一种低倍聚光光伏组件的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种低倍聚光光伏组件包括低倍聚光系统、光伏电池组件及与光伏电池组件良好导热接触的散热装置，其特征在于，所述低倍聚光光伏组件具有两端封闭的玻璃管外壳，并且所述低倍聚光光伏组件可对较大角度范围内的入射太阳光线实施非运动跟踪，实施高效聚光发电；本发明的低倍聚光光伏组件具有成本低、密封性能优异、耐候性好、机械强度大、自支撑力强及使用寿命长的优点。
【专利说明】一种低倍聚光光伏组件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种光伏发电组件，尤其涉及一种非运动跟踪的管状低倍聚光光伏组件。
【背景技术】
[0002]太阳能作为一种可再生绿色能源具有广阔的发展前景，太阳能光伏发电已成为新能源利用的一种重要方法。太阳能光伏发电系统中，光伏发电组件是实现光电转换的主要器件，也是光伏发电系统中最大的一部分成本。目前的主流光伏模组均为板状光伏模组，直接将光伏电池封装在玻璃板内，接收正常辐照强度的太阳光线照射发电，一方面光伏模组的成本绝大部分来自光伏电池，光伏电池成本很难再有大幅度降低，造成光伏系统成本居高不下；另一方面，板状模组很容易受风力影响，需要坚固的金属支架予以固定，成本较高。此外，模组受光面后部会形成大块阴影区域，严重影响到后部空间的采光，也会阻碍光伏模组的安装。
[0003]聚光光伏组件采用光学聚光系统将正常太阳光线汇聚一定倍数后照射到光伏电池组件上进行发电，可以节省大量光伏电池成本。虽然通过聚光系统进行跟踪，可使聚光光伏组件获得较高发电效率，但因一般的聚光跟踪过程中需要加装运动跟踪装置，不仅增加了一部分成本，并且由于运动跟踪装置制作、安装、运行过程中的实际精度与系统要求存在一定偏差，也会对系统运行的可靠性和效率产生不良影响；此外，通过光学聚光系统聚光后光伏电池组件接收光照密度大幅增加，为保持光伏电池组件发电效率，散热量也随之急剧增大。有数据表明，光伏电池温度每升高l°c，发电效率下降0.35%~0.5%左右，因此需要额外增加散热装置，才能保持光伏电池组件正常的发电效率；另外，透射式聚光往往采用有机材料透镜如菲涅尔透镜结构，该菲涅尔透镜结构常采用聚烯烃材料注压形成薄片，有机材料暴晒在阳光中不可避免地老化、透光率下降，使聚光光伏电池组件寿命及效率受到影响。
[0004]另外，一般聚光光伏组件倍数较高(从七倍至一千多倍)，只能将接收到的直射光及很少部分散射光汇聚到电池上，无论菲涅尔透射式还是抛物面反射式结构，经过这类光学系统的散射光由于偏离设计聚光光轴角度较大，绝大部分散射光都无法到达光伏电池组件表面；在绝大部分地区，特别是适合分布式布置光伏系统的市区，太阳光线全辐照中包含较多的散射光，如果无法对散射光进行有效接收，会对单位功率组件年发电量产生较大影响，导致整体年发电效率降低，也增加了单位光伏电池组件的发电成本。[0005]一般聚光光伏组件实施运动跟踪聚光发电，通常包括单轴跟踪和双轴跟踪两种方式。其中单轴跟踪例如东西轴向布置的南北方向的太阳光高度方向跟踪(聚光光伏组件绕东西轴向旋转跟踪太阳光)或南北轴向布置的东西方向上的太阳光方位方向跟踪(聚光光伏组件绕南北轴向或极轴方式旋转跟踪太阳光)；双轴跟踪分别在在南北方向及东西方向实施跟踪，将太阳光垂直入射于光伏电池组件上，通常情况双轴跟踪比单轴跟踪的聚光倍率要高，但跟踪成本会增加不少。无论是单轴跟踪还是双轴跟踪，只要存在运动机构，其长期在室外自然环境中的运行可靠性都存在很大挑战。[0006]管状结构具有很好的机械强度，特别是透明玻璃管外壳具有重量轻、成本很低、密封性能优异、耐候性好、机械强度大、自支撑力强及使用寿命长等显著优点。
[0007]常见聚光光伏组件采用钢材结构、平板玻璃封装，实施单轴或多轴跟踪，均存在上述诸多问题。如何获得一种结构简单、封装方便、密封性能优异、耐候性好、成本低、机械强度大、自支撑力强、光伏电池组件使用量较少，发电效率较高，且能够在安装位置及角度都固定的情况下全部接收特定角度范围内的太阳光照及该角度范围之外的部分太阳光照的一种聚光发电装置，是本发明的主要工作。从而简化系统设计，提高系统的可靠性，实现非运动跟踪的聚光发电。
【发明内容】
[0008]本发明目的在于克服以上描述的传统平板光伏组件使用的光伏电池较多，钢架支撑及封装成本较高，易受风力影响，安装不方便等问题；以及传统聚光光伏组件结构复杂，制造成本高昂，实施单轴或双轴的运动跟踪成本较高，长期运行可靠性不高，且传统聚光光伏组件基本只能接收直射光等问题；本发明提供一种低倍聚光光伏组件包括低倍聚光系统、光伏电池组件及与光伏电池组件良好导热接触的散热装置；其特征在于，所述低倍聚光光伏组件具有两端封闭的玻璃管外壳，并且所述低倍聚光光伏组件可对较大角度范围内的入射太阳光线实施非运动跟踪，实施高效聚光发电。
[0009]非运动跟踪定义为当太阳光线的入射方向在特定角度范围内变化时，低倍聚光光伏组件在不必采用类似旋转或俯仰等各种运动方式的情况下，就能高效地完成对太阳光线的汇聚接收。该特定角度范围定义为非运动跟踪β值范围，当太阳光线入射方向在上述特定角度范围之外的部分角度范围时，即非运动跟踪β值范围之外的角度时，低倍聚光光伏组件能够在不必采用运动方式跟踪的情况下较有效地完成对太阳光线的汇聚接收。
[0010]以传统的东西轴布置单轴跟踪一维线性聚光为例，定义传统槽式抛物面聚光光伏组件绕东西轴向旋转需要跟踪的角度为β，本专利所述的β值可具体为太阳光线投影至南北垂面的光线向量与水平面法向量的之间的夹角，如单轴跟踪为南北轴布置，则β值可具体为太阳光线投影至东西垂面的光线向量与水平面法向量的之间的夹角。以聚光光伏组件布置地点北纬40°为例，根据时间累积计算，一年中10°-70°的β值范围内的光照时间占全年光照时间的80%以上；根据太阳光线能量累积计算，一年中β值范围从10° -70°之间的光照能量占全年光照量的85%以上。本发明的低倍聚光光伏组件可高效实现非运动跟踪接收较大β值范围(例如10°-70° )的入射太阳光线，即本发明的低倍聚光光伏组件的非运动跟踪β值范围可以包含10°-70° ;该非运动跟踪β值范围如10° -70°也描述为低倍聚光系统的容差角度范围，因低倍聚光系统通常设计成关于光学中心轴面对称结构，所以容差角度关于光学中心轴具有对称性，故低倍聚光系统的容差角度为±30°，入射光线角度在该范围内时，该低倍聚光光伏组件可高效完成低成本的聚光光伏发电。
[0011]优选地，所述低倍聚光光伏组件的非运动跟踪β值范围角度差至少超过20°，或者低倍聚光系统的容差角度范围大于±10° ;进一步优选地，所述低倍聚光光伏组件的非运动跟踪β值范围角度差至少超过30°，或者低倍聚光系统的容差角度范围为±15°。
[0012]进一步地，所述低倍聚光光伏组件的玻璃管外壳长度超过2.5米；优选地，所述低倍聚光光伏组件的玻璃管外壳长度超过5米，可充分利用玻璃管外壳的强度和自支撑能力，简化安装工序，节省材料及人工成本，同时尽量减少聚光光伏组件两端非有效利用部分在整体长度中所占的比例，减少端部效应影响。
[0013]进一步地，所述玻璃管外壳直径范围为30毫米~200毫米。
[0014]优选地，所述玻璃管外壳直径范围为45毫米~150毫米，在尽量获得较大受光面积的同时，减小玻璃管外壳壁厚度，降低成本。
[0015]进一步地，构成所述光伏电池组件的光伏电池为单晶硅电池或多晶硅电池或碲化镉电池或CIGS薄膜太阳能电池等。
[0016]优选地，所述光伏电池为采用标准通用材料和工艺制造的单晶硅电池或多晶硅电池或对上述两种电池进行切割或组合形成的仅仅尺寸和引线不同的光伏电池，以充分消化利用现有光伏行业产能。
[0017]进一步地，所述低倍聚光系统为低聚光倍率的复合抛物聚光系统(CompoundParabolic Collector, CPC)，光学反射面布置在底部光伏电池组件侧面，将一定角度范围内的入射光有效反射到光伏电池表面实现聚光。光伏电池组件直接面对太阳光线入射方向，可不经光学系统反射就能直接接收相当高比例的直射和散射光线，提高聚光光伏组件的光线利用率，增加发电量。
[0018]优选地，所述复合抛物聚光系统为一维复合抛物聚光系统，光伏电池左右两侧的光学反射面沿玻璃管外壳轴向呈长条状布置，在玻璃管外壳的圆周方向(或叫作直径方向)聚光，在玻璃管外壳的轴向方向不聚光，实现一维的线性聚光，简单可靠，获得较好的经济性和实用性。
[0019]进一步地，所述复合抛物聚光系统的聚光倍率设计为为1.53.5倍，使之能够同时具备降低光伏电池成本，保持一定的光学容差角度以实现非运动跟踪聚光效果及降低散热装置设计难度等优点。其中聚光倍率定义为聚光光学系统的入口宽度比光伏电池组件宽度得到的倍数，过高的聚光倍数虽然能降低电池成本，但一般情况下聚光超过3.5倍后，电池成本的继续下降对系统成本的影响已经很不明显，而且较高倍数的聚光会对光伏电池提出一些特殊要求造成价格上升，同时较高倍数的聚光光学系统容差角度很小，一旦入射光线偏离设计聚光光轴的角度稍微大一点(例如几度甚至零点几度)，入射光线就无法汇聚到电池上，难以实现非运动跟踪的有效聚光；同时，解决较高倍数的聚光带来的散热问题也会造成系统成本上升。
[0020]优选地，所述复合抛物聚光系统的聚光倍率为1.6-2.5倍；该聚光倍率下采用普通光伏电池材料及普通工艺生产的单晶或多晶硅电池即可完全满足使用要求，从而可大幅度降低聚光光伏组件中的电池成本；并且此时低倍聚光系统可以设计的容差角度范围较大，例如±20-±30 (低倍聚光光伏组件的非运动跟踪β值范围角度差为40°飞0° )，此范围能够基本覆盖主要光照时间或光照能量范围内太阳光线在高度方向的角度变化区间，可获得较好的非运动跟踪的有效聚光效果，同时散热良好，因此整体系统的成本较低。
[0021]优选地，对所述复合抛物聚光系统的光学抛物反射面优化设计，采用一个以上的平面反射镜面形成的多折平面组合反射镜面拟合替代，使汇聚到光伏电池上的光线不至于过分集中，分布较为均匀，达到较好的匀光效果，保护光伏电池免受损伤，提高发电效率。
[0022]优选地，所述多折平面组合反射镜面为一个以上的平面玻璃镜片拼接(例如粘接)形成，其结构简单、强度高、制作成本较低并且具有很好的反射率。
[0023]进一步地，所述平面反射镜面为镜前反射膜层，可减少太阳光透射吸收，保护反射镜基体，并提高反射率，减少由于镜体厚度造成的漏光，增加光伏电池组件接收到的反射光线，提高光伏电池组件的发电效率。
[0024]进一步地，由于太阳光线入射角度在高度角度方向变化范围较小，在东西方位角度方向变化较大，所述低倍聚光光伏组件整体东西轴方向固定布置，并且所述低倍聚光光伏组件的光学中心轴面与东西方向垂直面形成一定的倾斜角度，使光伏电池组件受光面向阳，例如在北半球向南侧斜上方布置，南半球向北侧斜上方布置，对高度角度范围实施非运动跟踪聚光，以便接收更多的太阳光辐射，使全年累计光照接收数值或全年累计发电量达到最优化。
[0025]进一步地，所述低倍聚光光伏组件的光学中心轴面与东西方向垂直面形成的角度接近当地纬度角度。
[0026]进一步地，所述低倍聚光光伏组件的光学中心轴面与东西方向垂直面形成的角度范围为当地纬度角度值加5°和减10°之间。
[0027]进一步地，从所述玻璃管外壳的两个端头位置或靠近两个端头位置的管壁上引出所述低倍聚光光伏组件的两个电极。
[0028]进一步地，一个以上的所述低倍聚光光伏组件平行阵列布置，形成串联或并联或串并联的组串连接方式，在此组串连接中，将相邻所述低倍聚光光伏组件的相邻端部引出的电极直接连接，连接电缆的尺寸很短，可以节省光伏发电系统的连接电缆成本。
[0029]进一步地，所述光伏电池组件搭接，互相遮住汇流母线，提高汇聚光线利用率，提高发电效率。
[0030]进一步地，所述散热装置为热导率良好的材料制成，例如铝片，该铝片与所述电池组件具有良好导热接触，如将铝片紧贴布置于光伏电池组件背部，其延伸部分布置于玻璃管外壳不受光部分的内壁面上，将光伏电池热量有效扩散传递到玻璃管外壳壁上。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为低倍聚光光伏组件的横截面结构的示意图；
图2为低倍聚光光伏组件散射光线接收示意图；
图3为低倍聚光光伏组件的内部结构示意图；
图4-1和图4-2为聚光系统对光伏电池组件匀光的影响对比示意图；
图5为低倍聚光光伏组件的光伏电池组件搭接示意图；
图6本发明的低倍聚光光伏组件的光伏电池组件串联的连接方式示意图；
图7-1为低倍聚光光伏组件东西轴非运动跟踪倾斜角度布置结构示意图；
图7-2为图7-1的局部放大示意图；
图8-1为低倍聚光光伏发电组件阵列第一例的结构示意图；
图8-2为低倍聚光光伏发电组件阵列第二例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]图1为低倍聚光光伏组件的横截面结构的示意图。如图1所示，本发明中的低倍聚光光伏组件包括低倍聚光系统，例如一维低倍聚光系统102、光伏电池组件103及光伏电池组件103背部的与光伏电池组件103具有良好导热接触的散热装置，例如散热铝片104 ；所述低倍聚光光伏组件具有玻璃管外壳101。以传统的东西轴布置单轴跟踪一维线性聚光为例，定义传统槽式抛物面聚光光伏组件绕东西轴向旋转需要跟踪的角度为β，本专利所述的β值可具体为太阳光线投影至南北垂面的光线向量与水平面法向量之间的夹角，如单轴跟踪为南北轴布置，则β值可具体为太阳光线投影至东西垂面的光线向量与水平面法向量之间的夹角。以聚光光伏组件布置地点北纬40°为例，根据时间累计，10° -70°的β值范围的光照时间占全年光照时间的80%以上；根据太阳光线能量累积，β值范围在10°-70°之间的光照能量占全年光照量的85%以上。本发明的低倍聚光光伏组件可高效实现非运动跟踪接收较大β值范围(例如10°~70° )的入射太阳光线，即本发明的低倍聚光光伏组件的非运动跟踪β值范围可以包含10°-70° ;该非运动跟踪β值范围如10°-70°也描述为低倍聚光系统的容差角度范围，因低倍聚光系统设计成关于光学中心轴对称结构，所以容差角度关于光学中心轴具有对称性，故低倍聚光系统的容差角度为±30° ,在该角度范围内，该低倍聚光光伏组件可高效完成低成本的聚光光伏发电。
[0033]一维低倍聚光系统102对称地分布于光伏电池组件103的两侧，散热铝片104与所述光伏电池组件103具有良好导热接触，如将散热铝片104紧贴布置于光伏电池组件103背部，其延伸部分布置于玻璃管外壳101不受光部分的内壁面上，将光伏电池热量有效扩散传递到玻璃管外壳101壁上以达到冷却效果。具体地，玻璃管外壳101两端密封成为密闭结构，透光率高，自支撑强度好，成本低，使用寿命长，可良好的隔绝外界环境对内部器件(一维低倍聚光系统102、光伏电池组件103及散热装置等)的影响及破坏。
[0034]进一步地，所述低倍聚光光伏组件的玻璃管外壳长度超过2.5米；优选地，所 述低倍聚光光伏组件的玻璃管外壳长度超过5米，可充分利用玻璃管外壳的强度和自支撑能力，简化安装工序，节省材料及人工成本，同时尽量减少聚光光伏组件两端非有效利用部分在整体长度中所占的比例，降低端部效应影响，进一步降低成本。由于玻璃管外壳的壁厚与直径有一定关系，一般管径越大壁厚越厚，为控制壁厚，节省材料，所述玻璃管外壳直径范围为30晕米~200晕米；优选地，所述玻璃管外壳直径范围为45晕米~150晕米,在尽量获得较大受光面积的同时，减小玻璃管外壳壁厚，尽量控制壁厚在3毫米以内，优选在2毫米甚至1.5毫米以内，以降低成本。
[0035]图2为低倍聚光光伏组件散射光线接收示意图。如图2所示，玻璃管外壳201的内部布置有低倍聚光系统202,所述聚光系统202可以为低聚光倍率的复合抛物聚光系统(Compound Parabolic Collector, CPC),所述聚光系统202的光学反射面布置在底部光伏电池组件203两侧，能将一定角度范围内的全部入射光高效反射到光伏电池表面实现聚光，该角度范围称为低倍聚光系统的容差角度范围。光伏电池组件203直接面对太阳光线入射方向，可不经光学系统反射就能接收相当高比例的直射光线和散射光线，提高聚光光伏组件的光线利用率，增加发电量。图2中的复合抛物聚光系统能将非运动跟踪β值范围差为60° (即低倍聚光系统的容差角度范围为±30° )范围内的各角度太阳光线全部有效的反射至光伏电池组件203受光面。假定散射光线具备各向同性，即太阳散射光线入射至聚光光伏电池203组件的角度从0-180°的可能性是均等的，且低倍聚光光伏能有效接收容差角度为±30°的太阳光，则光伏电池组件203接收的散射光至少为入射至聚光系统开口的散射光的33%。而实际的太阳散射光线角度与直射光入射角度成一定的高斯分布，并非严格的入射角度上的各向同性分布，绝大部分能量的散射光的角度均在接近直射太阳光线角度的一定角度范围内。而本发明的低倍聚光系统具有较大的光学容差角度(例如±30° )，在此角度范围内的光线(无论直射光还是散射光)均可以被有效接收并进行高效发电。如此可以推论在多云天气，散射量较多情况下，本发明的低倍聚光光伏组件能有效接收密度较高的散射光线，进行发电；而一般聚光光伏组件由于容差角很小(通常小于几度甚至零点几度)，只能靠运动跟踪接收直射光及很少部分散射光，无论菲涅尔透射式还是抛物面反射式结构，经过这类光学系统的散射光由于只要偏离设计聚光光轴角度稍大，绝大部分散射光都无法到达光伏电池组件表面。在绝大部分地区，特别是分布式布置的市区，太阳光线全辐照中包含较多的散射光，对散射光的极少量接收将会对单位功率模组年发电量影响较大，降低了整体年发电效率，也增加了单位光伏电池组件的发电成本。
[0036]图3为低倍聚光光伏组件的内部结构示意图；如图3所示，低倍聚光光伏组件内部结构包括光伏电池组件303及复合抛物聚光系统302。所述复合抛物聚光系统302为一维复合抛物聚光系统；光伏电池组件303左右两侧的光学反射面沿玻璃管外壳轴向呈长条状布置，在玻璃管外壳的圆周方向(或叫作直径方向)聚光，在玻璃管外壳的轴向方向不聚光，实现一维的线性聚光，获得较好的经济性和实用性。优选地，所述复合抛物聚光系统302可以采用多个平面玻璃镜顺次呈角度拼接(例如粘结)形成的多折平面镜，其结构简单，制作成本较低，具有较好的聚光效果；平面玻璃镜片采用镜前反射膜层，可减少太阳光的透射，提高反射镜的反射率，减少通过玻璃板厚度断面处的漏光，增加光伏电池组件接收到的反射光线，提高光伏电池组件的发电效率。
[0037]图4-1和图4-2为聚光系统对光伏电池组件匀光的影响对比示意图。如图4-1入射至玻璃管外壳内部的太阳光经过光伏电池组件403两侧对称布置的聚光系统411的汇集，反射至光伏电池组件403进行发电。所述聚光系统411的聚光倍率设计为为1.5?3.5倍，可同时降低光伏电池成本、又能保持一定的光学容差角度及降低散热装置的设计难度。其中聚光倍率定义为聚光光学系统的入口宽度比光伏电池组件宽度得到的倍数；过高的聚光倍数虽然能降低电池成本，但一般情况下聚光超过3.5倍后，电池成本的进一步下降对系统成本的影响已经很不明显，而且较高倍的聚光会对光伏电池提出一些特殊要求造成价格上升；同时较高倍数的聚光光学系统容差角度很小，难以实现非运动跟踪聚光，较高倍数聚光带来的散热问题也会造成系统成本上升。优选地，所述聚光倍率为1.6?2.5倍；该聚光倍率下采用普通光伏电池材料及标准工艺生产的单晶硅或多晶硅电池即可完全满足使用要求，聚光光伏组件中的电池成本已经有大幅度的下降(可下降40%飞0%)，同时该倍率聚光系统的容差角度范围较大(有可能实现±15°?±30° )，此范围能够基本覆盖主要光照时间或光照能量范围内太阳光线在高度方向的角度变化区间，从而可获得较好的非运动跟踪聚光效果，同时散热良好，成本较低。
[0038]优选地，对所述复合抛物聚光系统的光学抛物反射面优化设计，采用一个以上的平面反射镜面形成的多折平面组合反射镜面拟合替代，使汇聚到光伏电池上的光线不至于过分集中，分布较为均匀，达到较好的匀光效果，保护光伏电池免受损伤，提高发电效率。从图4-1可以看出，经过平面反射镜面形成的某角度入射光线反射至光伏电池组件403面上的宽度为dl ;其入射至光伏电池组件403的光线为平行入射光线。图4-2显示复合抛物聚光面进行精确会聚情况，相同光线入射至相同位置的复合抛物聚光面412上，在光伏电池组件403上接收的光线宽度为d2，很明显d2小于dl。图4_2中光伏电池组件403接收的是一个会聚的光线，焦斑很小，对光伏电池组件403的散热是一个巨大的考验，且光伏电池组件403对非均匀的太阳光吸收效果并不好，会造成局部电池温度过高，形成亮斑，使电池失效甚至将光伏电池组件403变成负载，输出功率不稳定且大幅减小。
[0039]图5为低倍聚光光伏组件的光伏电池组件搭接示意图。如图5所示，所述光伏电池组件503-1与光伏电池组件503-2倾斜搭接，互相遮住汇流母线509，提高汇聚光线利用率，提高发电效率。进一步地，构成所述光伏电池组件503-1或光伏电池组件503-2的光伏电池为单晶硅电池或多晶硅电池或碲化镉电池或CIGS薄膜太阳能电池；优选地，所述光伏电池为采用标准通用材料和工艺制造的单晶硅电池或多晶硅电池或对上述两种电池进行切割或组合形成的仅仅尺寸和汇流引线不同的光伏电池，以充分消化利用现有光伏行业产倉泛。
[0040]图6为低倍聚光光伏组件的光伏电池组件搭接另一实施例示意图。如图6所示，光伏电池组件包括多个光伏电池组件单元613，各光伏电池组件单元的对应散热装置之间绝缘布置。光伏电池组件单元613包括光伏电池603和光伏电池良好热接触的散热铝片604 ；散热铝片604紧贴布置于玻璃管外壳的内部；各散热装置之间绝缘，各自固定布置在玻璃管内壁进行散热，因此可以不必考虑各光伏电池603与其对应的散热装置之间的电绝缘问题，降低成本简化工艺，改善散热效果；各光伏电池组件单元613之间通过连接结构608实现光伏电池组件单元613之间的电连接。
[0041]图7-1为低倍聚光光伏组件东西轴非运动跟踪倾斜角度布置结构示意图。如图7-1所示，低倍聚光光伏组件包括聚光系统702、光伏电池组件703及光伏电池组件703背部的散热装置，例如散热铝片704。所述低倍聚光光伏组件布置于玻璃管外壳701内部，光伏电池组件703两侧对称布置聚光系统702，散热铝片704紧贴置于光伏电池组件703的背部，并固定于聚光系统702下部的不受光部分的玻璃管外壳701内壁。进一步地，由于太阳光线入射角度在高度角度方向变化范围较小，在东西方位角度方向变化较大，所以对高度角度方向进行非运动跟踪聚光效果较好，所述低倍聚光光伏组件轴线沿东西方向固定布置，并且使低倍聚光系统光学中心面与东西垂面呈一定倾斜角度，此角度可常年固定，简单可靠；也可以根据不同季节太阳高度的不同进行周期性调节(例如一年调整一至三次，在各调整时间点之间，此角度固定不变，所述组件非运动跟踪聚光发电)，进一步提高聚光发电效果。总体使光伏电池组件平面向阳布置，例如在北半球向南侧斜上方布置，南半球向北侧斜上方布置，以便接收更多的太阳光辐射，使辐射面积达到最优化。优选地，所述低倍聚光光伏组件的光学中心轴面与东西方向垂直面所形成的角度接近当地纬度角度。优选地，所述夹角范围为当地纬度角度值加5°和减10°，并实施非运动跟踪接收太阳光。以北纬40°附近的内蒙古巴拉贡地区为例:光伏电池组件轴线沿东西方向上固定，并且低倍聚光光伏组件的光学中心轴面与东西方向垂直面所形成的角度(或光伏电池平面与水平面的夹角)接近当地纬度角度40°布置，或者所述夹角范围为当地纬度角度值加5°和减10°，即所成角度30°?45°布置，并实施非运动跟踪接收太阳光。以内蒙古巴拉贡区域的光伏电池组件东西轴布置为例:聚光光学系统的开口宽度为光伏电池宽度的1.85倍，则反射式聚光光学系统的最高光学倍数为1.85倍(其中光伏电池组件宽度30.8mm，上部光学开口宽度57_)，此聚光光伏组件的光伏电池与水平面的倾斜角度分别为20°、25°、30°、35°、40°、45°及50°几种情况；将此地区全年实际直射光(DNI)的光照数据进行统计，不同角度下，相同光伏电池面积(30.8mm*1000mm等于0.0308平方米)的低倍聚光光伏组件的年发电量分别为 10.36kwh、ll.50kwh、12.30kwh、12.85kwh、12.79kwh、12.18kwh及 11.34kwh。综上可知，光伏电池平面与水平面夹角接近当地纬度角度或为当地纬度角度加5°至减10°范围时，可以获得较为理想的年发电量。假定光伏电池组件发电效率为0.18，散射光发电量不计，具有所述低倍聚光系统的光伏电池组件的发电量与相同光伏电池面积的平板光伏电池组件的发电量如表I所示(光伏电池组件平面与水平面所成倾斜角度35° )。由表I可以看出，具有所述低倍聚光光学系统的光伏电池组件的发电量要明显多于普通的平板光伏电池组件的发电量。另外，由于光伏电池组件被封装于玻璃管外壳内，可减少光伏电池组件的封装的成本，延长光伏电池组件的使用寿命。
[0042]表I为北纬40°内蒙古巴拉贡地区，不同月份的低倍聚光系统的光伏电池组件的单位发电量和相同光伏电池面积(I平方米)平板光伏电池组件的单位发电量数据，其中光伏电池组件平面与水平面的倾斜角度均为35°，发电效率均取0.18计算。
【权利要求】
1.一种低倍聚光光伏组件包括低倍聚光系统、光伏电池组件及与光伏电池组件良好导热接触的散热装置，其特征在于，所述低倍聚光光伏组件具有两端封闭的玻璃管外壳，并且所述低倍聚光光伏组件可对较大角度范围内的入射太阳光线实施非运动跟踪，实施高效聚光发电。
2.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述低倍聚光光伏组 件的玻璃管外壳长度超过2.5米。
3.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述低倍聚光光伏组件的玻璃管外壳长度超过5米。
4.根据权利要求1或2所述的一种低倍聚光光伏组件,其特征在于,所述玻璃管外壳直径范围为45毫米-150毫米。
5.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述光伏电池为单晶硅电池或多晶硅电池或碲化镉电池或CIGS薄膜太阳能电池。
6.根据权利要求5所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述光伏电池为采用标准通用材料和工艺制造的单晶硅电池或多晶硅电池或对上述两种电池进行切割或组合形成的仅仅尺寸和引线不同的光伏电池。
7.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述低倍聚光系统为低聚光倍率的复合抛物聚光 系统，且所述低倍聚光系统的容差角度范围大于±10°。
8.根据权利要求1或7所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述复合抛物聚光系统为一维复合抛物聚光系统，可实现一维的线性聚光。
9.根据权利要求8所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述复合抛物聚光系统的聚光倍率1.5-3.5倍。
10.根据权利要求9所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述复合抛物聚光系统的聚光倍率为1.6-2.5倍。
11.根据权利要求8所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述复合抛物聚光系统的光学抛物反射面采用一个以上的平面反射面形成多折平面组合的反射镜面。
12.根据权利要求11所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述多折平面组合反射镜面为一个以上的平面玻璃镜片拼接形成。
13.根据权利要求12所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述平面玻璃镜片采用镜前反射膜层。
14.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述低倍聚光光伏组件整体东西轴方向安装，并且所述低倍聚光光伏组件的光学中心轴面与东西方向垂直面所形成的角度接近当地纬度角度；所述角度范围为当地纬度角度值加5°和减10°之间。
15.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述玻璃管外壳的两个端头位置或靠近两个端头位置的管壁上包括两个弓丨出电极。
16.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，一个以上的所述低倍聚光光伏组件平行阵列布置，形成串联或并联或串并联的组串连接方式，所述低倍聚光光伏组件的相邻端部由所述电极直接连接。
17.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述光伏电池组件互相遮住汇流母线。
18.根据权利要求1所示的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述光伏电池组件包括多个光伏电池组件单元，各光伏电池组件单元的对应散热装置之间绝缘布置。
19.根据权利要求1所述的一种低倍聚光光伏组件，其特征在于，所述散热装置紧贴布置于光伏电池组件背部， 其延伸部分布置于玻璃管外壳不能受光部分的内壁面上。
【文档编号】H01L31/042GK103456806SQ201310344610
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月8日 优先权日:2013年8月8日
【发明者】刘庆云 申请人:刘庆云