CN102237427A - 太阳能电池装置 - Google Patents
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Abstract
一种太阳能电池装置，该太阳能电池装置包括基座和多个太阳能电池单元，该基座具有一承载面，该多个太阳能电池单元位于该承载面，该承载面包括一平面和一曲面，该承载面围成一收容室，该收容室具有顶部开口和与该顶部开口相对的底部，该平面位于该底部，该顶部开口的面积大于该底部的平面面积，该多个太阳能电池单元于该平面和该曲面均有分布。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能电池装置，尤其涉及一种可广角度吸收太阳能的太阳能电池装置。
背景技术
随着世界人口增加，工商发展已消耗大量能源，加以温室效应带来的全球暖化，寻找替代能源已成为世界各国的重点研究。相较于其它能源有枯竭或环境污染的问题，太阳能则拥有干净、丰富等优点，因此逐渐受到大家重视。使用太阳能的方式可分两类，其一是利用太阳热能，举例来说，太阳能热面板会将来自太阳的电磁辐射转换成热能，用以居家加热、运转特定的工业过程、或是驱动高级涡轮来产生电力。另一则是光伏电池，太阳能光伏面板可将阳光直接转换成电能，以供各种应用。
太阳能光伏面板通常由太阳能电池数组所组成，各太阳能电池彼此互连在一起。该等太阳能电池通常排列成连续的串联及/或并联的太阳能电池群。虽然太阳能面板已经有许多成功应用例，但现今仍无法普及，价格昂贵是因素之一。如何降低太阳能电池价格，除了降低原物料及制造成本外，提升电池效率、减少电池外围配件等也是可行的方向。
太阳能电池技术可分成两大族群：平板与聚光器。平板技术包括在玻璃罩与铝制(或玻璃)支撑架之间有全范围收光(full area coverage)的太阳能电池芯片。太阳能电池通常于低成本基材(例如，玻璃、塑料、或不锈钢)上沉积结晶硅，或各种半导体材料的薄膜。沉积技术一般包含某种类型的气相沉积、电沉积、或湿式化学制程。在平板技术中，日光直接照射太阳能电池；而聚光器技术则利用数个光学组件使日光聚焦于一个或多个太阳能电池上。用光学构件聚集日光可减少光照射芯片所需要的表面积，同时提高太阳能转换效率。聚光器组件之一例为圆柱透镜，其系使日光在表面上聚焦成线性样式。藉由放置一长条太阳能电池或一线性数组的太阳能电池于此类透镜的焦平面中，则在有日照的情况下，电池或电池数组可吸收聚焦过的日光且直接转换成电能。在相同的表面积下，此类聚光器所产生的电能比平板电池多。
聚光型太阳能电池虽引入聚光器，但其容忍角就缩小，尤其当聚光倍率＞100倍以上时，需搭配追日系统，才能达到应有的效能。因此，如何增加太阳能电池的容忍角(acceptable angle)，是设计太阳能电池的重要课题之一。
一般设计太阳电池时，并不考虑日光入射角问题，意即假定阳光以垂直角度入射电池。依此设计出的太阳能电池是平面型，可便于机械化的封装。然而，若不搭配追日系统，要随时保持阳光垂直入射太阳能电池是很困难的。而当太阳偏转后，照射到电池芯片上的光照度随之衰减。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种广角度吸收太阳能的太阳能电池装置。
一种太阳能电池装置，该太阳能电池装置包括基座和多个太阳能电池单元，该基座具有一承载面，该多个太阳能电池单元位于该承载面，该承载面包括一平面和一曲面，该承载面围成一收容室，该收容室具有顶部开口和与该顶部开口相对的底部，该平面位于该底部，该顶部开口的面积大于该底部的平面面积，该多个太阳能电池单元于该平面和该曲面均有分布。
相对于现有技术，本发明提供的太阳能电池装置具有一既有曲面部份也有平面部份的承载面，太阳能电池单元沿该承载面分布，从而可广角度地吸收入射光线，提高光电转换效率。
附图说明
图1是本发明实施提供的太阳能电池装置的立体结构示意图。
图2是图1所示的太阳能电池装置的立体分解图。
图3是图1所示的太阳能电池装置的基座的剖视图。
图4是图1所示的太阳能电池装置的IV-IV方向的剖视图。
主要元件符号说明
太阳能电池装置 10
基座 11
太阳能电池单元 12
上表面 20
承载面 22
平面 221
曲面 222
收容室 24
聚光组件 30
具体实施方式
请参阅图1，图2及图3，本发明实施例提供的太阳能电池装置10包括基座11和多个太阳能电池单元12。该基座11内可设置电路，该多个太阳能电池单元12与该基座11电连接。该基座11具有一上表面20。
该基座11具有一承载面22，该多个太阳能电池单元12位于该承载面22。承载面22包括包括一平面221和曲面222，该承载面22围成收容室24，该收容室24具有顶部开口和与该顶部开口相反的底部，平面221封合该收容室24的底部，该顶部开口的面积大于该底部的平面面积，类似一漏斗，如此更容易受光。该顶部开口与该上表面20平齐，在其它实施例中，该顶部开口也可高于该上表面20。该平面221位于该底部且与该上表面20平行。
在本实施例中，基座11的承载面22相对该上表面20向内凹陷形成该收容室24。收容室24的侧面即为该曲面222，该收容室24的底面即为平面221。
多个太阳能电池单元12设于该承载面22。例如，一部份太阳能电池单元12位于该收容室24的侧面，一部份太阳能电池单元12位于该收容室24的底面。
位于曲面222的太阳能电池单元12可吸收斜入射的光线，位于平面221的太阳能电池单元12可吸收垂直平面221入射的光线，因此，该太阳能电池装置10可吸收各个角度的入射光，该太阳能电池装置10的光电转换效率较高。
太阳能电池单元12为硅芯片型太阳能电池、硅薄膜型太阳能电池、多元化合物型太阳能电池、有机高分子太阳能电池或染料敏化太阳能电池等。太阳能电池10内包括各种类型的太阳能电池亦可。
当太阳能电池单元12为不可挠式太阳能电池时，例如为硅芯片型太阳能电池，多个太阳能电池紧密相连或分散配置，且尽量与该承载面22贴合。当太阳能电池单元12为可挠式太阳能电池，例如为硅薄膜型太阳能电池时，可于该基座11的承载面22直接沉积硅薄膜，形成PN结接面及导电层，因此更容易贴合承载面22。太阳能电池单元12的分布状态与该承载面22的形状越贴合，则曲面22的利用率越高，太阳能电池装置10的容忍角越大，光电转换效率也越高。
进一步地，该基座11为陶瓷基座，于该基座11内设置电路，因此不必考虑导线(图未示)所占面积，从而进一步增加太阳能电池单元12的数量，增加有效受光面积，提高光电转换效率。
进一步地，该太阳能电池装置10包括一聚光组件30，该聚光组件30位于该承载面22之上，例如位于该上表面20以聚集光线至该承载面22，从而进一步提高太阳能电池装置10的聚光效果，提高光电转换效率。
本实施例中，聚光组件30为凸透镜，该凸透镜覆盖该收容室24的顶部开口，或者，该凸透镜的一部分伸入该收容室24内，另一部份突出于该上表面20。另外，还可以使用其它形式的聚光组件，例如菲涅尔透镜、抛物面型反射聚光镜、平面镜等，以将光线更多地导入收容室24内。
还可以将多个太阳能电池装置组成一个太阳能电池装置阵列，以提高输出功率。
本实施例采用的太阳能电池装置10开口面积为12.25cm2，太阳能电池单元12为硅芯片型太阳能电池。设太阳辐照度为1000w/m3，每个太阳能电池单元12的尺寸为5mm×5mm，光电转换效率为30％，使用光学仿真软件进行设计与分析，结果如表一，由该表可看出，太阳偏转30度内的输出电功率可维持在0.3W以上。转换效率系在对应角度下的输出功率和受光面积所受辐射能量之比。
表一、模拟分析结果
| 入射角(°) | 0 | ±5 | ±10 | ±15 | ±20 | ±25 | ±30 |
| 输出功率(w) | 0.320 | 0.323 | 0.318 | 0.321 | 0.334 | 0.329 | 0.344 |
| 转换效率(％) | 87.14 | 87.98 | 86.53 | 87.38 | 91.08 | 89.66 | 93.80 |
可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (9)
1.一种太阳能电池装置，该太阳能电池装置包括基座和多个太阳能电池单元，该基座具有一承载面，该多个太阳能电池单元位于该承载面，其特征在于：该承载面包括一平面和一曲面，该承载面围成一收容室，该收容室具有顶部开口和与该顶部开口相对的底部，该平面位于该底部，该顶部开口的面积大于该底部的平面面积，该多个太阳能电池单元于该平面和该曲面均有分布。
2.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其特征在于：该基座还具有一上表面，该承载面相对该上表面凹陷，该平面与该上表面平行。
3.如权利要求2所述的太阳能电池装置，其特征在于：该顶部开口与该上表面平齐。
4.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其特征在于：该太阳能电池装置还包括一聚光组件，该聚光组件位于该承载面的上方以聚集光线至该承载面。
5.如权利要求4所述的太阳能电池装置，其特征在于：该聚光组件为一凸透镜。
6.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其特征在于：该基座为陶瓷基座。
7.如权利要求6所述的太阳能电池装置，其特征在于：该基座内设有电路以与该多个太阳能电池单元电连接。
8.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其特征在于：该多个太阳能电池单元紧密相连或分散配置。
9.如权利要求1所述的太阳能电池装置，其特征在于：任一该多个太阳能电池单元为硅芯片型太阳能电池、硅薄膜型太阳能电池、多元化合物型太阳能电池、有机高分子太阳能电池或染料敏化太阳能电池。
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