒng)的制備成本高和光電轉(zhuǎn)換效率低的技術(shù)問題。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種分光譜太陽能光伏系統(tǒng)，包括:
[0008]第一分光單元，具有第一透射端與第一反射端，所述第一分光單元能夠?qū)⑷肷涞奶柲軐捁庾V分為反射的第一波段光譜與透射的第二波段光譜；
[0009]第二分光單元，設(shè)置于所述第一反射端，所述第二分光單元具有第二透射端與第二反射端，所述第二分光單元能夠?qū)⑺龅谝徊ǘ喂庾V分為反射的第一子波段光譜與透射的第二子波段光譜；
[0010]第三分光單元，設(shè)置于所述第一透射端，所述第三分光單元具有第三透射端與第三反射端，所述第三分光單元能夠?qū)⑺龅诙ǘ喂庾V分為反射的第三子波段光譜與投射的第四子波段光譜；
[0011]第一電池組，設(shè)置于所述第二反射端，用于將所述第一子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所述第一電池組的材料對(duì)所述第一子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第一預(yù)設(shè)值；
[0012]第二電池組，設(shè)置于所述第二透射端，用于將所述第二子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所述第二電池組的材料對(duì)所述第二子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第二預(yù)設(shè)值；
[0013]第三電池組，設(shè)置于所述第三反射端，用于將所述第三子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所述第三電池組的材料對(duì)所述第三子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第三預(yù)設(shè)值；
[0014]第四電池組，設(shè)置于所述第三透射端，用于將所述第四子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所述第四電池組的材料對(duì)所述第四子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第四預(yù)設(shè)值；
[0015]其中，所述第一電池組、第二電池組、第三電池組和第四電池組為單結(jié)電池組。
[0016]可選地，所述第一分光單元具體為第一長波通薄膜干涉截止濾光片，所述第一波段光譜為短波段350nm-800nm光譜，所述第二波段光譜為850nm-2000nm光譜。
[0017]可選地，所述第一長波通薄膜干涉截止濾光片與入射的太陽光的光路呈45°傾斜放置。
[0018]可選地，所述第二分光單元具體為第二長波通薄膜干涉截止濾光片，所述第一子波段光譜為350nm-500nm光譜，所述第二子波段光譜為500nm-800nm光譜。
[0019]可選地，所述第一電池組為非晶硅光伏電池組，所述第二電池組為砷化鎵光伏電池組。
[0020]可選地，所述第二長波通薄膜干涉截止濾光片與所述第一長波通薄膜干涉截止濾光片反射的太陽光的光路呈45°傾斜放置。
[0021 ] 可選地，所述第三分光單元具體為第三長波通薄膜干涉截止濾光片，所述第三子波段光譜為850nm-1100nm光譜，第四子波段光譜為1200nm-2000nmo
[0022]可選地，所述第三電池組具體為單晶硅光伏電池組，所述第四電池組具體為銻化鎵光伏電池組。
[0023]可選地，所述第三長波通薄膜干涉截止濾光片與所述第一長波通薄膜干涉截止濾光片透射的太陽光的光路呈45°傾斜放置。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0025]1、由于采用了制備工藝較為成熟、對(duì)相應(yīng)波段的光電轉(zhuǎn)換效率高、成本較低的四個(gè)不同帶隙的單結(jié)光伏電池組，取代了制備工藝高、發(fā)熱嚴(yán)重的疊層光伏電池，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，降低了寬譜光伏系統(tǒng)的制備成本，從而提高了寬譜光伏系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，同時(shí)，光路簡單，損耗較低，提高了寬譜光伏系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0026]2、由于整個(gè)光電轉(zhuǎn)換過程不需要利用制備工藝復(fù)雜的疊層光伏電池，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，同時(shí)整個(gè)光伏系統(tǒng)的光路簡單，并且太陽能寬光譜占據(jù)90%以上能量的350nm-2000nm中每個(gè)波段均能夠由對(duì)應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換效率高的光伏電池組進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對(duì)太陽能進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的光譜范圍廣，光電轉(zhuǎn)換的利用率高。
【附圖說明】
[0027]圖1為太陽能輻射的光譜能量分布圖；
[0028]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中疊層式多結(jié)寬譜光伏系統(tǒng)的示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光譜太陽能光伏系統(tǒng)的示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的分光譜太陽能光伏系統(tǒng)的實(shí)例圖；
[0031]圖5A為本發(fā)明實(shí)施例提供的第一長波通薄膜干涉截止濾光片透射光譜的仿真結(jié)果示意圖；
[0032]圖5B為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二長波通薄膜干涉截止濾光片透射光譜的仿真結(jié)果示意圖；
[0033]圖5C為本發(fā)明實(shí)施例提供的第三長波通薄膜干涉截止濾光片透射光譜的仿真結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種分光譜太陽能光伏系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的疊層式寬譜光伏系統(tǒng)的制備成本高和光電轉(zhuǎn)換效率低的技術(shù)問題。
[0035]請(qǐng)參考圖3，圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種分光譜太陽能光伏系統(tǒng)的示意圖，如圖3所示，該分光譜太陽能光伏系統(tǒng)包括:
[0036]第一分光單元，具有第一透射端與第一反射端，第一分光單元能夠?qū)⑷肷涞奶柲軐捁庾V分為反射的第一波段光譜與透射的第二波段光譜；
[0037]第二分光單元，設(shè)置于第一反射端，第二分光單元具有第二透射端與第二反射端，第二分光單元能夠?qū)⒌谝徊ǘ喂庾V分為反射的第一子波段光譜與透射的第二子波段光譜；
[0038]第三分光單元，設(shè)置于第一透射端，第三分光單元具有第三透射端與第三反射端，第三分光單元能夠?qū)⒌诙ǘ喂庾V分為反射的第三子波段光譜與投射的第四子波段光譜；
[0039]第一電池組，設(shè)置于第二反射端，用于將第一子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，在實(shí)際應(yīng)用中，為保證光電轉(zhuǎn)換效率，可以將第一電池組的材料設(shè)置為對(duì)第一子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第一預(yù)設(shè)值的材料，當(dāng)然，第一預(yù)設(shè)值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體設(shè)置，例如為20%等等，以滿足實(shí)際情況的需要，在此不做限制；
[0040]第二電池組，設(shè)置于第二透射端，用于將第二子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，在實(shí)際應(yīng)用中，為保證光電轉(zhuǎn)換效率，可以將第二電池組的材料設(shè)置為對(duì)第二子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第二預(yù)設(shè)值的材料，當(dāng)然，第二預(yù)設(shè)值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體設(shè)置，例如為20%等等，以滿足實(shí)際情況的需要，在此不做限制；
[0041]第三電池組，設(shè)置于第三反射端，用于將第三子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，在實(shí)際應(yīng)用中，為保證光電轉(zhuǎn)換效率，可以將第三電池組的材料設(shè)置為對(duì)第三子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第三預(yù)設(shè)值的材料，當(dāng)然，第三預(yù)設(shè)值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體設(shè)置，例如為20%等等，以滿足實(shí)際情況的需要，在此不做限制；
[0042]第四電池組，設(shè)置于第三透射端，用于將第四子波段光譜的太陽能轉(zhuǎn)換為電能，在實(shí)際應(yīng)用中，為保證光電轉(zhuǎn)換效率，可以將第四電池組的材料設(shè)置為對(duì)第四子波段光譜的太陽能的光電轉(zhuǎn)換效率超過第四預(yù)設(shè)值的材料，當(dāng)然，第四預(yù)設(shè)值可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行具體設(shè)置，例如為20%等等，以滿足實(shí)際情況的需要，在此不做限制；
[0043]其中，第一電池組、第二電池組、第三電池組和第四電池組均為制備工藝較為成熟、對(duì)相應(yīng)波段的光電轉(zhuǎn)換效率高、成本較低的單結(jié)電池組。
[0044]通過上述部分可以看出，由于采用了制備工藝較為成熟、對(duì)相應(yīng)波段的光電轉(zhuǎn)換效率高、成本較低的四個(gè)不同帶隙的單結(jié)光伏電池組，取代了制備工藝高、發(fā)熱嚴(yán)重的疊層光伏電池，結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，降低了寬譜光伏系統(tǒng)的制備成本，從而提高了寬譜光伏系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，同時(shí)，光路簡單，損耗較低，提高了寬譜光伏系統(tǒng)的光電轉(zhuǎn)換效率。
[0045]請(qǐng)繼續(xù)參考圖4，圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的分光譜太陽能光伏系統(tǒng)的實(shí)例圖，在接下來的部分中，如圖4所示，將以第一分光單元具體為第一長波通薄膜干涉截止濾光片、第二分光單元具體為第二長波通薄膜干涉截止濾光片、第三分光單元具體為第一長波通薄膜干涉截止濾光片為例，來進(jìn)行詳細(xì)的舉例描述。當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，本領(lǐng)域所屬的技術(shù)人員能夠根據(jù)實(shí)際情況，將分光單元采用其他合適的裝置或者部件，例如透鏡或者多個(gè)透鏡的組合等等，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例中長波通薄膜干涉截止濾光片的功能，在此就不再贅述了。
[0046]在本實(shí)施例中，由于所需利用的太陽能