专利名称：聚光光伏模块和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光伏太阳能聚光系统领域。
背景技术：
高成本是限制进一步利用光伏系统发电的一个主要障碍。在光伏模块的各个元 件中，半导体材料，硅晶片是成本最高的在通常的预算中太阳能等级的硅(solar grade silicon)的成本占模块总成本的50%。使更便宜的系统具有最大电势的一个方法是使用 聚光光学系统。所述光学系统可以在特定的区域捕获入射光并将其聚焦在较小尺寸的太阳 能电池之上。这样，就可以省去大量用作相当于(equivalent)半导体光收集区域的材料。 此外，太阳能电池在聚集光下工作时可以获得更大的效率。根据这里光学系统的配置，聚光系统被分类为两个基本组-基于折射(透镜)的系统；以及，-使用镜子的系统，例如基于镜面反射。在第一组中，最广泛使用的方法是所谓的菲涅耳透镜；在第二组中，最普遍的方法 是使用抛物面镜。到目前为止，存在许多不同的实现聚光光伏系统的方案。
发明内容
本发明提供一种光学系统，该光学系统具有两个非球面表面透镜，所述非球面表 面透镜具有用于获得光伏聚光模块的太阳能电池，所述光伏聚光模块满足以下特征-大的几何聚光范围(光学系统开口面积相对电池有效面积的比值是500)；-高的光线传输效率(高于80%)；-宽的接收角度；-低的制造成本；-高的模块化性能。
接下来，将要简要地描述附图以便更好地理解本发明，并且它们特别地与构成本 发明的非限制性例子的具体实施例相关。图1是本发明单个装置的示意图，其包括一个被称为主透镜的透镜，以用于接收 太阳辐射；一个被称为辅助透镜的透镜，以用于接收来自所述主透镜的集中辐射；太阳能 电池，以用于接收产生自所述辅助透镜的辐射；以及基板，所述基板可以同时进行热耗散和 装置的电性接接。图2所示的是基于本发明装置的聚光光伏模块组件的典型实施例。图3是根据一个典型实施例的模块的内部视图，该典型实施例为根据聚光模块组 件的典型配置的实施例，该聚光模块组件基于下列单个系统的结合组成主透镜，辅助透
3镜，太阳能电池和基板。图4所示的是图3配置的详情，其中包括主透镜，辅助透镜，太阳能电池，用于电 气和热能互连的基板，用于定位主透镜的装置，以及用于在主透镜的焦距处放置辅助透镜 的间隔部分。图5是聚光模块的剖面图，其示出了由透明材料制成的前保护面板以及位于主透 镜和所述前保护面板之间的粘着部件。图6所示的是各主透镜通过一片定位片结合的典型配置的俯视图。图7所示的配置与图6中的配置相同，图7中使用具有光学功能块的一片结合片 结合各主透镜。图8所示的是各主透镜结合以在来自每个聚光装置的主透镜之间形成无缝的单 独一片的配置。图9所示的是用于电学互连和热耗散的基板，所述基板的目的在于与太阳能电池 电性连接。
具体实施例方式本发明的聚光光伏模块组件的典型配置包括电学和机械上相连的单个聚光装置， 每个所述装置包括两个透镜(10，20)，一个光伏太阳能电池(30)以及一个用于电学的电 学互连和热耗散的基板(40)。相关联的多套单个系统被安装在具有侧板，透明玻璃或塑料 前面板和后面板的框架或箱体内。在这些框架或箱体内，电连接模块被除去。另一种可能 用于该模块的配置是具有单个透镜的单个聚光装置的结合，即包括一个主透镜(10)，一 个光伏太阳能电池(30)以及用于电学的电学互连和热耗散的基板(40)。本发明的但个聚光光伏装置基于图1所示的光学系统。该系统包括一个或两个透 镜，一般地被称为主透镜(10)和辅助透镜(20)。主透镜(10)是表面为平面、球面或非球面的透镜，通过这样的设计可以在辅助透 镜(20)的输入表面或在太阳能电池(30)之上聚焦来自太阳的光线。在最普通的配置中， 该透镜由两个表面组成输入表面(11)用于接收来自太阳的辐射，输出表面(12)用于透射 被聚集的辐射。之前的任何表面都可以具有菲涅耳透镜类型的结构，其可以在保持所有的 光学性质时降低厚度。辅助透镜(20)具有至少两个光学表面一个球面、平面或非球面的输入表面(21) 以及一个平面、球面或非球面的输出表面(23)。在其他配置中，该透镜具有第三光学表面 功能(22)。这一表面通常被设计为使来自主透镜(10)并且射入辅助透镜(20)的输入表 面(21)的光束以一定的入射角被导向到侧表面(22)，从而使光束经由全内反射被反射并 且穿过发射表面(23)从而照射在太阳能电池(30)上。因此，本发明的一个实施例涉及一种光伏聚光装置，该装置包括主透镜(10)，设置为聚集入射的太阳辐射并且产生第一聚集辐射；太阳能电池(30)，设置为收集所述第一聚集辐射；基板(40)，用于所述太阳能电池的电连接和热耗散；太阳能电池(30)和基板(40)电连接以形成发电单元。在本发明的另一个实施例中，所述装置包括主透镜(10)和太阳能电池(30)之间的辅助透镜(20)，该辅助透镜设置为用于收集所述第一聚集辐射并且产生第二聚集辐射。另一方面，选自主透镜(10)和辅助透镜(20)的至少一个透镜在输入表面(11，21) 和输出表面(12，23)上具有选自平面、球面和非球面的光学表面。另外，该装置进一步包括至少一片垂直间隔部(60)，该垂直间隔部用于在主透镜 (10)的焦距处定位辅助透镜(20)。根据本发明的另一个实施例，该装置进一步包括位于主透镜(10)的入射面上的保护层(11)；粘着部件(IlA)，选自机械、化学、光学密封物质及其组合以将保护层(11)粘合在 主透镜(10)上。本发明的另一个方面涉及一种包括多个上述装置的光伏聚光模块组件。根据本发明的另一个实施例，该模块进一步包括定位片(50)，该定位片用于组合 多个主透镜(10)并且用来将每个主透镜(10)定位在选自于电池(30)或辅助透镜(20)的 元件上。在本发明的模块中，定位片(50)具有光学功能块(IOA)，该光学功能块用来将入 射辐射聚集在选自于电池(30)或辅助透镜(20)的元件的表面上。根据该模块的另一个实施例，主透镜(10)互相无缝连接以形成单独的机械构件 (70)。在本发明的另一个实施例中，选自于多个太阳能电池(30)、以及多个太阳能电池 (30)和辅助透镜(20)的一组元件被定位在单独的基板(40A)之上，该基板被设置为执行各 自的电学互连、热耗散和空间位置功能。
权利要求
一种光伏聚光装置，其特征在于，包括主透镜(10)，设置为聚集入射的太阳辐射并且产生第一聚集辐射；太阳能电池(30)，设置为收集所述第一聚集辐射；基板(40)，用于所述太阳能电池的电连接和热耗散；太阳能电池(30)和基板(40)电连接以形成发电单元。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括位于主透镜(10)和 太阳能电池(30)之间的辅助透镜(20)，所述辅助透镜设置为收集所述第一聚集辐射并且产生第二聚集辐射。
3.如权利要求1至2任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括至少一片 垂直间隔部(60)，所述垂直间隔部用于在主透镜(10)的焦距处定位辅助透镜(20)。
4.如权利要求1至3任一项所述的装置，其特征在于，所述装置进一步包括 位于主透镜(10)入射面上的保护层(11)；粘着部件(IlA)，所述粘着部件选自机械、化学、光学密封物质及其组合以将保护层 (11)粘合在主透镜(10)上。
5.一种光伏聚光模块，其特征在于，包括多个如权利要求1至4中任一项所述的装置。
6.如权利要求5所述的模块，其特征在于，所述模块进一步包括定位片(50)，所述定 位片用于组合多个主透镜(10)并且用来将每个主透镜(10)定位在选自于电池(30)或辅 助透镜(20)的元件上。
7.如权利要求6所述的模块，其特征在于定位片(50)具有光学功能块(IOA)，用来将 入射辐射聚集在选自于电池(30)或辅助透镜(20)的元件的表面上。
8.如权利要求5所述的模块，其特征在于，主透镜(10)互相无缝连接以形成单独的机 械构件(70)。
9.如权利要求5至8任一项所述的模块，其特征在于，选自于多个太阳能电池(30)、以 及多个太阳能电池(30)和辅助透镜(20)的一组元件被定位在单独的基板(40A)之上，所 述基板被设置为执行各自的电学互连、热耗散和空间位置功能。
全文摘要
本发明涉及一种光伏聚光模块和装置。所述装置包括主透镜(10)，设置为聚集入射的太阳辐射并且产生第一聚集辐射；太阳能电池(30)，设置为收集所述第一聚集辐射；基板(40)，用于所述太阳能电池的电连接和热耗散；其中太阳能电池(30)和基板(40)电连接以形成发电单元。所述光伏聚光模块包括一系列上述装置。
文档编号H01L31/052GK101981708SQ200880128220
公开日2011年2月23日 申请日期2008年2月25日 优先权日2008年2月25日
发明者乔斯·路易斯·奥维瑞许·瑞考, 大卫·埃斯波斯托·科拉尔, 维森特·戴亚斯·卢克, 贾维尔·卡布瑞拉·戈多 申请人:埃索菲通