专利名称：菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块的制作方法
技术领域：
本发明属于太阳能应用技术领域，具体地说，是一种线型菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块。
背景技术：
太阳能光电池是一种能把光能直接转换成电能的结型光电器件，以太阳能光电池 为光电转换器件的发电型式具有结构简单，可靠性较高，寿命较长等特点，在世界范围内具 有快速发展的趋势，成为一种人类取之不尽的清洁能源。目前，申请号为2008100420905的中国专利申请公开了一种聚光太阳能光伏发电 模块，它的构成是多块正方形太阳能光电池，每块太阳能光电池的背面装有散热板，每块 散热板独立安装在底板上，并且按照一定的顺序排列。每块太阳能光电池的正上方装有点 聚焦型菲涅尔透镜，菲涅尔透镜的材料是透光性能好的高分子材料，菲涅尔透镜安装在框 架上，其作用是将太阳能直接会聚在所对应的太阳能光电池表面上。每块太阳能光电池由 铜箔联接，而且每块太阳能光电池接收光能的表面与菲涅尔透镜之间还安装了一个倒金字 塔式的、四个内表面为镜面的不锈钢薄板的光能收集装置，其作用一是解决现有技术发电 模块跟踪太阳和装配精度误差，所造成的太阳光斑偏离光电池表面问题；二是将部分反射 和杂散光能投射到太阳能光电池的表面，从而提高太阳能的利用率。然而，它们的不足之处 也是明显的，正方形太阳能光电池组件之间的空间不能充分利用，限制了太阳能光电池面 积的增加，此模块发电量也不可能增加；太阳能光电池与散热板构成了独立组件，散热效果 不好，特别在高温天气光电池的性能会有所下降；铜箔的数量较多，太阳能的收集装置制作 工艺较为复杂，生产成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能光电池面积较大、能够使得更多的太阳能会聚在 太阳能光电池上，以增加模块的发电量，提高发电效率的菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏 发电模块。本发明的菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块，包括多块太阳能光电池，安 装在每块太阳能光电池背面的散热板，每块太阳能光电池的正面具有与之对应的菲涅尔柱 面透镜；太阳能光电池之间以铜箔联接；太阳能光电池呈条形，菲涅尔柱面透镜为呈长方 形的线聚焦型菲涅尔柱面透镜。本发明的有益效果条形太阳能光电池正上方装有与之对应的长方形菲涅尔柱面 透镜，菲涅尔柱面透镜在接收太阳能时在条形太阳能光电池上形成长条形光斑的效果。本 发明相对于现有技术，由于采用了条形太阳能光电池及呈长方形的线聚焦型菲涅尔柱面透 镜，如果光伏发电模块在外形尺寸相同的前提下，增加了太阳能光电池的面积，本发明能够 使得更多的光子经菲涅尔柱面透镜会聚到太阳能光电池上，太阳能光电池能够把更多的光 能转化为电能。而现有技术采用的太阳能光电池正方形，光电池之间是独立的，在二块光电池之间具有设置4块以上光电池的位置，显然现有技术的光学特性决定了这些位置没有光 照，而本发明采用形成长条形光斑的长方形的线聚焦型菲涅尔柱面透镜和条形太阳能光电 池可以解决这个问题。另外，本发明采用线聚焦型菲涅尔柱面透镜，相对于现有的点聚焦型 的菲涅尔透镜，焦距更容易缩短。因为点聚焦型菲涅尔透镜焦距缩短，太阳能光电池表面上 的光斑四个方向的尺寸会减小；线聚焦型菲涅尔柱面透镜焦距缩短，光斑二个方向的尺寸 会减小。如果二种菲涅尔透镜接受光能的面积相同，显然二者的焦距同时缩短且相等，点聚 焦型构成的发电模块发电量比线聚焦型构成的发电模块减小更多。焦距缩短的有益效果 是，太阳能光电池到菲涅尔柱面透镜的距离可以更小，可以降低发电模块的高度，减小发电 模块体积，有利于模块向小型化，自动化方向发展。第三，条形太阳能光电池和现有的技术 相比增加了面积，只有条形太阳能光电池之间才用铜箔连接，相对于现有技术来说，大大减 少了铜箔的数量，降低了生产成本。上述光伏发电模块，在散热板内具有对其冷却的冷却水管。使用时，冷却水管通过 冷却水，以对散热板进行冷却。太阳能光电池的性能在高温下容易发生改变，晶格结构会受 到破坏。由于条形太阳能光电池面积较大，冷却水管内流动的冷却水在炎热的夏天达到加 速太阳能光电池的散热的目的，保证其正常工作。上述光伏发电模块，菲涅尔柱面透镜接收正入射的太阳能后，形成长条形光斑的 宽度应小于太阳能光电池的宽度，这样既使发电模块的跟踪精度与装配误差造成长条形光 斑的中心偏离太阳能光电池中心，光斑仍然能分布在太阳能光电 池表面。上述光伏发电模块，在太阳能光电池和与其对应的菲涅尔柱面透镜的两侧装有两 块镜面板，构成顶大底小的光槽，光槽较小的下部连接在太阳能光电池的两侧。太阳光通过 菲涅尔柱面透镜聚焦在太阳能光电池上，原本偏移照不到太阳能光电池上的太阳光，在光 槽的镜面板的反射下又重新聚集到太阳能光电池上，从而增加了发电量。该光槽作为光能 收集装置的结构更加简单，从而使制作工序简化，便于安装。上述光伏发电模块，铜箔呈弯曲状，为铜箔在热胀冷缩时提供余量；避免铜箔断裂 或脱落。上述光伏发电模块，它还包括超白钢化玻璃，菲涅尔柱面透镜排列粘贴在超白钢 化玻璃的背面。最好超白钢化玻璃安装在发电模块的框架上，框架安装在底板上，底板上安 装长方形散热板。由于菲涅尔柱面透镜粘贴在超白钢化玻璃基体上，并且封闭在发电模块 的内部，避免与自然界直接接触，延长了菲涅尔柱面透镜和太阳能光电池等器件的使用寿 命。
图1为本发明的结构示意图。图2为菲涅尔透镜的光路示意图。图3为图1的I-I放大的剖面示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步说明。图1所示的线型菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块，具有多块太阳能光电池，每块太阳能光电池7均为条形，每块太阳能光电池7安装在一块散热板5上面，每块散 热板5底部有半圆形的凹槽，凹槽内装有冷却水管11，总进水管9、总出水管10和散热板5 内的冷却水管11连接，构成了散热板内部的循环水冷却系统。冷却水管11通过循环水加 速太阳能光电池7的散热。散热板5排列安装在底板4上。散热板5上面的太阳能光电池 7之间用弯曲状铜箔8连接，铜箔8的形状在温差变化下留有伸缩量。循环水冷却系统用于高温天气，散热板5底部的冷却水管11用散热性能好的金属 制成，为了安装方便，水管11直接放入散热板5底部凹槽内，并且接触良好。采用循环水冷 却系统后，发电模块实现全封闭，避免菲涅尔柱面透镜2和太阳能光电池7等器件与自然界 直接接触。参见图3，每块条形太阳能光电池7正上方装有与之对应的长方形菲涅尔柱面透 镜2，菲涅尔柱面透镜2排列粘贴在超白钢化玻璃1上形成一个整体组件，该组件牢固安装 在框架3上，框架3安装在底板4上。在平面超白钢化玻璃表面上均勻涂敷透光性能好的 粘贴胶，将菲涅尔柱面透镜的平面粘贴在超白钢化玻璃基体上，菲涅尔柱面透镜和太阳能 光电池等封闭在发电模块的内部。太阳能光电池7和与其对应的菲涅尔柱面透镜2的两侧面装有两块长方形的镜面 不锈钢薄板12，构成顶大底小的光槽6，镜面不锈钢薄板的上端与菲涅尔透镜的边沿连接， 光槽6较小的底部的不锈钢薄板12下端与太阳能光电池7的两侧边沿连接，镜面不锈钢薄 板的倾斜角度应有利于光能的有效收集，光槽6提高了太阳能的利用率。光槽6结构更加 简单，从而使制作工序简化，便于安装。图2所示的菲涅尔柱面透镜2接收正入射的太阳光后，形成长条形光斑的宽度A 应小于太阳能光电池7的宽度B，使得长条形光斑始终分布在太阳能光电池7的表面，克服 由发电模块的跟踪精度与装配造成的误差。菲涅尔柱面透镜2的材料为透光性能好的厚度 较薄的高分子材料(如聚甲基丙烯酸甲酯)，其一面为透光平面，另一面为一组平行直线的 角度变化的棱镜，菲涅尔柱面透镜2用模具热压成型。太阳能光电池7、光槽6、散热板5、冷却水管11等构成了一个发电组件，在底板上 按顺序排列安装多个发电组件，最终形成了本发明的线型菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏 发电模块。本发明线型菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块，在光学系统设计时，考虑 了发电模块接收太阳能后，形成光斑的宽度小于太阳能光电池的宽度，以及光槽接收部分 反射和杂散光能的作用，能使太阳能的光斑始终会聚在太阳能光电池表面上；由于光槽仅 为二块镜面不锈钢板构成，制作简单，安装方便；由于使用条形太阳能光电池，其面积比分 立的正方形太阳能光电池面积增大4倍以上，因此发电量也增加4倍以上；由于菲涅尔柱面 透镜粘贴在超白钢化玻璃基体上，并且封闭在发电模块的内部，避免与自然界直接接触，延 长光学元件与电子器件的使用寿命；由于多个条形太阳能光电池之间用铜箔连接，减少了 铜箔的数量；由于散热板底部水管通过循环水，在夏季能降低太阳能光电池的温度，避免了 太阳能光电池的损坏。因此，本发明取得了发电量大，效率高，性能可靠，制作简单，生产成 本较低，使用寿命长等有益效果。
权利要求
菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块，包括多块太阳能光电池，安装在每块太阳能光电池背面的散热板，每块太阳能光电池的正面具有与之对应的菲涅尔柱面透镜；太阳能光电池之间以铜箔联接；其特征是太阳能光电池呈条形，菲涅尔柱面透镜为呈长方形的线聚焦型菲涅尔柱面透镜。
2.如权利要求1所述的光伏发电模块，其特征是在散热板内具有对其冷却的冷却水管。
3.如权利要求1所述的光伏发电模块，其特征是菲涅尔柱面透镜接收正入射的太阳 能后，形成长条形光斑的宽度小于太阳能光电池的宽度。
4.如权利要求1所述的光伏发电模块，其特征是在太阳能光电池和与其对应的菲涅 尔柱面透镜的两侧装有两块镜面板，构成顶大底小的光槽，光槽较小的下部连接在太阳能 光电池的两侧。
5.如权利要求1所述的光伏发电模块，其特征是铜箔呈弯曲状。
6.如权利要求1所述的光伏发电模块，其特征是它还包括超白钢化玻璃，菲涅尔柱面 透镜排列粘贴在超白钢化玻璃的背面。
7.如权利要求6所述的光伏发电模块，其特征是超白钢化玻璃安装在发电模块的框 架上，框架安装在底板上，底板上安装长方形散热板。
全文摘要
本发明提供一种太阳能光电池面积较大、能够使得更多的太阳能会聚在太阳能光电池上，以增加模块的发电量，提高发电效率的菲涅尔柱面透镜聚光太阳能光伏发电模块。它包括多块太阳能光电池，安装在每块太阳能光电池背面的散热板，每块太阳能光电池的正面具有与之对应的菲涅尔柱面透镜；太阳能光电池之间以铜箔联接；太阳能光电池呈条形，菲涅尔柱面透镜为呈长方形的线聚焦型菲涅尔柱面透镜。
文档编号H02N6/00GK101859806SQ20101019206
公开日2010年10月13日 申请日期2010年6月4日 优先权日2010年6月4日
发明者孙可, 金鸿, 陈钰 申请人:南京信息职业技术学院