用于聚光光伏系统的二次聚光电池封装模组技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于聚光光伏系统的二次聚光电池封装模组，包括太阳能电池组件、透镜、散热组件、内设有复合抛物面型反射器的壳体等构件，散热组件为热沉，安装在壳体内复合抛物面反射器的下方，太阳能电池组件的背电极焊层通过绝缘导热层设置在散热组件上并位于复合抛物面型反射器的底部的透镜的焦距附近位置处，由聚光透镜或棱镜构成的透镜固定在壳体的顶部，透镜和复合抛物面型反射器构成电池封装模组的光学整形系统；该电池封装模组还包括有可优化透镜的性能二次反射镜。通本实用新型专利技术的实施应用可有效解决现有的高倍聚光电池模组存在容差特性比较小、跟踪系统故障率高、可靠性低、成本高、抗风沙和防潮能力差等技术问题。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种可用于聚光光伏发电系统的二次聚光电池模组，特别是一种 具有二次聚光和散热的太阳能电池的封装模组。
技术介绍
聚光光伏发电技术是通过聚光器而使较大面积的阳光会聚在一个较小的范围内， 克服太阳辐射能流密度低的缺陷，可以成倍提高太阳能电池的短路电流，从而使得同样数 量的半导体材料产生更多的电能，而增加的聚光部件的价格远低于所节约的半导体材料价 格，从而大幅度降低光伏发电系统的成本，有利于光伏发电系统在我国的推广应用。而高倍 聚光电池更可以大大降低光伏系统成本，对提高光伏系统的整体转换效率和提高系统的可 靠性和实用性均具有重要价值。由于聚光电池模组对入射光线的方向十分敏感，很小的指向误差就会使电池输出 功率大大降低，因此现有的高倍聚光电池模组必须对太阳进行高精度的二维精确跟踪，导 致其成本高、可靠性变差、故障率高、容差特性比较小、组件的抗风沙和防潮能力差，而且电 池工作在高光场条件下，热量聚集，需要将热量快速导出，以降低电池温度，否则将影响电 池的工作可靠性和工作寿命。对于高倍聚光系统电池模组来说，电池不能直接置于聚焦光斑下。因为光场能流 密度过高，电池温度急剧上升，电池的输出功率会急速下降，而且会导致电池的损伤，造成 使用寿命大大降低，需要有效的热量导出措施，同时光场的不均勻也会导致电池自身的互 相充电，造成电池内部损耗，效率大大下降。但在现有技术中，如何保证光伏系统的工作效 率以及光场的均勻性问题还没有得到有效的解决。
技术实现思路
本技术提出了一种用于聚光光伏系统的二次聚光电池封装模组，旨在解决现 有的高倍聚光电池模组存在容差特性比较小、跟踪系统故障率高、可靠性低、成本高、抗风 沙和防潮能力差等技术问题。为实现上述专利技术目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的二次聚光电池 封装模组包括太阳能电池组件、透镜、散热组件、内设有复合抛物面型反射器的壳体和引线 结构，散热组件安装在壳体内复合抛物面反射器的下方，太阳能电池组件的背电极焊层通 过绝缘导热层设置在散热组件上并位于复合抛物面型反射器的底部，透镜固定在壳体的顶 部，透镜和复合抛物面型反射器构成电池封装模组的光学整形系统，其特征在于所述透镜 为聚光透镜或者棱镜，所述的太阳能电池组件安装在透镜的焦距附近，所述的散热组件为 热沉。本技术所述的电池封装模组的组件还包括二次反射镜，该二次反射镜设置在 太阳能电池组件上方0 1毫米位置处并与太阳能电池形成二次聚光光路。本技术所述的电池封装模组的组件还包括二次反射镜阵列，该二次反射镜阵列为安装在太阳能电池组件四周并与太阳能电池组件形成cpc的复合抛物面形结构的反射镜。本技术所述的电池封装模组的组件还包括二次反射镜阵列，所述二次反射镜 阵列为安装在聚光太阳能电池上方的复合抛物面型反射器，复合抛物面焦点为电池上方 2 3毫米，上方口径为20 25毫米，下端口径为5 10毫米。本技术的技术解决方案还包括所述透镜为凸镜，由高透光光学玻璃制成。本技术需要配合多种聚光系统使用，包括透射式的聚光系统如菲涅耳透镜以 及反射式的聚光系统。实际工作时，日光通过透镜聚焦使高效太阳能电池组件接受到的光 能，光电效应转化为电流和电压，经输出路输出电能。电流的输出一端从电极采用引线焊接 到焊柱上，另一端通过钢焊电池组件背电极与散热组件(热沉)形成电连接，导出电流。与现有技术相比，本技术具有的优点是1、本技术采用了透镜，利用其对经过高倍菲涅耳聚光镜片和反射式聚光系统 的太阳光聚光光束以及对聚焦光斑的光场分布进行矫正和勻化的光学整形，提高了单位面 积的光通量和能流密度和均勻性，提高了电池单位面积输出功率并优化了高倍聚光电池模 组的容差特性，使太阳能电池的用量仅为固定式光伏发电系统的1/500到1/1000，保证了 电池的输出效率，降低了跟踪系统所需跟踪精度，提高了系统可靠性。2、透镜在收集太阳光线的同时，对太阳电池具有保护作用，它过滤了大部分红外 线，有利于降低电池温度、提高工作效率以及提高电池的使用寿命。3、本技术采用了二次反射镜来优化主透镜镜的性能，提高了聚光太阳能电池 对入射光线方向的容差，通常聚光系统要求跟踪精度小于0. 1度，采用本技术技术可 以将跟踪精度放宽到1度左右，大大提高了可靠性，并降低成本和安装难度，使透射日光的 损耗降到最小，提高了太阳能电池的单位面积的输出功率。4、电池组件封装在封闭的空间内，底板是散热金属板或者散热翅片，采用焊接封 装方式，具有良好的电学特性和传热特性，也使组件具有良好的抗风沙性能；In焊料焊接 电池，可保证热沉的热导系数足够高，使系统具有足够的散热能力，提升了对电池的热管 理，将热量迅速导出，保证在500倍的聚光条件下运行时，电池工作温度不高于70摄氏度， 从而提高电池的使用寿命。5、当太阳能电池受到聚光照射时，温度会有所升高，会直接降低太阳能电池的发 电量。本技术采用的聚光太阳能电池组件的具有良好的散热效果。6、系统便于组合形成阵列，便于安装调试和维护。7、本技术采用被动冷却方式，可靠性高，降低系统成本。附图说明图1是本技术一个具体实施例的结构示意图。图2是该二次聚光电池封装模组的组装结构示意图。图3是本技术的聚光太阳能模组导电基板图。图中各标号名称分别是1-太阳能电池组件，2-透镜，3-复合抛物面型反射器， 4-In焊层，5-导电层，6-绝缘导热层，7-散热组件，8-壳体，9-焊盘，10-固定螺孔。具体实施方式以下结合附图对本
技术实现思路
做进一步说明，但本技术的实际制作结构并 不仅限于下述的实施例。参见附图，本技术所述的用于聚光光伏系统的二次聚光电池封装模组由高效 太阳能电池组件1、透镜2、散热组件(热沉)7、引线端、内设有复合抛物面型反射器3的壳 体(支撑结构)8等组成。电池组件1为方形，尺寸为5X5毫米到10X10毫米之间，电池组件1也可为圆 形。太阳能电池组件1的背电极焊层通过绝缘导热层6设置在散热组件7上并位于复合抛 物面型反射器3的底部。具体实施结构中，电池组件封装在封闭的空间内，底部采用焊接封 装方式，电池组件的背面镀金锗镍合金，焊接金属采用金属铟，焊接合成之后，可保证焊接 薄膜的夹层无气隙，降低热阻，将未转化的太阳能热能迅速传导出去，确保电池组件的稳定 工作。散热组件7为热沉，安装在壳体内复合抛物面反射器3的下方，热沉表面镀绝缘导 热层，上面再镀铜导电金属层，表面涂绝缘漆，留空出焊盘，作为输出电流的导线焊接点，以 及电池背电极焊接区域，采用铟焊方式焊接电池。热沉内部具有绝缘导热层，具有良好的绝 缘性能，防止漏电损耗，同时有效带走电池的热量，电池背面与基座通过导热胶连接到散热 组件，热能通过散热组件带走，以保持电池处在较低的工作温度。透镜2为采用高透光光学玻璃制成凸镜，它设置在壳体(支撑结构)8于电池组件 1的正上方，离焦量控制在0到10毫米，直径控制在10 50毫米，焦距在10 100毫米范 围内，通过胶合固定并密封。工作时聚焦透镜片对经过聚焦的太阳光，进行光束矫正和光场 的勻化，并对电池组件和模组的各部分进行有效的保护，提高组件的抗风沙和防潮能力。复合抛物面型反射器3设于壳体8内，通过螺孔固定于热本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于聚光光伏系统的二次聚光电池封装模组，包括太阳能电池组件（１）、透镜（２）、散热组件、内设有复合抛物面型反射器（３）的壳体（８）和引线结构，散热组件（７）安装在壳体内复合抛物面反射器（３）的下方，太阳能电池组件（１）的背电极焊层通过绝缘导热层（６）设置在散热组件（７）上并位于复合抛物面型反射器（３）的底部，透镜（２）固定在壳体（８）的顶部，透镜和复合抛物面型反射器构成电池封装模组的光学整形系统，其特征在于：所述透镜（２）为聚光透镜或者棱镜，所述太阳能电池组件（１）安装在透镜（２）的焦距附近，所述散热组件（７）为热沉。

【技术特征摘要】
1.一种用于聚光光伏系统的二次聚光电池封装模组，包括太阳能电池组件(1)、透镜 (2)、散热组件、内设有复合抛物面型反射器(3)的壳体(8)和引线结构，散热组件(7)安装 在壳体内复合抛物面反射器(3)的下方，太阳能电池组件(1)的背电极焊层通过绝缘导热 层(6)设置在散热组件(7)上并位于复合抛物面型反射器(3)的底部，透镜(2)固定在壳体 (8)的顶部，透镜和复合抛物面型反射器构成电池封装模组的光学整形系统，其特征在于 所述透镜(2)为聚光透镜或者棱镜，所述太阳能电池组件(1)安装在透镜(2)的焦距附近， 所述散热组件(7)为热沉。2.根据权利要求1所述的二次聚光电池封装模组，其特征在于电池封装模组的组件 还包括二次反射镜，所述二次反射镜设置在太阳能电池组件(1)上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪韬，李爱敏，景争，刘晓燕，
申请(专利权)人：西安聚伏光电科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87