一種管狀跟蹤聚光光伏組件的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種管狀跟蹤聚光光伏組件包括聚光系統(tǒng)、光伏電池組件及與光伏電池組件良好導(dǎo)熱接觸的散熱裝置，其特征在于，所述管狀跟蹤聚光光伏組件具有兩端封閉的玻璃管外殼，并且所述聚光光伏電池組件實(shí)施受光面面向陽光地跟蹤，實(shí)施高效聚光發(fā)電；本實(shí)用新型的管狀跟蹤聚光光伏組件具有成本低、密封性能優(yōu)異、耐候性好、機(jī)械強(qiáng)度大、自支撐力強(qiáng)及使用壽命長的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種管狀跟蹤聚光光伏組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種光伏發(fā)電組件，尤其涉及一種可跟蹤太陽光線的管狀聚光光伏組件。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能作為一種可再生綠色能源具有廣闊的發(fā)展前景，太陽能發(fā)電已成為新能源利用的一種重要方法，太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，光伏發(fā)電組件是實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的主要器件，也是光伏發(fā)電系統(tǒng)中最大的一部分成本。目前的主流光伏模組均為板狀光伏模組，直接將光伏電池封裝在玻璃板內(nèi)，接收正常輻照強(qiáng)度的太陽光線照射發(fā)電，一方面光伏模組的成本絕大部分來自光伏電池，電池成本很難再有大幅度降低，造成光伏系統(tǒng)成本居高不下?’另一方面，板狀模組很容易受風(fēng)力影響，需要堅(jiān)固的金屬支架予以固定，成本較高。此外，模組受光面后部會形成大塊陰影區(qū)域，嚴(yán)重影響到后部空間的采光，也會阻礙光伏模組的安裝。
[0003]聚光光伏組件采用光學(xué)聚光系統(tǒng)將正常太陽光線匯聚一定倍數(shù)后照射到光伏電池組件上進(jìn)行發(fā)電，可以節(jié)省大量電池成本。雖然通過聚光系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤，可使聚光光伏組件獲得較高發(fā)電效率，但因一般的聚光跟蹤過程中需要加裝運(yùn)動跟蹤裝置，不僅增加了一部分成本，并且由于運(yùn)動跟蹤裝置制作、安裝、運(yùn)行過程中的實(shí)際精度與系統(tǒng)要求存在一定偏差，也會對系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和效率產(chǎn)生不良影響。此外，光伏聚光后光伏電池組件接收光照密度大幅增加，為保持光伏電池組件發(fā)電效率，散熱量也隨之急劇增大。有數(shù)據(jù)表明，光伏電池溫度每升高l°c，發(fā)電效率下降0.35%~0.5%左右，因此需要額外增加散熱裝置，才能保持光伏電池組件正常的發(fā)電效率。另外，透射式聚光往往采用有機(jī)材料透鏡如菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)，該菲涅爾透鏡結(jié)構(gòu)常采用聚烯烴材料注壓形成薄片，有機(jī)材料暴曬在陽光中不可避免地老化、透光率下降，使聚光光伏電池組件壽命及效率受到影響。
[0004]另外，一般聚光光伏組件倍數(shù)較高(從七倍至一千多倍)，只能接收直射光及很少部分散射光，無論菲涅爾透射式還是拋物面反射式結(jié)構(gòu)，經(jīng)過這類光學(xué)系統(tǒng)的散射光由于偏離設(shè)計(jì)聚光光軸角度較大，絕大部分散射光都無法到達(dá)光伏電池組件表面。在絕大部分地區(qū)，特別是適合分布式布置光伏系統(tǒng)的市區(qū)，太陽光線全輻照中包含較多的散射光，如果無法對散射光進(jìn)行有效接收，會對單位功率組件年發(fā)電量產(chǎn)生較大影響，導(dǎo)致整體年發(fā)電效率降低，也增加了單位光伏電池組件的發(fā)電成本。
[0005]管狀結(jié)構(gòu)具有很好的機(jī)械強(qiáng)度，特別是透明玻璃管外殼具有重量輕、成本很低、密封性能優(yōu)異、耐候性好、機(jī)械強(qiáng)度大、自支撐力強(qiáng)及使用壽命長等顯著優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型目的在于克服以上描述的傳統(tǒng)平板光伏組件使用的電池較多，鋼架支撐及封裝成本較高，易受風(fēng)力影響，安裝不方便等問題；以及傳統(tǒng)聚光光伏組件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高昂，實(shí)施單軸或雙軸的運(yùn)動跟蹤成本較高，長期運(yùn)行可靠性不高，且傳統(tǒng)聚光光伏組件基本只能接收直射光等問題；本實(shí)用新型提供一種管狀跟蹤聚光光伏組件，包括聚光系統(tǒng)、光伏電池組件及與光伏電池組件良好導(dǎo)熱接觸的散熱裝置，其特征在于，所述管狀跟蹤聚光光伏組件具有兩端封閉的玻璃管外殼，所述管狀跟蹤聚光光伏組件受光面向陽布置，整體南北軸方向布置，且玻璃管外殼的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面成角度布置；并且所述管狀跟蹤聚光光伏組件實(shí)施受光面面向陽光跟蹤，實(shí)施高效聚光發(fā)電。
[0007]以傳統(tǒng)的南北軸布置單軸跟蹤一維線性聚光為例，定義傳統(tǒng)槽式拋物面聚光光伏組件繞南北軸向旋轉(zhuǎn)需要跟蹤的角度為β，本專利所述的β值可具體為太陽光線投影至東西垂面的光線向量與水平面法向量的之間的夾角(如單軸跟蹤為東西軸布置，則β值可具體為太陽光線投影至南北垂面的光線向量與水平面法向量的之間的夾角)。
[0008]進(jìn)一步地，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的玻璃管外殼長度超過2.5米；優(yōu)選地，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的玻璃管外殼長度超過5米，可充分利用玻璃管外殼的強(qiáng)度和自支撐能力，簡化安裝工序，節(jié)省材料及人工成本，同時盡量減少聚光光伏組件兩端非有效利用部分在整體長度中所占的比例，降低端部效應(yīng)影響。
[0009]進(jìn)一步地，所述玻璃管外殼直徑范圍為30毫米?200毫米。
[0010]優(yōu)選地，所述玻璃管外殼直徑范圍為45毫米?150毫米，在盡量獲得較大受光面積的同時，減小玻璃管外殼壁厚度，降低成本。
[0011]進(jìn)一步地，構(gòu)成所述光伏電池組件的光伏電池為單晶硅電池或多晶硅電池或碲化鎘電池或CIGS薄膜太陽能電池等。
[0012]優(yōu)選地，所述光伏電池為單晶硅電池或多晶硅電池或?qū)ι鲜鰞煞N電池進(jìn)行切割或組合形成的僅僅尺寸和引線不同的光伏電池，以充分消化利用現(xiàn)有光伏行業(yè)產(chǎn)能。
[0013]進(jìn)一步地，所述聚光系統(tǒng)為低聚光倍率的復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)(CompoundParabolic Collector，CPC)，光學(xué)反射面布置在底部光伏電池組件側(cè)面，將一定角度范圍內(nèi)的入射光有效反射到光伏電池表面形成聚光效果；光伏電池組件直接面對太陽光線入射方向，可不經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)反射就能直接接收相當(dāng)高比例的直射和散射光線，提高本聚光光伏組件的光線利用率，增加發(fā)電量。
[0014]優(yōu)選地，所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)為一維復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)，光伏電池左右兩側(cè)的光學(xué)反射面沿玻璃管外殼軸向呈長條狀布置，在玻璃管外殼的圓周方向(或叫作直徑方向)聚光，在玻璃管外殼的軸向方向不聚光，實(shí)現(xiàn)一維的線性聚光，簡單可靠，獲得較好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。
[0015]進(jìn)一步地，所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)的聚光倍率設(shè)計(jì)為為2.5?5倍，使之能夠同時具備降低光伏電池成本、保持一定的光學(xué)容差角度以實(shí)現(xiàn)降低設(shè)計(jì)難度、高效接收太陽光線等優(yōu)點(diǎn)，其中聚光倍率定義為聚光光學(xué)系統(tǒng)的入口寬度比光伏電池組件寬度的倍數(shù)。過高的聚光倍數(shù)雖然能降低電池成本，但一般情況下聚光超過5倍后，電池成本的繼續(xù)下降對系統(tǒng)成本的影響已經(jīng)不明顯，而且較高倍的聚光會對光伏電池提出一些特殊要求造成價格上升，同時較高倍數(shù)的聚光光學(xué)系統(tǒng)容差角度很小。
[0016]優(yōu)選地，所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)的聚光倍率為2.5?3.5倍；該聚光倍率下米用光伏電池材料及工藝生產(chǎn)的單晶或多晶硅電池即可完全滿足使用要求，從而可大幅度降低聚光光伏組件中的電池成本。因聚光系統(tǒng)仍具有較好的跟蹤容差性，具有很好的聚光效果，同時散熱良好，整體系統(tǒng)的成本較低。
[0017]優(yōu)選地，對所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)的光學(xué)拋物反射面優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用一個以上的平面反射鏡面形成的多折平面組合反射鏡面擬合替代，使匯聚到光伏電池上的光線不至于過分集中，分布較為均勻，達(dá)到較好的勻光效果，保護(hù)光伏電池免受損傷，提高發(fā)電效率。
[0018]優(yōu)選地，所述多折平面組合反射鏡面為一個以上的平面玻璃鏡片粘接形成，其結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度高、制作成本較低并且具有很好的反射率。
[0019]進(jìn)一步地，所述平面反射鏡面具有鏡前反射膜層，可減少太陽光透射吸收，保護(hù)反射鏡基體，并提高反射率，減少由于鏡體厚度造成的漏光，增加光伏電池組件接收到的反射光線，提高光伏電池組件的發(fā)電效率。
[0020]進(jìn)一步地，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的光伏電池組件受光面向陽布置，且整體南北軸方向布置，實(shí)施東西方向跟蹤太陽光線。
[0021]進(jìn)一步地，所述管狀跟蹤聚光光伏組件受光面向陽布置，且玻璃管外殼的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面成一定角度布置，例如北半球高緯度區(qū)域，成南北軸方向固定，且南低北高布置。
[0022]進(jìn)一步地，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的玻璃管外殼的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面成當(dāng)?shù)鼐暥冉嵌炔贾?極軸布置)，例如北半球高緯度區(qū)域，成南北軸方向固定，且南低北高布置。
[0023]進(jìn)一步地，從所述玻璃管外殼的兩個端頭位置或靠近兩個端頭位置的管壁上引出所述管狀跟蹤聚光光伏組件的兩個電極。
[0024]進(jìn)一步地，一個以上的所述管狀跟蹤聚光光伏組件平行陣列布置，形成串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)的組串連接方式。在此組串連接中，相鄰所述管狀跟蹤聚光光伏組件的相鄰端部引出電極直接連接，連接電纜的尺寸很短，可以節(jié)省光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接電纜成本。
[0025]進(jìn)一步地，所述光伏電池組件搭接，互相遮住匯流母線，提高匯聚光線利用率，提高發(fā)電效率。
[0026]進(jìn)一步地，所述散熱裝置為熱導(dǎo)率良好的材料制成，例如鋁片，該鋁片與所述光伏電池組件良好導(dǎo)熱接觸，如緊貼布置于光伏電池組件背部，鋁片的延伸部分布置于玻璃管外殼不受光部分的內(nèi)壁面上，將光伏電池?zé)崃坑行U(kuò)散到玻璃管外殼壁上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為管狀跟蹤聚光光伏組件的橫截面結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0028]圖2為管狀跟蹤聚光光伏組件散熱光線接收示意圖；
[0029]圖3為管狀跟蹤聚光光伏組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4-1和圖4-2為聚光系統(tǒng)對光伏電池組件勻光的影響對比示意圖；
[0031]圖5為管狀跟蹤聚光光伏組件的光伏電池組件搭接示意圖；
[0032]圖6為管狀跟蹤聚光光伏組件的光伏電池組件串聯(lián)的連接方式示意圖；
[0033]圖7-1為管狀跟蹤聚光光伏組件南北軸角度布置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7-2為圖7-1的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖7-3為圖7-2的局部放大示意圖；
[0036]圖8為管狀跟蹤聚光光伏組件陣列統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖9-1為管狀跟蹤聚光光伏組件陣列第一例結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖9-2為管狀跟蹤聚光光伏組件陣列第二例的結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0039]圖1為管狀跟蹤聚光光伏組件的橫截面結(jié)構(gòu)的示意圖。如圖1所示，本實(shí)用新型中的管狀跟蹤聚光光伏組件包括聚光系統(tǒng)，例如一維聚光系統(tǒng)102、光伏電池組件103及光伏電池組件103背部的與光伏電池組件103良好導(dǎo)熱接觸的散熱裝置，例如散熱鋁片104 ；所述管狀跟蹤聚光光伏組件具有玻璃管外殼101 ;以傳統(tǒng)的南北軸布置單軸跟蹤一維線性聚光為例，定義傳統(tǒng)槽式拋物面聚光光伏組件繞南北軸向旋轉(zhuǎn)需要跟蹤的角度為β，本專利所述的β值可具體為太陽光線投影至東西垂面的光線向量與水平面法向量的之間的夾角(如單軸跟蹤為東西軸布置，則β值可具體為太陽光線投影至南北垂面的光線向量與水平面法向量的之間的夾角)。
[0040]一維聚光系統(tǒng)102對稱地分布于光伏電池組件103的兩側(cè)，散熱鋁片104與所述光伏電池組件103良好導(dǎo)熱接觸，如緊貼布置于光伏電池組件背部，散熱鋁片104的延伸部分布置于玻璃管外殼101不受光部分的內(nèi)壁面上，將光伏電池?zé)崃坑行U(kuò)散到玻璃管外殼101內(nèi)壁上以達(dá)到冷卻效果。具體地，玻璃管外殼101兩端密封成為密閉結(jié)構(gòu)，透光率高，自支撐強(qiáng)度好，成本低，使用壽命長，可良好的隔絕外界環(huán)境對內(nèi)部器件(一維聚光系統(tǒng)102、光伏電池組件103及散熱裝置等)的影響及破壞。
[0041]進(jìn)一步地，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的長度超過2.5米；優(yōu)選地，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的長度超過5米，可充分利用玻璃管外殼的強(qiáng)度和自支撐能力，簡化安裝工序，節(jié)省材料及人工成本，同時盡量減少聚光光伏組件兩端非有效利用部分在整體長度中所占的比例，降低端部效應(yīng)影響，進(jìn)一步降低成本。由于玻璃管外殼的壁厚與直徑有一定關(guān)系，一般管徑越大壁厚越厚，為控制壁厚節(jié)省材料，所述玻璃管外殼直徑范圍為30毫米?200暈米；優(yōu)選地,所述玻璃管外殼直徑范圍為45暈米?150暈米,在盡量獲得較大受光面積的同時，減小玻璃管外殼壁厚度，盡量控制壁厚在3毫米以內(nèi)，優(yōu)選在2毫米甚至1.5毫米以內(nèi)，以降低成本。
[0042]圖2為管狀跟蹤聚光光伏組件散熱光線接收示意圖。如圖2所示，玻璃管外殼201的內(nèi)部布置有聚光系統(tǒng)202, —維聚光系統(tǒng)202可以為復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)(CPC系統(tǒng)),所述聚光系統(tǒng)定義為低聚光倍率的復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)(Compound Parabolic Collector, CPC)。聚光系統(tǒng)的202光學(xué)反射面布置在光伏電池組件203兩側(cè)，能將一定角度范圍內(nèi)的全部入射光高效反射到光伏電池表面形成聚光效果，該角度范圍稱為聚光系統(tǒng)的容差角度范圍(即當(dāng)太陽光因跟蹤精度或其他原因造成部分未直接入射光伏電池組件表面的太陽光，經(jīng)過一次或大于一次的反射后從新入射至光伏電池組件表面)，光伏電池組件直接面對太陽光線入射方向，可不經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)反射就能接收相當(dāng)高比例的直射光線和散射光線，提高本聚光光伏組件的光線利用率，增加發(fā)電量。太陽散射光線角度與直射光入射角度成一定的高斯分布，并非嚴(yán)格的入射角度上的各向同性分布，絕大部分能量的散射光的角度均在接近直射太陽光線角度的一定角度范圍內(nèi)。而本實(shí)用新型的聚光系統(tǒng)實(shí)施太陽光線精確跟蹤，直射光及大部分的散射光線均可以被有效接收發(fā)電，如此可以推論在散射量較多情況下，本實(shí)用新型的管狀跟蹤聚光光伏組件也能有效接收密度較高的散射光線，進(jìn)行發(fā)電。在大部分地區(qū)，特別是分布式布置管狀跟蹤聚光的市區(qū)，太陽光線全輻照中包含較多的散射光，對散射光的極少量接收將會對單位功率模組年發(fā)電量影響較大，降低了整體年發(fā)電效率，也增加了單位光伏電池組件的發(fā)電成本。[0043]圖3為管狀跟蹤聚光光伏組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。如果3所示，管狀跟蹤聚光光伏組件內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括光伏電池組件303及復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)302 ;所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)為一維復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)，光伏電池組件左右兩側(cè)的光學(xué)反射面沿玻璃管外殼軸向呈長條狀布置，在玻璃管外殼的圓周方向(或叫作直徑方向)聚光，在玻璃管外殼的軸向方向不聚光，實(shí)現(xiàn)一維的線性聚光，獲得較好的經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性。優(yōu)選地，所述聚光系統(tǒng)302可以采用多個平面玻璃鏡順次呈角度粘結(jié)形成的多折平面鏡，其結(jié)構(gòu)簡單，制作成本較低，具有較好的聚光效果，平面玻璃鏡具有鏡前反射膜層，可減少太陽光的透射，提高反射鏡的反射率，減少通過玻璃板厚度斷面處的漏光，增加光伏電池組件接收到的反射光線，提高光伏電池組件的發(fā)電效率。
[0044]圖4-1和圖4-2為聚光系統(tǒng)對光伏電池組件勻光的影響對比示意圖。如圖4-1入射至玻璃管外殼內(nèi)部的太陽光經(jīng)過光伏電池組件403兩側(cè)對稱布置的聚光系統(tǒng)411的匯集，反射至光伏電池組件403進(jìn)行發(fā)電，所述聚光系統(tǒng)的聚光倍率設(shè)計(jì)為為2.5?5倍，既可降低光伏電池成本、又能保持一定的光學(xué)容差角度及降低散熱裝置設(shè)計(jì)難度等。聚光倍率定義為聚光光學(xué)系統(tǒng)的入口寬度與光伏電池組件寬度的比值；過高的聚光倍率雖然能降低電池成本，但一般情況下聚光超過5倍后，電池成本的下降對系統(tǒng)成本的影響已經(jīng)不明顯，而且較高倍的聚光會對光伏電池提出一些特殊要求，造成價格上升；同時較高倍數(shù)的聚光光學(xué)系統(tǒng)容差角度很小，較高倍數(shù)聚光帶來的散熱問題也會造成系統(tǒng)成本上升。優(yōu)選地，所述聚光倍率為2.5?3.5倍；該聚光倍率下采用普通光伏電池材料及工藝生產(chǎn)的單晶或多晶硅電池即可完全滿足使用要求，此時，聚光光伏組件中的電池成本已經(jīng)有大幅度下降，同時散熱良好，成本很低。另外，光伏電池的標(biāo)稱效率是在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下測量獲得的。在實(shí)際應(yīng)用過程中，正常光照強(qiáng)度一般低于標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度，特別是適合分布式安裝的城市光照強(qiáng)度絕大部分時間都遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度，在低光照強(qiáng)度下的實(shí)際電池效率要比標(biāo)準(zhǔn)光照條件下的標(biāo)稱效率低一些，而比標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度適當(dāng)高一些的光照強(qiáng)度條件下的實(shí)際電池效率要比標(biāo)稱效率高一些。本實(shí)用新型所述管狀跟蹤聚光光伏組件提供的1.5?5倍，特別是2.5?3.5倍的聚光效果，正好可以將普遍低于標(biāo)準(zhǔn)光照的正常光照強(qiáng)度匯聚提升至超過標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度的合適水平，在普通光照強(qiáng)度很好(達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度)時不會由于匯聚倍率過高造成電池?fù)p壞，能夠使光伏電池始終工作在達(dá)到和超過標(biāo)稱轉(zhuǎn)換效率的狀態(tài)，提高系統(tǒng)發(fā)電效率。
[0045]優(yōu)選地，對所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)的光學(xué)拋物反射面優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用一個以上的平面反射鏡面形成的多折平面組合反射鏡面擬合替代，使匯聚到光伏電池上的光線不至于過分集中，分布較為均勻，達(dá)到較好的勻光效果，保護(hù)光伏電池免受損傷，提高發(fā)電效率。從圖4-1可以看出，經(jīng)過平面反射鏡面形成的某角度入射光線反射至光伏電池組件面上的寬度為dl，其入射至光伏電池組件的光線為平行入射光線。圖4-2顯示復(fù)合拋物聚光面進(jìn)行精確會聚情況，相同光線入射至相同位置的復(fù)合拋物聚光412面上，在光伏電池組件位置接收403的光的寬度為d2，很明顯d2寬度小于dl寬度，其接收的是一個會聚的光線，焦斑很小，對光伏電池組件的散熱也是一個巨大的考驗(yàn)；且光伏電池組件對非均勻的太陽光吸收效果并不好，會造成局部電池溫度過高，形成亮斑，使電池失效甚至將光伏電池組件變成負(fù)載，輸出功率不穩(wěn)定且大幅減小。
[0046]圖5為管狀跟蹤聚光光伏組件的光伏電池組件搭接示意圖。如圖5所示，所述光伏電池組件503-1與光伏電池組件503-2傾斜搭接，互相遮住匯流母線509，提高匯聚光線利用率，提高發(fā)電效率。進(jìn)一步地，構(gòu)成所述光伏電池組件的光伏電池為單晶硅電池或多晶硅電池或碲化鎘電池或CIGS薄膜太陽能電池。優(yōu)選地，所述光伏電池為單晶硅電池或多晶硅電池或?qū)ι鲜鰞煞N電池進(jìn)行切割或組合形成的僅僅尺寸和匯流引線不同的光伏電池，以充分消化利用現(xiàn)有光伏行業(yè)產(chǎn)能。
[0047]圖6是本實(shí)用新型的管狀跟蹤聚光光伏組件的光伏電池組件串聯(lián)的連接方式示意圖。當(dāng)光伏電池陣列為串并聯(lián)組合結(jié)構(gòu)時，各串聯(lián)組沿所述玻璃管外殼長度方向排布。如圖6所示，光伏電池組件包括多個光伏電池單元，各單元底部留有間隔絕緣布置。所述光伏電池單元包括光伏電池603和散熱鋁片604，光伏電池603的上部為負(fù)極，下部為正極，例如光伏電池603與散熱鋁片604非絕緣，即散熱鋁片604為正極。所述散熱鋁片604與下一個光伏電池組件單元的光伏電池613的上部通過連接結(jié)構(gòu)608相連接，按照此方式布置光伏電池組件陣列中的各單元，使光伏電池組件陣列單元之間串聯(lián)，電能由光伏電池陣列兩端輸出。
[0048]圖7-1為管狀跟蹤聚光光伏組件南北軸角度布置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7-1所示，管狀跟蹤聚光光伏組件720包括包括玻璃管外殼713、玻璃管外殼713兩端布置的密封接頭714及中間位置布置的光伏電池組件711。所述管狀跟蹤聚光光伏組件的光伏電池組件受光面向陽布置，且整體南北軸方向布置，實(shí)施東西的方位方向太陽光線跟蹤，且玻璃管外殼的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面成一定角度布置，例如北半球高緯度區(qū)域，成南北軸方向固定，且南低北高布置。優(yōu)選地，管狀跟蹤聚光光伏組件的玻璃管外殼的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面成當(dāng)?shù)鼐暥冉嵌炔贾?，此時管狀跟蹤聚光光伏組件能與時角具有同步性；例如當(dāng)天的時角ω (時角ω是當(dāng)?shù)貢r間、經(jīng)度和時差的函數(shù)，隨著時間勻速變化)，即跟蹤角度β值從數(shù)值上等于時角ω，每小時需要旋轉(zhuǎn)15°，自東向西旋轉(zhuǎn)。
[0049]圖7-2為圖7-1的主視方向結(jié)構(gòu)示意圖。如圖7-2所示，圖中顯示的是管狀跟蹤聚光光伏組件在旋轉(zhuǎn)的某一個瞬間的狀態(tài)，復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)的光學(xué)拋物反射面優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用一個以上的平面反射鏡面形成的多折平面組合反射鏡面擬合替代，使匯聚到光伏電池上的光線不至于過分集中，分布較為均勻，達(dá)到較好的勻光效果，保護(hù)光伏電池免受損傷，提高發(fā)電效率。優(yōu)選地，所述多折平面組合反射鏡面為一個以上的平面玻璃鏡片粘接形成，其結(jié)構(gòu)簡單、強(qiáng)度高、制作成本較低并且具有很好的反射率。圖中還顯示光伏電池組件的寬度為Α,聚光光伏系統(tǒng)的寬度為3.5Α,此時該管狀跟蹤聚光光伏組件的聚光倍率為3.5。該聚光倍率下采用普通光伏電池材料及工藝生產(chǎn)的單晶或多晶硅電池即可完全滿足使用要求,此時,聚光光伏組件中的電池成本已經(jīng)有大幅度下降，同時散熱良好,成本很低，正好可以將普遍低于標(biāo)準(zhǔn)光照的正常光照強(qiáng)度匯聚提升至超過標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度的合適水平，在普通光照強(qiáng)度很好(達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)光照強(qiáng)度)時不會由于匯聚倍率過高造成電池?fù)p壞，能夠使光伏電池始終工作在達(dá)到和超過標(biāo)稱轉(zhuǎn)換效率的狀態(tài)，提高系統(tǒng)發(fā)電效率。
[0050]圖7-3為圖7-2的局部放大示意圖。如圖7-3所示,所述平面反射鏡面具有鏡前反射膜層，減少太陽光透射吸收，保護(hù)反射鏡基體，并提高反射率，減少由于鏡體厚度造成的漏光，增加光伏電池接收到的反射光線，提高光伏電池組件的發(fā)電效率。圖中入射光線經(jīng)過所述聚光系統(tǒng)的多個平面玻璃鏡的連接處，因?yàn)槠矫娣瓷溏R面的鏡前反射膜層將光線反射成c光線，c光線最終可以到達(dá)光伏電池組件表面，而利用平面反射鏡面的鏡后反射膜層會穿過平面玻璃鏡的連接縫隙變成光線d，而無法到達(dá)光伏電池組件表面。相同光線入射靠近光伏電池組件的平面玻璃鏡經(jīng)過平面玻璃鏡的鏡前反射可以將光線反射成f入射光伏電池組件表面，而經(jīng)過平面玻璃鏡鏡后反射則將光線反射成光線e，入射至光伏電池組件的背部，致使光伏電池組件接收不到此部分太陽光線。
[0051]圖8是本實(shí)用新型的管狀跟蹤聚光光伏組件陣列統(tǒng)一旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)示意圖。如圖8所示，該實(shí)施例包括若干個管狀跟蹤聚光光伏組件并聯(lián)跟蹤驅(qū)動，例如管狀跟蹤聚光光伏組件的組數(shù)為6組,管狀跟蹤聚光光伏組件821?管狀跟蹤聚光光伏組件823。該多個陣列的管狀跟蹤聚光光伏組件整體水平東西布置或水平南北軸布置或南北軸傾斜角度布置，優(yōu)選為南北軸傾斜角度為當(dāng)?shù)鼐暥冉嵌?，且向陽布置。圖中顯示以南北軸傾斜當(dāng)?shù)鼐暥冉嵌认蜿柌贾脼槔?，所述管狀跟蹤聚光光伏組件821?管狀聚光光伏組件823平行布置于同一旋轉(zhuǎn)支架上，繞同一個旋轉(zhuǎn)中心軸807旋轉(zhuǎn)，實(shí)施太陽光線追蹤，將入射的太陽光轉(zhuǎn)化為電能并輸出。該管狀跟蹤聚光光伏組件設(shè)置成在驅(qū)動裝置的驅(qū)動下，各個管狀跟蹤聚光光伏組件繞自身的中心旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。這種統(tǒng)一跟蹤實(shí)施方式，可簡化跟蹤機(jī)構(gòu)，降低跟蹤成本。
[0052]圖9-1為管狀跟蹤聚光光伏組件陣列第一例結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9-1所示，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的兩個電極分別從所述玻璃管外殼901的兩端頭位置或靠近兩個端頭位置的管壁上引出電源線908和電源線909。進(jìn)一步地，一個以上的所述管狀跟蹤聚光光伏組件平行陣列布置，形成串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)的組串連接方式，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的相鄰端部由所述電極直接連接，尺寸很短，可以節(jié)省光伏發(fā)電系統(tǒng)的連接電纜成本。具體實(shí)施例為，每個低倍聚光光伏發(fā)電組件的玻璃管外殼901的長度為5m，外徑為70mm，玻璃管外殼厚度2mm ;每兩個低倍聚光光伏發(fā)電組件形成一個U型結(jié)構(gòu)，每兩個U型結(jié)構(gòu)只需
0.2m的自帶電纜連接，每10個U型結(jié)構(gòu)組成一個完整的低倍聚光光伏發(fā)電組件陣列；多個類似的聚光光伏發(fā)電組件并列匯流總線上，實(shí)施小量電纜線的電量輸送。
[0053]圖9-2為管狀跟蹤聚光光伏組件陣列第二例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9-2所示，每兩個以上的聚光光伏發(fā)電組件串聯(lián)布置，兩組以上相同串聯(lián)布置的聚光光伏發(fā)電組件相互并聯(lián)組成陣列單元，多個相同的陣列單元相互并聯(lián)將光伏電池產(chǎn)生的電能共同輸送至系統(tǒng)外部。
[0054]顯而易見，在不偏離本實(shí)用新型的真實(shí)精神和范圍的前提下，在此描述的本實(shí)用新型可以有許多變化。因此，所有對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說顯而易見的改變，都應(yīng)包括在本權(quán)利要求書所涵蓋的范圍之內(nèi)。本實(shí)用新型所要求保護(hù)的范圍僅由所述的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
【權(quán)利要求】
1.一種管狀跟蹤聚光光伏組件，包括聚光系統(tǒng)、光伏電池組件及與光伏電池組件良好導(dǎo)熱接觸的散熱裝置，其特征在于，所述管狀跟蹤聚光光伏組件具有兩端封閉的玻璃管外殼，所述管狀跟蹤聚光光伏組件受光面向陽布置，整體南北軸方向布置，且玻璃管外殼的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面成角度布置，并且所述管狀跟蹤聚光光伏組件實(shí)施受光面面向陽光跟蹤，實(shí)施高效聚光發(fā)電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述玻璃管外殼長度超過2.5米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述玻璃管外殼長度超過5米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述玻璃管外殼直徑范圍為45毫米~150毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，構(gòu)成所述光伏電池組件的光伏電池為單晶硅電池或多晶硅電池或碲化鎘電池或CIGS薄膜太陽能電池。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，構(gòu)成所述光伏電池組件的光伏電池為單晶硅電池或多晶硅電池或?qū)ι鲜鰞煞N電池進(jìn)行切割或組合形成的僅僅尺寸和引線不同的光伏電池。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述聚光系統(tǒng)為低聚光倍率的復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7 所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)為一維復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)一維的線性聚光。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)的聚光倍率為2.5~5倍。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述復(fù)合拋物聚光系統(tǒng)的光學(xué)拋物反射面采用一個以上的平面反射鏡面形成的多折平面組合反射鏡面擬合替代。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述多折平面組合反射鏡面為一個以上的平面玻璃鏡片粘接形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述平面反射鏡面具有鏡前反射膜層。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述管狀跟蹤聚光光伏組件受光面向陽布置，整體南北軸方向布置，且玻璃管外殼的旋轉(zhuǎn)軸線與水平面成當(dāng)?shù)鼐暥冉嵌炔贾谩?br> 14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述玻璃管外殼的兩個端頭位置或靠近兩個端頭位置的管壁上包括兩個弓丨出電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，一個以上的所述管狀跟蹤聚光光伏組件平行陣列布置，并聯(lián)跟蹤驅(qū)動。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，一個以上的所述管狀跟蹤聚光光伏組件平行陣列布置，形成串聯(lián)或并聯(lián)或串并聯(lián)的組串連接方式，所述管狀跟蹤聚光光伏組件的相鄰端部由所述電極直接連接。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述光伏電池組件互相遮住匯流母線。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述光伏電池組件包括多個光伏電池單元，各光伏單元底部留有間隔絕緣布置。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種管狀跟蹤聚光光伏組件，其特征在于，所述散熱裝置緊貼布置于光伏電池組件背部，其延伸部分布置于玻璃管外殼不能受光部分的內(nèi)壁面上。
【文檔編號】H01L31/0224GK203522619SQ201320484230
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年8月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月8日
【發(fā)明者】劉慶云 申請人:劉慶云