砷化镓聚光光伏发电系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能光伏发电系统领域，具体是一种砷化镓聚光光伏发电系统。
【背景技术】
[0002] 随着世界各国环保意识的加强，无污染的新能源技术倍受各国推崇。太阳能是人 类取之不尽用之不竭的清洁能源，它的利用不仅解决了日渐枯竭的矿物能源，还有效降低 了环境污染，因此，是开发利用新能源和保护环境的有效途径。目前，单晶硅、多晶硅太阳能 电池以及非晶硅薄膜太阳能电池是目前国内应用最为广泛的一种太阳能电池，然而其存在 高耗能、能源偿还期长、发电量低、占地面积大等问题。
[0003] 早在上世纪，欧美国家就开展了砷化镓聚光光伏研宄，例如德国AZUR、法国 S0ITEC、美国EMC0RE，近几年，其在砷化镓聚光光伏材料方面取得很大进展，相关技术及产 品已经成熟。然而由于其采用二级或多级聚光来矫正聚光点误差以及采用传统铝质散热器 加重了产品成本，导致产品成本过高，大大限制了应用范围。尤其，国内引进EMCORE公司的 产品还存在占地面积大等弊端。因此，迫切需要研宄出一种成本低、占地面积小的砷化镓聚 光光伏发电系统。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种成本低、占地面积小的砷化镓聚光光伏发电系统。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案： 砷化镓聚光光伏发电系统，包括聚光光伏组件、支架系统、太阳能跟踪系统和减速驱动 机构；所述聚光光伏组件由等数量的菲涅尔透镜和多结面砷化镓太阳能接收器串接而成； 所述聚光光伏组件通过支架系统与减速驱动机构连接，所述太阳能跟踪系统与减速驱动机 构电连接并控制减速驱动机构移动。
[0006] 作为本发明进一步的方案：所述太阳能跟踪系统包括太阳能跟踪器。
[0007] 作为本发明进一步的方案：所述太阳能跟踪器的型号为TG-0. 1°。
[0008] 作为本发明进一步的方案：所述聚光光伏组件由16片菲涅尔透镜和16个多结面 砷化镓太阳能接收器串接而成。
[0009] 作为本发明进一步的方案：所述菲涅尔透镜的材质为PMMA ;所述多结面砷化镓太 阳能接收器由砷化镓芯片与DCB基板真空共晶焊接和肖特基贴片二极管焊接构成。
[0010] 作为本发明进一步的方案：所述砷化镓芯片的型号为TG-3C40C。
[0011] 作为本发明进一步的方案：所述聚光光伏组件的框架由304不锈钢管等离子焊接 而成，侧边用铝薄板密封，间隙用硅酮密封胶密封；所述聚光光伏组件的内部采用复腔式结 构。
[0012] 作为本发明进一步的方案：采用循环溶液对多结面砷化镓太阳能接收器进行循环 换热；所述循环溶液按照质量百分比浓度包括26%。K2Cr04、CaCl 23. 2%。、无水乙醇48%。、过 硼酸钠 5%。、二氧化锰 0? 4%。、Al (OH) 3 0? 6%。、Na2O2L 6%。和 KC12. 6%。，余量为水。
[0013] 作为本发明进一步的方案：所述支架系统上固定有串接的16个聚光光伏组件。
[0014] 作为本发明进一步的方案：所述减速驱动机构包括水平回旋器、垂直回旋器和立 柱，水平回旋器通过连接块与立柱连接，垂直回旋器与水平回旋器固定连接，垂直回旋器通 过连接块与支架系统焊接。
[0015] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提高了太阳能跟踪精度，免除了二 级或多级聚光水晶棱台，提高了光通量。采用了有别于欧美的散热技术，提升散热效率，在 保证砷化镓芯片的安全的同时，提高了光伏转换效率，降低产品成本，大幅提升项目收益率 至29. 32%，为砷化镓聚光光伏发电平价上网提供保证。
【附图说明】
[0016] 图1是本发明的结构框图； 图2是菲涅尔透镜的结构示意图； 图3是多结面砷化镓太阳能接收器的结构示意图； 图4是聚光光伏组件的结构示意图； 图5是支架的结构示意图； 图6是水平角驱动输出接线示意图； 图7是俯仰角驱动输出接线示意图； 图8是限位开关、位置开关的电路连接图。
【具体实施方式】
[0017] 下面将结合本发明实施例及附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。
[0018] 请参阅图1，本发明实施例中，砷化镓聚光光伏发电系统，包括聚光光伏组件、支架 系统、太阳能跟踪系统和减速驱动机构；所述聚光光伏组件由等数量的菲涅尔透镜和多结 面砷化镓太阳能接收器串接而成；所述聚光光伏组件通过支架系统与减速驱动机构连接， 太阳能跟踪系统与减速驱动机构电连接并控制减速驱动机构移动。
[0019] (一）聚光元器件：菲涅尔透镜 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了 由小到大的同心圆。菲涅尔透镜在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但 成本比普通的凸透镜低很多，菲涅尔透镜有聚焦作用。
[0020] 1、菲涅尔透镜的基本原理 请参阅图2,菲涅尔透镜的工作原理：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面 (如：透镜表面)，拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。另外一种理解就是，透镜 连续表面部分"坍陷"到一个平面上。从剖面看，其表面由一系列锯齿型凹槽组成，中心部 分是椭圆型弧线。每个凹槽都与相邻凹槽之间角度不同，但都将光线集中一处，形成中心 焦点，也就是透镜的焦点。每个凹槽都可以看做一个独立的小透镜，把光线调整成平行光或 聚光。这种透镜还能够消除部分球形像差。菲涅尔透镜的原理基于菲涅尔波带片，菲涅尔 波带片具有类似透镜的作用，它可以使入射光汇聚起来，产生极大的光强。它也有类似于透 镜的成像公式，式中为光源到波带的距离，为透镜中心到像点的距离，（为透镜半径、为波带 数、为入射光波长)。但波带片与透镜有个重要的区别，即一个波带片有很多焦点，上式给出 的是它的主焦点，除此之外，还有一系列的次焦点，它们的距离分别是、、…在其对称位置 (即、、、…）还存在着一系列虚焦点。
[0021] 聚焦作用：利用透镜的特殊光学原理从而增强其能量幅度。考虑透镜的参数主要 有：光通量、不同透镜同心度、厚度不均匀性、透镜光轴与外形同心度、透过率、焦距误差等， 材质一般用PMMA。
[0022] 2、太阳能菲涅尔透镜 在光学系统中，应用菲涅尔透镜的作用就是将光线从相对较大的区域面积转换成相当 小的面积上，这种透镜被称作聚光器。
[0023] 在太阳能聚光领域，菲涅尔透镜是聚光光伏系统（CPV)中重要的光学部件之一。透 镜的焦点刚好落在砷化镓太阳能芯片上，当透镜面垂直面向太阳能时，光线将会被聚焦在 太阳能芯片上，使用菲涅尔透镜可以汇聚更多的能量，因而仅需要较小的太阳能芯片面积， 大大节约了成本。应用菲涅尔透镜能够将太阳能光聚焦到入光面1/1000甚至更小的接收 面(高性能芯片）上，比传统平板光伏（FPV)发电效率提高100%以上，满足太阳能聚光发电 (CPV)和聚热系统（TPV)中的高能量、高温的需求。
[0024] 3、菲涅尔透镜的参数 本发明采用材质为PMMA的菲涅尔透镜，尺寸为240*240*3. 0mm，焦距为252mm，环距 I. 1mm，有效区域5. 5*5. 5mm，聚光倍数为1500suns，受半角为1. 38°，具体的菲涅尔透镜的 参数如表1所示。
(二）多结面砷化镓太阳能接收器 请参阅图3,多结面砷化镓太阳能接收器由砷化镓芯片与DCB基板真空共晶焊接和IOA 肖特基贴片二极管（Schottky SMD-Diode)焊接构成，DCB基板由0. 3mm覆铜层、0. 63mm氧 化铝陶瓷基板和0. 3mm覆铜层组成。DCB基板的尺寸为32. 0X37. 0±0. 2mm。
[0026] 砷化镓芯片由多结面聚光光伏砷化镓制成，真空共晶焊接使用金锡（AuSn80/20) 合金材料的焊片将砷化镓芯片焊接到DCB基板上，合金焊片放在砷化镓芯片与DCB基板间 的焊盘上。为了抑制氧化物的形成，在砷化镓芯片的背面镀一层金，它具有好的机械性能和 热传导性。共晶焊接主要用于大功率电路或者必须达到宇航级要求的电路。由于导电胶的 电阻率大（100~500 y D ? cm)、导热系数（2~8W/m ? k)小，会造成微波损耗大，管芯热阻 大，结温