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TWI381141B - 太陽能系統 - Google Patents

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TWI381141B
TWI381141B TW097130878A TW97130878A TWI381141B TW I381141 B TWI381141 B TW I381141B TW 097130878 A TW097130878 A TW 097130878A TW 97130878 A TW97130878 A TW 97130878A TW I381141 B TWI381141 B TW I381141B
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TW
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energy
solar
sunlight
absorber
gap
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TW097130878A
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TW201007103A (en
Inventor
Yi Chieh Chang
Yarn Chen Chen
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Sunplus Mmedia Inc
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Publication date
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Priority to US12/251,417 priority patent/US8097803B2/en
Publication of TW201007103A publication Critical patent/TW201007103A/zh
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Publication of TWI381141B publication Critical patent/TWI381141B/zh

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    • H10F77/42Optical elements or arrangements directly associated or integrated with photovoltaic cells, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H10F77/45Wavelength conversion means, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02S40/40Thermal components
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  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

太陽能系統
本發明是有關於一種能源系統,且特別是有關於一種太陽能系統。
太陽能是一種永不耗盡且無污染的能源,在解決目前石化能源所面臨的污染與短缺的問題時,一直是最受矚目的焦點。由於太陽能面板(solar panel)具有光伏電池(photovoltaic cell,PV cell),使得太陽能面板能直接將光能轉換成電能。然而,如何充分地利用太陽光使其具有較佳的光電轉換效率則為目前相當重要的研究課題。
一般來說,以矽基材料作成的太陽能面板,其光電轉換效率通常為20~30%。主要的原因乃是受限於其通常可吸收並轉換的能隙為1.1電子伏特,亦即是,其吸收之太陽光的中心波長為小於1100nm,其中當波長越小於1100nm時,其光電轉換效率越差。於是,大多數照射至太陽能面板上的太陽光便形成浪費,此外,由於大多數的太陽光之能量並未轉換成電能,因此,非太陽能面板可轉換之光線,便於太陽能面板上形成熱的形式,進而提高太陽能面板的溫度,其中以高效率聚光型太陽能面板(high concentration photovoltaic,HCPV)之系統最為嚴重。因此,通常會設置一冷卻裝置以維持太陽能面板的溫度,避免太陽能面板的溫度過高。如此一來,便會增加製作上的成本。
因此,習知之太陽能系統除了未能有效地轉換太陽光 的能量以提高整體的光電轉換效率外,更因配置了冷卻裝置而提高了製作之成本。
有鑑於此,本發明提供一種太陽能系統,其可提供較佳的整體光電轉換效率,並具有較低廉的製作成本。
本發明提出一種太陽能系統,其包括一反射單元、一熱能吸收器以及一第一太陽能面板。反射單元具有一第一能隙太陽能電池以及一反射面。反射單元適於反射或會聚太陽光,並根據第一能隙太陽能電池將波長短於等於x奈米的太陽光轉換成電能。熱能吸收器將反射單元所反射之波長長於等於y奈米的太陽光轉換成熱能。太陽光可穿透熱能吸收器。熱能吸收器具有一第一表面、一液體與一第二表面。液體位於第一表面與第二表面之間。第一表面面向反射面。第二表面背向反射面,並面對於第一太陽能面板。第一太陽能面板具有一第二能隙太陽能電池,並根據第二能隙太陽能電池適於將穿透熱能吸收器之波長短於等於z奈米的太陽光轉換成電能。第一能隙太陽能電池之能隙大於第二能隙太陽能電池之能隙,且y≧z,z>x。
在本發明之一實施例中,太陽能系統更包括一熱吸收體。熱吸收體配置於熱能吸收器的第一表面上,其中熱吸收體適於吸收波長長於等於y奈米的太陽光,並將其轉換成熱能。
在本發明之一實施例中,太陽能系統更包括一第二太陽能面板。第二太陽能面板配置於熱吸收體上,並具有一 第三能隙太陽能電池。第二太陽能面板適於根據第三能隙太陽能電池將通過其中的太陽光轉換成電能。
在本發明之一實施例中,太陽能系統更包括一控制裝置。控制裝置適於根據反射單元所在位置與時間以控制反射單元面向太陽的一方向。
在本發明之一實施例中,太陽能系統更包括一熱致電裝置。熱致電裝置適於將熱能吸收器所產生的熱能轉換成電能。
在本發明一實施例中,由於太陽能系統使用反射單元與熱能吸收器分別轉換部分波長之太陽光為電能與熱能,其中被轉換的太陽光波段為非第一太陽能面板主要轉換太陽光為電能之波段,因此,在不影響原太陽能系統的光電轉換效率下,更可提高整體的光電轉換效率。除此之外,由於反射單元與熱能吸收器已吸收掉大部分之太陽光的能量,因此,無須使用冷卻裝置冷卻第一太陽能面板,而可節省太陽能系統的製作成本。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉多個實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下。
圖1A為本發明一實施例之太陽能系統的示意圖,圖1B為圖1A所繪示之太陽能系統的局部放大圖。請同時參考圖1A與圖1B,本實施例之太陽能系統100包括一反射單元110、一熱能吸收器120以及一第一太陽能面板130。反射單元110具有一第一能隙Eg1 之太陽能電池114以及 一反射面110a,且反射單元110適於反射或會聚太陽光101,並根據太陽能電池114之第一能隙Eg1 適於將波長短於或等於x奈米的太陽光101轉換成電能。另外,熱能吸收器120適於將反射單元110所反射之波長長於或等於y奈米的太陽光101轉換成熱能,其中y>x。太陽光101適於穿透熱能吸收器120。熱能吸收器120具有一第一表面120a、一液體122與一第二表面120b。液體122位於第一表面120a與第二表面120b之間。第一表面120a面向反射面110a。第二表面120b背向反射面110a。第一太陽能面板130具有一第二能隙Eg2 之太陽能電池132。第一太陽能面板130根據太陽能電池132之第二能隙Eg2 適於將穿透熱能吸收器120之波長短於等於z奈米的太陽光101轉換成電能,其中第一能隙Eg1 大於第二能隙Eg2 ,且y≧z,z>x。
以下將詳細說明太陽能系統100各構件之關係,以及太陽能系統100如何作動。
在本實施例中,反射單元110包括至少一反射鏡112以及至少一太陽能電池114,其中太陽能電池114配置於反射鏡112上,如圖1A所示。詳細來說,形成太陽能電池114於反射鏡112上的方式可以是使用蒸鍍、濺鍍、塗佈、噴墨、或是其他適當的半導體製程。在一未繪示的實施例中,若太陽能電池114是製做於玻璃(或硬式)基板上,可直接取代反射鏡112。
在本實施例中,太陽能電池114例如是使用非晶矽太陽能電池,或是能隙大於等於第一能隙Eg1 其他適當的太 陽能電池。在一實施例中,第一能隙Eg1 可以等於或大於1.6電子伏特。由於太陽能電池114的能隙(如上述之第一能隙Eg1 )等於或大於1.6電子伏特,因此,當太陽光101照射至反射單元110時,光子能量小於1.6電子伏特的太陽光101便適於被反射鏡110所反射,並會聚於熱能吸收器120上。另一方面,光子能量等於大於1.6電子伏特之太陽光101便適於被太陽能電池114所吸收並轉換成電能。在一實施例中,可塗佈一選擇性反射塗料(未繪示)於太陽能電池114上層表面,藉以將波長長於等於x奈米的太陽光101反射或會聚到熱能吸收器120上。
換言之,反射單元110係利用太陽能電池114的能隙將波長短於或等於x奈米的太陽光101轉換成電能,其中x的數值端視第一能隙Eg1 的數值而定。舉例來說,當第一能隙Eg1 為1.6電子伏特,x的數值則為780nm。也就是說,反射單元100適於透過太陽能電池114將大部份波長短於或等於780nm的太陽光101吸收並轉換成電能。此外,反射單元110更可藉由上述之選擇性反射塗料以反射或會聚波長長於或等於780nm的太陽光到熱能吸收器120及第一太陽能面板130上,進而提高太陽能系統100的整體光電轉換效率。
值得注意的是,天氣若為陰天,或反射單元110未能有效地反射或會聚太陽光101時,配置於反射單元110的太陽能電池114仍能將部分的太陽光101吸收並轉換成電能,使得太陽能系統100在陰天時仍具有較佳的整體光電 轉換效率。
在本實施例中,反射鏡112可以使用平面鏡或拋物鏡來反射太陽光101,而其排列方式可以是陣列排列,如圖1A所繪示。詳細來說,使用平面鏡作為反射單元110的反射鏡112時,若適當地使這些平面鏡分別具有一傾角(未繪示)可使入射至反射面上的太陽光101得以反射至熱能吸收器120上,並可會聚反射後的太陽光101,其中是否可會聚該太陽光或會聚太陽光倍率取決於平面鏡排列於反射單元上的方式,上述僅為一舉例,但不限於此。類似地,使用拋物鏡作為反射單元110的反射鏡112時,亦可藉由適當的配置方式來達到上述之目的。
在本實施例中,太陽能電池114的配置可占反射鏡112全部面積之100%,如圖1A所繪示。在另一實施形態中,太陽能電池114可以部分地配置於反射鏡112上,其中太陽能電池114的總面積占反射鏡112的總面積的比例可以是介於1%~100%之間。在另一實施例中,如圖1C所繪示,太陽能電池114例如是占反射鏡112的總面積50%。詳細來說,太陽能電池114的總面積占反射鏡112的總面積的比例端視使用者的需求而定,例如:製作成本的考量或所需要的整體光電轉換效率等。因此,圖1A及1C僅為說明,但不限於此。
在另一實施例中,反射單元110可以是一反射式薄膜太陽能面板(未繪示)。詳細來說,反射式薄膜太陽能面板除具有類似於上述太陽能電池114的能隙外,更可反射小 於其能隙的太陽光101,以達到上述反射鏡112之作用。當然,適當地配置多個反射式薄膜太陽能面板使其反射的太陽光101皆照射至熱能吸收器120上,或將反射式薄膜太陽能面板的外型作適當的變化(例如是曲面),同樣地可使反射會聚後的太陽光101至熱能吸收器120上之目的。此外,反射式薄膜太陽能面板的上層表面更可塗佈如上述之選擇性反射塗料以將波長長於或等於x奈米的太陽光101反射或會聚到熱能吸收器120上。
在本實施例中,配置於熱能吸收器120內的液體122例如是水,其中水可吸收穿透熱能吸收器120之太陽光101的紅外光波段,而使水的溫度上升。也就是說,熱能吸收器120可將穿透其中的波長大於y奈米的太陽光101轉換成熱能,其中y的數值例如是1100nm。此外,太陽能系統100更可以包括一熱吸收體140。熱吸收體140配置於熱能吸收器120的第一表面120a上,如圖1A與圖1B所示。在本實施例中,熱吸收體140適於吸收波長大於等於y奈米的太陽光101,並將其轉換成熱能,其中y的數值例如是1100nm。當然,隨著熱吸收體130的材料不同,y也可以是其他適當的數值,上述僅為舉例說明。
以下以y為1100nm作為實施範例。也就是說,當太陽光101穿透熱吸收體140時,波長大於或等於1100nm的太陽光101將大部分地被熱吸收體140吸收並轉換成熱能,並透過與第一表面120a良好的熱接觸而提升熱能吸收器120內的水溫。需要說明的是,若適當地調整配置於熱 能吸收器120內的水量,使其可大部份地吸收穿過其中波長大於或等於1100奈米的太陽光101,進而使太陽光101穿透熱能吸收器120後,其波長大於等於1100奈米的光線可被大幅地降低。如此一來,太陽能系統100可無須配置上述之熱吸收體140,便可以大部分地吸收將波長長於1100nm的光波。換言之,是否使用熱吸收體140於熱能吸收器120的第一表面120a上,端視使用者的需求而定,上述為舉例說明,但不限於此。
在本實施例中,太陽能系統100更包括一反射體150。反射體150配置於熱能吸收器120的第二表面120b上,其中反射體150適於反射波長長於或等於y奈米的太陽光。本實施例以y為1100nm為實施範例,但不限於此。詳細來說,若欲使通過熱能吸收器120的太陽光大於或等於1100nm的波長全轉換成熱能,或使照射至第一太陽能面板130上的太陽光101小於1100nm的波長的光線,可配置上述之反射體150於熱能吸收器120的第二表面120b,藉以反射波長大於或等於1100nm的太陽光101,進而阻擋波長長於或等於1100nm的太陽光101穿透熱能吸收器120而照射至第一太陽能面板130。
在本實施例中,第一太陽能面板130係根據第二能隙Eg2 適於將穿透熱能吸收器120之波長短於或等於z奈米的太陽光101轉換成電能。在一實施例中,第二能隙Eg2 大於或等於1.1電子伏特。舉例來說,第二能隙Eg2 為1.1電子伏特時,第一太陽能面板130便適於將光子能量大於或 等於第二能隙Eg2 之太陽光101吸收並轉換成電能。亦即是,將波長短於等於1100nm之太陽光吸收與轉換,此時1100nm為z之數值。換言之,隨著第二能隙Eg2 的數值不同,第一太陽能面板130可吸收與轉換之太陽光101的波段亦會不同,以上為舉例說明,但不限於此。在本實施例中,第一太陽能面板130可以是矽基材質太陽能面板,其可以是單晶矽太陽能面板,或多晶矽太陽能面板,或是符合上述所描述的太陽能面板。
在本實施例中,太陽能系統100更包括一第二太陽能面板160。第二太陽能面板160配置於熱吸收體140上並具有一第三能隙Eg3 太陽能電池(未繪示),如圖1A或1B所示。在本實施例中,第三能隙Eg3 大於第一能隙Eg1 。在一實施例中,第三能隙Eg3 例如是大於等於1.7電子伏特。第二太陽能面板160適於根據第三能隙Eg3 將通過其中的太陽光101轉換成電能。詳細來說,第二太陽能面板160例如是採用染料敏化太陽能面板(Dye-Sensitized Solar Cell panel, DSSC panel)、或有機太陽能面板(polymer organic ink solar panel)、或是其他操作溫度較高,且具有第三能隙Eg3 的太陽能面板。上述為舉例說明,非限於此。
在本實施例中,當反射單元110反射太陽光101至第二太陽能面板160時,第二太陽能面板160適於根據第三能隙Eg3 將太陽光101轉換成電能,其中第三能隙Eg3 以1.7電子伏特為實施範例。因此,第二太陽能面板160適於吸收光子能量大於等於1.7電子伏特的太陽光101,若 將光子能量換算為光波長,也就是說,波長短於730nm的太陽光101可被第二太陽能面板160吸收並轉換成電能,以提升太陽能系統100的整體光電轉換效率。
為了詳述太陽能系統的制動關係,特以圖2A~圖2C來說明之。圖2A繪示為太陽光的光譜分布圖,其中縱軸表示為光強度,而橫軸表示為光波長及其所對應之光子能量。圖2B繪示為一實施例之太陽光穿透熱能吸收器後的光譜圖,而圖2C繪示為另一實施形態之太陽光穿透熱能吸收器後的光譜圖。請先看圖2A,一般來說,太陽光101的波長由380nm至750nm為可見光的波段,且於此波段內具有較大的光強度,如圖2A所示。然而,一般矽基材質之太陽能面板,其較佳地光電轉換效率之波長為750nm~1100nm之間的太陽光。換言之,照射至矽基材質之太陽能面板的其他波段的太陽光101便無法得到有效利用。此外,若以集中之太陽光照射至太陽能面板上,雖會提高太陽能面板的光電轉換效率,卻會造成太陽能面板的溫度升高,而須另外配置冷卻裝置以降低太陽能面板所升高之溫度,進而提升製作成本。
因此,本發明之太陽能系統100使用反射單元110、熱能吸收器120以及第二太陽能面板160來吸收第一太陽能面板130效率較低的轉換之波段,並轉換成電能,除可解決上述溫度升高的問題外,更可提高太陽能系統100的整體光電轉換效率。
詳細來說,請同時參考圖1A與參考圖2B,圖2B繪 示為太陽光101被反射單元110反射,而反射之太陽光101並穿透第二太陽能面板160以及熱能吸收器120後的光譜圖。由於反射單元110可吸收第一能隙Eg1 之光波長並將其轉換成電能,而第二太陽能面板可吸收第三能隙Eg2 之光波長,且熱能吸收器120可將吸收波長長於或等於y奈米的太陽光101,並將其轉換成熱能。在本實施例中,第一能隙Eg1 例如是1.6電子伏特,而第三能隙Eg3 例如是1.7電子伏特,且y的數值例如是1100nm。因此,穿透熱能吸收器120之太陽光101的光譜強度便大多數集中於770nm~1100nm,如圖2B所繪示。如此一來,照射至第一太陽能面板130的太陽光之光譜分布便如圖2B所示之光譜,因此,採用上述之配置方式可使得第一太陽能面板130除具有較佳的光電轉換效率外,更可具有較佳的工作溫度而無須搭配冷卻裝置的使用,進而節省太陽能系統100的製作成本。
需要說明的是,太陽能系統100使用反射單元110、熱能吸收器120以及第二太陽能面板160除可達到上述之優點外,更可提高整體的光電轉換效率的表現。例如是:反射單元110與第二太陽能面板160可直接地將部份其他波段之太陽光轉換成電能,而熱能吸收器120雖然僅將波長大於等於1100nm的光波吸收並轉換成熱能,然而若搭配熱引擎以及發電機便可再將熱能轉換成電能,進而再提升太陽能系統的整體光電轉換效率。
在另一實施形態中,若太陽能系統100未配置有第二 太陽能面板160,則太陽光101穿透熱能吸收器120後,其光譜分布則如圖2C所繪示。詳細來說,圖2C繪示為太陽光101被反射單元110反射,而反射之太陽光101穿透熱能吸收器120後的光譜圖。由於反射單元110適於吸收第一能隙Eg1 之光波長並將其轉換成電能,且熱能吸收器120適於將吸收波長大於等於y奈米的太陽光101,並將其轉換成熱能。在本實施例中,第一能隙Eg1 例如是1.6電子伏特,且y的數值例如是1100nm。因此,穿透熱能吸收器120之太陽光101的光譜強度便大多數集中於380nm~1100nm,如圖2C所繪示。如此一來,照射至第一太陽能面板130的太陽光之光譜分布便如圖2C所示之光譜。分別比較圖2A與圖2C可知,雖然仍有部份之可見光的波長照射至第一太陽能面板130,然而,此部份的光強度已大大地被反射單元110與熱能吸收器120所吸收跟利用。換言之,上述之配置方式仍可使得太陽能面板130具有較佳的光電轉換效率以及較佳的工作溫度而無須搭配冷卻裝置的使用,從而節省太陽能系統100的製作成本。
需要說明的是,是否配置第二太陽能面板160於太陽能系統100中,端視使用者的需求而定,例如是整體光電轉換效率、熱能吸收效率跟製作成本上之間的考量。
在本實施例中,太陽能系統更可以具有一控制裝置170,如圖1A所示。控制裝置170適於根據反射單元110所在位置與時間以控制反射單元110面向太陽的方向。詳細來說,隨著所在的位置與時間不同,太陽相對反射單元 的高度與方向亦不同,因此,控制單元170適於根據當時的時間與位置而調整反射單元110面向太陽的方向,使得反射單元110可有效地反射或集中太陽光101至熱能吸收器120及第一太陽能面板130上,如圖1A所示。
另外,圖3繪示為另一實施形態之太陽能系統的局部示意圖。請參考圖3,上述之太陽能系統100更可包括一熱致電裝置180,其中熱致電裝置180與熱能吸收器120連接,如圖3所示。熱致電裝置180適於將熱能吸收器120所產生的熱能轉換成電能。在本實施例中,熱致電裝置180例如是由一熱引擎182與一發電機184所構成,其中熱引擎182與發電機184機械連接,如圖3所示。詳細來說,熱引擎182適於吸收熱能吸收器120內的液體122升高之熱能,並根據溫差的轉換而產生機械動能,然後,帶動一發電機184將產生的熱能轉成電能,進而提高太陽能系統100的整體光電轉換效率。上述僅為舉例說明,熱致電裝置180亦可以是其他適於將熱能轉成電能的裝置。
綜上所述,本發明之太陽能系統使用反射單元與熱能吸收器分別轉換部分波段之太陽光為電能與熱能,且反射單元與熱能吸收器所轉換之光波段非第一太陽能面板主要轉換太陽光為電能之波段,因此,可提高太陽能系統整體的光電轉換效率。另外,由於反射單元與熱能吸收器已轉換或吸收掉部分波段太陽光的能量,因此,太陽能系統無須使用冷卻裝置冷卻第一太陽能面板,進而可節省太陽能系統的製作成本。
雖然本發明已以多個實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作些許之更動與潤飾,因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧太陽能系統
101‧‧‧太陽光
110‧‧‧反射單元
110a‧‧‧反射面
112‧‧‧反射鏡
114、132‧‧‧太陽能電池
120‧‧‧熱能吸收器
120a‧‧‧第一表面
120b‧‧‧第二表面
122‧‧‧液體
130‧‧‧第一太陽能面板
140‧‧‧熱吸收體
150‧‧‧反射體
160‧‧‧第二太陽能面板
170‧‧‧控制裝置
180‧‧‧熱致電裝置
182‧‧‧熱引擎
184‧‧‧發電機
Eg1 ‧‧‧第一能隙
Eg2 ‧‧‧第二能隙
Eg3 ‧‧‧第三能隙
圖1A為本發明一實施例之太陽能系統的示意圖。
圖1B為圖1A所繪示之太陽能系統的局部放大圖。
圖1C為本發明另一實施例之太陽能系統的示意圖。
圖2A繪示為太陽光的光譜分布圖。
圖2B繪示為一實施例之太陽光穿透熱能吸收器後的光譜圖。
圖2C繪示為另一實施型態之太陽光穿透熱能吸收器後的光譜圖。
圖3繪示為另一實施形態之太陽能系統的局部示意圖。
100‧‧‧太陽能系統
101‧‧‧太陽光
110‧‧‧反射單元
110a‧‧‧反射面
112‧‧‧反射鏡
114、132‧‧‧太陽能電池
120‧‧‧熱能吸收器
120a‧‧‧第一表面
120b‧‧‧第二表面
122‧‧‧液體
130‧‧‧第一太陽能面板
140‧‧‧熱吸收體
150‧‧‧反射體
160‧‧‧第二太陽能面板
170‧‧‧控制裝置
Eg1 ‧‧‧第一能隙
Eg2 ‧‧‧第二能隙

Claims (13)

  1. 一種太陽能系統,包括:一反射單元,具有一第一能隙太陽能電池以及一反射面,以反射或會聚太陽光,並利用該第一能隙太陽能電池以將波長短於或等於x奈米的太陽光轉換成電能,其中該第一能隙太陽能電池之總面積占該反射面之總面積的比例是小於100%;一熱能吸收器,適於將該反射單元所反射之波長長於或等於y奈米的太陽光轉換成熱能,其中該熱能吸收器具有一第一表面、一液體與一第二表面,該液體位於該第一表面與該第二表面之間,且該第一表面面向該反射面,該第二表面背對該反射面;以及一第一太陽能面板,具有一第二能隙太陽能電池,並利用該第二能隙太陽能電池以將穿透該熱能吸收器之波長短於或等於z奈米的太陽光轉換成電能,其中該第一能隙大於該第二能隙,且y≧z,z>x,x≦780nm,z≦1100nm。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,更包括一反射鏡,設置在該反射面上,以及該第一能隙太陽能電池配置於該反射鏡上,其中該反射鏡為一平面鏡或拋物鏡。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,其中該反射單元為一反射式薄膜太陽能面板。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之太陽能系統,其中該反射式薄膜太陽能面板之上層表面包括一選擇性反射塗料,以將波長長於或等於x奈米的太陽光反射或會聚到該 熱能吸收器上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,更包括一熱吸收體,配置於該熱能吸收器的第一表面上,其中該熱吸收體可吸收波長長於或等於y奈米的太陽光,並將其轉換成熱能。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,更包括一反射體,配置於該熱能吸收器的第二表面上,其中該反射體適於反射波長長於或等於y奈米的太陽光。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,其中該第一能隙大於或等於1.6電子伏特。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,其中該第二能隙大於或等於1.1電子伏特。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,更包括一第二太陽能面板,配置於該熱吸收體上並具有一第三能隙太陽能電池,其中該第二太陽能面板利用該第三能隙太陽能電池將通過其中的太陽光轉換成電能。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之太陽能系統,其中該第三能隙大於或等於1.7電子伏特,且該第三能隙大於該第一能隙。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,其中該液體為水。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,更包括一控制裝置,適於根據該反射單元所在位置與時間以控制該反射單元面向太陽的方向。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之太陽能系統,更包括 一熱致電裝置,適於將該熱能吸收器所產生的熱能轉換成電能。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8823210B1 (en) * 2011-06-01 2014-09-02 Banpil Photonics, Inc. Integrated electronics for perpetual energy harvesting
CN104092424A (zh) * 2013-04-01 2014-10-08 佛山正能光电有限公司 盘型储能传导装置
US9866170B2 (en) 2014-06-19 2018-01-09 Mh Gopower Company Limited Utility-friendly hybrid energy conversion system for apportioning concentrated solar radiation in real time upon selective demand between a plurality of solar energy conversion devices, including a photovoltaic receiver
US9812867B2 (en) 2015-06-12 2017-11-07 Black Night Enterprises, Inc. Capacitor enhanced multi-element photovoltaic cell
JP2021197847A (ja) * 2020-06-16 2021-12-27 トヨタ自動車株式会社 多接合型太陽電池を用いた非接触光給電方法とそのための光給電用投光装置

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW544945B (en) * 2001-06-22 2003-08-01 Kunihide Tanaka Solar energy converter using optical concentration through a liquid
US20030213514A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-20 Ugur Ortabasi Concentrating photovoltaic cavity converters for extreme solar-to-electric conversion efficiencies
US20050046977A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-03 Eli Shifman Solar energy utilization unit and solar energy utilization system
US20060112986A1 (en) * 2004-10-21 2006-06-01 Aonex Technologies, Inc. Multi-junction solar cells and methods of making same using layer transfer and bonding techniques
TWI269855B (en) * 2005-11-11 2007-01-01 Cock Rooster Lighting Co Ltd Solar electricity generating apparatus
US7247953B1 (en) * 2006-07-06 2007-07-24 Stanley Schmulewitz Solar energy conversion and transmission system
TW200825347A (en) * 2006-08-03 2008-06-16 Corning Inc Apparatus for obtaining radiant energy

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4186033A (en) * 1978-11-01 1980-01-29 Owens-Illinois, Inc. Structure for conversion of solar radiation to electricity and heat
US4395582A (en) * 1979-03-28 1983-07-26 Gibbs & Hill, Inc. Combined solar conversion
US4312330A (en) * 1980-06-26 1982-01-26 Swedlow, Inc. Focusing device for concentrating radiation
US4444992A (en) * 1980-11-12 1984-04-24 Massachusetts Institute Of Technology Photovoltaic-thermal collectors
DK170125B1 (da) * 1991-01-22 1995-05-29 Yakov Safir Solcellemodul
US5376185A (en) * 1993-05-12 1994-12-27 Midwest Research Institute Single-junction solar cells with the optimum band gap for terrestrial concentrator applications
US5405453A (en) * 1993-11-08 1995-04-11 Applied Solar Energy Corporation High efficiency multi-junction solar cell
US6147296A (en) * 1995-12-06 2000-11-14 University Of Houston Multi-quantum well tandem solar cell
US5902417A (en) * 1996-12-12 1999-05-11 Hughes Electornics Corporation High efficiency tandem solar cells, and operating method
US6121541A (en) * 1997-07-28 2000-09-19 Bp Solarex Monolithic multi-junction solar cells with amorphous silicon and CIS and their alloys
US5958572A (en) * 1997-09-30 1999-09-28 Motorola, Inc. Hybrid substrate for cooling an electronic component
US6603069B1 (en) * 2001-09-18 2003-08-05 Ut-Battelle, Llc Adaptive, full-spectrum solar energy system

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW544945B (en) * 2001-06-22 2003-08-01 Kunihide Tanaka Solar energy converter using optical concentration through a liquid
US20030213514A1 (en) * 2002-05-17 2003-11-20 Ugur Ortabasi Concentrating photovoltaic cavity converters for extreme solar-to-electric conversion efficiencies
US20050046977A1 (en) * 2003-09-02 2005-03-03 Eli Shifman Solar energy utilization unit and solar energy utilization system
US20060112986A1 (en) * 2004-10-21 2006-06-01 Aonex Technologies, Inc. Multi-junction solar cells and methods of making same using layer transfer and bonding techniques
TWI269855B (en) * 2005-11-11 2007-01-01 Cock Rooster Lighting Co Ltd Solar electricity generating apparatus
US7247953B1 (en) * 2006-07-06 2007-07-24 Stanley Schmulewitz Solar energy conversion and transmission system
TW200825347A (en) * 2006-08-03 2008-06-16 Corning Inc Apparatus for obtaining radiant energy

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