专利名称：静止式多功能聚光太阳能电池装置及用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能装置，特别是涉及一种无须运动即可跟踪太阳光线，实现太阳
光聚集，可大幅减少太阳能电池板用量，降低成本的静止式多功能聚光太阳能电池装置。背景技术：
众所周知，太阳能是取之不尽，用之不竭，但人们尚未能大规模利用的重要能源。 随着煤、石油、天然气等化石能源的减少及价格的不断上涨，人类直接从太阳能中获取能量 已变得越来越重要。目前已有各种各样的太阳能利用设备被使用，如光电转换及光热转换 设备等。其中，光电转换装置主要包括直接通过太阳能电池板发电的装置和将太阳光线聚 焦到位于焦点附近的太阳能电池板发电的装置。对前者而言，其需要设置大量电池板才能 达到一定的发电量，因而成本高昂；对后者而言，其需要设置太阳光线跟踪装置，通过转动 以跟踪太阳光线，以进行聚光而减少太阳能电池板用量，其受到安装条件的限制，且安装维 护及运行成本较高，还需解决该条件下太阳能电池板需散热冷却的问题。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，而提供一种无须运动即可跟踪太阳光线，实现太阳光 聚集，特别是大部分漫射光的聚集，可大幅减少太阳能电池板用量，生产成本低，自身有液 体冷却能力，适于在多种不同安装条件下安装使用的静止式多功能聚光太阳能电池装置。
本发明的目的还在于提供该装置的用途。 为实现上述目的，本发明提供一种静止式多功能聚光太阳能电池装置，该太阳能 电池装置包括至少一个太阳能电池单元，每个太阳能电池单元有一个封闭的壳体，该壳体 由一个透明的顶部平面和一个位于其下部的曲面连接而成，所述曲面为反射面，在壳体内 设有至少一块太阳能电池板，且在壳体内充满透明液态介质。 曲面由位于下部的球面和位于球面上部的锥面连接而成，球面的球心位于轴心线 与顶部平面的交点附近，在曲面底部设有充液及导线出口，一个太阳能电池单元的输出导 线由所述充液及导线出口引出。 锥面与顶部平面之间的夹角为25° 40° 。 曲面可由透明或非透明材料制成，由透明材料制成的曲面的反射面形成于其外表 面，由非透明材料制成的曲面的反射面形成于其内表面。
曲面上规则或不规则地密布有多个小凸起或凹陷。
太阳能电池板与顶部平面相垂直。 透明液态介质的光折射率为壳体(10)材料的光折射率的0. 9 1. 1倍。 该太阳能电池装置是将多个太阳能电池单元装设在内部中空的板状体内，板状体
顶板上设有与所述各太阳能电池单元相对应的孔，板状体内填充有与多个太阳能电池单元
形状相对应的泡沫塑料，多个太阳能电池单元与板状体顶板及泡沫塑料粘接固定，多个太
阳能电池单元输出导线在板状体内部并连或串连输出。
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所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置用作屋面和外墙面装饰、保温隔热或结 构材料。 本发明的贡献在于，它有效解决了太阳能发电成本高的问题。本发明的太阳能电 池单元通过特殊的曲面及透明液态介质和壳体形成的光介质对太阳光线的折射、反射及全 反射，实现了太阳光，特别是大部分漫射光的聚集，其受光面积与太阳能电池板面积之比 (即聚光率)可达6 15 : l，因此可大幅减少太阳能电池板，并导致生产成本的大幅降低。 本发明的装置可在不同坡度的迎光面安装使用，而不受安装条件的限制。本发明还具有结 构简单，易于实施，用途广泛等特点，可用作屋面和外墙面装饰、保温隔热或结构材料。
图1是本发明的太阳能电池单元实施例结构俯视图。
图2是图1的A向视图。 图3是本发明的太阳能电池单元的太阳能电池板实施例示意图，其中，图3A为T 形太阳能电池板示意图，图3B为工字形太阳能电池板示意图，图3C为另一工字形太阳能电 池板示意图，图3D为又一工字形太阳能电池板示意图。 图4是本发明的光路原理图，其中，图4A为俯视图，图4B为图4A的A向视图。
图5是本发明的装置的实施例结构示意图，其中，图5A为立体示意图，图5B为平 面示意图，图5C为图5B的C向剖视图。
具体实施方式
参阅图5A 图5C，本发明的静止式多功能聚光太阳能电池装置200包括至少一个 太阳能电池单元100，本实施例中，该装置包括五个太阳能电池单元100。
如图1 图3所示，每个太阳能电池单元100有一个封闭的壳体IO，该壳体由顶 部平面ll和曲面12连接而成，所述顶部平面11由高透明玻璃或有机玻璃制成。所述曲面 12为反射面，如图2，该曲面12由位于下部的球面121和位于球面上部的锥面122连接而 成，为增加聚光比，本例中，所述锥面122由两个共轴线的不同锥度的圆锥面1221、1222构 成，所述圆锥面1222与球面121相切。该曲面12由透明玻璃整体成型。在所述曲面12的 外表面镀银，形成反射镜面。所述顶部平面11与曲面12的开口端形状相对应，并与曲面12 上端部粘接或熔接固定。本例中，所述圆锥面1221与顶部平面11之间的夹角为39° ，所述 圆锥面1222与顶部平面11之间的夹角为32° 。在曲面12底部设有充液及导线出口 123， 一个太阳能电池单元100的输出导线21由所述充液及导线出口 123引出。在壳体10内充 满透明液态介质30后将所述充液及导线出口 123用密封胶封口 。 为了避免当光线垂直照射到顶部平面11时，由于光线过度集中而造成太阳能电 池板的损坏，在曲面12上规则地密布有波纹状小凸起124。 如图1、图2，在壳体10内设有一块太阳能电池板20，其可采用多晶硅太阳能电池 板，该太阳能电池板20与顶部平面11相垂直。该太阳能电池板20可以是图3A所示的工 形太阳能电池板20A，也可以是图3B或图3D所示的变形的工形太阳能电池板20B、20D，还 可以是图3D所示的T形太阳能电池板20C，不同的太阳能电池板形状用于不同纬度地区的 不同坡面以获得最佳接收太阳光的效果，同时聚光比最大。为保证最佳接受太阳光，在安装时要尽量使太阳能电池板的一个最长边与地球公转平面平行。 在壳体10内充满透明液态介质30，本例中，该透明液态介质为高浓度盐水，其应 充满整个壳体10内的空间。本例中，该透明液态介质30的光折射率为壳体IO材料的光折 射率的0. 98倍，使两者基本相同。 当太阳光垂直照射到所述太阳能电池单元100时，太阳光线会聚集到太阳能电池 板20的中心附近。如图4所示，当太阳光倾斜照射到所述太阳能电池单元100时，太阳光 可聚集到太阳能电池板20的不同部位。 图5A 图5C示出了本发明的太阳能电池装置的一个实施例，本例中，在内部中空 的板状体40内设有五个太阳能电池单元100，该板状体40由顶板41、侧板42、底板43构 成，其中，顶板41上设有与所述各太阳能电池单元相对应的孔，板状体40内填充有泡沫塑 料44，泡沫塑料的上表面形状与五个太阳能电池单元形状相对应，各太阳能电池单元100 与板状体顶板41及泡沫塑料44粘接固定。本实施例中，五个太阳能电池单元的太阳能电 池板20用导线相并接，总输出导线22由板状体40侧面引出。 本发明的静止式多功能聚光太阳能电池装置可用作屋面和外墙面装饰、保温隔热 或结构材料。
权利要求
一种静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，该太阳能电池装置包括至少一个太阳能电池单元(100)，每个太阳能电池单元(100)有一个封闭的壳体(10)，该壳体由一个透明的顶部平面(11)和一个位于其下部的曲面(12)连接而成，所述曲面(12)为反射面，在壳体(10)内设有至少一块太阳能电池板(20)，且在壳体(10)内充满透明液态介质(30)。
2. 如权利要求l所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，所述曲面(12)由位于下部的球面(121)和位于球面上部的锥面(122)连接而成，球面(121)的球心位于轴心线与顶部平面(11)的交点附近，在曲面(12)底部设有充液及导线出口 (123)，太阳能电池单元(100)的输出导线(21)由所述充液及导线出口 (123)引出。
3. 如权利要求2所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，所述锥面(122)与顶部平面(11)之间的夹角为25。 40° 。
4. 如权利要求2所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，所述曲面(12)可由透明或非透明材料制成，由透明材料制成的曲面的反射面形成于其外表面，由非透明材料制成的曲面的反射面形成于其内表面。
5. 如权利要求4所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，所述曲面(12)上规则或不规则地密布有多个小凸起或凹陷(124)。
6. 如权利要求1所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，所述太阳能电池板(20)与顶部平面(11)相垂直。
7. 如权利要求2所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，所述透明液态介质(30)的光折射率为壳体(10)材料的光折射率的0. 9 1. 1倍。
8. 如权利要求2所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置，其特征在于，该太阳能电池装置是将多个太阳能电池单元(100)装设在内部中空的板状体(40)内，板状体(40)顶板上设有与所述各太阳能电池单元相对应的孔，板状体(40)内填充有与多个太阳能电池单元形状相对应的泡沫塑料(44)，多个太阳能电池单元(100)与板状体顶板(41)及泡沫塑料粘接固定，多个太阳能电池单元输出导线(21)在板状体(40)内部并连或串连输出。
9. 如权利要求所述的静止式多功能聚光太阳能电池装置用作屋面和外墙面装饰、保温隔热或结构材料。
全文摘要
一种静止式多功能聚光太阳能电池装置及用途，太阳能电池装置包括至少一个太阳能电池单元，每个太阳能电池单元有一个封闭的壳体，该壳体由一个透明的顶部平面和一个位于其下部的曲面连接而成，所述曲面为反射面，在壳体内设有至少一块太阳能电池板，且在壳体内充满透明液态介质。本发明的装置无须运动即可跟踪太阳光线，可实现太阳光聚集，特别是大部分漫射光的聚集，并可大幅减少太阳能电池板用量，生产成本低，适于在多种不同安装条件下安装使用。本发明的装置可用作屋面和外墙面装饰、保温隔热或结构材料。
文档编号H01L31/0232GK101719525SQ200910109809
公开日2010年6月2日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者肖立峰 申请人:肖立峰