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CN201773855U - 聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置 - Google Patents

聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，包含于一反射镜的聚光区配置一太阳能电池芯片及一管件，且管件双端分别形成一可供反射镜反射的太阳光照射进入的宽管口，及一位于太阳能电池芯片的相对端的窄管口，该宽管口及窄管口之间形成一反光通道，具有一可供太阳光于通道内进行多次反射的特定长度，能反射太阳光均匀照射太阳能电池芯片发电，据以确保太阳能电池芯片的正常发电效率。

Description

聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置
技术领域
本实用新型提供一种二次聚光装置，特别是关于一种设于聚光型太阳能电池模块内的管件，并涉及该管件的一反光通道。
背景技术
传统的聚光型太阳能电池模块，一般是由反射镜及聚光型太阳能电池(Concentrator Photovoltaic，CPV)组配而成，通常是在一壳体内形成一聚光用腔室，该聚光型太阳能电池设于腔室内，且反射镜配置于腔室顶部的壳体壁面上，以反射外界太阳光至腔室内，令聚光型太阳能电池接受反射镜反射的太阳光照射而发电；目前利用反射镜聚光的作法，包括有利用菲涅尔透镜(Fresnel Lenes)及盖赛格林式(Cassegrain)光学系统等。
且知，上述聚光型太阳能电池的主要材料为砷化镓(GaAs)，也就是三五族(III-V)材料，一般采用硅晶材料制成的太阳能电池只能吸收太阳光谱中400～1,100nm波长的能量，而聚光型不同于硅晶圆太阳能技术，可透过多接面化合物半导体吸收较宽广的太阳光谱能量，且聚光型太阳能电池的耐热性比一般晶圆型太阳能电池又来的高；因此，可通过使用较大面积的反射镜将外界太阳光聚焦至较小面积的聚光型太阳能电池上，来提高太阳能的发电效率，并节省电池使用面积。
现有的聚光型太阳能电池模块的聚光技术，可见揭露于中国台湾省第201015733号及第M360983号专利案中；然而，其中的反射镜于反射太阳光照射聚光型太阳能电池期间，反射至腔室内的太阳光也容易辐射至聚光型太阳能电池周围的区域，而使该太阳能电池所能接收的太阳光的辐射能产生一定程度的衰减；此外，该反射镜也容易受到外界环境或人为因素的影响，而使反射镜所反射至太阳能电池表面的多道太阳光线之间形成强、弱上的差异，导致太阳能电池表面接受太阳光照射的强度不均匀。
因此，现有较为先进的技术中，已存在一种可将太阳光聚焦于太阳能电池上的聚光器，揭露于中国台湾省第I277772号专利案中，其中的聚光器呈浅薄的杯状，且反射镜所反射的太阳光可直接穿过该聚光器而聚焦于聚光型太阳能电池表面；如此，虽能利用聚光器的内壁遮挡太阳光辐射至太阳能电池周围的区域，但其反射镜反射的太阳光直接聚焦于太阳能电池表面，而具有上述太阳能电池表面接受太阳光照射的强度不均匀的状况，亟需加以改善。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，以克服上述先前技术中，由于多道太阳光线之间强、弱上的差异，而导致太阳能电池表面接受太阳光照射强度不均匀的问题。
为能实现上述的目的，本实用新型聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，包含：
一反射镜，能够反射太阳光至该反射镜近侧聚焦，而形成一聚光区；
一太阳能电池芯片，配置于该聚光区内，且该太阳能电池芯片的一受光端面朝向该反射镜反射至该聚光区的太阳光；
一管件，座落于该聚光区内，并邻近于该太阳能电池芯片，且该管件双端分别形成一位于该反射镜反射太阳光的聚焦位置的宽管口，及一位于该受光端面的相对端的窄管口；及
一反光通道，形成于该宽管口及该窄管口之间，且该反光通道自该宽管口朝该窄管口方向逐渐缩口，该反光通道并具有一可供所述太阳光于该反光通道内进行多次反射的特定长度，该特定长度依据其所反射的太阳光的波长加以设定。
藉由上述，经由该反射镜反射至聚光区内的多道太阳光线，能够聚焦于该管件的宽管口，进而透入该反光通道内，致使所述太阳光线于该反光通道内进行多次反射，且所述太阳光线的反射次数受到该反光通道的逐渐缩口的内壁影响，而朝该窄管口方向逐渐增多，因此能够反射所述太阳光经由该窄管口均匀照射该受光端面，驱使该太阳能电池芯片发电；据此，以确保太阳能电池芯片的正常发电效率。其中，
更加包含一壳体，内部形成一腔室，且该壳体顶部形成一可供太阳光照射进入的窗口，而与该腔室相连通，该反射镜配置于该窗口，以间隔该腔室形成该聚光区。
所述反射镜以弧凹形态向下方伸入该腔室内，而于该反射镜上形成一朝向上方的弧凹状反光面，该聚光区位于该窗口与该弧凹状反光面之间。该窗口配置一辅助镜，位于该反射镜上方，该太阳能电池芯片位于该弧凹状反光面上，该反射镜经由该弧凹状反光面反射太阳光照射该辅助镜，且该辅助镜上具有一可接受该弧凹状反光面反射的太阳光照射的弧凸状反光面，能够反射太阳光照射该太阳能电池芯片。或者，该太阳能电池芯片邻近该窗口，并位于该反射镜的该弧凹状反光面上方，该反射镜经由该弧凹状反光面反射太阳光照射该太阳能电池芯片。
或者，所述反射镜可为一凸透镜或一菲涅尔透镜。
此外，本实用新型也包含：
所述管件可由非透光材料制成，而使反光通道内壁能够遮挡太阳光辐射至太阳能电池芯片周围的区域。
所述管件可为矩形管或圆形管，以利于管件的加工。
所述反光通道内壁形成有一可供所述太阳光于该反光通道内进行多次反射的反光面；且该反光面由高反射率的反光材料布设而成，该反光材料可为铝或银等。
与现有技术相比，本实用新型所述的聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，克服了现有技术中，由于多道太阳光线之间强、弱上的差异，而导致太阳能电池表面接受太阳光照射强度不均匀的问题。然而，为能明确且充分揭露本实用新型，并予列举较佳实施的图例，以详细说明其实施方式如后述：
附图说明
图1是本实用新型第一款实施例的立体分解图；
图2是本实用新型一太阳能电池芯片与管件的立体图；
图3是图1实施例的剖示图；
图4是图3的管件的局部放大剖示图；
图5是本实用新型另一太阳能电池芯片与管件的立体图；
图6是本实用新型第二款实施例的剖示图；
图7是本实用新型第三款实施例的剖示图。
附图标记说明：1-壳体；11-腔室；12-窗口；13-聚光区；2、2a-反射镜；21-弧凹状反光面；3-太阳能电池芯片；31-受光端面；4、4a-反光通道；41-宽管口；42-窄管口；43-反光面；5-辅助镜；51-弧凸状反光面；6-透镜；7-太阳光线。
具体实施方式
首观图1所示，揭示出本实用新型第一款实施例的立体分解图，并配合图2及图3说明本实用新型聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，包含一壳体1、一反射镜2、一聚光型太阳能电池芯片3、一管件4及一反光通道40；该壳体1内部形成一腔室11，且壳体1顶部形成一可供太阳光照射进入的窗口12，而与该腔室11相连通。该反射镜2配置于该窗口12，能够反射外界太阳光至反射镜2近侧的腔室11内聚焦，而于腔室11内形成一聚光区13；该反射镜2在本实施上可呈弧凹状，且反射镜2中央以弧凹形态向下方伸入该腔室11内，而于该反射镜2顶部形成一朝向上方的弧凹状反光面21，并间隔腔室11形成该聚光区13，致使聚光区13位于该窗口12与弧凹状反光面21之间，且该反射镜2是经由弧凹状反光面21反射外界太阳光进入该聚光区13内聚焦。
该窗口12设有一透镜6(如图1及图3所示)，位于该反射镜2顶部，该透镜6可由玻璃或聚光胶材构成，且窗口12中央并配置有一辅助镜5，位于该透镜6中央底面，并位于该反射镜2的弧凹状反光面21中央上方的聚光区13内；该太阳能电池芯片3配置于该腔室11的聚光区13内，并位于该弧凹状反光面21中央，且太阳能电池芯片3的一受光端面31朝向该反射镜2反射至该聚光区13的太阳光；该反射镜2的反射面积大于该辅助镜5的反射面积，且辅助镜5的反射面积大于该太阳能电池芯片3的受光端面31的面积，而使该反射镜2、辅助镜5及太阳能电池芯片3之间配置形成一盖赛格林式光学系统；如此，该反射镜2能够经由该弧凹状反光面21反射外界太阳光照射该辅助镜5，且辅助镜5底部具有一朝向下方的弧凸状反光面51，能够接受该弧凹状反光面21反射的太阳光照射，并能够反射太阳光照射该太阳能电池芯片3的受光端面31，致使太阳能电池芯片3接受该反射镜2及辅助镜5反射的太阳光照射而发电。
该管件4座落于该聚光区13内(如图1及图3所示)，并邻近于该太阳能电池芯片3顶端，且管件4双端分别形成一位于该反射镜2反射太阳光的聚焦位置的宽管口41(如图2及图4所示)，及一位于该受光端面31的相对端的窄管口42；实际上，该管件4可垂直配置于该太阳能电池芯片3顶端，且管件4底端固定于该弧凹状反光面21顶部中央，而使管件4底端的窄管口42罩住太阳能电池芯片3的受光端面31，且管件4顶端的宽管口41朝向该辅助镜5的弧凸状反光面51，并位于该反射镜2经由辅助镜5反射太阳光的聚焦位置；该管件4可由非透光的金属、塑料或陶瓷材料制成，且管件4、4a可为矩形管或圆形管(如图5所示)，以利于管件4的加工。
该反光通道40形成于该宽管口41及窄管口42之间(如图2及图4所示)，且反光通道40自该宽管口41朝窄管口42方向逐渐缩小直径，而使反光通道40呈上宽下窄的斜锥状；该反光通道40并具有一可供所述太阳光于该反光通道40内进行多次反射的特定长度h1，该特定长度h1依据其所反射的太阳光的波长加以设定；实质上，该反光通道40内壁以镀膜方式披覆形成有一可供所述太阳光于该反光通道40内进行多次反射的反光面43，且反光面43可由高反射率的反光材料布设而成，该反光材料可为铝或银等；此外，由于该管件4可由非透光材料制成，因此，该反光通道40内壁亦能够遮挡太阳光辐射至太阳能电池芯片3周围的区域。
藉由上述，可供据以实施本实用新型，特别是当太阳光照射该壳体1顶面时(如图3所示)，太阳光线7能够通过该透镜6进入聚光区13，并照射该反射镜2的弧凹状反光面21，且弧凹状反光面21会反射多道太阳光线7照射该辅助镜5的弧凸状反光面51，同时该弧凸状反光面51会反射多道太阳光线7聚焦于该管件4顶端的宽管口41，进而透入该反光通道40内(如图4所示)，致使所述太阳光线7于该反光通道40内壁的反光面43上进行多次反射，且所述太阳光线7的反射次数受到该反光通道40的逐渐缩口的内壁的反光面43影响，而朝该窄管口42方向逐渐增多；因此，能够反射所述太阳光线7经由该窄管口42均匀照射该受光端面31，驱使该太阳能电池芯片3发电；据此，以确保太阳能电池芯片3的正常发电效率。
请参阅图6所示，揭示出本实用新型第二款实施例的剖示图，说明其于上述第一款实施例相异之处在于，该反射镜2a可为一凸透镜或一菲涅尔透镜，并省略上述透镜及辅助镜等构件，该反射镜2a下方的腔室11形成该聚光区13，且太阳能电池芯片3位于反射镜2a中央下方的腔室11内壁面上，该反射镜2a的反射面积大于该太阳能电池芯片3的受光端面31的面积；如此，当太阳光照射该壳体1顶面时，太阳光线7会接受该反射镜2a折射，而使多道太阳光线7聚焦于该管件4顶端的宽管口41，进而透入该反光通道40内，致使所述太阳光线7于反光通道40内壁的反光面43上进行多次反射，能够反射所述太阳光线7经由窄管口42均匀照射受光端面31，驱使该太阳能电池芯片3发电，其余构件组成及实施方式等同于上述第一款实施例。
请参阅图7所示，揭示出本实用新型第三款实施例的剖示图，说明其于上述第一款实施例相异之处在于，省略上述辅助镜，该太阳能电池芯片3位于该透镜6中央底面，而邻近该窗口12，且太阳能电池芯片3位于该反射镜2的弧凹状反光面21中央上方的聚光区13内；该管件4可垂直配置于该太阳能电池芯片3下方，而位于透镜6中央底面，该管件4的窄管口42罩住太阳能电池芯片3的受光端面31，且管件4的宽管口41朝向该反射镜2的弧凹状反光面21，并位于反射镜2反射太阳光的聚焦位置；该反射镜2的反射面积大于该太阳能电池芯片3的受光端面31的面积；如此，当太阳光照射该壳体1顶面时，太阳光线7能够通过透镜6照射反射镜2的弧凹状反光面21，且弧凹状反光面21会反射多道太阳光线7聚焦于管件4的宽管口41，进而透入该反光通道40内，致使所述太阳光线7于反光通道40内壁的反光面43上进行多次反射，能够反射所述太阳光线7经由窄管口42均匀照射受光端面31，驱使该太阳能电池芯片3发电，其余构件组成及实施方式等同于上述第一款实施例。
以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于，包含有：
一反射镜，能够反射太阳光至该反射镜近侧聚焦，而形成一聚光区；
一太阳能电池芯片，配置于该聚光区内，且该太阳能电池芯片的一受光端面朝向该反射镜反射至该聚光区的太阳光；
一管件，座落于该聚光区内，并邻近于该太阳能电池芯片，且该管件双端分别形成一位于该反射镜反射太阳光的聚焦位置的宽管口，及一位于该受光端面的相对端的窄管口；及
一反光通道，形成于该宽管口及该窄管口之间，且该反光通道自该宽管口朝该窄管口方向逐渐缩口，该反光通道具有一供所述太阳光于该反光通道内进行多次反射的特定长度，能够反射所述太阳光经由该窄管口均匀照射该受光端面，而使该太阳能电池芯片发电。
2.根据权利要求1所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：更加包含一壳体，该壳体内部形成一腔室，且该壳体顶部形成一供太阳光照射进入的窗口，而该窗口与该腔室相连通，该反射镜配置于该窗口，以间隔该腔室形成该聚光区。
3.根据权利要求2所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述反射镜以弧凹形态向下方伸入该腔室内，而于该反射镜上形成一朝向上方的弧凹状反光面，该聚光区位于该窗口与该弧凹状反光面之间。
4.根据权利要求3所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述窗口配置一辅助镜，该辅助镜位于该反射镜上方，该太阳能电池芯片位于该弧凹状反光面上，该反射镜经由该弧凹状反光面反射太阳光照射该辅助镜，且该辅助镜上具有一接受该弧凹状反光面反射的太阳光照射的弧凸状反光面，能够反射太阳光照射该太阳能电池芯片。
5.根据权利要求3所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述太阳能电池芯片邻近该窗口，并位于该反射镜的该弧凹状反光面上方，该反射镜经由该弧凹状反光面反射太阳光照射该太阳能电池芯片。
6.根据权利要求2所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述反射镜为一菲涅尔透镜。
7.根据权利要求1所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述管件由非透光材料制成。
8.根据权利要求1所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述管件为矩形管或圆形管。
9.根据权利要求1所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述反光通道内壁形成有一供所述太阳光于该反光通道内进行多次反射的反光面。
10.根据权利要求9所述聚光型太阳能电池模块的二次聚光装置，其特征在于：所述反光面由高反射率的反光材料布设而成。
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